UA119058C2 - PROCESSING OF ION BEAM MATERIALS - Google Patents

PROCESSING OF ION BEAM MATERIALS Download PDF

Info

Publication number
UA119058C2
UA119058C2 UAA201611745A UAA201611745A UA119058C2 UA 119058 C2 UA119058 C2 UA 119058C2 UA A201611745 A UAA201611745 A UA A201611745A UA A201611745 A UAA201611745 A UA A201611745A UA 119058 C2 UA119058 C2 UA 119058C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
ions
ion
ion beam
biomass
sample
Prior art date
Application number
UAA201611745A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Маршалл Медофф
Original Assignee
Ксілеко, Інк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ксілеко, Інк. filed Critical Ксілеко, Інк.
Priority claimed from UAA201502664A external-priority patent/UA114523C2/en
Publication of UA119058C2 publication Critical patent/UA119058C2/en

Links

Landscapes

  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)

Abstract

Винахід належить до переробки матеріалів під дією іонних пучків. Заявлено спосіб одержання ферментаційного продукту, який включає: обробку лігноцелюлозного матеріалу для зміни молекулярної структури матеріалу шляхом піддавання зазначеного матеріалу впливу іонного пучка, де зміна молекулярної структури являє собою зменшення молекулярної маси матеріалу; і ферментацію обробленого лігноцелюлозного матеріалу шляхом введення в контакт зазначеного матеріалу з ферментом і/або мікроорганізмом; причому іонний пучок складається з двох або більше різних типів іонів, та де матеріал спочатку піддають впливу іонів вуглецю та іонів кисню для розкладання лігніну, а потім піддають впливу протонів, іонів гелію та/або електронів для розкладання целюлози і/або геміцелюлози.The invention relates to the processing of materials under the action of ion beams. A method of obtaining a fermentation product, which includes: processing of lignocellulosic material to change the molecular structure of the material by subjecting the specified material to an ion beam, where the change in molecular structure is a decrease in the molecular weight of the material; and fermenting the treated lignocellulosic material by contacting said material with an enzyme and / or microorganism; wherein the ion beam consists of two or more different types of ions, and where the material is first exposed to carbon ions and oxygen ions for decomposition of lignin and then exposed to protons, helium ions and / or electrons for decomposition of cellulose and / or hemicellulose.

Description

Біомаса, зокрема відходи на основі біомаси, і вуглеводневмісні матеріали, такі як нафтоносні піски, нафтоносні сланці, бітумінозні піски, бітум і вугілля, широко доступні.Biomass, particularly biomass-based waste, and hydrocarbon-bearing materials such as oil sands, oil shale, tar sands, bitumen and coal are widely available.

Доцільно отримати з біомаси і вуглеводневмісного матеріалу - паливо як етанол.It is advisable to obtain fuel such as ethanol from biomass and hydrocarbon-containing material.

Біомаса і вуглеводневмісний матеріал можуть бути піддані переробці для зміни їх структури на одному або декількох рівнях. Після цього піддані переробці матеріали можуть бути використані як джерело змінених матеріалів і/або палива.Biomass and hydrocarbon-containing material can be processed to change their structure at one or more levels. The recycled materials can then be used as a source of modified materials and/or fuel.

У більшості варіантів реалізації даної заявки використовують публікацію Маїцига! ЕРогсе "мIn most versions of the implementation of this application, the publication Maitsyga is used! ERogse "m

Спетівігу. У способах публікації Маїшига! Рогсе "м Спетівігу для створення структурної і хімічної молекулярної зміни, що намічається, використовують контрольовані застосування фізичних сил, таких як пучки частинок, сила тяжіння, світло і тому подібне, і маніпуляції з ними.Spitiwig In the ways of publishing Maishiga! Rogse "m Spetivig uses the controlled application of physical forces, such as particle beams, gravity, light, and the like, and the manipulation of them, to create the intended structural and chemical molecular change.

Способи зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури матеріалу, наприклад, будь- якого матеріалу біомаси, можуть включати обробку матеріалу випромінюванням. Зокрема, випромінювання може включати частинки, зокрема заряджені частинки (наприклад, прискорені заряджені частинки). Заряджені частинки включають іони, такі як позитивно заряджені іони, такі як протони, іони вуглецю або кисню. Випромінювання може бути використане в кількості, достатній для зміни молекулярної структури і/або надмолекулярної структури матеріалу.Methods of changing the molecular and/or supramolecular structure of a material, for example, any biomass material, may include radiation treatment of the material. In particular, the radiation may include particles, particularly charged particles (eg, accelerated charged particles). Charged particles include ions such as positively charged ions such as protons, carbon or oxygen ions. Radiation can be used in an amount sufficient to change the molecular structure and/or supramolecular structure of the material.

Випромінювання також може бути використане для отримання з матеріалу одного або декількох продуктів. Матеріал в деяких випадках може включати вуглеводи або матеріали, які включають вуглеводи, наприклад, целюлозні матеріали, лігноцелюлозні матеріали, крохмалисті матеріали або суміші будь-яких матеріалів біомаси.Radiation can also be used to obtain one or more products from the material. The material may in some cases include carbohydrates or materials that include carbohydrates, such as cellulosic materials, lignocellulosic materials, starchy materials, or mixtures of any biomass materials.

Для опромінення можуть бути використані частинки, що мають заряд, що відрізняється від заряду електронів, і/або частинки, більш важкі, ніж електрони. Наприклад, протони, ядра гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або іони азоту можуть бути використані для модифікування структури біомаси, наприклад, зменшення молекулярної маси або збільшення молекулярної маси біомаси. У деяких варіантах реалізації більш важкі частинки можуть спричиняти появу більш значних ступенів деструкції ланцюга в порівнянні з тим, що має місце для електронів або фотонів. У доповнення до цього, в деяких випадках позитивно заряджені частинки можуть спричиняти появу відносно великих ступенів деструкції ланцюга внаслідок своєї кислотності У певних випадках негативно зарядженіParticles with a charge different from the charge of electrons and/or particles heavier than electrons can be used for irradiation. For example, protons, helium nuclei, argon ions, silicon ions, neon ions, carbon ions, phosphorus ions, oxygen ions, or nitrogen ions can be used to modify the structure of the biomass, such as reducing the molecular weight or increasing the molecular weight of the biomass. In some implementations, heavier particles can cause higher degrees of chain destruction compared to electrons or photons. In addition, in some cases, positively charged particles can cause relatively large degrees of chain destruction due to their acidity. In certain cases, negatively charged

Зо частинки можуть стимулювати появу відносно великих ступенів деструкції ланцюга внаслідок своєї лужності.Zo particles can stimulate the appearance of relatively large degrees of chain destruction due to their alkalinity.

Відповідно до цього, в одному аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу, наприклад матеріалу біомаси або вуглеводневмісного матеріалу, внаслідок отримання іонного пучка, що характеризується першим розподілом енергій іонів, що мають повну ширину на половині максимуму м; регулювання енергій щонайменше деяких з іонів для отримання другого розподілу енергій іонів в іонному пучку, що має повну ширину на половині максимуму, більшу, ніж значення му; і здійснення впливу на матеріал відрегульованим іонним пучком. Енергії щонайменше деяких з іонів можуть бути відрегульовані виходячи, наприклад, з товщини матеріалу.Accordingly, in one aspect, a feature of the invention is a method of changing the molecular structure of a material, such as a biomass material or a hydrocarbon-containing material, as a result of obtaining an ion beam characterized by a first energy distribution of ions having a full width at half maximum m; adjusting the energies of at least some of the ions to obtain a second energy distribution of the ions in the ion beam, which has a full width at half maximum greater than the mu value; and impacting the material with a regulated ion beam. The energies of at least some of the ions can be adjusted based on, for example, the thickness of the material.

У ще одному аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу, наприклад, матеріалу біомаси або вуглеводневмісного матеріалу, внаслідок отримання іонного пучка, що характеризується розподілом енергій іонів, що має повну ширину на половині максимуму м; напрямку іонного пучка на проходження через розсіювальний елемент, сконфігурований для збільшення повної ширини на половині максимуму розподілу енергій іонів до значення, більшого, ніж значення му; і здійснення впливу на матеріал іонним пучком після проходження іонного пучка через розсіювальний елемент.In another aspect, a feature of the invention is a method of changing the molecular structure of a material, for example, a biomass material or a hydrocarbon-containing material, as a result of obtaining an ion beam characterized by an ion energy distribution having a full width at half maximum m; the direction of the ion beam to pass through the scattering element, configured to increase the full width at half maximum of the ion energy distribution to a value greater than the mu value; and impacting the material with an ion beam after passing the ion beam through the scattering element.

У ще одному іншому аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу, наприклад матеріалу біомаси або вуглеводневмісного матеріалу, внаслідок отримання іонного пучка, що характеризується розподілом енергій іонів, при цьому розподіл має найбільш вірогідну енергію Е; фільтрування іонного пучка для видалення з іонного пучка щонайменше деяких з іонів, що мають енергію, меншу, ніж значення Е; і здійснення впливу на матеріал відфільтрованим іонним пучком.In yet another aspect, a feature of the invention is a method of changing the molecular structure of a material, for example a biomass material or a hydrocarbon-containing material, as a result of obtaining an ion beam characterized by a distribution of ion energies, while the distribution has the most probable energy E; filtering the ion beam to remove from the ion beam at least some of the ions having an energy lower than the E value; and impacting the material with a filtered ion beam.

В одному додатковому аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу, наприклад матеріалу біомаси або вуглеводневмісного матеріалу, внаслідок отримання іонного пучка, що характеризується розподілом енергій іонів; регулювання розподілу енергій іонів виходячи з очікуваного профілю іонної дози в матеріалі; і здійснення впливу на матеріал відрегульованим іонним пучком.In one additional aspect, a feature of the invention is a method of changing the molecular structure of a material, for example a biomass material or a hydrocarbon-containing material, as a result of obtaining an ion beam characterized by the distribution of ion energies; regulation of ion energy distribution based on the expected ion dose profile in the material; and impacting the material with a regulated ion beam.

Ознакою винаходу також є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу, наприклад матеріалу біомаси або вуглеводневмісного матеріалу, внаслідок отримання іонного пучка, що бо має розподіл енергій іонів; регулювання розподілу енергій іонів виходячи з повної ширини на половині максимуму (ПШІМ) піка Брегга очікуваного профілю іонної дози в матеріалі; і здійснення впливу на матеріал відрегульованим іонним пучком, де регулювання включає збільшення значення ПШІМ для зменшення різниці між товщиною матеріалу біомаси і значенням ПШПМ.A feature of the invention is also a method of changing the molecular structure of a material, for example a biomass material or a hydrocarbon-containing material, as a result of receiving an ion beam, which has a distribution of ion energies; adjustment of ion energy distribution based on the full width at half maximum (FWHM) of the Bragg peak of the expected ion dose profile in the material; and impacting the material with a regulated ion beam, wherein the regulation includes increasing the value of the PSHIM to reduce the difference between the thickness of the biomass material and the value of the PSHPM.

У деяких випадках після регулювання різниця між товщиною матеріалу і значенням ПШПМ становить 0,01 см і менше.In some cases, after adjustment, the difference between the material thickness and the PSHPM value is 0.01 cm or less.

У ще одному іншому аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу внаслідок отримання першого іонного пучка з джерела іонів, при цьому перший іонний пучок характеризуються першою середньою енергією іонів; здійснення впливу на матеріал першим іонним пучком; регулювання джерела іонів для отримання другого іонного пучка, що характеризується другою середньою енергією іонів, щ відрізняється від першої середньої енергії іонів; і здійснення впливу на матеріал другим іонним пучком.In yet another aspect, the feature of the invention is a method of changing the molecular structure of the material as a result of receiving the first ion beam from the ion source, while the first ion beam is characterized by the first average energy of the ions; impacting the material with the first ion beam; adjustment of the ion source to obtain a second ion beam characterized by a second average ion energy that differs from the first average ion energy; and impacting the material with a second ion beam.

У деяких випадках спосіб додатково включає повторення регулювання і здійснення впливу для здійснення впливу на матеріал множиною іонних пучків, що характеризуються різними середніми енергіями іонів. Склад першого і другого іонних пучків може бути ідентичним.In some cases, the method additionally includes repeating the adjustment and impact to impact the material with a plurality of ion beams characterized by different average ion energies. The composition of the first and second ion beams can be identical.

В одному додатковому аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу в результаті: отримання першого іонного пучка з джерела іонів, при цьому перший іонний пучок, що характеризуються першою середньою енергією іонів, відповідає першій позиції піка Брегга на очікуваному профілі іонної дози в матеріалі; здійснення впливу на матеріал першим іонним пучком; регулювання джерела іонів для отримання другого іонного пучка, що характеризується другою середньою енергією іонів і що відповідає другій позиції піка Брегга, яка відрізняється від першої позиції; і здійснення впливу на матеріал другим іонним пучком.In one additional aspect, a feature of the invention is a method of changing the molecular structure of a material as a result of: receiving a first ion beam from an ion source, while the first ion beam characterized by the first average ion energy corresponds to the first position of the Bragg peak on the expected ion dose profile in the material; impacting the material with the first ion beam; adjusting the ion source to obtain a second ion beam characterized by a second average ion energy and corresponding to a second Bragg peak position that is different from the first position; and impacting the material with a second ion beam.

У деяких випадках спосіб додатково включає повторення регулювання і здійснення впливу для здійснення впливу на матеріал множиною іонних пучків, що відповідають різним позиціям піка Брегга. Склад першого і другого іонних пучків може бути ідентичним.In some cases, the method additionally includes repeating the regulation and exposure to impact the material with a plurality of ion beams corresponding to different positions of the Bragg peak. The composition of the first and second ion beams can be identical.

У ще одному іншому аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структуриIn yet another aspect, a feature of the invention is a method of changing the molecular structure

Зо матеріалу внаслідок отримання іонного пучка з джерела іонів, при цьому іонний пучок включає перший тип іонів і другий тип іонів, який відрізняється від першого типу іонів; і здійснення впливу на матеріал іонним пучком.From the material as a result of receiving an ion beam from an ion source, while the ion beam includes a first type of ions and a second type of ions, which is different from the first type of ions; and impacting the material with an ion beam.

Наприклад, перший тип іонів може включати іони водню, а другий тип іонів може включати іони вуглецю, або перший тип іонів може включати іони водню, а другий тип іонів може включати іони кисню, або перший і другий типи іонів можуть включати щонайменше один тип, що вибирається з протонів і гідридних іонів. У деяких випадках кожний тип іонів, що вибирається з першого і другого, характеризується енергіями іонів в діапазоні від 0,01 МеВ до 10 МеВ.For example, the first type of ions may include hydrogen ions and the second type of ions may include carbon ions, or the first type of ions may include hydrogen ions and the second type of ions may include oxygen ions, or the first and second types of ions may include at least one type that is selected from protons and hydride ions. In some cases, each ion type selected from the first and second is characterized by ion energies in the range from 0.01 MeV to 10 MeV.

У ще одному аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу внаслідок отримання іонного пучка, що характеризується на поверхні матеріалу кутом розходження, що дорівнює 10 градусам і більше, наприклад, 20 градусам і більше; і здійснення впливу на матеріал біомаси іонним пучком.In another aspect, a feature of the invention is a method of changing the molecular structure of the material as a result of receiving an ion beam, characterized on the surface of the material by a divergence angle of 10 degrees or more, for example, 20 degrees or more; and effecting the biomass material with an ion beam.

У ще одному іншому аспекті ознакою винаходу є спосіб зміни молекулярної структури матеріалу внаслідок регулювання джерела іонів для отримання іонного пучка, що характеризується середнім іонним струмом і середньою енергією іонів; і здійснення впливу на матеріал іонним пучком, де джерело іонів регулюють, виходячи з очікуваного профілю іонної дози в матеріалі, і де кожна частина матеріалу внаслідок здійснення впливу іонним пучком отримує дозу випромінювання в діапазоні від 0,01 Мрад до 50 Мрад, наприклад, від 0,1 Мрад до 20 Мрад.In yet another aspect, the feature of the invention is a method of changing the molecular structure of the material as a result of adjusting the ion source to obtain an ion beam characterized by an average ion current and average ion energy; and irradiating the material with an ion beam, where the ion source is regulated based on the expected ion dose profile in the material, and where each part of the material receives a radiation dose in the range of 0.01 Mrad to 50 Mrad, for example, from 0 ,1 Mrad to 20 Mrad.

У ще одному аспекті зміна молекулярної структури матеріалу включає отримання іонного пучка, що характеризується першим розподілом енергій іонів, що демонструє повну ширину на половині максимуму МУ, регулювання енергій щонайменше деяких з іонів виходячи з товщини вуглеводневмісного матеріалу для отримання другого розподілу енергій іонів в іонному пучку, що демонструє повну ширину на половині максимуму, більшу, ніж значення МУ, і здійснення впливу на вуглеводневмісний матеріал відрегульованим іонним пучком. Вуглеводневмісний матеріал може бути вибраний з групи, що складається з нафтоносних пісків, нафтоносних сланців, бітумінозних пісків, бітуму і вугілля.In yet another aspect, changing the molecular structure of the material includes obtaining an ion beam characterized by a first ion energy distribution that exhibits a full width at half maximum of the MU, adjusting the energies of at least some of the ions based on the thickness of the hydrocarbon-containing material to obtain a second ion beam energy distribution, showing a full width at half maximum greater than the MU value, and impacting the hydrocarbon-bearing material with a tuned ion beam. The hydrocarbon-bearing material may be selected from the group consisting of oil sands, oil shale, tar sands, bitumen, and coal.

У ще одному аспекті зміна молекулярної структури матеріалу включає отримання іонного пучка, що характеризується першим розподілом енергій іонів, що демонструє повну ширину на половині максимуму У, регулювання енергій щонайменше деяких з іонів для отримання другого розподілу енергій іонів в іонному пучку, що демонструє повну ширину на половині максимуму, більшу, ніж значення МУ, і здійснення впливу на матеріал відрегульованим іонним пучком.In yet another aspect, changing the molecular structure of the material includes obtaining an ion beam characterized by a first ion beam energy distribution exhibiting a full width at half maximum of Y, adjusting the energies of at least some of the ions to obtain a second ion beam ion energy distribution exhibiting a full width at half of the maximum, greater than the MU value, and impacting the material with a regulated ion beam.

У деяких випадках матеріалом є матеріал біомаси, матеріал не біомаси або будь-яка їх комбінація. Наприклад, матеріалом може бути вуглеводневмісний матеріал, такий як нафтоносні піски, нафтоносні сланці, бітумінозні піски, бітум, вугілля і інші суміші вуглеводнів і не вуглеводневого матеріалу.In some cases, the material is a biomass material, a non-biomass material, or any combination thereof. For example, the material can be hydrocarbon-bearing material such as oil sands, oil shale, tar sands, bitumen, coal and other mixtures of hydrocarbon and non-hydrocarbon material.

У деяких випадках спосіб додатково включає здійснення впливу на матеріал множиною електронів або ультразвуковою енергією з подальшим здійсненням впливу іонним пучком.In some cases, the method additionally includes impacting the material with a plurality of electrons or ultrasonic energy followed by impact with an ion beam.

Деякі втілення будь-якого з вищезазначених аспектів винаходу можуть включати одну або декілька ознак, наведених далі. Регулювання енергій щонайменше деяких з іонів може включати регулювання виходячи з товщини матеріалу, що піддається впливу іонного пучка. У деяких випадках регулювання енергій щонайменше деяких з іонів може включати регулювання виходячи з очікуваного профілю іонної дози в матеріалі. Регулювання також може включати збільшення повної ширини на половині максимуму піка Брегга очікуваного профілю іонної дози в матеріалі, достатнє для зменшення різниці між товщиною матеріалу і повною шириною на половині максимуму піка Брегга. Після регулювання різниця між товщиною матеріалу і повною шириною на половині максимуму піка Брегга може становити 0,01 сантиметри і менше.Some embodiments of any of the above aspects of the invention may include one or more of the following features. Adjusting the energies of at least some of the ions may include adjustment based on the thickness of the material exposed to the ion beam. In some cases, adjusting the energies of at least some of the ions may include adjusting based on the expected ion dose profile in the material. The adjustment may also include increasing the full width at half maximum of the Bragg peak of the expected ion dose profile in the material, sufficient to reduce the difference between the material thickness and the full width at half maximum of the Bragg peak. After adjustment, the difference between the material thickness and the full width at half maximum of the Bragg peak can be 0.01 centimeters or less.

Повна ширина на половині максимуму для другого розподілу може бути більшою, ніж значення му, з коефіцієнтом, що дорівнює 2,0 і більше, наприклад, з коефіцієнтом, що дорівнює 4,0 і більше. Регулювання енергій щонайменше деяких з іонів може включати напрямок іонів на проходження через розсіювальний елемент, наприклад напівсферичний аналізатор. У деяких випадках відрегульований іонний пучок перед падінням на матеріал проходить через текуче середовище, наприклад, через повітря під тиском, що дорівнює 0,5 атмосфери і більше. Іонний пучок може включати два і більше різних типи іонів, наприклад іони водню і іони вуглецю або іони водню і іони кисню. (Іонний пучок може включати щонайменше один тип, що вибирається з протонів і гідридних іонів. Середня енергія іонів в іонному пучку може знаходитися в діапазоні від 0,01 МеВ до 10 МеВ.The full width at half maximum for the second distribution may be greater than the mu value by a factor of 2.0 or more, for example by a factor of 4.0 or more. Regulating the energies of at least some of the ions may include directing the ions to pass through a scattering element, such as a hemispherical analyzer. In some cases, the adjusted ion beam before falling on the material passes through a fluid medium, for example, through air under a pressure equal to 0.5 atmospheres or more. An ion beam may include two or more different types of ions, such as hydrogen ions and carbon ions or hydrogen ions and oxygen ions. (The ion beam may include at least one type selected from protons and hydride ions. The average energy of the ions in the ion beam may range from 0.01 MeV to 10 MeV.

Зміна молекулярної структури матеріалу, такого як вихідна сировина процесу на основі біомаси або вуглеводневмісний матеріал, відповідно до використання в цьому документіChanging the molecular structure of a material, such as a biomass-based process feedstock or a hydrocarbon-containing material, as used herein

Зо означає зміну компонування хімічних зв'язків, таку як в зв'язку з типом і кількістю функціональних груп або конформацією структури. Наприклад, зміна молекулярної структури може включати зміну надмолекулярної структури матеріалу, окиснення матеріалу, зміну середньої молекулярної маси, зміну середнього ступеня кристалічності, зміну площі питомої поверхні, зміну ступеня полімеризації, зміну пористості, зміну ступеня розгалуження, щеплення на інші матеріали, зміну розміру кристалічних доменів або зміну розміру повних доменів.Zo means a change in the composition of chemical bonds, such as in connection with the type and number of functional groups or the conformation of the structure. For example, changing the molecular structure may include changing the supramolecular structure of the material, oxidation of the material, changing the average molecular weight, changing the average degree of crystallinity, changing the specific surface area, changing the degree of polymerization, changing the porosity, changing the degree of branching, grafting onto other materials, changing the size of crystalline domains or resizing full domains.

Біомаса або вуглеводневмісний матеріал можуть бути піддані впливу випромінювання, наприклад іонного пучка, наприклад, пучка, що відповідає одній або декільком конфігураціям, що описуються в цьому документі. Пучок і тривалість впливу можуть бути вибрані таким чином, щоб змінити молекулярну структуру матеріалу. Матеріал може бути підданий обробці до і/або після здійснення впливу. Підданий впливу матеріал може бути використаний в широкому асортименті галузей застосування, що включають ферментацію і отримання композитних матеріалів.Biomass or hydrocarbon-containing material can be exposed to radiation, such as an ion beam, such as a beam corresponding to one or more configurations described herein. The beam and duration of exposure can be chosen to change the molecular structure of the material. The material can be treated before and/or after exposure. The exposed material can be used in a wide range of applications, including fermentation and the production of composite materials.

Крім того, ознаками є системи і пристрої для обробки матеріалів випромінюванням, що описуються в цьому документі Один приклад системи включає резервуар для біомаси, пристрій, який проводить пучок частинок, наприклад, відповідно до опису в цьому документі, і транспортуючий пристрій для переміщення біомаси від резервуара до пристрою, який проводить пучок частинок.In addition, the systems and devices for radiation treatment of materials described herein are features. One example system includes a reservoir for biomass, a device that conducts a particle beam, for example, as described herein, and a transport device for moving the biomass away from the reservoir. to the device that conducts the particle beam.

Втілення можуть включати одну або декілька з будь-яких ознак, що описуються в цьому документі.Embodiments may include one or more of any of the features described herein.

Якщо тільки не буде визначено іншого, то всі технічні і наукові терміни, що використовуються в цьому документі, мають ті ж самі значення, що і звичайно техніка, що розуміється фахівцем у відповідній галузі, до якої належить даний винахід. Незважаючи на можливість використання в практиці або випробуваннях даного винаходу способів і матеріалів, подібних або еквівалентних тим, які описуються в цьому документі, прийнятні способи і матеріали описуються далі. Всі публікації, патентні заявки, патенти і інші документи, що цитуються, згадані в цьому документі, за допомогою посилання у всій своїй повноті включаються в цей документ. У разі конфлікту перевагу буде мати даний опис винаходу, в тому числі визначення. У доповнення до цього, матеріали, способи і приклади являють собою всього лише ілюстрації і не призначені для виконання функції обмеження.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this document have the same meanings as the ordinary technique understood by a person skilled in the relevant field to which the present invention belongs. Although methods and materials similar to or equivalent to those described herein may be used in practice or testing of this invention, acceptable methods and materials are described below. All publications, patent applications, patents, and other cited documents referenced herein are hereby incorporated by reference in their entirety. In case of conflict, this description of the invention, including definitions, will prevail. In addition, the materials, methods, and examples are illustrative only and are not intended to be limiting.

Дана заявка включає повністю Мо РСТ/О52007/022719, поданої 26 жовтня 2007 року, і попередньої заявки США Мо 61/049406, поданої 30 квітня 2008 року як посилання.This application incorporates in its entirety US Patent No. PCT/O52007/022719, filed Oct. 26, 2007, and US Prior Application No. No. 61/049406, filed Apr. 30, 2008 by reference.

З докладного опису винаходу, що випливає далі, і з формули винаходу стануть очевидними і інші ознаки і переваги.Other features and advantages will become apparent from the detailed description of the invention that follows and from the claims.

Фігура 1 являє собою блок-схему, перетворення біомаси в продукти і зв'язані продукти.Figure 1 is a block diagram of the conversion of biomass into products and associated products.

Фігура 2 являє собою діаграму, профілів дози для іонів, електронів і фотонів в матеріалі з конденсованою фазою.Figure 2 is a diagram of the dose profiles for ions, electrons and photons in a condensed phase material.

Фігура З являє собою діаграму, системи здійснення впливу іонним пучком.Figure C is a diagram of the ion beam impact system.

Фігури 4А і 48 являють собою діаграми розподілу енергії іонного пучка.Figures 4A and 48 are diagrams of the energy distribution of the ion beam.

Фігура 4С являє собою діаграму профілів іонної дози в підданому впливу зразку.Figure 4C is a diagram of the ion dose profiles in the exposed sample.

Фігура 5 являє собою діаграму розсіювального елемента, який включає декілька під областей.Figure 5 is a diagram of a scattering element that includes several sub-regions.

Фігура б являє собою діаграму системи здійснення впливу іонним пучком, яка включає фільтр іонів.Figure b is a diagram of the ion beam impact system, which includes an ion filter.

Фігури 7А-С являють собою діаграми розподілу енергії для нефільтрованих і фільтрованих іонних пучків.Figures 7A-C are energy distribution diagrams for unfiltered and filtered ion beams.

Фігура 8 являє собою діаграму трьох профілів іонної дози, що відповідають здійсненню впливу на зразок іонними пучками, що мають різні середні енергії.Figure 8 is a diagram of three ion dose profiles corresponding to impact on the sample with ion beams having different average energies.

Фігура 9А являє собою діаграму результуючого профілю іонної дози для підданого впливу зразка на основі трьох профілів іонної дози фігури 8.Figure 9A is a plot of the resulting ion dose profile for the exposed sample based on the three ion dose profiles of Figure 8.

Фігура 9В являє собою діаграму трьох різних профілів іонної дози, що відповідають іонним пучкам, що характеризуються різними середньою енергією і іонним струмом.Figure 9B is a diagram of three different ion dose profiles corresponding to ion beams characterized by different average energy and ion current.

Фігура 9С являє собою діаграму, результуючого профілю іонної дози на основі трьох профілів іонної дози фігури 98.Figure 9C is a plot of the resulting ion dose profile based on the three ion dose profiles of Figure 98.

Фігура 10А являє собою діаграму трьох різних профілів іонної дози, що відповідають здійсненню впливу на зразок пучками трьох різних типів іонів.Figure 10A is a diagram of three different ion dose profiles corresponding to impacting the sample with beams of three different types of ions.

Фігура 10В являє собою діаграму, результуючих профілів іонної дози на основі трьох профілів іонної дози фігури 10А.Figure 10B is a diagram of the resulting ion dose profiles based on the three ion dose profiles of Figure 10A.

Подібні символи позначень позицій на різних кресленнях вказують на подібні елементи.Similar position designation symbols on different drawings indicate similar elements.

Зо Обробка біомаси випромінюванням придатна для отримання палива і продуктів. У загальному випадку перед обробкою випромінюванням матеріал біомаси готують фізично.З Treatment of biomass with radiation is suitable for obtaining fuel and products. In general, biomass material is physically prepared before radiation treatment.

Матеріал може бути підготовлений таким чином, щоб зробити його більш однорідним, наприклад, для зменшення розміру частинок, для зміни вмісту води, для управління в'язкістю і тому подібного. Матеріал піддають обробці випромінюванням для зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури. У доповнення до цього, матеріал може бути підданий обробці іншим чином, наприклад, у вигляді обробки ультразвуковими хвилями, окиснення, піролізу і обробки водяною парою. Матеріал, що виходить в результаті, може зберігатися або використовуватися по широкому асортименту способів.The material can be prepared to make it more uniform, for example to reduce the particle size, to change the water content, to control the viscosity and the like. The material is subjected to radiation treatment to change the molecular and/or supramolecular structure. In addition, the material can be treated in other ways, for example, in the form of treatment with ultrasonic waves, oxidation, pyrolysis and treatment with steam. The resulting material can be stored or used in a wide variety of ways.

Одна галузь застосування являє собою ферментацію для отримання горючого продукту, такого як спирт. З матеріалом, що виходить в результаті, і необов'язково іншими інгредієнтами можуть бути об'єднані мікроорганізми. Об'єднання піддають ферментації і продукт витягують.One application is fermentation to produce a combustible product such as alcohol. Microorganisms can be combined with the resulting material and optionally other ingredients. The combination is subjected to fermentation and the product is extracted.

Наприклад, спирти можуть бути витягнуті внаслідок перегонки.For example, alcohols can be extracted as a result of distillation.

У деяких варіантах реалізації випромінювання у великих масштабах використовують, наприклад, для партії, що становить щонайменше 50 кг, 100 кг або 500 кг. Обробка також бути проведена в безперервному або напівбезперервному режимі, наприклад, для матеріалу, який переміщається під пучком випромінювання, наприклад, при переробці щонайменше 100, 500, 1000, 5000 або 20000 кг на годину.In some embodiments, large-scale radiation is used, for example, for a batch of at least 50 kg, 100 kg, or 500 kg. Processing can also be carried out in a continuous or semi-continuous mode, for example, for material that moves under the radiation beam, for example, when processing at least 100, 500, 1000, 5000 or 20000 kg per hour.

Як первинний матеріал може бути використаний широкий асортимент матеріалів біомаси.A wide range of biomass materials can be used as a primary material.

Приклади біомаси включають біомасу рослинного походження, біомасу тваринного походження і біомасу муніципальних відходів. Біомаса також включає матеріали вихідної сировини процесу, такі як целюлозні і/або лігноцелюлозні матеріали.Examples of biomass include plant biomass, animal biomass, and municipal waste biomass. Biomass also includes process feedstock materials such as cellulosic and/or lignocellulosic materials.

Часто біомаса являє собою матеріал, який включає вуглевод, такий як целюлоза. У загальному випадку переробці за будь-яким зі способів, що описуються в цьому документі, може бути підданий будь-який матеріал біомаси, який являє собою або включає вуглеводи, утворені виключно з одного і або декількох сахаридних ланок, або який включає одну або декілька сахаридних ланок. Наприклад, матеріалом біомаси можуть бути целюлозні або лігноцелюлозні матеріали або крохмалисті матеріали, такі як зерна кукурудзи, зерна рису або інші продукти харчування.Often, biomass is a material that includes a carbohydrate such as cellulose. In general, any biomass material that is or includes carbohydrates formed exclusively from one or more saccharide units, or that includes one or more saccharide units, can be processed by any of the methods described herein. links For example, the biomass material can be cellulosic or lignocellulosic materials or starchy materials such as corn kernels, rice kernels or other food products.

Додаткові приклади матеріалів біомаси включають папір, паперові продукти, деревину, бо матеріали, споріднені деревині, деревностружкову плиту, злакові трави, рисові висівки, багассу,Additional examples of biomass materials include paper, paper products, wood, wood-related materials, wood chipboard, grasses, rice bran, bagasse,

бавовну, джут, прядиво, льон, бамбук, сизаль, абаку, солому, стрижні кукурудзяних качанів, рисові висівки, ворс кокосових горіхів, водорості, морську траву, бавовну, синтетичну целюлозу або суміші будь-яких представників з даних. Інші ще приклади описуються в документі М/О 2008/073186, поданому 26 жовтня 2007 року, і в документі ). 5. Зегіа! Мо. 12/429,045, поданому 23 квітня 2009 року.cotton, jute, yarn, flax, bamboo, sisal, abaca, straw, corn cobs, rice bran, coconut husk, seaweed, sea grass, cotton, synthetic cellulose or mixtures of any of the data. Other examples are described in document M/O 2008/073186, submitted on October 26, 2007, and in document ). 5. Zegia! Mo. 12/429,045, filed Apr. 23, 2009.

Різні матеріали біомаси часто легко доступні, але - якщо тільки не будуть піддані попередній обробці - іноді насилу можуть зазнавати переробки, наприклад, внаслідок ферментації, або можуть призводити до отримання недостатньо оптимальних виходів при малій швидкості. У способах, що описуються в цьому документі, матеріали вихідної сировини процесу можуть бути спочатку фізично підготовлені для переробки, часто внаслідок зменшення розміру матеріалів первинної вихідної сировини процесу. Фізично підготовлена вихідна сировина процесу може бути піддана попередній обробці або переробці при використанні одного або декількох варіантів, що вибираються з обробки випромінюванням, обробки ультразвуковими хвилями, окиснення, піролізу і обробки водяною парою. Різні системи і способи попередньої обробки можуть бути використані в комбінаціях з двох, трьох або навіть чотирьох даних технологій.Different biomass materials are often readily available, but - unless pre-treated - can sometimes be difficult to process, for example through fermentation, or can lead to sub-optimal yields at low rates. In the methods described herein, process feedstock materials may first be physically prepared for processing, often by reducing the size of the process's primary feedstock materials. Physically prepared raw materials of the process can be subjected to preliminary treatment or processing using one or more options selected from radiation treatment, ultrasonic wave treatment, oxidation, pyrolysis and water vapor treatment. Various systems and pretreatment methods can be used in combinations of two, three or even four of these technologies.

Комбінації різних способів попередньої обробки в загальному випадку описуються, наприклад, в документі УМО 2008/073186.Combinations of different pretreatment methods are generally described, for example, in document UMO 2008/073186.

У деяких випадках для отримання матеріалів, які включають вуглевод, такий як целюлоза, який може бути перетворений мікроорганізмом в декілька бажаних продуктів, таких як горючі палива (наприклад, етанол, бутанол або водень), вихідна сировина процесу, яка включає одну або декілька сахаридних ланок, може бути піддана обробці за будь-яким одним або декільком способам з множиною способів. Інші продукти і зв'язані продукти, які можуть бути отримані, включають, наприклад, продукти харчування людини, продукти харчування тварин, фармацевтичні препарати і нутрицевтики. Приклади інших продуктів описуються в документахIn some cases, to produce materials that include a carbohydrate, such as cellulose, that can be converted by a microorganism into several desired products, such as combustible fuels (eg, ethanol, butanol, or hydrogen), a process feedstock that includes one or more saccharide units , may be processed in any one or more of a plurality of ways. Other products and related products that can be obtained include, for example, human food products, animal food products, pharmaceuticals and nutraceuticals. Examples of other products are described in the documents

ЦО.5. Зегіа! Мо5. 12/417,900, 12/417,707, 12/417,720 і 12/417,731, всі з яких подані З квітня 2009 року.TSO.5. Zegia! Mo5. 12/417,900, 12/417,707, 12/417,720 and 12/417,731, all of which filed Apr. 2009.

У разі біомаси, що являє собою або що включає вуглевод, вона може включати, наприклад, матеріал, що містить одну або декілька ВД-1,4-сполучних ланок і має середньо чисельну молекулярну масу в діапазоні приблизно від 3000 до 50000. Такий вуглевод являє собою абоIn the case of biomass that is or includes a carbohydrate, it may include, for example, material that contains one or more VD-1,4 linkages and has a number average molecular weight in the range of about 3,000 to 50,000. Such a carbohydrate is by yourself or

Зо включає целюлозу (1), яка зроблена з (В-глюкози 1) внаслідок конденсації ДВ(1-24)-глікозидних зв'язків. Дана сполучна ланка контрастує із сполучною ланкою для а(1-24)-глікозидних зв'язків, присутніх в крохмалі і інших вуглеводах.Zo includes cellulose (1), which is made from (B-glucose 1) as a result of the condensation of DV(1-24)-glycosidic bonds. This link contrasts with the link for α(1-24)-glycosidic bonds present in starch and other carbohydrates.

Крохмалисті матеріали включають сам крохмаль, наприклад кукурудзяний крохмаль, пшеничний крохмаль, картопляний крохмаль або рисовий крохмаль, похідне крохмалю, або матеріал, який включає крохмаль, такий як їстівний продовольчий товар або крохмалоніс.Starchy materials include starch itself, such as corn starch, wheat starch, potato starch, or rice starch, a starch derivative, or a material that includes starch, such as an edible food product or starch.

Наприклад, крохмалистий матеріал може являти собою аракачу їстівну, гречку, банан, ячмінь, кассаву, кудзу, оку, саго, сорго, звичайну домашню картоплю, солодку картоплю, таро, ямс або один або декілька видів бобів, таких як кормові боби, сочевиця або горох. Крохмалисті матеріали також являють собою і суміші будь-якого одного або декількох крохмалистих матеріалів. У конкретних варіантах реалізації крохмалистий матеріал виробляють з кукурудзи.For example, the starchy material may be sorghum, buckwheat, banana, barley, cassava, kudzu, sorghum, sago, sorghum, potato, sweet potato, taro, yam, or one or more legumes such as forage beans, lentils, or pea. Starchy materials are also mixtures of any one or more starchy materials. In specific implementation options, the starchy material is produced from corn.

Різний кукурудзяний крохмаль і похідні описуються в публікації "Согп еїагсй", Согп Кеїпеге5Various corn starches and derivatives are described in the publication "Sogp eiagsy", Sogp Keipege5

Авв5осіайоп (111й Еайіоп, 2006).Avv5osiyop (111th Eaiyop, 2006).

Матеріали біомаси, які включають низькомолекулярні цукри, можуть, наприклад, включати щонайменше приблизно 0,595 мас. низькомолекулярного цукру, наприклад, щонайменше приблизно 2, 3, 4, 5,6, 7, 8, 9, 10, 12,5, 25, 35, 50, 60, 70, 80, 90 або навіть щонайменше приблизно 95 95 мас. низькомолекулярного цукру. У деяких випадках біомаса утворена по суті з низькомолекулярного цукру, наприклад, на більше ніж 95 95 мас., оскільки 96, 97, 98, 99 або по суті 100 95 мас., з низькомолекулярного цукру.Biomass materials that include low molecular sugars can, for example, include at least about 0.595 wt. low molecular sugar, for example, at least about 2, 3, 4, 5.6, 7, 8, 9, 10, 12.5, 25, 35, 50, 60, 70, 80, 90 or even at least about 95 95 wt. low molecular weight sugar. In some cases, the biomass is formed essentially from low molecular weight sugar, for example, by more than 95 95 wt. since 96, 97, 98, 99 or essentially 100 95 wt., from low molecular weight sugar.

Матеріали біомаси, які включають низькомолекулярні цукри, можуть являти собою сільськогосподарські продукти або продукти харчування, такі як цукрова тростина і цукровий буряк або екстракт з них, наприклад сік з цукрової тростини або сік з цукрового буряка.Biomass materials that include low molecular weight sugars can be agricultural or food products, such as sugar cane and sugar beet, or an extract thereof, such as sugar cane juice or sugar beet juice.

Матеріали біомаси, які включають низькомолекулярні цукри, можуть являти собою по суті чисті екстракти, такі як цукор-сирець або закристалізований столовий цукор (сахароза).Biomass materials that include low molecular weight sugars can be essentially pure extracts such as raw sugar or crystallized table sugar (sucrose).

Низькомолекулярні цукри включають похідні цукри. Наприклад, низькомолекулярні цукри можуть бути олігомерними (наприклад, що дорівнюють або більшими 4-мірних, 5-мірних, 6- мірних, 7-мірних, 8-мірних, 9-мірних або 10-мірних), тримерними, димерними або мономерними.Low molecular weight sugars include derived sugars. For example, low molecular weight sugars can be oligomeric (eg, equal to or greater than 4-dimensional, 5-dimensional, 6-dimensional, 7-dimensional, 8-dimensional, 9-dimensional, or 10-dimensional), trimeric, dimeric, or monomeric.

У разі формування вуглеводів з більш ніж однієї ланки, що повторюється, кожна ланка, що повторюється, може бути ідентичною або відрізнятися.When carbohydrates are formed from more than one repeating unit, each repeating unit may be identical or different.

Конкретні приклади низькомолекулярних цукрів включають целобіозу, лактозу, сахарозу, 60 глюкозу і ксилозу, спільно з їх похідними. У деяких випадках похідні цукри швидше розчиняються в розчині або використовуються мікробами для отримання корисного матеріалу, такого як етанол або бутанол.Specific examples of low molecular sugars include cellobiose, lactose, sucrose, 60 glucose and xylose, together with their derivatives. In some cases, derived sugars dissolve more quickly in solution or are used by microbes to produce a useful material such as ethanol or butanol.

Для отримання будь-якого з продуктів, що описуються в цьому документі, таких як етанол, можуть бути використані комбінації з будь-яких матеріалів біомаси, що описуються в цьому документі, (наприклад, комбінації з будь-яких матеріалів біомаси, компонентів, продуктів і/або зв'язаних продуктів, утворених при використанні способів, що описуються в цьому документі).Combinations of any of the biomass materials described herein (e.g., combinations of any biomass materials, components, products, and /or related products formed using the methods described in this document).

Наприклад, для отримання продуктів можуть бути використані суміші целюлозних матеріалів і крохмалистих матеріалів.For example, mixtures of cellulosic materials and starchy materials can be used to obtain products.

Палива і інші продукти (наприклад, етанол, біоетанол, інші спирти і інші горючі вуглеводні), отримані по способах, що описуються в цьому документі, можуть бути перемішені з іншими вуглеводневмісними речовинами. Наприклад, етанол, отриманий при використанні будь-якого зі способів, що описуються в цьому документі, може бути перемішений з бензином для отримання "газохолу", який може бути використаний як горюче паливо в широкому асортименті галузей застосування, в тому числі в зв'язку з автомобільними двигунами.Fuels and other products (for example, ethanol, bioethanol, other alcohols and other combustible hydrocarbons), obtained by the methods described in this document, can be mixed with other hydrocarbon-containing substances. For example, ethanol produced using any of the methods described herein can be blended with gasoline to produce "gasohol," which can be used as a combustible fuel in a wide variety of applications, including communications with car engines.

Способи обробки біомасиBiomass processing methods

Фігура 1 демонструє систему 100 для перетворення біомаси, зокрема біомаси, що значною мірою містить целюлозні і лігноцелюлозні компоненти і/або крохмалисті компоненти, у прийнятні продукти і зв'язані продукти. Система 100 включає підсистему підготовки вихідної сировини процесу 110, підсистему попередньої обробки 114, підсистему основного процесу 118 і підсистему подальшої переробки 122. Підсистема підготовки вихідної сировини процесу 110 приймає біомасу в її первинній формі, фізично готує біомасу для використання як вихідної сировини процесу в процесах, розташованих по ходу технологічного потоку далі, (наприклад, зменшує розмір і гомогенізує біомасу) і зберігає біомасу як в її первинній формі, так і у формі вихідної сировини процесу.Figure 1 shows a system 100 for converting biomass, in particular biomass that largely contains cellulosic and lignocellulosic components and/or starchy components, into acceptable products and related products. System 100 includes process feedstock preparation subsystem 110, pretreatment subsystem 114, main process subsystem 118, and further processing subsystem 122. Process feedstock preparation subsystem 110 receives biomass in its primary form, physically prepares biomass for use as process feedstock in processes, located further down the process stream, (for example, reduces the size and homogenizes biomass) and preserves biomass both in its primary form and in the form of raw materials of the process.

Біомаса, що значною мірою містить целюлозні і/або лігноцелюлозні компоненти або крохмалисті компоненти, може характеризуватися високими середньою молекулярною масою і ступенем кристалічності, які модифікують при використанні однієї або декількох попередніх обробок для полегшення застосування матеріалу.Biomass that largely contains cellulosic and/or lignocellulosic components or starchy components can be characterized by high average molecular weight and degree of crystallinity, which are modified by using one or more pre-treatments to facilitate the use of the material.

Підсистема попередньої обробки 114 приймає вихідну сировину процесу з підсистемиThe pre-processing subsystem 114 receives the process raw materials from the subsystem

Зо підготовки вихідної сировини процесу 110 і готує вихідну сировину процесу для використання в основних виробничих способах, наприклад, внаслідок зменшення середніх молекулярної маси і ступеня кристалічності вихідної сировини процесу і/або збільшення площі питомої поверхні і/або пористості вихідної сировини процесу. У деяких випадках матеріал біомаси, підданий попередній обробці, характеризується низьким вологовмістом, наприклад, меншим ніж приблизно 7,5, 5, 3, 2,5, 2, 1,5, 1 або 0,5 95 мас. Зменшення кількості вологи можна добитися, наприклад, внаслідок висушування матеріалу біомаси. Способи попередньої обробки можуть дозволити уникнути використання агресивних хімічних реагентів, таких як сильні кислоти і основи.From the preparation of the raw materials of the process 110 and prepares the raw materials of the process for use in the main production methods, for example, due to the reduction of the average molecular weight and the degree of crystallinity of the raw materials of the process and/or the increase of the specific surface area and/or the porosity of the raw materials of the process. In some cases, the pretreated biomass material is characterized by a low moisture content, for example, less than about 7.5, 5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1, or 0.5 95 wt. Reducing the amount of moisture can be achieved, for example, as a result of drying the biomass material. Pretreatment methods can avoid the use of aggressive chemical reagents, such as strong acids and bases.

Підсистема основного процесу 118 приймає піддану попередній обробці вихідну сировину процесу з підсистеми попередньої обробки 114 і виробляє корисні продукти (наприклад, етанол, інші спирти, фармацевтичні препарати і/або продукти харчування). Основні виробничі способи звичайно включають способи, такі як ферментація (наприклад, при використанні мікроорганізмів, таких як дріжджі і/або бактерії), хімічна обробка (наприклад, гідроліз) і газифікація.Main process subsystem 118 receives pretreated process feedstock from pretreatment subsystem 114 and produces useful products (eg, ethanol, other alcohols, pharmaceuticals, and/or food). Basic production methods usually include methods such as fermentation (for example, using microorganisms such as yeast and/or bacteria), chemical treatment (for example, hydrolysis) and gasification.

У деяких випадках вироблений продукт підсистеми основного процесу 118 є прийнятним для безпосереднього використання, але в інших випадках вироблений продукт вимагає проведення додаткової переробки, здійснюваної в підсистемі подальшої переробки 122. Підсистема подальшої переробки 122 забезпечує проведення додаткової переробки потоків продуктів з системи основного процесу 118 (наприклад, у вигляді перегонки і денатурації етанолу), а також обробки для потоків відходів з інших підсистем. У деяких випадках зв'язані продукти підсистем 114, 118, 122 також можуть бути прийнятними для безпосереднього або опосередкованого використання як вторинні продукти і/або з точки зору збільшення сукупної ефективності системи 100. Наприклад, підсистема подальшої переробки 122 може дозволити отримати очищену воду, що відправляється на рецикл для використання як технологічна вода в інших підсистемах, і/або може дозволити отримати відходи, що спалюються, які можуть бути використані як паливо для казанів, що виробляють водяну пару і/або електрику. У загальному випадку стадії подальшої переробки можуть включати одну або декілька стадій, таких як перегонка для відділення інших компонентів, очищення стічних вод (наприклад, просіювання, усереднення органіки, конверсія шламу), механічне розділення і/або спалення відходів. 60 Системи іонних пучків для попередньої обробки біомасиIn some cases, the produced product of the main process subsystem 118 is acceptable for immediate use, but in other cases, the produced product requires additional processing carried out in the further processing subsystem 122. The further processing subsystem 122 provides additional processing of product streams from the main process system 118 (for example , in the form of ethanol distillation and denaturation), as well as processing for waste streams from other subsystems. In some cases, the combined products of the subsystems 114, 118, 122 may also be suitable for direct or indirect use as secondary products and/or in terms of increasing the overall efficiency of the system 100. For example, the downstream processing subsystem 122 may allow obtaining purified water that is sent for recycling for use as process water in other subsystems, and/or may allow for incineration waste that can be used as fuel for boilers producing steam and/or electricity. In general, further processing steps may include one or more steps such as distillation to separate other components, wastewater treatment (eg, sieving, organic averaging, sludge conversion), mechanical separation, and/or waste incineration. 60 Ion beam systems for biomass pretreatment

Попередня обробка іонним пучком (наприклад, здійснення впливу іонами) для біомаси може являти собою особливо ефективний, економічний і високопродуктивний спосіб обробки.Ion beam pretreatment (for example, exposure to ions) for biomass can be a particularly effective, economical, and highly productive method of treatment.

Попередня обробка іонним пучком в загальному випадку включає здійснення впливу на біомасу (піддану або не піддану механічній переробці) одним або декількома різними типами іонів, що генеруються в одному або декількох джерелах іонів. (Яни можуть бути прискорені в системах прискорювачів, які зчленовуються з джерелами іонів і можуть виробляти іони, що мають змінні енергії і швидкості. Звичайно при попередній обробці, що базується на використанні іонів, іони не прискорюють до енергій, достатніх для стимулювання появи значних рівнів рентгенівського випромінювання. Відповідно до цього, потреби в покритті куполом і екрануванні для джерел іонів можуть бути значно ослаблені в порівнянні з подібними потребами для джерел електронів.Ion beam pretreatment generally involves exposing the biomass (treated or not to mechanical processing) with one or more different types of ions generated in one or more ion sources. (They can be accelerated in accelerator systems that are coupled to ion sources and can produce ions of variable energies and velocities. Usually, ion-based preprocessing does not accelerate the ions to energies sufficient to induce significant levels of X-ray radiation Accordingly, the doming and shielding requirements for ion sources can be greatly reduced compared to similar requirements for electron sources.

У разі використання випромінювання іонного пучка воно може бути застосоване для будь- якого зразка, який є сухим або вологим або навіть диспергованим в рідині, такій як вода.When ion beam radiation is used, it can be applied to any sample that is dry or wet or even dispersed in a liquid such as water.

Наприклад, опромінення іонним пучком може бути проведене для целюлозного (і/або лігноцелюлозного матеріалу, в якому поверхні, змочені рідиною, такою як вода, мають менш, ніж приблизно 25 95 мас. целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу. У деяких варіантах реалізації опромінення іонним пучком проводять для целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу, в якому рідиною, такою як вода, ніякий целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал не змочують.For example, ion beam irradiation can be performed on a cellulosic (and/or lignocellulosic) material in which the surfaces wetted by a liquid, such as water, have less than about 25 95 wt. of cellulosic and/or lignocellulosic material. bundle is carried out for cellulosic and/or lignocellulosic material in which no cellulosic and/or lignocellulosic material is wetted with a liquid such as water.

У разі використання опромінення іонним пучком воно може бути застосоване при одночасному здійсненні впливу на целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал повітрям, повітрям, збагаченим киснем або навіть самим киснем, або в умовах атмосфери інертного газу, такого як азот, аргон або гелій. У разі бажаності окиснення матеріалу біомаси будуть використовувати окислювальне середовище, таке як у випадку повітря або кисню, і властивості джерела іонного пучка можуть бути відрегульовані для стимулювання утворення реакційно- здатного газу, наприклад утворення озону і/або оксидів азоту. Дані реакційно-здатні гази вступають в реакцію з матеріалом біомаси, індивідуально або спільно з падаючими іонами, що викликає розкладання матеріалу. У рамках одного прикладу у разі використання впливу на біомасу іонного пучка іони на біомасу можуть впливати в умовах тиску одного або декількох газів, більшого, ніж приблизно 2,5 атмосфери, такого як більше, ніж 5, 10, 15, 20, або навітьIn the case of using ion beam irradiation, it can be applied with simultaneous exposure to cellulosic and/or lignocellulosic material with air, oxygen-enriched air, or even oxygen itself, or in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or helium. If oxidation of the biomass material is desired, an oxidizing medium, such as in the case of air or oxygen, will be used, and the properties of the ion beam source can be adjusted to promote the formation of a reactive gas such as ozone and/or nitrogen oxides. These reactive gases react with the biomass material, individually or together with the falling ions, which causes the decomposition of the material. In one example, when ion beam exposure to biomass is used, the ions may impact the biomass under pressure conditions of one or more gases greater than about 2.5 atmospheres, such as greater than 5, 10, 15, 20, or even

Зо більше, ніж приблизно 50, атмосфер.More than about 50 atmospheres.

Іони, які падають на матеріал біомаси, звичайно розсіюються на частинах біомаси і іонізують їх по механізму кулонівського розсіювання. Взаємодія між іонами і біомасою також може приводити і до отримання електронів високої енергії (наприклад, вторинних електронів), які можуть додатково взаємодіяти з біомасою (наприклад, викликаючи додаткову іонізацію). Іони можуть бути позитивно зарядженими або негативно зарядженими і можуть мати одиничний позитивний або негативний заряд або можуть бути багатозарядними, наприклад, одно-, дво-, три- або навіть чотири- і більш зарядними. У випадках бажаності проходження деструкції ланцюга бажаними можуть виявитися позитивно заряджені частинки, частково внаслідок їх кислотної природи.Ions that fall on the biomass material usually scatter on parts of the biomass and ionize them by the Coulomb scattering mechanism. The interaction between ions and biomass can also lead to the production of high-energy electrons (for example, secondary electrons), which can additionally interact with biomass (for example, causing additional ionization). Ions can be positively charged or negatively charged and can have a single positive or negative charge or can be multi-charged, such as singly, doubly, tri- or even quadruplely charged or more. In cases where it is desirable to undergo chain destruction, positively charged particles may be desirable, partly due to their acidic nature.

Іони, якими чинять вплив на матеріал біомаси, можуть мати масу електрона, що покоїться, або можуть перевищувати масу електрона, що покоїться, наприклад, в 500, 1000, 1500 або 2000 і більше разів, наприклад, 10000 або навіть 100000 разів. Наприклад, іони можуть мати масу в діапазоні від приблизно 1 атомної одиниці до приблизно 150 атомних одиниць, наприклад, від приблизно 1 атомної одиниці до приблизно 50 атомних одиниць. або від приблизно 1 до приблизно 25, наприклад, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 або 15 а.о.м. Приклади іонів і прискорювачів іонів обговорюються в публікаціях Іпігодисіогу Мисієаг Рпузіс5, Кеппеїп 5. Кгапе, дхопп Уміеу 5 5опв,The ions impinging on the biomass material may have a rest electron mass or may exceed the rest electron mass by, for example, 500, 1000, 1500, or 2000 times or more, such as 10,000 or even 100,000 times. For example, ions can have a mass in the range of about 1 atomic unit to about 150 atomic units, for example, from about 1 atomic unit to about 50 atomic units. or from about 1 to about 25, such as 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12, or 15 a.o.m. Examples of ions and ion accelerators are discussed in the publications of Ipigodisiogu Misieag Rpuzis5, Keppeip 5. Kgape, dhopp Umieu 5 5opv,

Іпс. (1988), Кто Ргеїес, РІ2ІКА В 6 (1997) 4, 177-206, Спи, УМійїат Т., "Омегміем ОЇ Підп іоп ВеатIps. (1988).

ТНнегару", Соіїмтрив-ОНіо, ІСВО-ІАЕА Меевїіпо, 18-20 Магси 2006, Імаїа, У. єї аї., "АПегаїйіпд-TNnegaru", Soimtriv-ONio, ISVO-IAEA Meeviipo, 18-20 Magsy 2006, Imaia, U. eyi ai., "APegaiiipd-

Рпазе-Росизей ІН-ОТІ. ог Неаму-Іоп Медіса! Ассеїегайогв5", Ргосеєдіпо5 ої ЕРАС 2006, Едіпригон,Rpaze-Rosyzei IN-OTI. oh Neamu-Iop of Medes! Asseiegayogv5", Rgoseyedipo5 oi ERAS 2006, Ediprigon,

Зсопцапоа і І ейпег, С. М. еї аї., "Згайи5 ої Ше З!ирегсопдисіїпд ЕСЕА Іоп бошсе Мепив", Ргосеєдіпа5Zsoptsapoa and Iepeg, S. M. ei ai., "Zgayi5 oi She Z!yregsopdisiipd ESEA Iop boshse Mepyv", Rgoseyedipa5

ОГЕРАС 2000, Міеппа, А!йвіпа.OGERAS 2000, Mieppa, A!yvipa.

Для попередньої обробки матеріалу біомаси може бути використаний широкий асортимент різних типів іонів. Наприклад, можуть бути використані протони, ядра гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або іони азоту. У деяких варіантах реалізації ідсни можуть приводити до появи більш високих ступенів деструкції ланцюга в зіставленні з тим, що має місце для еквівалентної дози електронів. У деяких випадках позитивно заряджені іони можуть приводити до появи більш високих ступенів деструкції ланцюга і/або ступенів проходження інших процесів в зіставленні з тим, що має місце для негативно заряджених іонів, внаслідок своєї кислотності. В альтернативному випадку в певних бо варіантах реалізації в залежності від природи біомаси, що більш ефективно приводять до проходження деструкції ланцюга і/або інших процесів можуть виявитися негативно заряджені іони в зіставленні з тим, що має місце для позитивно заряджених іонів, внаслідок своєї лужної природи.A wide range of different types of ions can be used for pretreatment of biomass material. For example, protons, helium nuclei, argon ions, silicon ions, neon ions, carbon ions, phosphorus ions, oxygen ions or nitrogen ions can be used. In some variants of the implementation of idsn can lead to the appearance of higher degrees of destruction of the chain in comparison with what takes place for an equivalent dose of electrons. In some cases, positively charged ions can lead to the appearance of higher degrees of chain destruction and/or degrees of passage of other processes in comparison with what is the case for negatively charged ions, due to their acidity. In an alternative case, depending on the nature of the biomass, in certain variants of implementation, which more effectively lead to the destruction of the chain and/or other processes, there may be negatively charged ions in comparison with what is the case for positively charged ions, due to their alkaline nature.

Після генерування і/або прискорення середня енергія іонів в іонному пучку може знаходитися в діапазоні від приблизно 1,0 МеВ/атомна одиниця до приблизно 6000 МеВ/атомна одиниця, наприклад, від приблизно З МеВ/атомна одиниця до приблизно 4800 МеВ/атомна одиниця або від приблизно 10 МеВ/атомна одиниця до приблизно 1000 МеВ/атомна одиниця.After generation and/or acceleration, the average energy of the ions in the ion beam may range from about 1.0 MeV/atomic unit to about 6000 MeV/atomic unit, for example, from about 3 MeV/atomic unit to about 4800 MeV/atomic unit or from about 10 MeV/atomic unit to about 1000 MeV/atomic unit.

У загальному випадку для опромінення матеріалів біомаси може бути використано множину різних типів іонів. Наприклад, в деяких варіантах реалізації іонні пучки можуть включати відносно легкі іони, такі як протони і/або іони гелію. У певних варіантах реалізації іонні пучки можуть включати помірно більш важкі іони, такі як іони вуглецю, іони азоту, іони кисню або іони неону. У деяких варіантах реалізації іонні пучки можуть включати ще більш важкі іони, такі як іони аргону, іони кремнію, іони фосфору, іони натрію, іони кальцію і/або іони заліза.In general, a variety of different types of ions can be used to irradiate biomass materials. For example, in some embodiments, ion beams may include relatively light ions, such as protons and/or helium ions. In certain embodiments, ion beams may include moderately heavier ions, such as carbon ions, nitrogen ions, oxygen ions, or neon ions. In some embodiments, ion beams may include even heavier ions, such as argon ions, silicon ions, phosphorus ions, sodium ions, calcium ions, and/or iron ions.

У певних варіантах реалізації іонні пучки, що використовуються для опромінення матеріалів біомаси, можуть включати більш ніж один тип іона, що відрізняється. Наприклад, іонні пучки можуть включати суміші з двох і більше (наприклад, трьох, чотирьох, п'яти, шести і більше) різних типів іонів. Приклади сумішей можуть включати іони вуглецю і протони, іони вуглецю і іони кисню, іони азоту і протони і іони заліза і протони. У більш загальному випадку для отримання іонних пучків, які використовують для опромінення біомаси, можуть бути використані суміші будь-яких іонів, що обговорюються в цьому документі, (або будь-яких інших іонів).In certain embodiments, ion beams used to irradiate biomass materials may include more than one type of ion that is different. For example, ion beams may include mixtures of two or more (eg, three, four, five, six or more) different types of ions. Examples of mixtures may include carbon ions and protons, carbon ions and oxygen ions, nitrogen ions and protons, and iron ions and protons. More generally, mixtures of any of the ions discussed herein (or any other ions) can be used to produce ion beams used to irradiate biomass.

Зокрема, в одному іонному пучку можуть бути використані суміші відносно легких і відносно більш важких іонів, де кожний з різних типів іонів характеризується відмінною ефективністю при опроміненні різних типів матеріалів біомаси.In particular, in one ion beam, mixtures of relatively light and relatively heavier ions can be used, where each of the different types of ions is characterized by excellent efficiency when irradiating different types of biomass materials.

У деяких варіантах реалізації іонні пучки для опромінення матеріалів біомаси включають позитивно заряджені іони. Позитивно заряджені іони можуть включати, наприклад, позитивно заряджені іони водню (наприклад, протони), іони благородних газів (наприклад, гелію, неону, аргону), іони вуглецю, іони азоту, іони кисню, атоми кремнію, іони фосфору і іони металів, такі як іони натрію, іони кальцію і/або іони заліза. Як можна собі представити без бажання зв'язувати себе якою-небудь теорією, такі позитивно заряджені іони при здійсненні впливу на матеріалиIn some implementations, ion beams for irradiation of biomass materials include positively charged ions. Positively charged ions may include, for example, positively charged hydrogen ions (eg, protons), noble gas ions (eg, helium, neon, argon), carbon ions, nitrogen ions, oxygen ions, silicon atoms, phosphorus ions, and metal ions such as as sodium ions, calcium ions and/or iron ions. As you can imagine without wanting to be bound by any theory, such positively charged ions when exerting influence on materials

Зо біомаси демонструють хімічну поведінку, подібну поведінці фрагментів кислот Льюїса, ініціюючи і підтримуючи проходження реакцій, таких як катіонні реакції деструкції з розкриттям циклу і розривом ланцюга, в кислотному і/або окислювальному середовищі.Biomasses exhibit a chemical behavior similar to that of Lewis acid fragments, initiating and supporting the passage of reactions, such as cationic ring-opening and chain-breaking destruction reactions, in an acidic and/or oxidizing environment.

У певних варіантах реалізації іонні пучки для опромінення матеріалів біомаси включають негативно заряджені іони. Негативно заряджені іони можуть включати, наприклад, негативно заряджені іони водню (наприклад, гідридні іони) і негативно заряджені іони різних відносно електронегативних ядер (наприклад, іони кисню, іони азоту, іони вуглецю, іони кремнію і іони фосфору). Як можна собі представити без зв'язування себе якою-небудь теорією, такі негативно заряджені іони при здійсненні впливу на матеріали біомаси демонструють хімічну поведінку, подібну поведінці фрагментів основ Льюїса, спричиняючи проходження аніонних реакцій деструкції з розкриттям циклу і розривом ланцюга, в основному і/або відновному середовищі.In certain implementation options, ion beams for irradiation of biomass materials include negatively charged ions. Negatively charged ions may include, for example, negatively charged hydrogen ions (eg, hydride ions) and negatively charged ions of various relatively electronegative nuclei (eg, oxygen ions, nitrogen ions, carbon ions, silicon ions, and phosphorus ions). As one can imagine without being bound by any theory, such negatively charged ions, upon impacting biomass materials, exhibit a chemical behavior similar to that of Lewis base fragments, causing the passage of anionic destruction reactions with cycle opening and chain breaking, mainly and/ or a reducing environment.

У деяких варіантах реалізації пучки для опромінення матеріалів біомаси можуть включати нейтральні атоми. Наприклад, в пучки, які використовують для опромінення матеріалів біомаси, може бути включені будь-який один або декілька типів атомів, що вибираються з атомів водню, атомів гелію, атомів вуглецю, атомів азоту, атомів кисню, атомів неону, атомів кремнію, атомів фосфору, атомів аргону і атомів заліза. У загальному випадку в пучках можуть бути присутніми суміші будь-яких двох і більше вищезазначених типів атомів (наприклад, трьох і більше, чотирьох і більше або навіть ще більше).In some implementations, beams for irradiating biomass materials may include neutral atoms. For example, beams used to irradiate biomass materials may include any one or more types of atoms selected from hydrogen atoms, helium atoms, carbon atoms, nitrogen atoms, oxygen atoms, neon atoms, silicon atoms, phosphorus atoms , argon atoms and iron atoms. In general, mixtures of any two or more of the above types of atoms (eg, three or more, four or more, or even more) may be present in the bundles.

Попереднє обговорення фокусувалося на іонних пучках, які включають одноядерні іони і/або нейтральні частинки (наприклад, атомні іони і нейтральні атоми). Звичайно такі частинки легше за все - з точки зору енергії - генерувати, а материнські частинки, з яких генерують дані частинки, можуть бути доступними в надмірній кількості. Однак, в деяких варіантах реалізації пучки для опромінення матеріалів біомаси можуть включати один або декілька типів іонів або нейтральних частинок, які є багатоядерними, наприклад, що включають декілька ядер і що навіть включають два і більше різних типів ядер. Наприклад, іонні пучки можуть включати позитивні і/або негативні іони і/або нейтральні частинки, утворені з частинок, таких як Ме», О», Н»,The previous discussion focused on ion beams, which include mononuclear ions and/or neutral particles (eg, atomic ions and neutral atoms). Of course, such particles are the easiest - from the point of view of energy - to generate, and the parent particles from which these particles are generated can be available in excessive quantities. However, in some embodiments, beams for irradiating biomass materials may include one or more types of ions or neutral particles that are multinuclear, for example, that include multiple nuclei and that even include two or more different types of nuclei. For example, ion beams may include positive and/or negative ions and/or neutral particles formed from particles such as Me», O», H»

СнНае і інші молекулярні частинки. Іонні пучки також можуть включати іони і/або нейтральні частинки, утворені з більш важких частинок, які включають ще більше ядер, таких як різні частинки на вуглеводневій основі і/або різні неорганічні частинки, в тому числі координаційні сполуки різних металів.SnNae and other molecular particles. Ion beams may also include ions and/or neutral particles formed from heavier particles that include even more nuclei, such as various hydrocarbon-based particles and/or various inorganic particles, including coordination compounds of various metals.

У певних варіантах реалізації іонні пучки, що використовуються для опромінення матеріалів біомаси, включають однозарядні іони, такі як один або декілька типів іонів, що вибираються зIn certain embodiments, ion beams used to irradiate biomass materials include singly charged ions, such as one or more types of ions selected from

НУ, НУ, Не», Мет, Аг, С, С, 0, 0, М, М, Бі, ЗІ, Ре, Р-, Ма", Са", Ее", ВН», І, РЕ, Ве", Ви: і 05. У деяких варіантах реалізації іонні пучки можуть включати багатозарядні іони, такі як один або декілька типів іонів, що вибираються з Се, Сх, СЯ, Мк, Мох, МУ, 02, 02-, Ог2-, Біг», Бі, 5і2- і 5І-. У загальному випадку іонні пучки також можуть включати більш складні багатоядерні іони, які є багатозарядними, будучи зарядженими позитивно або негативно. У певних варіантах реалізації завдяки структурі багатоядерного іона позитивні або негативні заряди можуть бути ефективно розподілені по суті по всій структурі іона. У деяких варіантах реалізації завдяки електронним структурам іонів позитивні або негативні заряди можуть бути в деякій мірі локалізовані на частинах структури іонів. У загальному випадку іонні пучки, що використовуються для опромінення матеріалів біомаси, можуть включати іони - як позитивні, так іабо негативні - для будь-яких молекулярних частинок, що описуються в цьому документі, і в загальному випадку іони можуть бути одно- або багатозарядними. іонні пучки також можуть включати і інші типи іонів, позитивно і/або негативно заряджені і що є одно- або багатозарядними.NU, NU, Ne", Met, Ag, C, C, 0, 0, M, M, Bi, ZI, Re, R-, Ma", Sa", Ee", VN", I, RE, Ve" , You: and 05. In some embodiments, the ion beams may include multi-charged ions, such as one or more types of ions selected from Ce, Xx, SYA, Mk, Mox, MU, 02, 02-, Og2-, Big» , Bi, 5i2- and 5I-. In general, ion beams can also include more complex polynuclear ions that are multi-charged, being positively or negatively charged. In certain embodiments, due to the polynuclear ion structure, positive or negative charges can be effectively distributed over essentially the entire ion structure. In some implementations, due to the electronic structures of ions, positive or negative charges can be localized to some extent on parts of the ion structure. In general, ion beams used to irradiate biomass materials can include ions - either positive or negative - for any of the molecular particles described herein, and in general the ions can be singly or multi-charged. ion beams may also include other types of ions, positively and/or negatively charged and singly or multi-charged.

Іони і іонні пучки можуть бути генеровані при використанні широкого асортименту способів.Ions and ion beams can be generated using a wide variety of methods.

Наприклад, іони водню (наприклад як протони, так і гідридні іони) можуть бути генеровані внаслідок польової іонізації газоподібного водню і/або внаслідок термічного нагрівання газоподібного водню. Іони благородних газів можуть бути генеровані внаслідок польової іонізації. Іони вуглецю, кисню і азоту можуть бути генеровані внаслідок польової іонізації і можуть бути відділені один від одного (у разі їх спільного генерування) при використанні напівсферичного аналізатора. Більш важкі іони, такі як у випадку натрію і заліза, можуть бути отримані внаслідок термоелектронної емісії з прийнятного матеріалу мішені. Прийнятні способи генерування іонних пучків описуються, наприклад, в попередніх заявках США МоМо 61/049406 і 61/073665 і в документі Ш. 5. Зегіа! Мо. 1 2/417,699.For example, hydrogen ions (eg, both protons and hydride ions) can be generated by field ionization of hydrogen gas and/or by thermal heating of hydrogen gas. Noble gas ions can be generated as a result of field ionization. Carbon, oxygen and nitrogen ions can be generated as a result of field ionization and can be separated from each other (in the case of their joint generation) when using a hemispherical analyzer. Heavier ions, such as in the case of sodium and iron, can be produced by thermionic emission from an acceptable target material. Acceptable methods of generating ion beams are described, for example, in the previous applications of the US MoMo 61/049406 and 61/073665 and in the document Sh. 5. Zegia! Mo. 1 2/417,699.

Для прискорення іонів перед здійсненням впливу іонами на матеріал біомаси може бути використаний широкий асортимент різних прискорювачів пучків частинок. Наприклад, прийнятні прискорювачі пучків частинок включають прискорювачі ОупатігопФ), прискорювачі Кпоадоїгопо),A wide range of different particle beam accelerators can be used to accelerate the ions prior to ion impact on the biomass material. For example, acceptable particle beam accelerators include Oupatigop accelerators, Kpoadoigop accelerators),

Зо статичні прискорювачі, динамічні лінійні прискорювачі (наприклад, ГІМАС), прискорювачі Ван- де-Граафа і складчасті тандемні прискорювачі Реїеїгоп. Дані і інші прийнятні прискорювачі обговорюються, наприклад, в попередніх заявках США МоМо 61/049406 і 61/073665 і в документіThese are static accelerators, dynamic linear accelerators (for example, GIMAS), Van de Graaf accelerators, and folded tandem Riegehop accelerators. These and other acceptable accelerators are discussed, for example, in US MoM prior applications 61/049406 and 61/073665 and in

У. 5. Зепіа! Мо. 12/417,699.U. 5. Sepia! Mo. 12/417,699.

У деяких варіантах реалізації для отримання іонних пучків, які Є прийнятними для обробки біомаси, можуть бути використані комбінації з двох і більше різних типів прискорювачів.In some implementation options, combinations of two or more different types of accelerators can be used to produce ion beams that ARE acceptable for biomass processing.

Наприклад, складчастий тандемний прискорювач може бути використаний в комбінації з лінійним прискорювачем, прискорювачем КПподоїгопФ), прискорювачем ЮОупатйігопе, статичним прискорювачем або будь-яким іншим типом прискорювача, що виробляє іонні пучки.For example, a pleated tandem accelerator can be used in combination with a linear accelerator, a CPP accelerator, a UOupatigope accelerator, a static accelerator, or any other type of accelerator that produces ion beams.

Прискорювачі можуть бути використані послідовно при направленні вихідних іонних пучків з одного типу прискорювача на вхід іншого типу прискорювача для додаткового прискорення. У альтернативному варіанті, для генерування декількох іонних пучків при обробці біомаси декілька прискорювачів може бути використано паралельно. У певних варіантах реалізації для генерування прискорених іонних пучків може бути використано декілька прискорювачів ідентичного типу паралельно і/або послідовно.Accelerators can be used in series by directing the output ion beams from one type of accelerator to the input of another type of accelerator for additional acceleration. Alternatively, several accelerators can be used in parallel to generate several ion beams during biomass processing. In certain implementation options, several accelerators of the same type can be used in parallel and/or in series to generate accelerated ion beams.

У деяких варіантах реалізації для генерування іонних пучків, що мають різні склади, може бути використано декілька подібних і/або різних прискорювачів. Наприклад, перший прискорювач може бути використаний для генерування одного типу іонних пучків, в той час як другий прискорювач може бути використаний для генерування другого типу іонних пучків. Після цього кожний з двох іонних пучків може бути додатково прискорений в ще одному прискорювачі або може бути використаний для обробки біомаси.In some implementation options, several similar and/or different accelerators can be used to generate ion beams having different compositions. For example, the first accelerator can be used to generate one type of ion beam, while the second accelerator can be used to generate a second type of ion beam. After that, each of the two ion beams can be further accelerated in another accelerator or can be used for biomass processing.

Крім того, в певних варіантах реалізації для генерування декількох іонних пучків при обробці біомаси може бути використаний один прискорювач. Наприклад, будь-який з прискорювачів, що обговорюються в цьому документі, (а також і інші типи прискорювачів) може бути модифікований для отримання декількох вихідних іонних пучків внаслідок розділення первинного іонного струму, введеного в прискорювач з джерела іонів. В альтернативному або в додатковому варіанті, будь-які іонні пучки, отримані при використанні будь-якого з прискорювачів, що описуються в цьому документі, можуть включати тільки один тип іона або декілька різних типів іонів.In addition, in certain implementation options, one accelerator can be used to generate several ion beams during biomass processing. For example, any of the accelerators discussed herein (as well as other types of accelerators) can be modified to produce multiple output ion beams by splitting the primary ion current introduced into the accelerator from the ion source. Alternatively or additionally, any ion beams obtained using any of the accelerators described herein may include only one type of ion or several different types of ions.

У загальному випадку при використанні для отримання одного або декількох іонних пучків 60 при обробці біомаси декількох різних прискорювачів декілька різних прискорювачів можуть бути розташовані в будь-якому порядку по відношенню один до одного. Це забезпечує досягнення великої гнучкості при отриманні одного або декількох іонних пучків, кожний з яких має властивості, ретельно відібрані для обробки біомаси (наприклад, для обробки різних компонентів в біомасі).In the general case, when using several different accelerators to obtain one or more ion beams 60 in biomass processing, several different accelerators can be arranged in any order relative to each other. This provides great flexibility in obtaining one or more ion beams, each of which has properties carefully selected for biomass processing (for example, for processing different components in biomass).

Прискорювачі іонів, що описуються в цьому документі, також можуть бути використані в комбінації з будь-якими іншими стадіями обробки біомаси. Наприклад, в деяких варіантах реалізації для обробки біомаси електрони і іони можуть бути використані в комбінації.The ion accelerators described herein can also be used in combination with any other biomass processing steps. For example, in some implementation options for processing biomass, electrons and ions can be used in combination.

Електрони і іони можуть бути отримані і/або прискорені роздільно і використані для обробки біомаси послідовно (в будь-якому порядку) і/або одночасно. У певних варіантах реалізації електронні і іонні пучки можуть бути отримані в одному і тому ж прискорювачі і використані для обробки біомаси. Певні прискорювачі іонів можуть бути сконфігуровані для отримання електронних пучків як альтернатива іонним пучкам або в доповнення до них. Наприклад, для отримання електронних пучків при обробці біомаси можуть бути сконфігуровані прискорювачі бОупатіїгопФ), прискорювачі Кподоїгоп і І ІМАС.Electrons and ions can be obtained and/or accelerated separately and used to process biomass sequentially (in any order) and/or simultaneously. In certain implementation options, electron and ion beams can be obtained in the same accelerator and used for biomass processing. Certain ion accelerators can be configured to produce electron beams as an alternative to, or in addition to, ion beams. For example, to obtain electron beams during the processing of biomass, accelerators BOupatiihopF), accelerators Kpodoihop and I IMAS can be configured.

Крім того, попередня обробка біомаси іонними пучками може бути об'єднана з іншими способами попередньої обробки біомаси, такими як обробка ультразвуковими хвилями, піроліз, окиснення, обробка водяною парою і/або опромінення іншими формами випромінювання (наприклад, електронами, гамма-випромінюванням, рентгенівським випромінюванням, ультрафіолетовим випромінюванням). У загальному випадку інші способи попередньої обробки, такі як попередня обробка, що базується на використанні ультразвукових хвиль, можуть бути проведені до, під час або після попередньої обробки біомаси, що базується на використанні іонів.In addition, ion beam pretreatment of biomass can be combined with other biomass pretreatment methods, such as ultrasonic treatment, pyrolysis, oxidation, steam treatment, and/or irradiation with other forms of radiation (e.g., electrons, gamma rays, X-rays). radiation, ultraviolet radiation). In general, other pretreatment methods, such as pretreatment based on the use of ultrasonic waves, can be carried out before, during or after the pretreatment of biomass based on the use of ions.

Умови впливу і властивості іонних пучківExposure conditions and properties of ion beams

У загальному випадку при здійсненні впливу на конденсоване середовище пучком заряджених частинок заряджені частинки проникають в середовище і поглинаються в середовищі з розподілом по глибинах нижче за поверхню, на яку падають частинки. У загальному випадку згідно зі спостереженнями (дивіться, наприклад, фігуру 1 в публікації Ргеес (дивіться нижче, 1997)) розподіл дози для іонів включає значно більш вузький максимум (пікIn the general case, when the condensed medium is affected by a beam of charged particles, the charged particles penetrate into the medium and are absorbed in the medium with a depth distribution below the surface on which the particles fall. In general, according to observations (see, for example, figure 1 in Rges (see below, 1997)), the dose distribution for ions includes a much narrower maximum (peak

Брегга), і іони демонструють значно менше бокове розсіювання в зіставленні з тим, що маєBragg), and the ions show much less side scattering compared to what has

Зо місце для інших частинок, таких як електрони і нейтрони, і інших форм електромагнітного випромінювання, таких як рентгенівське випромінювання. Відповідно до цього, внаслідок профілю дози прискорених іонів, що відносно добре контролюється, вони відносно ефективно діють з точки зору зміни структури матеріалу біомаси. Крім того, як це з очевидністю виходить виходячи з фігури 6 публікації Ргеіес (дивіться нижче, 1997), більш важкі іони (такі як іони вуглецю) характеризуються ще більш вузькими профілями дози в зіставленні з тим, що має місце для більш легких іонів, таких як протони, і, таким чином, відносна ефективність даних більш важких іонів при обробці матеріалу біомаси є ще більшою, ніж у разі більш легких іонів.It is the place for other particles, such as electrons and neutrons, and other forms of electromagnetic radiation, such as X-rays. Accordingly, due to the relatively well-controlled dose profile of the accelerated ions, they are relatively effective in terms of changing the structure of the biomass material. Furthermore, as is evident from Fig. 6 of Rgeies (see below, 1997), heavier ions (such as carbon ions) are characterized by even narrower dose profiles compared to lighter ions such as as protons, and thus the relative efficiency of these heavier ions in processing biomass material is even greater than that of lighter ions.

У деяких варіантах реалізації середня енергія прискорених іонів, які падають на матеріал біомаси, становить 1 МеВ/аеєм і більш (наприклад, 2, 3,4,5,6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 30, 50, 100, 300, 500, 600, 800 або навіть 1000 МевВ/аеєм і більш).In some implementations, the average energy of the accelerated ions falling on the biomass material is 1 MeV/ae or more (for example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 30 , 50, 100, 300, 500, 600, 800 or even 1000 MeV/aeem and more).

У певних варіантах реалізації середня енергія прискорених іонів становить 10 МеВ і більше (наприклад, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 2000, 3000, 4000 або навіть 5000In certain embodiments, the average energy of the accelerated ions is 10 MeV or greater (eg, 20, 30, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 2000, 3000, 4000, or even 5000

МеВ і більше).MeV and more).

У певних варіантах реалізації середня швидкість прискорених іонів становить 0,0005 с і більше (наприклад, 0,005 с і більше, 0,05 сі більше, 0,1 сі більше, 0,2 с і більше, 0,3 с і більше, 0,4 сі більше, 0,5 с і більше, 0,6 с і більше, 0,7 с і більше, 0,8 с і більше, 0,9 с і більше), де с являє собою швидкість світла у вакуумі У загальному випадку для заданого потенціалу прискорення більш легкі іони прискорюються до більш високих швидкостей в зіставленні з тим, що має місце для більш важких іонів. Наприклад, для заданого потенціалу прискорення максимальна швидкість іона водню може становити приблизно 0,05 с, в той час як максимальна швидкість іонів вуглецю може становити приблизно 0,0005 с. Дані значення являють собою тільки приклади; швидкість прискорених іонів залежить від прикладеного потенціалу прискорення, режиму експлуатації прискорювача, кількості проходів через прискорювальне поле і інших таких параметрів.In certain embodiments, the average speed of the accelerated ions is 0.0005 s or more (for example, 0.005 s or more, 0.05 s or more, 0.1 s or more, 0.2 s or more, 0.3 s or more, 0 .4 s or more, 0.5 s or more, 0.6 s or more, 0.7 s or more, 0.8 s or more, 0.9 s or more), where s is the speed of light in a vacuum U in general, for a given acceleration potential, lighter ions are accelerated to higher velocities compared to heavier ions. For example, for a given acceleration potential, the maximum velocity of a hydrogen ion may be approximately 0.05 s, while the maximum velocity of a carbon ion may be approximately 0.0005 s. These values are examples only; the speed of accelerated ions depends on the applied acceleration potential, the operating mode of the accelerator, the number of passes through the accelerating field, and other such parameters.

У деяких варіантах реалізації середній іонний струм прискорених іонів становить 105 частинка/секунду і більше (наприклад, 109, 107, 108, 109, 1010, 1011, 1012, 1015, 1014, 1015 або навіть 1015 частинка/секунду і більше).In some embodiments, the average ion current of accelerated ions is 105 particles/second or more (eg, 109, 107, 108, 109, 1010, 1011, 1012, 1015, 1014, 1015 or even 1015 particles/second or more).

У нешвидких варіантах реалізації доза випромінювання, що доставляється в матеріал біомаси іонним пучком, становить 5 Мрад і більше (наприклад, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 80 або 60 навіть 100 Мрад і більше).In slow implementations, the radiation dose delivered to the biomass material by the ion beam is 5 Mrad or more (for example, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 80 or 60 even 100 Mrad or more).

У разі здійснення впливу на зразок іонним пучком енергія в зразку буде поглинатися відповідно до профілю іонної дози (який також іноді називають розподілом дози по глибині).When a sample is exposed to an ion beam, the energy in the sample will be absorbed according to the ion dose profile (also sometimes called the depth dose distribution).

Фігура 2 демонструє схематичну діаграму, що ілюструє представницький профіль іонної дози 2010 для зразка біомаси з конденсованою фазою. Вертикальна вісь профілю іонної дози 2010 на фігурі 2 демонструє відносну іонну дозу для графічного представлення її залежності від показаної по горизонтальній осі глибини нижче за поверхню зразка, на яку чинять вплив іонними пучками. Фігура 2 в порівняльних цілях також вимикає профіль електронної дози 2020, профіль дози гамма-випромінювання 2030 і профіль дози рентгенівського випромінювання 2040.Figure 2 shows a schematic diagram illustrating a representative ion dose profile 2010 for a condensed phase biomass sample. The vertical axis of the ion dose profile 2010 in Figure 2 shows the relative ion dose to graphically represent its dependence on the depth shown on the horizontal axis below the surface of the sample affected by the ion beams. Figure 2 also turns off electron dose profile 2020, gamma dose profile 2030, and x-ray dose profile 2040 for comparative purposes.

Як продемонстровано на фігурі 2 як гамма-випромінювання, так і рентгенівське випромінювання (і, крім того, інші типи електромагнітного випромінювання) сильно поглинаються в області, що примикає до поверхні зразка, що приводить до поглинання найвищих доз енергії поблизу від поверхні зразка. Профілі дози гамма-випромінювання |і рентгенівського випромінювання 2030 і 2040 зменшуються приблизно експонентно від поверхні зразка, оскільки послідовно все менше фотонів має здатність більш глибокого проникнення для поглинання в зразку.As shown in Figure 2, both gamma rays and X-rays (and, in addition, other types of electromagnetic radiation) are strongly absorbed in the region adjacent to the sample surface, resulting in the highest energy doses being absorbed near the sample surface. The gamma and X-ray dose profiles 2030 and 2040 decrease approximately exponentially from the surface of the sample, as successively fewer photons have the ability to penetrate deeper for absorption in the sample.

Профіль електронної дози 2020 демонструє ефект наростання, при якому внаслідок проникаючої здатності комптоновських електронів поглинена доза енергії збільшується навколо підданої впливу поверхні зразка до максимальної поглиненої дози на глибині проникнення, що звичайно складає приблизно 3-4 см в конденсованих середовищах. Після цього відносна доза поглиненої енергії відносно швидко зменшується при збільшенні відстані під поверхнею зразка.The 2020 electron dose profile demonstrates a ramp-up effect in which, due to the penetrating power of Compton electrons, the absorbed energy dose increases around the exposed sample surface to the maximum absorbed dose at the penetration depth, which is typically about 3-4 cm in condensed media. After that, the relative dose of absorbed energy decreases relatively quickly with increasing distance below the surface of the sample.

У протилежність цьому, іонні пучки звичайно характеризуються профілями доз, які іноді описуються як зворотні відносно до профілів доз електронів і фотонів. Як продемонстровано на фігурі 2, профіль іонної дози 2010 включає область 2012, в якій на зразок впливає відносно постійна доза енергії. Після цього профіль іонної дози 2010 включає область 2014, звану пікомIn contrast, ion beams are usually characterized by dose profiles that are sometimes described as the inverse of electron and photon dose profiles. As shown in Figure 2, the ion dose profile 2010 includes a region 2012 in which the sample is exposed to a relatively constant energy dose. Thereafter, the ion dose profile 2010 includes a region 2014 called a peak

Брегга, яка відповідає частині зразка, в якій поглинається відносно більш значна частка енергії іонних пучків, після чого іде область 2016, в якій поглинається набагато менша доза енергії. ПікBragg, which corresponds to the part of the sample in which a relatively larger fraction of the energy of the ion beams is absorbed, followed by the region 2016, in which a much smaller dose of energy is absorbed. Peak

Брегга, який характеризується повною шириною на половині максимуму (ПШПМ) б, забезпечує наявність значної відмінності профілю дози для іонів від профілів дози для електронів і фотонів різних довжин хвиль. У результаті здійснення впливу на матеріали, такі як матеріали біомаси,Bragg, which is characterized by the full width at half maximum (FWMF) b, provides a significant difference in the dose profile for ions from the dose profiles for electrons and photons of different wavelengths. As a result of impacting materials such as biomass materials,

Зо іонним пучком може привести до появи ефектів, які відрізняються від ефектів, що створюються фотонами і електронними пучками.With an ion beam can lead to the appearance of effects that differ from the effects created by photons and electron beams.

Звичайно ширина б піка Брегга 2014 залежить від декількох чинників, в тому числі від природи зразка, типу іонів і середньої енергії іонів. Один важливий фактор, який чинить вплив на ширину б піка Брегга 2014, являє собою розподіл енергій в падаючих іонних пучках. У загальному випадку чим вужчим буде розподіл енергій в падаючих іонних пучках, тим вужчою буде ширина б піка Брегга 2014. У рамках одного прикладу для розподілу енергій іонів, який характеризується значенням ПШПМ, що дорівнює 1 кеВ і менше, пік Брегга 2014 звичайно має ширину, що дорівнює приблизно З мм і менше. Ширина б піка Брегга 2014 в даних умовах також може бути і набагато меншою, ніж З мм, наприклад, дорівнювати 2,5 мм і менше, 2,0 мм і менше, 1,5 мм і менше, 1,0 мм і менше.Of course, the width of the b Bragg peak 2014 depends on several factors, including the nature of the sample, the type of ions, and the average energy of the ions. One important factor that affects the width of the 2014 Bragg peak b is the distribution of energies in the incident ion beams. In general, the narrower the energy distribution in the incident ion beams, the narrower the width b of the 2014 Bragg peak. In one example, for an ion energy distribution characterized by a PSPM value of 1 keV or less, the 2014 Bragg peak typically has a width of which is approximately 3 mm and less. The width of Bragg peak 2014 in these conditions can also be much smaller than 3 mm, for example, equal to 2.5 mm and less, 2.0 mm and less, 1.5 mm and less, 1.0 mm and less.

Позиція піка Брегга 2014, позначена символом у на фігурі 2, залежить від декількох чинників, в тому числі від середньої енергії падаючих іонних пучків. У загальному випадку для більш значних середніх енергій іонних пучків піків Брегга 2014 на фігурі 2 буде зміщатися до більш значних глибин, оскільки іони, що мають більш високу енергію, мають здатність проникати в матеріал більш глибоко до того, як основна частина кінетичної енергії іонів втратиться внаслідок явищ розсіювання.The position of the 2014 Bragg peak, denoted by the symbol y in Figure 2, depends on several factors, including the average energy of the incident ion beams. In general, for higher average ion beam energies, the 2014 Bragg peaks in Figure 2 will shift to greater depths, as ions with higher energies have the ability to penetrate deeper into the material before most of the kinetic energy of the ions is lost due to scattering phenomenon.

Різні властивості одного або декількох падаючих іонних пучків можуть бути відрегульовані з метою здійснення впливу на зразки (наприклад, матеріали біомаси) випромінюванням іонних пучків, яке може приводити до проходження в зразках деполімеризації і інших реакцій деструкції ланцюга, які зменшують молекулярну масу зразків передбачуваним і контрольованим чином.Various properties of one or more incident ion beams can be adjusted in order to affect samples (for example, biomass materials) with ion beam radiation, which can lead to depolymerization and other chain destruction reactions in the samples, which reduce the molecular weight of the samples in a predictable and controlled manner .

Фігура З демонструє схематичну діаграму, що пояснює систему здійснення впливу іонними пучками 2100. Система 2100 включає джерело іонів 2110, яке генерує іонні пучки 2150. Оптичні елементи 2120 (в тому числі, наприклад, лінзи, апертури, дефлектори і/або інші електростатичні і або магнітні елементи для регулювання іонних пучків 2150) направляють іонні пучки 2150, забезпечуючи його падіння на зразок 2130, який має товщину й в напрямку, нормальному до поверхні 2135 зразка 2130. У доповнення до направлення іонного пучка 2150 оптичні елементи 2120 можуть бути використані для управління різними властивостями іонного пучка 2150, включаючи колімування і фокусування іонного пучка 2150. Зразок 2130 звичайно включає, наприклад, один або декілька різних типів матеріалів біомаси, які обговорюються в цьому бо документі. Система 2100 також включає електронний контролер 2190, що знаходиться в електричному зв'язку з різними компонентами системи (і з іншими компонентами, не показаними на фігурі 3). Електронний контролер 2190 може контрольовано витримувати і/або регулювати будь-які з параметрів системи, що описуються в цьому документі, або повністю автоматично, або у відповідь на введення від людини-оператора.Figure C shows a schematic diagram explaining an ion beam exposure system 2100. System 2100 includes an ion source 2110 that generates ion beams 2150. Optical elements 2120 (including, for example, lenses, apertures, deflectors, and/or other electrostatic and or magnetic elements for adjusting the ion beams 2150) guide the ion beams 2150, ensuring that it falls on the sample 2130, which has a thickness and in a direction normal to the surface 2135 of the sample 2130. In addition to directing the ion beam 2150, the optical elements 2120 can be used to control various properties of the ion beam 2150, including collimation and focusing of the ion beam 2150. The sample 2130 typically includes, for example, one or more of the different types of biomass materials discussed herein. System 2100 also includes an electronic controller 2190 that is in electrical communication with various system components (and other components not shown in Figure 3). The electronic controller 2190 can controllably maintain and/or adjust any of the system parameters described herein, either fully automatically or in response to input from a human operator.

Фігура З також демонструє профіль іонної дози, який являє собою результат здійснення впливу на зразок 2130 іонним пучком 2150. Позиція 2160 піка Брегга в зразку 2130 залежить від середньої енергії іонного пучка 2150, природи іонів в іонному пучку 2150, матеріалу, з якого отримують зразок 2130, і інших чинників.Figure C also shows the ion dose profile that results from exposing the sample 2130 to the ion beam 2150. The position 2160 of the Bragg peak in the sample 2130 depends on the average energy of the ion beam 2150, the nature of the ions in the ion beam 2150, and the material from which the sample 2130 is made. , and other factors.

У множині галузей застосування іонних пучків, таких як іонна терапія для радикального видалення пухлин, вигідною є відносно невелика ширина б піка Брегга 2014, оскільки це забезпечує досить тонке націлювання на конкретні тканини у пацієнта, що зазнає терапії, і сприяє зменшенню пошкодження внаслідок здійснення впливу на сусідні доброякісні тканини.In many applications of ion beams, such as ion therapy for radical tumor removal, the relatively small width of the b Bragg peak 2014 is advantageous, as it allows for fairly fine targeting of specific tissues in the patient undergoing therapy and helps reduce damage from exposure to adjacent benign tissues.

Однак, при здійсненні впливу на матеріали біомаси, такі як зразок 2130, іонним пучком 2150 відносна невелика ширина б піка Брегга 2014 може обмежувати продуктивність. Звичайно, наприклад, товщина й зразка 2130 є більшою, ніж ширина б піка Брегга 2014. У деяких варіантах реалізації значення й може бути істотно більшим в зіставленні зі значенням б (наприклад, великим з коефіцієнтом, що дорівнює 5 і більше або 10 і більше, або 20 і більше, або 50 і більше, або 100 і більше, або навіть ще більше).However, when impacting biomass materials, such as sample 2130, with ion beam 2150, the relatively small width of the b Bragg peak 2014 may limit performance. Of course, for example, the thickness y of the sample 2130 is greater than the width b of the Bragg peak 2014. In some embodiments, the value of y may be significantly larger compared to the value of b (eg, large by a factor of 5 or more or 10 or more, or 20 or more, or 50 or more, or 100 or more, or even more).

Для збільшення товщини зразка 2130, для якої вибрана доза, може бути доставлена протягом конкретного часового інтервалу, може бути відрегульований розподіл енергії іонного пучка 2150. Для регулювання розподілу енергії іонного пучка 2150 можуть бути використані різні способи. Один такий спосіб полягає у використанні одного або декількох знімних розсіювальних елементів 2170, що розташовуються на шляху іонного пучка 2150, як це продемонстроване на фігурі 3. Розсіювальний елемент 2170 може являти собою, наприклад, тонку мембрану, виготовлену з матеріалу на металевій основі, такій як вольфрам, тантал, мідь, і/або матеріалу на полімерній основі, такій як полімер І исйеф).To increase the thickness of the sample 2130 for which the selected dose can be delivered during a specific time interval, the energy distribution of the ion beam 2150 can be adjusted. Various methods can be used to adjust the energy distribution of the ion beam 2150. One such method is to use one or more removable scattering elements 2170 located in the path of the ion beam 2150, as shown in Figure 3. The scattering element 2170 may be, for example, a thin membrane made of a metal-based material such as tungsten, tantalum, copper, and/or a polymer-based material such as polymer I isyef).

Перед проходженням через розсіювальний елемент 2170 іонний пучок 2150 характеризується шириною розподілу енергії м, продемонстрованою на фігурі 4А. У разі проходження іонного пучка 2150 через елемент (елементи) 2170 щонайменше деякі з іонів вBefore passing through the scattering element 2170, the ion beam 2150 is characterized by the energy distribution width m shown in Figure 4A. When the ion beam 2150 passes through the element(s) 2170, at least some of the ions in

Зо іонному пучку 2150 будуть зазнавати впливу явищ розсіювання на атомах в елементі (елементах) 2170 з передачею частини кінетичної енергії іонів на атоми елемента (елементів) 2170. У результаті розподіл енергії для іонного пучка 2150 уширюється до ширини Б, більшої, ніж значення му, як це продемонстровано на фігурі 48. Зокрема, в результаті розсіювання на елементі (елементах) 2170 розподіл енергії іонних пучків 2150 набуває уширеного низькоенергетичного хвоста.From the ion beam 2150 will be affected by scattering phenomena on the atoms in the element (elements) 2170 with the transfer of part of the kinetic energy of the ions to the atoms of the element (elements) 2170. As a result, the energy distribution for the ion beam 2150 widens to a width B, greater than the value of mu, as shown in Figure 48. In particular, as a result of scattering on the element(s) 2170, the energy distribution of the ion beams 2150 acquires a broadened low-energy tail.

Фігура 4С демонструє вплив уширення розподілу енергії іонів іонного пучка 2150 на профілі іонної дози в зразку 2130. Профіль іонної дози 2140а отримують внаслідок здійснення впливу на зразок 2130 іонним пучком 2150, що характеризуються розподілом енергії іонів, продемонстрованим на фігурі 4А. Профіль іонної дози 2140а включає відносно вузький пікFigure 4C demonstrates the effect of broadening the ion energy distribution of the ion beam 2150 on the ion dose profile in the sample 2130. The ion dose profile 2140a is obtained as a result of impacting the sample 2130 with the ion beam 2150, characterized by the ion energy distribution shown in Figure 4A. The ion dose profile of 2140a includes a relatively narrow peak

Брегга. У результаті область зразка 2130, в якій поглинається відносно велика доза, невелика. У протилежність цьому, внаслідок уширення розподілу енергії іонів іонного пучка 2150 для отримання розподілу, продемонстрованого на фігурі 4В, в зразку 2130 після здійснення впливу на зразок при використанні уширення розподілу енергій іонів отримують профіль іонної дози 2140р. Як демонструє профіль дози 2140Б0, внаслідок уширення розподілу енергії іонів область зразка 2130, в якій поглинається відносно велика доза, збільшується в зіставленні з тим, що має місце для профілю іонної дози 2140а. У результаті збільшенні області зразка 2130, підданої впливу відносно великої дози, продуктивність способу здійснення впливу може бути поліпшена.Bragg. As a result, the region of sample 2130 in which a relatively large dose is absorbed is small. In contrast, as a result of the broadening of the ion energy distribution of the ion beam 2150 to obtain the distribution shown in Figure 4B, in the sample 2130 after impacting the sample using the broadening of the ion energy distribution, the ion dose profile 2140r is obtained. As demonstrated by the dose profile 2140B0, due to the broadening of the ion energy distribution, the region of the sample 2130 in which a relatively high dose is absorbed increases compared to what is the case for the ion dose profile 2140a. As a result of increasing the area of the sample 2130 exposed to a relatively large dose, the performance of the exposure method can be improved.

У певних варіантах реалізації ширина Б уширеного розподілу енергії може бути більшою, ніж значення му, з коефіцієнтом, що дорівнює 1,1 і більше (наприклад, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,7, 2,0, 2,5,In certain embodiments, the width B of the broadened energy distribution may be greater than the value of mu by a factor equal to 1.1 or more (for example, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.7, 2.0, 2.5,

БО 3,0, 3,5, 4,0, 5,0 або навіть 10,0 і більше).BO 3.0, 3.5, 4.0, 5.0 or even 10.0 or more).

Звичайно профіль іонної дози в зразку 2130, отриманий внаслідок здійснення впливу на зразок при використанні уширеного розподілу енергії іонів, продемонстрованого на фігурі 4В, включає пік Брегга, що характеризується повною шириною на половині максимуму (ПШПМ) є.Typically, the ion dose profile in sample 2130 resulting from exposure to the sample using the broadened ion energy distribution shown in Figure 4B includes a Bragg peak characterized by full width at half maximum (FMF).

Внаслідок уширення розподілу енергії іонів значення є може бути більшим, ніж значення б, з коефіцієнтом, що дорівнює 1,1 і більше (наприклад, 1,2 і більше, 1,3 і більше, 1,5 і більше, 1,7 і більше, 2,0 і більше, 2,5 і більше, 3,0 і більше, 4,0 і більше, 5,0 і більше, 6,0 і більше, 7,0 і більше, 10,0 і більше).Due to the broadening of the ion energy distribution, the value of ε can be greater than the value of b by a factor of 1.1 or more (for example, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.5 or more, 1.7 and more, 2.0 or more, 2.5 or more, 3.0 or more, 4.0 or more, 5.0 or more, 6.0 or more, 7.0 or more, 10.0 or more) .

Для зразка 2130 з товщиною П після уширення розподілу енергії іонів іонних пучків 2150 і здійснення впливу на зразок іонним пучком співвідношення є/п може становити 1х1055 і більшеFor sample 2130 with a thickness of P, after broadening the energy distribution of ions of ion beams 2150 and impacting the sample with an ion beam, the ratio е/п can be 1x1055 or more

(наприклад, 1х107, 5х10-5, 1х10-5, 5х10-7, 1х10-3, Бх103, 0,01, 0,05, 0,08, 0,1 або навіть 0,5 і більше).(for example, 1x107, 5x10-5, 1x10-5, 5x10-7, 1x10-3, Bx103, 0.01, 0.05, 0.08, 0.1 or even 0.5 or more).

У певних варіантах реалізації зразок 2130 включає множину частинок (наприклад, приблизно сферичних частинок і/або волокон, і/або елементарних волокон і/або інших типів частинок). У загальному випадку частинки характеризуються розподілом по різних розмірах із середнім розміром частинок г. Для поліпшення ефективності обробки зразка 2130, що базується на використанні іонів, розподіл енергії іонів іонних пучків 2150 може бути відрегульовано (наприклад, внаслідок уширення) виходячи з середнього розміру частинок г зразка 2130.In certain embodiments, the sample 2130 includes a plurality of particles (eg, approximately spherical particles and/or fibers, and/or elementary fibers, and/or other types of particles). In general, particles are characterized by different size distributions with an average particle size g. To improve the efficiency of ion-based sample processing 2130, the ion energy distribution of ion beams 2150 can be adjusted (eg, due to broadening) based on the average particle size g of the sample 2130.

Наприклад, іонний пучок 2150 можуть бути відрегульовані таким чином, щоб співвідношення є/г становило б 0,001 і більше (наприклад, 0,005 і більше, 0,01 і більше, 0,05 і більше, 0,1 і більше, 0,5 і більше, 1,0 і більше, 1,5 і більше, 2,0 і більше, 2,5 і більше, 3,0 і більше, 3,5 і більше, 4,0 і більше, 5,0 і більше, 6,0 і більше, 8,0 і більше, 10 і більше, 50 і більше, 100 і більше, 500 і більше, 1000 і більше або ще більше).For example, the ion beam 2150 can be adjusted such that the y/g ratio is 0.001 or greater (eg, 0.005 or greater, 0.01 or greater, 0.05 or greater, 0.1 or greater, 0.5 and more, 1.0 or more, 1.5 or more, 2.0 or more, 2.5 or more, 3.0 or more, 3.5 or more, 4.0 or more, 5.0 or more, 6.0 or more, 8.0 or more, 10 or more, 50 or more, 100 or more, 500 or more, 1000 or more or even more).

У деяких варіантах реалізації розсіювальний елемент 2170 може включати декілька різних розсіювальних піделементів, які сконфігуровані для уширення розподілу енергій іонів в іонному пучку 2150 в різних ступенях. Наприклад, фігура 5 демонструє розсіювальний елемент, що складається з множини піделементів 2170, який включає піделементи 2170а-е. Кожний з піделементів 2170а-е уширює розподіл енергій іонів в іонному пучку 2150 у відмінному ступені.In some embodiments, the scattering element 2170 may include several different scattering sub-elements, which are configured to broaden the distribution of ion energies in the ion beam 2150 to different degrees. For example, Figure 5 shows a scattering element consisting of a plurality of sub-elements 2170, which includes sub-elements 2170a-e. Each of the sub-elements 2170a-e widens the distribution of ion energies in the ion beam 2150 to an excellent degree.

Під час функціонування системи 2100 електронний контролер 2190 може бути сконфігурований для вибору належного піделемента розсіювального елемента 2170 на основі інформації, такої як товщина П зразка 2130, тип іонів в іонному пучку 2150 і середня енергія іонів в іонному пучку 2150. Вибір належного піделемента може бути вироблений в повністю автоматичному режимі або може базуватися щонайменше частково на введенні від людини-оператора. Вибір належного піделемента роблять в результаті переміщення розсіювального елемента 2170 в напрямку, продемонстрованому стрілкою 2175, для розташування вибраного піделемента на шляху іонного пучка 2150.During operation of the system 2100, the electronic controller 2190 may be configured to select an appropriate sub-element of the scattering element 2170 based on information such as the thickness P of the sample 2130, the type of ions in the ion beam 2150, and the average energy of the ions in the ion beam 2150. Selection of the appropriate sub-element may be made in fully automatic mode or may be based at least partially on input from a human operator. The selection of the appropriate sub-element is done by moving the scattering element 2170 in the direction shown by the arrow 2175 to position the selected sub-element in the path of the ion beam 2150.

У певних варіантах реалізації в доповнення до розсіювального елемента (елементів) 2170 або як альтернатива йому можуть бути використані і інші пристрої. Наприклад, в деяких варіантах реалізації для уширення розподілу енергії іонів іонного пучка 2150 можуть бутиIn certain implementations, other devices can be used in addition to the scattering element(s) 2170 or as an alternative to it. For example, in some implementation options, to broaden the energy distribution of the ions of the ion beam 2150, there may be

Зо використані комбінації з електричних і/або магнітних полів, що створюються іонно-оптичними елементами. Іонний пучок 2150 може проходити через перше поле, сконфігуроване для просторового диспергування іонів в іонному пучку. Після цього просторово дисперговані іони можуть проходити через друге поле, яке добре локалізоване в просторі, і яке селективно затримує тільки частину просторово диспергованих іонів. Потім іони можуть проходити через третє поле, яке повторно збирає в просторі всі ідни в колімований пучок, який після цього направляють на поверхню зразка 2130. Звичайно іонно-оптичні елементи, що використовуються для генерування полів, які регулюють розподіл енергії іонів, керуються електронним контролером 2190. Внаслідок селективного прикладення просторово локалізованих полів може бути забезпечений високий ступінь управління модифікованим розподілом енергії іонів, включаючи генерування розподілів енергій іонів, що характеризуються ускладненими профілями (наприклад, в багатопелюстковій конфігурації). Наприклад, в деяких варіантах реалізації внаслідок прикладення локалізованого поля, яке прискорює частину в розподілі просторово диспергованих іонів, розподіл енергії іонів, продемонстрований на фігурі 4А, може бути уширений на високоенергетичній стороні від максимуму розподілу.Combinations of electric and/or magnetic fields created by ion-optical elements are used. The ion beam 2150 may pass through a first field configured to spatially disperse ions in the ion beam. After that, the spatially dispersed ions can pass through the second field, which is well localized in space, and which selectively traps only a part of the spatially dispersed ions. The ions can then pass through a third field that re-collects all the ions in space into a collimated beam that is then directed onto the sample surface 2130. Typically, the ion optics used to generate the fields that control the ion energy distribution are controlled by an electronic controller 2190 As a result of the selective application of spatially localized fields, a high degree of control of the modified ion energy distribution can be provided, including the generation of ion energy distributions characterized by complicated profiles (for example, in a multi-petal configuration). For example, in some embodiments, due to the application of a localized field that accelerates part of the spatially dispersed ion distribution, the ion energy distribution shown in Figure 4A can be broadened on the high-energy side of the maximum of the distribution.

Інформація, що використовується електронним контролером 2190 для регулювання розподілу енергії іонів іонного пучка 2150, може включати товщину Пп зразка 2130, як це обговорювалося раніше. У деяких варіантах реалізації для регулювання розподілу енергії іонів іонного пучка 2150 електронний контролер 2190 може використовувати інформацію відносно очікуваного профілю іонної дози в зразку 2130. Інформація відносно очікуваного профілю іонної дози може бути отримана, наприклад, з бази даних, яка включає результати змін профілів іонної дози, встановлені на основі літературних джерел і/або калібрувальних експериментів, проведених для представницьких зразків матеріалу, з якого отримують зразок 2130. В альтернативному або додатковому варіантах інформація відносно очікуваного профілю іонної дози може бути визначена на основі математичної моделі взаємодій іонів в зразку 2130 (наприклад, моделі розсіювання іонів).The information used by the electronic controller 2190 to adjust the ion energy distribution of the ion beam 2150 may include the thickness PP of the sample 2130, as discussed previously. In some embodiments, to adjust the ion energy distribution of the ion beam 2150, the electronic controller 2190 can use information about the expected ion dose profile in the sample 2130. The information about the expected ion dose profile can be obtained, for example, from a database that includes the results of changes in ion dose profiles , established based on literature sources and/or calibration experiments performed on representative samples of the material from which sample 2130 is obtained. Alternatively or additionally, information regarding the expected ion dose profile may be determined based on a mathematical model of ion interactions in sample 2130 (e.g., ion scattering models).

У певних варіантах реалізації інформація відносно очікуваного профілю іонної дози може включати інформацію відносно значення ПШПМ піка Брегга в очікуваному профілі іонної дози.In certain implementation options, the information regarding the expected ion dose profile may include information regarding the value of the Bragg peak PSHPM in the expected ion dose profile.

Значення ПШПМ піка Брегга може бути визначене на основі результатів вимірювань профілів іонної дози і/або на основі однієї або декількох математичних моделей розсіювання іонів в бо зразку. Регулювання розподілу енергії іонів іонному пучку 2150 може бути проведене для зменшення різниці між товщиною Пп зразка 2130 і значенням ПШІМ піка Брегга. У деяких варіантах реалізації, наприклад, різниця між значенням й і повною шириною на половині максимуму піка Брегга становить 20 см і менше (наприклад, 18, 16, 14. 12, 10,8,6 см, 5, 4, 3,2, 1,0,5,0,1,0,05,0,01, 0,001, 0,0001 або навіть 0,00001 см і менше або навіть нуль).The value of the PSPM of the Bragg peak can be determined based on the results of measurements of ion dose profiles and/or based on one or more mathematical models of ion scattering in the sample. Adjustment of the ion energy distribution of the ion beam 2150 can be carried out to reduce the difference between the thickness Pp of the sample 2130 and the PSIM value of the Bragg peak. In some embodiments, for example, the difference between the value of y and the full width at half maximum of the Bragg peak is 20 cm or less (eg, 18, 16, 14. 12, 10.8.6 cm, 5, 4, 3.2, 1,0.5,0.1,0.05,0.01, 0.001, 0.0001 or even 0.00001 cm and less or even zero).

У деяких варіантах реалізації система здійснення впливу іонним пучком може регулювати розподіл енергій іонів в іонному пучку 2150 іншим чином. Наприклад, система здійснення впливу іонним пучком може бути сконфігурована для фільтрування іонного пучка внаслідок видалення з іонних пучків 2150 іонів, які мають енергії, менші, ніж вибраний енергетичний поріг, і/або більші, ніж вибраний енергетичний поріг. Фігура 6 демонструє систему здійснення впливу іонним пучком 2200, яка включає фільтр іонів 2210, що обговорюється більш детально далі. Інші компоненти системи 2200 подібні компонентам системи 2100 і не будуть обговорюватися додатково.In some implementations, the ion beam impact system can regulate the distribution of ion energies in the ion beam 2150 in a different way. For example, the ion beam exposure system may be configured to filter the ion beam by removing from the ion beams 2150 ions having energies less than a selected energy threshold and/or greater than a selected energy threshold. Figure 6 shows an ion beam exposure system 2200 that includes an ion filter 2210, which is discussed in more detail below. Other components of system 2200 are similar to those of system 2100 and will not be discussed further.

Фігура 7А демонструє розподіл енергії іонів, що відповідає іонному пучку 2150, отриманому з джерела іонів 2110. Іонний пучок 2150, що характеризуються розподілом енергії, продемонстрованим на фігурі 7А, надходять у фільтр іонів 2210, де розподіл енергії іонного пучка 2150 регулюють внаслідок відфільтровування з іонного пучка певних іонів. Наприклад, в деяких варіантах реалізації фільтр іонів 2210 може бути сконфігурований для видалення з іонного пучка 2150 іонів, які мають енергію, меншу, ніж вибраний енергетичний поріг. На фігуріFigure 7A shows the ion energy distribution corresponding to the ion beam 2150 obtained from the ion source 2110. The ion beam 2150, characterized by the energy distribution shown in Figure 7A, enters the ion filter 2210, where the energy distribution of the ion beam 2150 is adjusted due to filtering from the ion a beam of certain ions. For example, in some embodiments, the ion filter 2210 may be configured to remove from the ion beam 2150 ions that have an energy lower than a selected energy threshold. On the figure

ТА вибраний енергетичний поріг являє собою позицію Ео на піку в розподілі енергії іонів незважаючи на можливість вибору у більш загальному разі будь-якого енергетичного порога.AND the selected energy threshold represents the position of Eo at the peak in the ion energy distribution despite the possibility of choosing any energy threshold in the more general case.

Внаслідок відфільтровування всіх (або навіть просто великої частки) іонів, що мають енергію, меншу, ніж значення Ео, розподіл енергії іонів для іонного пучка 2150 буде являти собою те, що продемонстровано на фігурі 7В.As a result of filtering out all (or even just a large fraction) of ions having an energy less than the Eo value, the ion energy distribution for the ion beam 2150 will be that shown in Figure 7B.

У протилежність цьому, в деяких варіантах реалізації фільтр іонів 2210 може бути сконфігурований для видалення з іонних пучків 2150 іонів, які мають енергію, більшу, ніж вибраний енергетичний поріг (у разі реалізації фільтра іонів 2210, наприклад, у вигляді напівсферичного аналізатора). Наприклад, вибраний енергетичний поріг може відповідати позиції Ес на піку в розподілі енергії іонів, незважаючи на можливість вибору у більш загальному разі будь-якого енергетичного порога. Внаслідок видалення з іонного пучка 2150 всіх (або навіть великої частки) іонів, що мають енергію, більшу, ніж значення Ео, розподіл енергії іонів для іонного пучка 2150 буде являти собою те, що продемонстровано на фігурі 7.In contrast, in some implementations, the ion filter 2210 can be configured to remove from the ion beams 2150 ions that have an energy greater than the selected energy threshold (in the case of implementing the ion filter 2210, for example, in the form of a hemispherical analyzer). For example, the selected energy threshold may correspond to the position of Es at the peak in the ion energy distribution, despite the possibility of choosing any energy threshold in the more general case. As a result of removing from the ion beam 2150 all (or even a large fraction) of the ions having an energy greater than the Eo value, the ion energy distribution for the ion beam 2150 will be that shown in Figure 7.

У певних варіантах реалізації зразок 2130 може бути підданий впливу безпосередньо відфільтрованого іонного пучка 2150. Внаслідок фільтрування іонного пучка, наприклад, для досягнення більш вузького розподілу енергії іонів профіль іонної дози в зразку 2130 після здійснення впливу на зразок буде більш вузьким в зіставленні з тим, що мало 6 місце в іншому випадку у відсутність фільтрування іонних пучків 2150. У результаті ширина піка Брегга в зразку 2130 буде меншою в зіставленні з шириною піка Брегга для невідфільтрованого іонного пучка.In certain implementations, the sample 2130 may be directly exposed to the filtered ion beam 2150. As a result of filtering the ion beam, for example, to achieve a narrower ion energy distribution, the ion dose profile in the sample 2130 after exposure to the sample will be narrower compared to had 6th place otherwise in the absence of filtering of the ion beams 2150. As a result, the width of the Bragg peak in the sample 2130 will be smaller compared to the width of the Bragg peak for the unfiltered ion beam.

Внаслідок здійснення впливу на зразок 2130 при використанні більш вузького розподілу енергій падаючих іонів може бути досягнуто поліпшене управління позицією іонних пучків 2150; даний рівень управління здійсненням впливу ійснами може виявитися прийнятним для використання при здійсненні впливу на різні типи матеріалів зразків, що вимагають обережного ставлення.As a result of the impact on the sample 2130 when using a narrower energy distribution of incident ions, improved control of the position of the ion beams 2150 can be achieved; this level of control of exposure to Iysna may be acceptable for use in exposure to various types of sample materials that require careful handling.

В альтернативному варіанті, відфільтрований іонний пучок може бути потім перепущений через один або декілька розсіювальних елементів і/або один або декілька інших пристроїв для збільшення ширини розподілу енергій іонів. Даний двостадійний підхід до модифікування розподілу енергії іонів - перша стадія фільтрування з подальшою другою стадією уширення - може бути використаний для отримання розподілів енергій іонів, які спеціально призначені для конкретних галузей застосування (наприклад, специфічних для певних типів іонів і/або певних матеріалів і/або певних умов попередньої обробки), досягнення чого може виявитися неможливим при використанні більш простої одностадійної методики уширення розподілу енергії.Alternatively, the filtered ion beam may then be passed through one or more scattering elements and/or one or more other devices to increase the width of the ion energy distribution. This two-stage approach to modifying the ion energy distribution—a first filtering stage followed by a second broadening stage—can be used to obtain ion energy distributions that are specifically designed for specific applications (e.g., specific to certain types of ions and/or certain materials and/or certain pre-treatment conditions), which may be impossible to achieve when using a simpler one-stage method of broadening the energy distribution.

У рамках одного прикладу в результаті спочатку фільтрування іонного пучка 2150, а після цього перепускання відфільтрованого іонного пучка через один або декілька розсіювальних елементів 2170 форма розподілу енергії іонів може бути виконана більшою мірою гаусовою в зіставленні з тим, що було б можливим в іншому випадку при використанні тільки стадії розсіювання замість двостадійної методики.In one example, by first filtering the ion beam 2150 and then passing the filtered ion beam through one or more scattering elements 2170 , the shape of the ion energy distribution can be made more Gaussian compared to what would otherwise be possible using only the scattering stage instead of the two-stage technique.

Фільтр іонів 2210 може включати один або декілька пристроїв з широкого асортименту різних пристроїв для видалення іонів з іонного пучка 2150. Наприклад, в деяких варіантах реалізації фільтр іонів 2210 включає напівсферичний аналізатор і апертурний фільтр.The ion filter 2210 may include one or more devices from a wide variety of different devices for removing ions from the ion beam 2150. For example, in some embodiments, the ion filter 2210 includes a hemispherical analyzer and an aperture filter.

Напівсферичний аналізатор включає джерело магнітного поля, яке диспергує іони іонного пучка бо 2150 відповідно до їх кінетичних енергій. Після цього на шляху диспергованого іонного пучкаThe hemispherical analyzer includes a magnetic field source that disperses the ions of the bo 2150 ion beam according to their kinetic energies. After that, on the path of the dispersed ion beam

2150 розташовують апертурний фільтр для забезпечення проходження через апертуру тільки іонів, що характеризуються конкретним діапазоном енергій.2150 place an aperture filter to ensure passage through the aperture of only ions characterized by a specific range of energies.

У певних варіантах реалізації для фільтрування іонного пучка 2150 можуть бути використані інші пристрої. Наприклад, для фільтрування іонного пучка 2150 можуть бути використані поглинаючі елементи (наприклад, елементи, сконфігуровані для поглинання падаючих іонів, що мають енергії, менші, ніж вибраний енергетичний поріг). Прийнятні поглинаючі елементи включають, наприклад, металеву фольгу.In certain implementations, other devices may be used to filter the ion beam 2150. For example, absorbing elements (eg, elements configured to absorb incident ions having energies less than a selected energy threshold) may be used to filter the ion beam 2150 . Acceptable absorbent elements include, for example, metal foil.

У деяких варіантах реалізації для іонного пучка 2150 (ї, зокрема, пік Брегга в очікуваному профілі іонної дози, отриманому відповідно до здійснення впливу на зразок 2130 іонним пучком 2150) може бути проведена розгортка за зразком 2130 для доставки вибраних доз випромінювання до різних частин зразка. У загальному випадку позиція піка Брегга в зразку 2130 може бути вибрана внаслідок регулювання середньої енергії іонного пучка 2150 (середня енергія іонного пучка 2150 звичайно відповідає максимуму в розподілі енергії іонів). Джерело іонів 2110 під управлінням електронного контролера 2190 може регулювати середню енергію іонного пучка 2150 внаслідок зміни витягуючого напруження, прикладеного для прискорення іонів в джерелі іонів.In some implementations, the ion beam 2150 (and, in particular, the Bragg peak in the expected ion dose profile obtained according to the impact on the sample 2130 with the ion beam 2150) may be scanned over the sample 2130 to deliver selected doses of radiation to different parts of the sample. In general, the position of the Bragg peak in the sample 2130 can be selected by adjusting the average energy of the ion beam 2150 (the average energy of the ion beam 2150 usually corresponds to a maximum in the ion energy distribution). The ion source 2110 under the control of the electronic controller 2190 can adjust the average energy of the ion beam 2150 due to a change in the pulling voltage applied to accelerate the ions in the ion source.

Фігура 8 являє собою схематичну діаграму, яка демонструє можливість проведення розгортки за зразком піка Брегга профілю іонної дози в зразку 2130. На першій стадії систему здійснення впливу іонами 2100 конфігурують для отримання першого іонного пучка, що має вибрану середню енергію іонів, що відповідає конкретному витягуючому напруженню, прикладеному до джерела іонів 2110. У разі здійснення впливу на зразок 2130 першим іонним пучком в зразку в результаті виникне профіль іонної дози 2010а при наявності у піка Брегга позиції 2230а. Після здійснення впливу витягуюче напруження в джерелі іонів 2110 регулюють для отримання другого іонного пучка, що має відмінну середню енергію іонів. У разі здійснення впливу на зразок 2130 другим іонним пучком в зразку в результаті виникне профіль іонної дози 20100. Внаслідок подальшого повторення регулювання витягуючого напруження в джерелі іонів 2110 для отримання додаткових пучків, що мають відмінні середні енергії іонів (і тому характеризуються відмінними профілями іонної дози, наприклад, профілем іонної дози 2010сб), і здійснення впливу на зразок 2130 додатковими пучками може бути проведена розгортка пікаFigure 8 is a schematic diagram illustrating the possibility of performing a Bragg peak pattern sweep of the ion dose profile in the sample 2130. In a first step, the ion impact system 2100 is configured to produce a first ion beam having a selected average ion energy corresponding to a particular extraction voltage. , applied to the ion source 2110. If the sample 2130 is exposed to the first ion beam in the sample, an ion dose profile of 2010a will result if the Bragg peak has a position of 2230a. After exposure, the pulling voltage in the ion source 2110 is adjusted to produce a second ion beam having a distinct average ion energy. If the sample 2130 is exposed to the second ion beam in the sample, the result will be an ion dose profile of 20100. As a result of the subsequent repetition of the adjustment of the pulling voltage in the ion source 2110 to obtain additional beams having excellent average ion energies (and therefore characterized by excellent ion dose profiles, for example, with an ion dose profile of 2010sb), and impacting the sample with 2130 additional beams, a peak sweep can be carried out

Зо Брегга профілю іонної дози за зразком 2130, наприклад, в напрямку, продемонстрованому стрілкою 2220. Однак, в більш загальному випадку внаслідок зміни витягуючого напруження в джерелі іонів 2110 позиція піка Брегга в зразку 2130 може бути вибрана бажаним чином, що забезпечує доставку великих доз до вибраних областей зразка 2130 в будь-якій послідовності.From the Bragg of the ion dose profile across the sample 2130, for example, in the direction shown by the arrow 2220. However, in a more general case, as a result of changing the pulling voltage in the ion source 2110, the position of the Bragg peak in the sample 2130 can be selected in a desired manner, which ensures the delivery of high doses to selected areas of sample 2130 in any sequence.

У загальному випадку в доповнення до регулювання середньої енергії іонів іонного пучка або як альтернатива йому відрегульовані також можуть бути і інші властивості іонного пучка 2150. Наприклад, в деяких варіантах реалізації для управління профілем іонної дози в зразку 2130 може бути відрегульований кут розходження іонного пучка 2150 на поверхні зразка 2130. У загальному випадку внаслідок збільшення кута розходження іонного пучка 2150 на поверхні зразка 2130 може бути збільшена повна ширина на половині максимуму піка Брегга в зразку 2130. Таким чином, в певних варіантах реалізації внаслідок регулювання кута розходження іонних пучків середня енергія іонного пучка може бути збережена, але профіль іонної дози в матеріалі - в тому числі позиція піка Брегга - може бути змінений.In the general case, other properties of the ion beam 2150 can be adjusted in addition to or as an alternative to adjusting the average energy of the ions in the ion beam. For example, in some implementations, the divergence angle of the ion beam 2150 can be adjusted to control the ion dose profile in the sample 2130 surface of the sample 2130. In the general case, as a result of increasing the divergence angle of the ion beam 2150 on the surface of the sample 2130, the full width at half maximum of the Bragg peak in the sample 2130 can be increased. Thus, in certain implementation options, due to the adjustment of the divergence angle of the ion beams, the average energy of the ion beam can be preserved, but the ion dose profile in the material - including the position of the Bragg peak - can be changed.

Кут розходження може бути відрегульований в автоматичному режимі або при використанні електронного контролера 2190 під контролем оператора. Звичайно оптичні елементи 2120 включають один або декілька елементів управління іонним пучком, таких як квадрупольні і/або октупольні дефлектори. Внаслідок регулювання потенціалів, прикладених до різних електродів таких дефлекторів, може бути відрегульований кут розходження (і кут падіння) іонного пучка 2150 на поверхні зразка 2130.The angle of divergence can be adjusted in automatic mode or when using the electronic controller 2190 under the control of the operator. Typically, optical elements 2120 include one or more ion beam control elements, such as quadrupole and/or octupole deflectors. As a result of adjusting the potentials applied to the various electrodes of such deflectors, the angle of divergence (and the angle of incidence) of the ion beam 2150 on the surface of the sample 2130 can be adjusted.

У деяких варіантах реалізації - на відміну від інших галузей застосування іонних пучків, таких як хірургічне втручання - вигідним може виявитися використання іонних пучків, що характеризуються відносно великими кутами розходження, що забезпечує покриття пікомIn some implementations - in contrast to other fields of application of ion beams, such as surgery - it may be advantageous to use ion beams characterized by relatively large divergence angles, which provides peak coverage

Брегга, що позиціонується в зразку 2130, прийнятної частки товщини зразка 2130. Наприклад, в певних варіантах реалізації зразок 2130 може бути підданий впливу іонного пучка, що характеризуються кутом розходження, що дорівнює 2 градусам і більше (наприклад, 5, 10, 15, 20, 30, 40 або навіть 50 градусів і більше).Bragg, positioned in the sample 2130, an acceptable fraction of the thickness of the sample 2130. For example, in certain implementation options, the sample 2130 can be exposed to an ion beam characterized by a divergence angle equal to 2 degrees or more (for example, 5, 10, 15, 20 , 30, 40 or even 50 degrees or more).

У деяких варіантах реалізації як струм іонного пучка у іонному пучку 2150, так і середня енергія іонів іонного пучка 2150 можуть бути відрегульовані для доставки відносно постійної дози в залежності від товщини Пп зразка 2130. Наприклад, у разі здійснення впливу на зразок 2130 відповідно до послідовних профілів іонної дози 2010а, 201060 і 2010с на фігурі 8 бо результуючий профіль іонної дози в зразку 2130 буде відповідати сумі профілів 2010а-с, що продемонстровано на фігурі УА. Виходячи з результуючого профілю іонної дози фігури 9А очевидним є сприйняття певними областями зразка 2130 більш значних результуючих доз в зіставленні з тим, що має місце в інших областях зразка 2130.In some implementations, both the ion beam current in the ion beam 2150 and the average energy of the ions in the ion beam 2150 can be adjusted to deliver a relatively constant dose depending on the thickness Pp of the sample 2130. For example, in the case of exposure to the sample 2130 according to sequential profiles ion dose 2010a, 201060 and 2010c in figure 8 because the resulting ion dose profile in sample 2130 will correspond to the sum of profiles 2010a-c, which is shown in figure UA. Based on the resulting ion dose profile of Figure 9A, it is apparent that certain areas of sample 2130 receive higher resulting doses compared to other areas of sample 2130.

Різниці результуючої дози можуть бути зменшені внаслідок регулювання струму іонного пучка у іонному пучку 2150 спільно з регулюваннями середньої енергії іонів. Струм іонного пучка може бути відрегульований в джерелі іонів 2110 під управлінням електронного контролера 2190. Наприклад, для зменшення різниці результуючої дози, що доставляється в зразок 2130 у разі проведення розгортки піка Брегга за зразком 2130 в напрямку, вказаному стрілкою 2220 на фігурі 8, струм іонного пучка може бути послідовно зменшений для кожного послідовного зменшення енергії іонного пучка. Як профілі 2010а-ї на фігурі 98 продемонстровані, відповідно, три профілі іонної дози, при цьому кожний з них відповідає послідовним зменшенням як середньої енергії іонів, так і іонного струму у іонному пучку 2150. Результуючий профіль іонної дози в зразку 2130, який є результатом даних трьох послідовних впливів, продемонстрований на фігурі 9С. Результуючий профіль іонної дози демонструє значно знижену варіацію в залежності від позиції в зразку 2130 в зіставленні з тим, що має місце для результуючого профілю іонної дози фігури 9А.Differences in the resulting dose can be reduced by adjusting the ion beam current in the ion beam 2150 in conjunction with adjustments to the average ion energy. The ion beam current can be adjusted in the ion source 2110 under the control of the electronic controller 2190. For example, to reduce the difference in the resulting dose delivered to the sample 2130 in the case of performing a Bragg peak sweep on the sample 2130 in the direction indicated by the arrow 2220 in Figure 8, the ion beam current of the beam can be successively reduced for each successive decrease in the energy of the ion beam. As profiles 2010a, Figure 98 shows, respectively, three ion dose profiles, each corresponding to a successive decrease in both the average ion energy and ion current in ion beam 2150. The resulting ion dose profile in sample 2130, which is the result data of three consecutive exposures, shown in figure 9C. The resulting ion dose profile shows significantly reduced variation with position in sample 2130 compared to the resulting ion dose profile of Figure 9A.

Внаслідок ретельного управління середніми енергією і іонним струмом іонного пучка 2150 варіації результуючої відносної іонної дози по товщині зразка 2130 після здійснення впливу на зразок іонним пучком 2150 можуть бути відносно невеликими. Наприклад, різниця між максимальною результуючою відносною іонною дозою і мінімальною результуючою відносною іонною дозою в зразку 2130 після декількох впливів іонного пучка 2150 може становити 0,2 і менше (наприклад, 0,15, 0,1, 0,05,0,04, 0,03, 0,02, 0,01 або навіть 0,005 і менше).As a result of careful management of the average energy and ion current of the ion beam 2150, variations in the resulting relative ion dose across the thickness of the sample 2130 after impacting the sample with the ion beam 2150 can be relatively small. For example, the difference between the maximum resulting relative ion dose and the minimum resulting relative ion dose in sample 2130 after multiple exposures to ion beam 2150 may be 0.2 or less (eg, 0.15, 0.1, 0.05, 0.04, 0.03, 0.02, 0.01 or even 0.005 and less).

Внаслідок управління середніми енергією і іонним струмом іонного пучка 2150 кожна частина підданого впливу зразка після декількох впливів іонного пучка може сприймати результуючу дозу в діапазоні від 0,001 Мрад до 100 Мрад (наприклад, від 0,005 Мрад до 50As a result of controlling the average energy and ion current of the ion beam 2150, each part of the exposed sample after several exposures to the ion beam can receive a resulting dose in the range of 0.001 Mrad to 100 Mrad (for example, from 0.005 Mrad to 50

Мрад, від 0,01 Мрад до 50 Мрад, від 0,05 Мрад до 30 Мрад, від 0,1 Мрад до 20 Мрад, від 0,5Mrad, from 0.01 Mrad to 50 Mrad, from 0.05 Mrad to 30 Mrad, from 0.1 Mrad to 20 Mrad, from 0.5

Мрад до 20 Мрад або від 1 Мрад до 10 Мрад).Mrad to 20 Mrad or from 1 Mrad to 10 Mrad).

У деяких варіантах реалізації зразок 2130 може бути підданий впливу різних типів іонів.In some embodiments, sample 2130 may be exposed to different types of ions.

Зразок 2130 може бути послідовно підданий впливу тільки одного типу іона за один раз, або вплив на зразок 2130 може включати здійснення впливу на зразок 2130 одним або декількома іонними пучками, які включають два і більше різних типів іонів. Різні типи іонів виготовляють в підданому впливу матеріалі різні профілі іонної дози, і внаслідок здійснення впливу на зразок різними типами іонів може бути реалізований конкретний результуючий профіль іонної дози в зразку. Фігура 10А демонструє схематичну діаграму, що ілюструє три різних профілі іонної дози 201094-і, які є результатом здійснення впливу на зразок 2130 трьома різними типами іонів.The sample 2130 may be sequentially exposed to only one type of ion at a time, or exposure to the sample 2130 may include exposing the sample 2130 to one or more ion beams that include two or more different types of ions. Different types of ions produce different ion dose profiles in the exposed material, and as a result of impacting the sample with different types of ions, a specific resulting ion dose profile can be realized in the sample. Figure 10A shows a schematic diagram illustrating three different ion dose profiles 201094 resulting from exposing sample 2130 to three different types of ions.

Профілі іонної дози 2010д-і можуть бути отримані внаслідок послідовного здійснення впливу на зразок кожним одним з різних типів іонів або внаслідок одночасного здійснення впливу на зразок двома або навіть всіма трьома різними типами іонів. Результуючий профіль іонної дози в зразку 2130, який є результатом здійснення впливу трьома різними типами іонів, продемонстрований на фігурі 108. Варіації результуючого профілю іонної дози в залежності від товщини зразка зменшуються в зіставленні з тим, що має місце для будь-якого одного з індивідуальних профілів іонної дози, продемонстрованих на фігурі 10А.Ion dose profiles 2010d-i can be obtained by sequentially exposing the sample to each of the different types of ions or by simultaneously exposing the sample to two or even all three different types of ions. The resulting ion dose profile in sample 2130 resulting from exposure to three different types of ions is shown in Figure 108. The variation in the resulting ion dose profile with sample thickness is reduced compared to that of any one of the individual profiles. ion dose shown in figure 10A.

У деяких варіантах реалізації різні типи іонів можуть включати іони різного атомного складу.In some embodiments, different types of ions may include ions of different atomic composition.

Наприклад, різні типи іонів можуть включати протони, іони вуглецю, іони кисню, гідридні іони, іони азоту, іони хлору, іони фтору, іони аргону, іони неону, іони криптону і різні типи іонів металів, такі як іони натрію, іони кальцію і іони літію. У загальному випадку для обробки зразка 2130 може бути використаний будь-який з даних різних типів іонів, ії кожний буде створювати в зразку відмінний профіль іонної дози. У певних варіантах реалізації іони можуть бути генеровані із звичайно доступних газів, таких як повітря. У разі використання як газ-джерела повітря може бути генерована множина різних типів іонів. Різноманітні відмінні типи іонів можуть бути відділені один від одного перед здійсненням ними впливу на зразок 2130, або зразок 2130 може бути підданий впливу декількох різних типів іонів, генерованих з газу-джерела, такого як повітря.For example, various types of ions may include protons, carbon ions, oxygen ions, hydride ions, nitrogen ions, chlorine ions, fluorine ions, argon ions, neon ions, krypton ions, and various types of metal ions such as sodium ions, calcium ions, and lithium In general, any of these different types of ions can be used to process the sample 2130, and each will create a distinct ion dose profile in the sample. In certain embodiments, ions may be generated from commonly available gases such as air. When air is used as a source gas, a variety of different types of ions can be generated. Various distinct types of ions may be separated from each other prior to exposure to sample 2130, or sample 2130 may be exposed to several different types of ions generated from a source gas such as air.

У деяких варіантах реалізації різні типи іонів можуть включати іони, що мають різні заряди.In some embodiments, different types of ions may include ions having different charges.

Наприклад, різні типи іонів можуть включати різні позитивні і/або негативні іони. Крім того, різні типи іонів можуть включати іони, що є одно- і/або багатозарядними. У загальному випадку позитивні і негативні іони одних і тих же хімічних частинок можуть приводити до отримання різних профілів іонної дози в конкретному зразку, і до отримання різних профілів іонної дози в конкретному зразку можуть приводити іони одних і тих же хімічних частинок, які мають різні величини заряду (наприклад, є ооднозарядними, двозарядними, тризарядними, бо чотиризарядними). Внаслідок здійснення впливу на зразок декількома різними типами іонів можна ретельно і селективно управляти зміною в зразку, наприклад, руйнуванням зразка (наприклад, деполімеризацією, деструкцією ланцюга і/або зменшенням молекулярної маси), функціоналізацією або іншою структурною зміною.For example, different types of ions may include different positive and/or negative ions. In addition, different types of ions may include ions that are singly and/or multi-charged. In general, positive and negative ions of the same chemical particles can lead to different ion dose profiles in a specific sample, and ions of the same chemical particles that have different charge values can lead to different ion dose profiles in a specific sample (for example, they are single-charged, double-charged, triple-charged, because they are four-charged). By exposing a sample to several different types of ions, a change in the sample can be carefully and selectively controlled, such as sample destruction (eg, depolymerization, chain destruction, and/or molecular weight reduction), functionalization, or other structural change.

У деяких варіантах реалізації система здійснення впливу іонним пучком може регулювати склад іонного пучка, виходячи з матеріалу зразка. Наприклад, певні типи зразка, такі як целюлозна біомаса, включають велику концентрацію гідроксильних фрагментів. Відповідно до цього, ефективна глибина проникнення певних типів іонів - зокрема, протонів - в такі матеріали може бути значно більшою в зіставленні з тим, чого можна було б чекати в іншому випадку виходячи тільки лише з енергії іонів. Перескакування протона від одного активного центра до іншого і інші подібні переміщення атомів можуть значно збільшити рухливість таких іонів в зразку, що ефективно збільшує глибину проникнення падаючих іонів. Крім того, підвищена рухливість іонів в зразку може привести до уширення піка Брегга. Система здійснення впливу іонним пучком може бути сконфігурована для відбору конкретних типів іонів з метою здійснення впливу на певні зразки, беручи до уваги хімічні і структурні ознаки зразка. Крім того, система здійснення впливу іонним пучком може бути сконфігурована для обліку очікуваних взаємодій між іонним пучком і матеріалом при визначенні способів модифікування інших параметрів іонного пучка, таких як розподіл енергій іонів в ньому.In some implementation options, the ion beam exposure system can adjust the composition of the ion beam based on the sample material. For example, certain types of sample, such as cellulosic biomass, include a high concentration of hydroxyl moieties. Accordingly, the effective penetration depth of certain types of ions - in particular, protons - into such materials can be significantly greater than what would otherwise be expected based on ion energy alone. Jumping of a proton from one active center to another and other similar movements of atoms can significantly increase the mobility of such ions in the sample, which effectively increases the penetration depth of incident ions. In addition, the increased mobility of ions in the sample can lead to a broadening of the Bragg peak. The ion beam exposure system can be configured to select specific types of ions to impact certain samples, taking into account the chemical and structural characteristics of the sample. In addition, the ion beam impact system can be configured to account for the expected interactions between the ion beam and the material when determining ways to modify other parameters of the ion beam, such as the distribution of ion energies in it.

Один важливий аспект систем і способів іонного пучка, що описуються в цьому документі, полягає в тому, що системи, що описуються і способи роблять можливими здійснення на біомасу впливу іонами в присутності одного або декількох додаткових текучих середовищ (наприклад, газів і/або рідин). Звичайно, наприклад, при здійсненні впливу на матеріал іонним пучком вплив чинять в середовищі зниженого тиску, такому як у разі вакуумної камери.One important aspect of the ion beam systems and methods described herein is that the systems and methods described make it possible to ionize biomass in the presence of one or more additional fluid media (eg, gases and/or liquids). . Of course, for example, when impacting the material with an ion beam, the impact is exerted in a low-pressure environment, such as in the case of a vacuum chamber.

Середовище зниженого тиску використовують для зменшення або запобігання забрудненню підданого впливу матеріалу, а також для зменшення або запобігання розсіюванню іонним пучком молекулами газу. Однак, на жаль, здійснення впливу на матеріали іонним пучком в закритих середовищах, таких як вакуумна камера, значно обмежує потенційну продуктивність крупномасштабної переробки матеріалів.A reduced pressure environment is used to reduce or prevent contamination of exposed material, as well as to reduce or prevent ion beam scattering by gas molecules. Unfortunately, however, impacting materials with an ion beam in closed environments, such as a vacuum chamber, significantly limits the potential productivity of large-scale materials processing.

Як необхідно розуміти, в системах і способах, тих, що описуються в цьому документі, здійснення впливу на біомасу іонним пучком в присутності одного або декількох додаткових текучих середовищ може збільшити ефективність обробки біомаси. У доповнення до цього, здійснення впливу на біомасу іонним пучком у відкритому середовищі (наприклад, на повітрі при нормальному атмосферному тиску) забезпечує отримання набагато більшої продуктивності в зіставленні з тим, що було б можливим в іншому випадку в середовищі зниженого тиску.As should be understood, in the systems and methods described herein, exposure to biomass with an ion beam in the presence of one or more additional fluids can increase the efficiency of biomass processing. In addition, impacting biomass with an ion beam in an open environment (eg, in air at normal atmospheric pressure) provides a much higher yield compared to what would otherwise be possible in a reduced pressure environment.

Як обговорювалося раніше, в деяких варіантах реалізації біомасу піддають впливу іонного пучка в присутності текучого середовища, такого як повітря. Іони, прискорені в будь-якому одному або декількох типах прискорювачів, що описуються в цьому документі, (або іншому типі прискорювача) виводять з прискорювача через вихідний отвір (наприклад, тонку мембрану, таку як металева фольга), перепускають через об'єм простору, зайнятого текучим середовищем, а після цього забезпечують їх падіння на матеріал біомаси. У доповнення до безпосередньої обробки біомаси деякі з іонів генерують додаткові хімічні частинки внаслідок взаємодії з частинками текучого середовища (наприклад, іони і/або радикали, генеровані з різних компонентів повітря). Дані генеровані хімічні частинки також можуть взаємодіяти з біомасою і можуть виконувати функцію ініціаторів для широкого асортименту різних реакцій руйнування хімічних зв'язків в біомасі (наприклад, деполімеризації і інших реакцій деструкції ланцюга).As discussed earlier, in some embodiments, the biomass is exposed to an ion beam in the presence of a fluid medium, such as air. Ions accelerated in any one or more types of accelerators described herein (or another type of accelerator) exit the accelerator through an outlet (eg, a thin membrane such as a metal foil), pass through a volume of space, occupied by the fluid medium, and after that ensure their fall on the biomass material. In addition to the direct processing of biomass, some of the ions generate additional chemical particles as a result of interaction with particles of the fluid medium (for example, ions and/or radicals generated from various air components). These generated chemical particles can also interact with biomass and can act as initiators for a wide range of different chemical bond destruction reactions in biomass (for example, depolymerization and other chain destruction reactions).

У певних варіантах реалізації додаткові текучі середовища можуть бути селективно введені на шляху іонного пучка до падіння іонного пучка на біомасу. Як обговорювалося раніше, реакції між іонами і частинками введених текучих середовищ можуть генерувати додаткові хімічні частинки, які вступають в реакцію з біомасою і можуть сприяти зменшенню молекулярної маси біомаси і/або в іншому випадку селективній зміні певних властивостей біомаси. Одне або декілька додаткових текучих середовищ можуть бути направлені на шлях іонного пучка, наприклад, з живильної труби. Напрямок (тобто, вектор текучого середовища) і витрата текучого середовища (середовищ), яке вводять, можуть бути вибрані відповідно до бажаних ступеня і/або напрямку впливу з точки зору управління ефективністю сукупної обробки біомаси, включаючи як ефекти, які є результатом обробки, що базується на використанні іонів, так і ефекти, які обумовлюються взаємодією між динамічно генерованими частинками з введеного текучого середовища і біомасою. У доповнення до повітря приклади текучих середовищ, які можуть бути введені в іонний пучок, включають кисень, азот, один або декілька благородних газів, один або декілька галогенів і водень.In certain implementation options, additional fluids can be selectively introduced along the path of the ion beam before the ion beam falls on the biomass. As discussed earlier, reactions between ions and particles of the injected fluids can generate additional chemical particles that react with the biomass and can contribute to reducing the molecular weight of the biomass and/or otherwise selectively changing certain properties of the biomass. One or more additional fluids can be sent to the path of the ion beam, for example, from a feeding tube. The direction (i.e., vector of the fluid medium) and flow rate of the fluid medium(s) injected may be selected according to the desired degree and/or direction of effect in terms of managing the efficiency of the overall biomass treatment, including as effects resulting from the treatment that is based on the use of ions, as well as the effects caused by the interaction between dynamically generated particles from the introduced fluid medium and biomass. In addition to air, examples of fluids that may be introduced into the ion beam include oxygen, nitrogen, one or more noble gases, one or more halogens, and hydrogen.

У деяких варіантах реалізації для обробки біомаси можуть бути використані іонні пучки, які 60 включають більш ніж один відмінний тип іонів. Внаслідок об'єднання двох і більше різних пучків,In some embodiments, ion beams that include more than one distinct type of ion may be used to treat biomass. As a result of combining two or more different bundles,

кожний з яких утворений одним типом іона, можуть бути генеровані пучки, які включають декілька різних типів іонів. В альтернативному або додатковому випадках в певних варіантах реалізації іонні пучки, які включають множину різних типів іонів, можуть бути генеровані внаслідок введення багатокомпонентного живильного газу в джерело і/або прискорювач іонів.each of which is formed by one type of ion, beams can be generated that include several different types of ions. Alternatively or additionally, in certain implementations, ion beams that include a plurality of different types of ions can be generated by introducing a multicomponent feed gas into the ion source and/or accelerator.

Наприклад, для генерування іонних пучків, що включає різні типи іонів, в тому числі іони азоту, іони кисню, іони аргону, іони вуглецю і інші типи іонів, може бути використаний багатокомпонентний газ, такий як повітря. Для генерування іонних пучків, що мають різні склади, можуть бути використані інші багатокомпонентні матеріали (наприклад, гази, рідини і тверді речовини). Для відфільтровування певних іонних компонентів і/або нейтральних частинок з метою селективного отримання іонного пучка, що має конкретний склад, який після цього може бути використаний для обробки біомаси, можуть бути використані фільтруючі елементи (наприклад, напівсферичні електростатичні фільтри). Внаслідок використання повітря як джерела для отримання іонних пучків при обробці біомаси можуть бути зменшені експлуатаційні витрати для системи обробки в зіставленні з тим, що має місце для систем, які, наприклад, базуються на використанні чистих матеріалах.For example, a multicomponent gas such as air can be used to generate ion beams that include various types of ions, including nitrogen ions, oxygen ions, argon ions, carbon ions, and other types of ions. Other multicomponent materials (for example, gases, liquids, and solids) can be used to generate ion beams with different compositions. Filter elements (for example, hemispherical electrostatic filters) can be used to filter out certain ionic components and/or neutral particles in order to selectively obtain an ion beam having a specific composition, which can then be used for biomass processing. Due to the use of air as a source for receiving ion beams in the processing of biomass, operating costs for the processing system can be reduced compared to what is the case for systems that, for example, are based on the use of clean materials.

Певні типи матеріалів біомаси можуть виявитися такими, що особливо добре піддаються обробці множиною різних типів іонів і/або по множині різних способів переробки. Наприклад, целюлозні матеріали звичайно включають кристалічні полімерні целюлозні ланцюги, які зшиті аморфною геміцелюлозною фракцією. Целюлоза і геміцелюлоза впроваджені в аморфну лігнінову матрицю. Відділення целюлозної фракції від лігніну і геміцелюлози при використанні звичайних способів скрутно і може виявитися енергоємним.Certain types of biomass materials may prove particularly amenable to processing with multiple different types of ions and/or multiple processing methods. For example, cellulosic materials usually include crystalline polymer cellulose chains that are cross-linked by an amorphous hemicellulose fraction. Cellulose and hemicellulose are incorporated into the amorphous lignin matrix. Separation of the cellulose fraction from lignin and hemicellulose using conventional methods is difficult and may be energy-intensive.

Однак, целюлозна біомаса може бути піддана обробці множиною різних типів іонів для руйнування і розділення різних компонентів в ній для подальшої переробки. Зокрема, для переробки целюлозної біомаси (і інших типів біомаси) з метою селективного розкладання і розділення її компонентів можуть бути використані хімічні властивості різних типів іонних частинок. Наприклад, позитивно заряджені іони - а, зокрема, протони - при здійсненні ними впливу на матеріал біомаси виконують функцію кислот. Навпаки, негативно заряджені іони, зокрема гідридні іони, при здійсненні ними впливу на матеріал біомаси виконують функцію основ. У результаті хімічні властивості даних частинок можуть бути використані дляHowever, cellulosic biomass can be treated with a variety of different types of ions to break down and separate its various components for further processing. In particular, the chemical properties of various types of ionic particles can be used for the processing of cellulosic biomass (and other types of biomass) for the purpose of selective decomposition and separation of its components. For example, positively charged ions - and, in particular, protons - perform the function of acids when they influence the biomass material. On the contrary, negatively charged ions, in particular hydride ions, perform the function of bases when they influence the biomass material. As a result, the chemical properties of these particles can be used for

Зо націлювання на конкретні компоненти біомаси, що піддається обробці.By targeting specific components of biomass that can be processed.

У разі обробки лігноцелюлозної біомаси, наприклад, лігнінова матриця звичайно буде розкладатися в присутності основних хімічних реагентів. Відповідно до цього, в результаті спочатку обробки целюлозної біомаси основними іонами, такими як гідридні іони (або електрони) з іонного (електронного) пучка, лігнінова фракція може бути піддана переважному розкладанню і відділенню від целюлозних і геміцелюлозних фракцій. На целюлозу така обробка іонами впливу відносно не чинить, оскільки целюлоза звичайно стабільна в присутності основних добавок.In the case of processing lignocellulosic biomass, for example, the lignin matrix will usually decompose in the presence of basic chemical reagents. Accordingly, as a result of initial treatment of cellulosic biomass with basic ions, such as hydride ions (or electrons) from an ion (electron) beam, the lignin fraction can be subjected to preferential decomposition and separation from cellulosic and hemicellulosic fractions. Cellulose is relatively unaffected by this treatment with ions, since cellulose is usually stable in the presence of basic additives.

У доповнення до обробки негативними іонами (або як альтернатива обробці негативними іонами) лігноцелюлозна біомаса може бути піддана обробці однією або декількома основними добавками в розчині для сприяння відділенню лігніну. Наприклад, обробка лігноцелюлозної біомаси розчином бікарбонату натрію може привести до розкладання і/або солюбілізації лігніну, що робить можливим відділення сольватованого і/або суспендованого лігніну від целюлозної і геміцелюлозної фракцій.In addition to negative ion treatment (or as an alternative to negative ion treatment), lignocellulosic biomass can be treated with one or more basic additives in solution to promote lignin separation. For example, treatment of lignocellulosic biomass with sodium bicarbonate solution can lead to decomposition and/or solubilization of lignin, which makes it possible to separate solvated and/or suspended lignin from cellulose and hemicellulose fractions.

Обробка негативними іонами при використанні іонного пучка також може сприяти відділенню і геміцелюлози, яка також є хімічно чутливою до основних хімічних реагентів. В залежності від конкретної структури целюлозної біомаси для ефективного відділення геміцелюлозної фракції від целюлозної фракції може бути використана (і/або може виявитися необхідною) більш, ніж одна обробка негативними іонами. У доповнення до цього, для відділення геміцелюлози може бути використаний більш ніж один тип іона. Наприклад, для обробки целюлозної біомаси з метою розкладання і/або видалення лігнінової фракції може бути використаний пучок відносно менш основних іонів, такий як пучок іонів кисню. Після цього для розкладання і відділення геміцелюлози від целюлози може бути використаний пучок іонів більш сильних основ, такий як пучок гідридних іонів. Внаслідок здійснення впливу двома різними типами основних іонів целюлозна фракція залишається відносно незмінною.Treatment with negative ions when using an ion beam can also contribute to the separation of hemicellulose, which is also chemically sensitive to basic chemical reagents. Depending on the specific structure of the cellulosic biomass, more than one negative ion treatment may be used (and/or may be necessary) to effectively separate the hemicellulosic fraction from the cellulosic fraction. In addition, more than one type of ion can be used to separate the hemicellulose. For example, a beam of relatively less basic ions, such as a beam of oxygen ions, can be used to treat cellulosic biomass in order to decompose and/or remove the lignin fraction. After that, an ion beam of stronger bases, such as a hydride ion beam, can be used to decompose and separate the hemicellulose from the cellulose. As a result of exposure to two different types of basic ions, the cellulose fraction remains relatively unchanged.

Однак, целюлозна фракція розкладається в присутності кислотних добавок. Відповідно до цього, додаткова стадія переробки може включати здійснення впливу на целюлозну фракцію одним або декількома кислотними іонами, такими як протони, з іонного пучка для сприяння деполімеризації і/або розкладання целюлозної фракції.However, the cellulose fraction decomposes in the presence of acidic additives. Accordingly, an additional processing step may include exposing the cellulosic fraction to one or more acidic ions, such as protons, from an ion beam to promote depolymerization and/or decomposition of the cellulosic fraction.

У кожному разі попередніх обробок іонним пучком і способів, що описуються в цьому бо документі, вони можуть бути використані в комбінації з іншими стадіями переробки. Наприклад,In each case, the ion beam pretreatments and methods described herein may be used in combination with other processing steps. Example,

стадії розділення (що включають введення розчинника, такого як вода) можуть бути використані для вимивання конкретних фракцій целюлозної біомаси у міру її розкладання. Для сприяння відділенню різних компонентів можуть бути додані додаткові хімічні добавки. Наприклад, згідно зі спостереженнями лігнін, який відділяють від целюлозної і геміцелюлозної фракцій, може бути суспендований в промивному розчині. Однак, лігнін легко може повторно осідати з розчину на целюлозні і геміцелюлозні фракції. Для уникнення повторного осадження лігніну суспензія може бути обережно нагріта для забезпечення витримування лігніну нижче його температури склування і тому витримування його в текучому стані. Внаслідок витримування лігніну нижче його температури склування лігнін може бути легше вимитий з целюлозної біомаси. У загальному випадку нагріванням суспензії ретельно управляють щоб уникнути термічного розкладання цукру в целюлозній фракції.separation steps (involving the introduction of a solvent such as water) can be used to elute specific fractions of the cellulosic biomass as it decomposes. Additional chemical additives may be added to aid in the separation of the various components. For example, according to observations, lignin, which is separated from cellulose and hemicellulose fractions, can be suspended in the washing solution. However, lignin can easily redeposit from the solution into cellulose and hemicellulose fractions. To avoid re-precipitation of lignin, the slurry can be gently heated to ensure that the lignin is kept below its glass transition temperature and therefore kept in a fluid state. By keeping lignin below its glass transition temperature, lignin can be more easily washed out of the cellulosic biomass. In general, the heating of the suspension is carefully controlled to avoid thermal decomposition of the sugar in the cellulose fraction.

У доповнення до цього, для видалення лігніну з целюлози і геміцелюлози можуть бути використані і інші стадії обробки. Наприклад, в певних варіантах реалізації лігноцелюлозна біомаса спочатку може бути піддана обробці відносно важкими іонами (наприклад, іонами вуглецю, іонами кисню) для розкладання лігніну, а після цього целюлоза і геміцелюлоза можуть бути піддані обробці відносно легкими іонами (наприклад, протонами, іонами гелію) і/або електронами для стимулювання розкладання целюлози і/або геміцелюлози.In addition to this, other processing stages can be used to remove lignin from cellulose and hemicellulose. For example, in certain embodiments, lignocellulosic biomass may first be treated with relatively heavy ions (e.g., carbon ions, oxygen ions) to degrade lignin, and then cellulose and hemicellulose may be treated with relatively light ions (e.g., protons, helium ions). and/or electrons to stimulate the decomposition of cellulose and/or hemicellulose.

У деяких варіантах реалізації до суспензії, що містить лігнін, можуть бути додані одна або декілька функціоналізуючих добавок для поліпшення розчинності лігніну в розчині і, тим самим, створення перешкод для його повторного осадження на целюлозній і геміцелюлозній фракціях.In some implementation options, one or more functionalizing additives can be added to the suspension containing lignin to improve the solubility of lignin in the solution and, thereby, create obstacles for its re-precipitation on cellulose and hemicellulose fractions.

Наприклад, для функціоналізації лігніну (для ведення аміно- і гідроксі/алкокси-групи, відповідно) можуть бути використані добавки, такі як газоподібний аміак і/або різні типи спиртів.For example, additives such as ammonia gas and/or different types of alcohols can be used to functionalize lignin (for carrying amino and hydroxy/alkoxy groups, respectively).

У певних варіантах реалізації до суспензії лігніну для запобігання повторному осадженню лігніну на целюлозні і геміцелюлозні фракції можуть бути додані структурні добавки. Звичайно при формуванні лігніном матриці, що оточує целюлозу і/або геміцелюлозу, лігнін набуває сильноскладчастої структури, яка забезпечує реалізацію відносно обширних взаємодій Ван-дер-In certain implementation options, structural additives can be added to the lignin suspension to prevent re-precipitation of lignin into cellulose and hemicellulose fractions. Usually, when lignin forms a matrix surrounding cellulose and/or hemicellulose, lignin acquires a strongly folded structure, which ensures the implementation of relatively extensive van der

Ваальса з целюлозою і геміцелюлозою. У протилежність цьому, при відділенні лігніну від целюлози і геміцелюлози лігнін набуває більш відкритої, розгорненої структури. Внаслідок додавання до суспензії лігніну однієї або декількох добавок, які сприяють запобіганнюWaals with cellulose and hemicellulose. In contrast, when lignin is separated from cellulose and hemicellulose, lignin acquires a more open, unfolded structure. Due to the addition of one or more additives to the lignin suspension, which contribute to the prevention

Зо повторному складанню лігніну, для повторної асоціації лігніну з целюлозою і геміцелюлозою можуть бути створені перешкоди, і лігнін може бути більш ефективно видалений, наприклад, внаслідок промивання.From the reassembly of lignin, the reassociation of lignin with cellulose and hemicellulose can be hindered, and the lignin can be more effectively removed, for example, by washing.

У деяких варіантах реалізації до біомаси перед опроміненням яких-небудь хімічних реагентів, наприклад добавок, що сприяють набуханню, не додають. Наприклад, перед опроміненням або іншою переробкою можуть бути, а можуть і не бути додані лужні речовини (такі як гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид літію і гідроксиди амонію), підкислювачі (такі як мінеральні кислоти (наприклад, сірчана кислота, хлористоводнева кислота і фосфорна кислота)), солі, такі як хлорид цинку, карбонат кальцію, карбонат натрію, сульфат бензилтриметиламонію, або основні органічні аміни, такий як етилендіамін. У деяких випадках якої-небудь додаткової кількості води не додають. Наприклад, біомаса перед переробкою може містити менше ніж 0,5 95 мас. доданих хімічних реагентів, наприклад, менше, ніж 0,4, 0,25, 0,15 або 0,1 95 мас. доданих хімічних реагентів. У деяких випадках біомаса перед опроміненням містить не більше, ніж слідові кількості, наприклад, менше ніж 0,05 95 мас., доданих хімічних реагентів. В інших випадках біомаса перед опроміненням по суті не містить яких-небудь доданих хімічних реагентів або добавок, що сприяють набуханню. Можливість уникати використання таких хімічних реагентів також може бути поширена і на всю переробку, наприклад, на будь-який період часу перед ферментацією або просто на будь-який період часу.In some implementations, no chemical reagents, such as additives that contribute to swelling, are added to the biomass before irradiation. For example, alkalis (such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and ammonium hydroxides), acidifiers (such as mineral acids (such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid) may or may not be added prior to irradiation or other processing. acid)), salts such as zinc chloride, calcium carbonate, sodium carbonate, benzyltrimethylammonium sulfate, or basic organic amines such as ethylenediamine. In some cases, no additional water is added. For example, biomass before processing may contain less than 0.5 95 wt. added chemical reagents, for example, less than 0.4, 0.25, 0.15 or 0.1 95 wt. added chemical reagents. In some cases, the biomass before irradiation contains no more than trace amounts, for example, less than 0.05 95 wt., of added chemical reagents. In other cases, the biomass before irradiation contains essentially no added chemical reagents or additives that promote swelling. The possibility to avoid the use of such chemical reagents can also be extended to the entire processing, for example, for any period of time before fermentation or simply for any period of time.

Різні способи попередньої обробки іонним пучком, що описуються в цьому документі, можуть бути використані спільно з іншими методиками попередньої обробки, такими як обробка ультразвуковими хвилями, опромінення електронним пучком, електромагнітне опромінення, обробка водяною парою, хімічні способи і біологічні способи. Методики, що використовують іонні пучки, забезпечують досягнення значних переваг, включаючи можливість здійснення впливу іонними пучками на сухі зразки, доставки великих доз випромінювання до зразків за короткі періоди часу для високопродуктивних галузей застосування і реалізації відносно прецизійного управління умовами впливу.The various ion beam pretreatment methods described herein can be used in conjunction with other pretreatment techniques such as ultrasonic wave treatment, electron beam irradiation, electromagnetic irradiation, steam treatment, chemical methods, and biological methods. Techniques using ion beams provide significant advantages, including the possibility of impacting dry samples with ion beams, delivering large doses of radiation to samples in short periods of time for high-performance fields of application, and implementing relatively precise control of exposure conditions.

Нейтралізація активних центрів і функціоналізація, що контролюєтьсяNeutralization of active centers and controlled functionalization

Після обробки іонізуючим випромінюванням матеріали, що описуються в цьому документі, стають іонізованими; тобто, вони містять радикали при рівнях вмісту, які можуть бути виявлені при використанні спектрометра електронного парамагнітного резонансу. Існуюча практична бо межа виявлення радикалів становить приблизно 107 спінів при кімнатній температурі. Після іонізації будь-який матеріал, який був іонізований, може бути підданий нейтралізації активних центрів для зменшення рівня вмісту радикалів в іонізованому матеріалі, наприклад, такого, щоб радикали більше вже не можна було б виявити при використанні спектрометра електронного парамагнітного резонансу. Наприклад, радикали можуть бути нейтралізовані внаслідок додавання до матеріалу достатнього тиску і/або внаслідок використання в контакті з іонізованим матеріалом текучого середовища, такого як газ або рідина, яка вступає в реакцію з радикалами (нейтралізувати їх). Використання газу або рідини щонайменше для сприяння нейтралізації радикалів також дозволяє оператору управляти функціоналізацією іонізованого матеріалу при використанні бажаних кількості і типу функціональних груп, таких як карбокислотні групи, енольні групи, альдегідні групи, нітрогрупи, нітрильні групи, аміногрупи, алкіламіногрупи, алкільні групи, хлоралкільні групи або хлорфторалкільні групи. У деяких випадках така нейтралізація активних центрів може поліпшити стабільність деяких іонізованих матеріалів.After treatment with ionizing radiation, the materials described in this document become ionized; that is, they contain radicals at content levels that can be detected using an electron paramagnetic resonance spectrometer. The existing practical detection limit for radicals is approximately 107 spins at room temperature. After ionization, any material that has been ionized can be subjected to neutralization of active sites to reduce the level of radicals in the ionized material, for example, such that the radicals can no longer be detected using an electron paramagnetic resonance spectrometer. For example, radicals can be neutralized by adding sufficient pressure to the material and/or by using in contact with the ionized material a fluid such as a gas or liquid that reacts with the radicals (neutralize them). The use of a gas or liquid to at least aid radical neutralization also allows the operator to control the functionalization of the ionized material using the desired amount and type of functional groups, such as carboxylic acid groups, enol groups, aldehyde groups, nitro groups, nitrile groups, amino groups, alkylamino groups, alkyl groups, chloroalkyl groups or chlorofluoroalkyl groups. In some cases, such neutralization of active centers can improve the stability of some ionized materials.

Наприклад, нейтралізація активних центрів може поліпшити стійкість матеріалу до окиснення.For example, neutralization of active centers can improve the resistance of the material to oxidation.

Функціоналізація внаслідок нейтралізації активних центрів також може поліпшити розчинність матеріалів, що описуються в цьому документі, може поліпшити термостійкість матеріалу і може поліпшити ступінь використання матеріалу різними мікроорганізмами. Наприклад, функціональні групи, введені в матеріал біомаси внаслідок нейтралізації активних центрів, можуть виконувати функцію рецепторних ділянок для приєднання мікроорганізмів, наприклад, для поліпшення гідролізу целюлози різними мікроорганізмами.Functionalization due to neutralization of active sites can also improve the solubility of the materials described herein, can improve the thermal stability of the material, and can improve the degree of utilization of the material by various microorganisms. For example, functional groups introduced into the biomass material due to the neutralization of active centers can function as receptor sites for the attachment of microorganisms, for example, to improve the hydrolysis of cellulose by various microorganisms.

Таким чином, молекулярна і/або надмолекулярна структура вихідної сировини процесу може бути змінена внаслідок попередньої обробки вихідної сировини процесу іонізуючим випромінюванням, таким як у разі електронів або іонів, що мають енергію, достатню для іонізації вихідної сировини процесу з метою отримання першого рівня вмісту радикалів. У разі витримування іонізованої вихідної сировини процесу в атмосфері вона буде окислюватися, що, наприклад, буде спричиняти утворення карбокислотних груп внаслідок проходження реакції з атмосферним киснем. У деяких випадках для деяких матеріалів таке окиснення є бажаним, оскільки воно може сприяти додатковому зменшенню молекулярної маси, наприклад вуглецевмісної біомаси, і групи, що утворюється при окисненні, наприклад карбокислотні групи, можуть виявитися корисними з точки зору розчинності і ступеня використання мікроорганізмами.Thus, the molecular and/or supramolecular structure of the raw material of the process can be changed due to the pretreatment of the raw material of the process with ionizing radiation, such as in the case of electrons or ions having energy sufficient to ionize the raw material of the process in order to obtain the first level of radical content. If the ionized raw material of the process is kept in the atmosphere, it will oxidize, which, for example, will cause the formation of carboxylic acid groups due to the reaction with atmospheric oxygen. In some cases, for some materials, such oxidation is desirable because it can contribute to additional reduction in molecular weight, such as carbonaceous biomass, and groups formed during oxidation, such as carboxylic acid groups, can be beneficial in terms of solubility and utilization by microorganisms.

Однак, внаслідок здатності радикалів залишатися "живими" протягом деякого періоду часу після опромінення, наприклад, більшого ніж 1 день, 5 днів, 30 днів, З місяці, б місяців або навіть більшого ніж 1 рік, властивості матеріалу можуть продовжувати змінюватися протягом часу, що в деяких випадках може виявитися небажаним. Виявлення радикалів в опромінених зразках по методу спектроскопії електронного парамагнітного резонансу і часу життя радикалів в таких зразках обговорюються в публікаціях Вапоїоцна еї а!., Рпузіс5 іп Медісіпе апа Віоіоду, 46 (2001), 461-471 і Вапоїопца єї аї!., Кадіайоп Ргоїесіоп Оозітеїгу Мої. 84, Мо5. 1-4 рр. 293-296 (1999).However, due to the ability of radicals to remain "alive" for some period of time after exposure, for example, more than 1 day, 5 days, 30 days, C months, b months, or even more than 1 year, the properties of the material can continue to change during the time that in some cases it may be undesirable. The detection of radicals in irradiated samples using the electron paramagnetic resonance spectroscopy method and the lifetime of radicals in such samples are discussed in the publications Vapoiotsna ei a!., Rpuzis5 ip Medisipe apa Vioiodu, 46 (2001), 461-471 and Vapoioptsa ei ai!., Kadiaiop Rgoiesiop Ooziteigu Moi. 84, Mo5. 1-4 pp. 293-296 (1999).

Іонізований матеріал може бути підданий нейтралізації активних центрів для його функціоналізації і/або стабілізації. У будь-який момент, наприклад, коли матеріал буде "живим", "частково живим" або повністю нейтралізованим відносно активних центрів, матеріал може бути перетворений в продукт, наприклад паливо, продукт харчування або композит.Ionized material can be subjected to neutralization of active centers for its functionalization and/or stabilization. At any point, for example, when the material is "live", "partially live" or completely neutralized with respect to the active sites, the material can be converted into a product, such as a fuel, a food product or a composite.

У деяких варіантах реалізації нейтралізація активних центрів включає дія тиском, так як внаслідок механічного деформування матеріалу, наприклад безпосереднього механічного стиснення матеріалу по одному, двох або трьох розмірах, або прикладання тиску до текучого середовища, в яку матеріал занурюють, наприклад ізостатичного пресування. У таких випадках саме деформування матеріалу призводить до утворення радикалів, які часто захоплюються в кристалічних доменах в достатній близькості один від одного, так що радикали можуть рекомбінувати або вступати в реакцію з іншою групою. У деяких випадках тиск прикладають спільно з підведенням тепла, такого як тепло в кількості, достатній для збільшення температури матеріалу вище за температуру плавлення або температури розм'якшення компонента матеріалу, такого як лігнін, целюлоза або геміцелюлоза у разі матеріалу біомаси. Тепло може поліпшити молекулярну рухливість в матеріалі, що може сприяти нейтралізації радикалів. У разі використання тиску для нейтралізації активних центрів тиск може бути більшим ніж приблизно 1000 фунт/дюйм: (6890 кПа), таким як більш ніж приблизно 1250 фунт/дюйм-? (8620 кПа), 1450 фунт/дюйм? (10000 кПа), 3625 фунт/дюйм? (25000 кПа), 5075 фунт/дюйм? (35000 кПа), 7250 фунт/дюйм? (50000 кПа), 10000 фунт/дюйм? (68900 кПа), або навіть більше, ніж 15000 фунт/дюйм: (103000 кПа).In some implementations, the neutralization of active centers includes the action of pressure, as a result of mechanical deformation of the material, for example, direct mechanical compression of the material in one, two or three dimensions, or the application of pressure to the fluid medium in which the material is immersed, for example, isostatic pressing. In such cases, it is the deformation of the material that leads to the formation of radicals, which are often trapped in crystal domains in close enough proximity to each other that the radicals can recombine or react with another group. In some cases, the pressure is applied in conjunction with the introduction of heat, such as heat in an amount sufficient to increase the temperature of the material above the melting point or softening temperature of a component of the material, such as lignin, cellulose or hemicellulose in the case of biomass material. Heat can improve molecular mobility in the material, which can help neutralize radicals. If pressure is used to neutralize active sites, the pressure may be greater than about 1000 psi: (6890 kPa), such as greater than about 1250 psi-? (8620 kPa), 1450 psi? (10000 kPa), 3625 psi? (25000 kPa), 5075 psi? (35000 kPa), 7250 psi? (50,000 kPa), 10,000 psi? (68,900 kPa), or even more than 15,000 psi: (103,000 kPa).

У деяких варіантах реалізації нейтралізація активних центрів включає введення матеріалу в контакт з текучим середовищем, таким як рідина або газ, наприклад газ, здатний вступати в реакцію з радикалами, такий як ацетилен або суміш ацетилену з азотом, етилен, хлоровані бо етилени або хлорфторетилени, пропілен або суміші даних газів. В інших конкретних варіантах реалізації нейтралізація активних центрів включає введення матеріалу, наприклад біомаси, в контакт з рідиною, наприклад, рідиною, розчинною в біомасі або щонайменше здатній проникати в біомасу і вступати в реакцію з радикалами, такою як дієн, такою як 1,5- циклооктадієн. У деяких конкретних варіантах реалізації нейтралізація активних центрів включає введення біомаси в контакт з антиоксидантом, таким як вітамін Е. При бажанні вихідна сировина процесу може включати антиоксидант, диспергований в ньому, і нейтралізація активних центрів може виникати внаслідок входження антиоксиданту, диспергованого у вихідній сировині процесу, в контакт з радикалами.In some embodiments, the neutralization of the active sites includes bringing the material into contact with a fluid medium, such as a liquid or a gas, such as a gas capable of reacting with radicals, such as acetylene or a mixture of acetylene with nitrogen, ethylene, chlorinated bo ethylenes or chlorofluoroethylenes, propylene or mixtures of these gases. In other specific embodiments, the neutralization of active sites includes contacting a material, such as biomass, with a liquid, such as a liquid soluble in the biomass or at least capable of penetrating the biomass and reacting with radicals, such as a diene, such as a 1,5- cyclooctadiene. In some specific embodiments, the neutralization of the active sites includes bringing the biomass into contact with an antioxidant such as vitamin E. If desired, the process feedstock may include an antioxidant dispersed therein, and the neutralization of the active sites may result from the inclusion of an antioxidant dispersed in the process feedstock. in contact with radicals.

Можливі й інші способи нейтралізації активних центрів. Наприклад, для нейтралізації активних центрів в будь-якому іонізованому матеріалі, що описується в цьому документі, може бути використаний будь-який спосіб нейтралізації радикалів в полімерних матеріалах, що описується в публікації патентної заявки США Мо 2008/0067724 авторів Мигайодіи еї аї. і патентіOther ways of neutralizing active centers are also possible. For example, to neutralize the active sites in any ionized material described in this document, any method of neutralizing radicals in polymeric materials can be used, which is described in the publication of US patent application Mo 2008/0067724 by the authors of Mygaiodia ei ai. and patents

США Мо 7166650 авторів Мигаодіи еї аї... Крім того, для нейтралізації активних центрів в будь- якому іонізованому матеріалі можуть бути використані будь-який нейтралізатор активних центрів (що описується у вищезазначених описах автора Мигадіи під найменуванням "сенсибілізатора") і/або будь-який антиоксидант, що описується в будь-якому посиланні автораUS Mo 7166650 by Mygaodia ei ai... In addition, any active site neutralizer (described in the above descriptions of Mygaodia under the name "sensitizer") and/or any -which antioxidant is described in any reference by the author

Митгагюдіи.Mithagudiya.

Функціоналізація може бути поліпшена внаслідок використання важких заряджених іонів, таких як будь-які більш з важких іонів, що описуються в цьому документі. Наприклад, у разі бажаності поліпшення окиснення для опромінення можуть бути використані заряджені іони кисню. У разі бажаності наявності азотвмісних функціональних груп можуть бути використані іони азоту або іони, які включають азот. Подібним же чином, у разі бажаності наявності сірко- або фосфорвмісних груп при опроміненні можуть бути використані сірко- або фосфорвмісні іони.Functionalization can be improved by the use of heavy charged ions, such as any of the heavy ions described herein. For example, if it is desirable to improve oxidation, charged oxygen ions can be used for irradiation. If nitrogen-containing functional groups are desired, nitrogen ions or ions that include nitrogen can be used. In the same way, if it is desirable to have sulfur- or phosphorus-containing groups during irradiation, sulfur- or phosphorus-containing ions can be used.

У деяких варіантах реалізації після нейтралізації активних центрів будь-які піддані нейтралізації активних центрів матеріали, що описуються в цьому документі, для додаткової зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури можуть бути додатково піддані обробці при використанні одного або декількох варіантів, що вибирають з обробки випромінюванням, таким як іонізуюче або неіонізуюче випромінювання, обробки ультразвуковими хвилями,In some embodiments, after the neutralization of the active sites, any of the materials described herein subjected to the neutralization of the active centers may be further treated to further change the molecular and/or supramolecular structure using one or more options selected from radiation treatment. such as ionizing or non-ionizing radiation, treatment with ultrasonic waves,

Зо піролізу і окиснення.From pyrolysis and oxidation.

У конкретних варіантах реалізації функціоналізовані матеріали, що описуються в цьому документі, піддають обробці кислотою, основою, нуклеофілом або кислотою Льюїса для додаткової зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури, такої як додаткове зменшення молекулярної маси. Приклади кислот включають органічні кислоти, такі як оцтова кислота, і мінеральні кислоти, така як хлористоводнева, сірчана і/або азотна кислота. Приклади основ включають сильні мінеральні основи, такі як джерело гідроксидного іона, основних іонів, такого як фторидний іон, або більш слабкі органічні основи, такий як аміни. Навіть вода і бікарбонат натрію, наприклад, при розчиненні у воді, можуть забезпечити зміну молекулярної і/або надмолекулярної структури, таку як додаткове зменшення молекулярної маси.In specific embodiments, the functionalized materials described herein are treated with an acid, base, nucleophile, or Lewis acid to further alter the molecular and/or supramolecular structure, such as further reducing the molecular weight. Examples of acids include organic acids such as acetic acid and mineral acids such as hydrochloric, sulfuric and/or nitric acid. Examples of bases include strong mineral bases such as hydroxide ion source, basic ions such as fluoride ion, or weaker organic bases such as amines. Even water and sodium bicarbonate, for example, when dissolved in water, can provide a change in molecular and/or supramolecular structure, such as an additional decrease in molecular weight.

Функціоналізовані матеріали можуть бути використані як матеріали підкладок для іммобілізації мікроорганізмів і/або ферментів в сфері біотехнології, наприклад, як це описується в попередніх заявках США з реєстраційними номерами 61/180032 їі 61/180019, описи яких за допомогою посилання включаються в цей документ.The functionalized materials can be used as substrate materials for immobilizing microorganisms and/or enzymes in the field of biotechnology, for example, as described in US Patent Application Serial Nos. 61/180032 and 61/180019, the disclosures of which are incorporated herein by reference.

В об'єм формули винаходу, що іде далі, попадають і інші варіанти реалізації. Наприклад, при використанні способів, що описуються в цьому документі, переробці можуть бути піддані матеріали, що не є біомасою, і суміші матеріалів біомаси і матеріалів, що не є біомасою.Other implementation options also fall within the scope of the following claims. For example, non-biomass materials and mixtures of biomass materials and non-biomass materials may be processed using the methods described herein.

Приклади матеріалів, що не є біомасою, які можуть бути піддані переробці, включають вуглеводневмісні матеріали, такі як нафтоносні піски, нафтоносні сланці, бітумінозні піски, бітум, вугілля і інші такі суміші вуглеводнів і не вуглеводневих матеріалів. При використанні способів, що описуються в цьому документі, переробці може бути піддана множина інших матеріалів, що є біомасою і, що не є біомасою, в тому числі торф, лігнін, вугілля попередньої вуглефікації і матеріали, що закам'яніли і/або карбонізовані.Examples of non-biomass materials that can be processed include hydrocarbon-bearing materials such as oil sands, oil shale, tar sands, bitumen, coal, and other such mixtures of hydrocarbon and non-hydrocarbon materials. A variety of other biomass and non-biomass materials can be processed using the methods described herein, including peat, lignin, pre-charred coal, and petrified and/or carbonized materials.

Claims (6)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУFORMULA OF THE INVENTION 1. Спосіб одержання ферментаційного продукту, який включає: обробку лігноцелюлозного матеріалу для зміни молекулярної структури матеріалу шляхом піддавання зазначеного матеріалу впливу іонного пучка, де зміна молекулярної структури являє собою зменшення молекулярної маси матеріалу; і ферментацію обробленого лігноцелюлозного матеріалу шляхом введення в контакт зазначеного матеріалу з ферментом і/або мікроорганізмом; причому іонний пучок складається з двох або більше різних типів іонів, та де матеріал спочатку піддають впливу іонів вуглецю та іонів кисню для розкладання лігніну, а потім піддають впливу протонів, іонів гелію та/або електронів для розкладання целюлози і/або геміцелюлози.1. The method of obtaining a fermentation product, which includes: processing lignocellulosic material to change the molecular structure of the material by exposing the specified material to the influence of an ion beam, where the change in molecular structure represents a decrease in the molecular weight of the material; and fermentation of the processed lignocellulosic material by bringing the specified material into contact with an enzyme and/or microorganism; wherein the ion beam consists of two or more different types of ions, and where the material is first exposed to carbon ions and oxygen ions to decompose lignin, and then exposed to protons, helium ions and/or electrons to decompose cellulose and/or hemicellulose. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що продукт вибирають із групи, що складається з продуктів харчування людини, продуктів харчування тварин, фармацевтичних препаратів і нутрицевтиків.2. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the product is selected from the group consisting of human food products, animal food products, pharmaceuticals and nutraceuticals. 3. Спосіб за п. 1 або 2, в якому ферментаційний продукт являє собою горюче паливо.3. The method according to claim 1 or 2, in which the fermentation product is a combustible fuel. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що паливо вибирають із групи, що складається із спиртів і водню.4. The method according to claim 3, which is characterized by the fact that the fuel is selected from the group consisting of alcohols and hydrogen. 5. Спосіб за п. 1, в якому мікроорганізм являє собою дріжджі.5. The method according to claim 1, in which the microorganism is yeast. 6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, в якому лігноцелюлозний матеріал забезпечується в шарі, при цьому спосіб додатково включає регулювання технологічних параметрів іонного пучка на основі товщини шару. чо Я К я Е ; - сли о Ка а оон дну і и І ІЕЕ РУКА ІКОНАХ і ЩИДАЛЕЕИАМ І ше же Днннняв ПУ вик ДЕКЕВДКА І Е ПюЄХ З ї ЕП ятттюттюнинтотт с с кю нини вини Е Б Ба ПЕД КУН ПДМ проце КІВ Мав ЕЕ КІОЕУК У6. The method according to any one of claims 1-5, in which the lignocellulosic material is provided in a layer, while the method additionally includes adjusting the technological parameters of the ion beam based on the thickness of the layer. what I K I E ; - sly o Ka a oon dnu i i I IEE RUKA ICONAH and SHIDALEEIAM And seh same Dnnnnyav PU vyk DEKEVDKA IE PyuYEH Z i EP yatttyuttyunintott s s kyu nyny vini E B Ba PED KUN PDM proce KIV Mav EE KIOEUK U Янг. 1 І почо Я : ї- Ше З Н - ще ЕШ як з чі ше й зе хе у й і «ува й У ще ом чнвюки й й ц сю Ще ря зе - "еспеттктсе "яде М ще ВІТАНЬ Ж чн ру се БЕ здесеесфессн уж г - : Е евкн нки вік іс й ем Те Г ще к ; я спліт -ї КЕ ІЗ ІЗ с ка Ея ЩА фени нн ру : В шш ЧЕ ВЕ Ї ї : КИ КЕ я 3 ї КУ її іі Б: ї ДЕ НЕ МЕ роя НК І ї : х СНИ ШУ і : Яр ох і Е пр Ж. НМ дих ЕІ Е і їв косе Ї | і : г кчялкАКАККК як кКнккниХ нн ши ї ї ка и ч НМ ху вих Її й ення Мих й ех Я хх ЗУ и шо ке Я мів Е - ВІДЕО СМА ДОЗА з : с : х «нки КККА КК нн М БУ ї у х ІЗ мн до, ЕН ї Е йо а тк й | В ! | кжннн ще З ї Я І я як Дксж не яд уююю ях пут мухю хе жк ук люму кафе епох у ме и су я ж ї Ї | як Келянячнк КЗ а : хх А і 7 їYang. 1 I pocho I: eat- She Z N - still ESH as z chishe y ze he y y i "uva y U sche om chnvyuki y ts syu Shcher rya ze - "espettktse "yade M sche VITAN Ж chn ru se BE zdeseesfessn already g -: E evkn nki vik is y em Te G sche k ; I split -i KE IZ IZ s ka Eya SCHA feny nn ru : В shsh CHE VE Y i i : KI KE i 3 i KU iji ii B: i DE NE ME roya NK I i : x SNY SHU i : Yar oh i E pr. Zh. NM breath EI E and ate kose Y | i: g kchyalkAKAKKK as kKnkknyH nn shi yi yi ka y h NM hu vyh Her y eni Myh y eh I xx ZU i sho ke I had E - VIDEO SMA DOZA z : s : kh «nki KKKA KK nn M BU yi y kh IZ mn to, EN i E yo a tk i | In! | kzhnnn more Z і I And I as Dkszh not yad uyuyuyu yah put muhyu he zhk uk lyumu cafe epoch u me i su i zh yi | as Kelyanyachnk KZ a: xx A and 7 th Б. У ююоюююою юс росою а Ба. ВЕУ нь . «Фіг. з їх М бок Я з . З щ е - З г-Я г. і ТУ з у. хх з Ж Ж ІЗ ! Я. хо Е Кофанов, СЕ Я ; ж і х я Е :. 5 Ж Е КУ У ХЕ Я с хх Е -к х ЕЕГ «нг, ЗА хо Е сх їх Е 5 сх 3 я. й ЗB. In yuyuyuyuyuyu yus dew and Ba. Wind power plant. "Fig. from their M side I from . Z sh e - Z g-Ya g. and TU z u. хх with Ж Ж ИЗ! J. ho E Kofanov, SE I ; z and x i E :. 5 Ж E KU U ХЕ I s xx E -k х EEG "ng, ZA ho E х их Э 5 х 3 я. and Z ЗШ. і В 5 їк З й й й ТХ Є КЗ хх й 5 «г а І: Ж : КЕ г. хх КЕ: е Фіг, 8 ух сл. сел 3 ВІДВЕКЧА ПЕК є й КЕ хурма ар ВК я ВЕН АОЗЕКА що с ех у жжіжіж ніжні жи ж жи жи жи ж жі ж ж ж ж жк жи жк живи упсююю кю ююкєюккюксоюююсюкюс духужжАжКАКІ МК з як К ак Прехеєхя їх ; З тр, з я оси з й б, - сви іч Е ІЗ; ся сек 140 Ен в в В вн ня МК: Ба Е е В я Е 5 - : Е: Я Я Е ой Х Е ї че їз К КЗ ях. З й ХУ жу з ВАМ встань ЕТ АМЕ ТУ х за я КА : З ; Х з г Е ; Ж Е ЕЗ Е Я я яр Ех Ж судекоі . джу ен ач чи Я а ев ес ої Ов ПОЖВНАНКі феоКо З вен З фо 1 фан З и хи ЕНН ЕНН ТК Фк, 5high school i V 5 yk Z y y y Х Е KZ xx y 5 "g a I: Ж : KE g. xx KE: e Fig, 8 uh sl. sel 3 VIVEKCHA PEK is and KE persimmon ar VK I VEN AOZEKA that seh in жжижиж tender жиж жижиж жиж жиж жижиж жиж жиж жиж жиж жиж жив жив впсююю kyu yuyukjeukkyuksoyuyuyusyukyus duhuzhzhAzhKAKI MK with how K ak Preheyehya them; Z tr, z i osi z y b, - svi ich E IZ; sya sec 140 En v v V vn nya MK: Ba E e V i E 5 - : E: I I E oi H E i che iz K KZ yah. Z y HU zhu z VAM stand up ET AME TU x for I KA : Z ; X with g E ; Ж E EZ E I I yar Eh Z sudekoi . ju en ach chi Ya a ev es oi Ov POZHVNANKi feoKo Z ven Z fo 1 fan Z y hi ENN ENN TK Fk, 5 Я. «А - сусуве Ї мя нн т І ї жжкжжкккююююю ї ІЗ Же пеки ї ї Н Га ФоксхекуктссХ гер щі я В Мін Ж Ї ФІЗ й С З ї х Ку ї їх Х 5 ЕН Ко Е і ЕЗ ї т х Е. Мн ІЗ й ЕЯ І : Е В о Е 14 ІЗ ; ї ї г дкфососоюсоєосо Е: ІЗ Е: ІЗ Е: ІЗ жк хек 00 куту м х ок їй тах ІЗ хо х г Ї ЩО : Ним ка не ЕЯ З х 5 у ї Е ІЗ я ще ШИ ДЕ нин хх ї ї ак М ї ке кої МОН й: тус К- ЗУ Х дея ЖЕ З КА. ье ІЗ КІ м ІЗ ай ї са : ща 3 ї АК ДМ ААКААЖАКААЇАЖААМААААААНАЖВЙКККККККККИ В Ж ІЗ Н НК КЕ НУ ї Ек ОВЕС ї : 1 Как : 3 ї ІЗ ІЗ ї І ї 5 х ІЗ 3 й ІЗ Чнг 5Ya. Mn IZ and EYA I: E V o E 14 IZ; і і g dkfososoyusoyeoso E: IZ E: IZ E: IZ zhk hek 00 kutu m h ok her tah IZ ho x g Y SCHO : Nym ka ne EYA Z x 5 u i i E IZ i still SHY DE nin xx i i i ak M i ke koi MON y: tus K- ZU X deya SAME Z KA. Ye IZ KI m IZ ai i sa : shcha 3 i AK DM ААКААЖАКААЙАЖААААААААНАЖВЙKKKKKKKKKKKY V ЖИZ N NK KE NU і Ek OVES і : 1 Kak : 3 і ИЗ ИЗ і И і 5 х ИЗ 3 і ИЗ Chng 5 ФГ. 5FG. 5 Ж я ї ; : г Я з ГУ Е З ке ї 7 де КЕ НЕ СЯ Е СЯ КО я ск ДУ ї ТЕ ЩЕ ї ; 3 : ле х я І х Я ОА ТУ х МО х ; ще Е й У з ги В і х З ех. і. я х и Е щи фі рмакіх У ВЕР ГЕМI eat; : r I with GU E Z ke i 7 de KE NE SYA E SYA KO I sk DU i TE SCHE i ; 3: le x i I x I OA TU x MO x; also E and U with gy V and x with ex. and. i x i E schy fi rmakih U VER HEM Фіг. ТАFig. AND ІН. їй к -оо еко Я М що що і її ОО ї риееЯ ї хх З що Б : Ох її ч вк РЕ х З По КІ ЯIN. her k -oo eko I M what what and her OO i ryeeY i xx Z what B : Oh her h vk RE x Z Po KI I БЖ. я У ц хх ї Ех з Кооссос о ососскююсюеськеккккх - са атекиттюкя кл ЕНЕВГЯ нг. їв е КУ у - з ши з пи 1 : з п м 3 КЕ ї я ХУ 3 ї не І ка Е щи хе І В М ОВ І Я ІЩЕ: Е . Ж о З ТИН зм тупу Ку АНІ Фіг МН, мА ТЕХН кикіму или ог, ет ЗК Еки НЕ Ина ея ке ї М : КЕ 5 В Бе З Е Я: дух і КЕ ВЯОЗ, п ГУК Ї вок : оо З ї : 5.5 Х К тує Ж шов Е й ВУ зон КУКИ а нянні а і З ХУ с ек: жан й ї - К-Я У к. Га ї : сх В че Е СХ ЖЖ Р Ж де Ж ХАТАХ ЖИ ЯК, КАХ КАК КАРАТ Ме КО ода м м АК яр м З с ї ІЗ я і ЧО ГІ ника КК КА кю КАК НК Ки УКХ ЖК ІНК КК КЕ КАХ КК Ж Ум Зах сч ія См зл ЧА ме оф во ке ех фе хх хх лох оон ю ОЖ КА ю Її : меди ї ї Е най х нн КН Си х Я З М КІ ГУ паро ти ж ж Ка ї ВІДС ІАМУ у Ку йде КУ хх 2 ща ї у З З К; лу з ее й Кі во НАЙ ям «ріг. 8 щІЛНОеСНА ща .BZ. i U ts xx i Eh z Koossos o ososskyuyusueskekkkkh - sa atekityukya kl ENEVGYA ng. yiv e KU u - z shi z pi 1 : z p m 3 KE i i HU 3 i ne I ka E shchi he I V M OV I I I ISHE: E . Z o Z TIN zm tupu Ku ANI Fig MN, mA TECHN kikimu or og, et ZK Eky NE Ina eya ke i M : KE 5 V Be Z E I: duh i KE VYAOZ, p HUK Y vok : oo Z і : 5.5 X K tuye Z shov E and VU zone KUKY a nyanni a i Z HU s ek: zan y y - K-YA U k. Ga y : skh Vche E ХХ ЖЖ R Ж de Ж HATAH ЖЙ Я КА, KAH КАК КАРАТ Me KO oda mm m AK yar m Z s i IZ i i CHO GI nyka KK KA kyu KAK NK Ky UKH ZHK INC KK KE KAH KK Zh Um Zach sh ia Sm zl CHA me of wo ke eh fe xx xx loh oon yu ОЖ KA yu Her: medi yi yi E nai kh nn KN Sy kh I Z M KI GU paro ti zh zh Ka yi VIDS IAMU u Ku goes KU xx 2 shcha yi u Z Z K; lu with ee and Ki in NAI yam "horn. 8 DENSE SCHEME. Фіг. А дІднОоЄсНнА поча, ш-ннині ВіНОсна А оз зн ЩО ВІДСТАНЬ ях сг. ЗВ ДНК слот см «хну сок ВІДСТАНЬ Б Я фік ЄFig. And the beginning, sh-nniny ViNOSna, and I know what the distance is. ZV DNA slot cm «hnu juice DISTANCE B I fic E С ВТ АНЬS TU AN Фіг. 10А ЕВ А ДОА шовFig. 10A EV A DOA stitch
UAA201611745A 2008-06-18 2009-06-17 PROCESSING OF ION BEAM MATERIALS UA119058C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7368008P 2008-06-18 2008-06-18
UAA201502664A UA114523C2 (en) 2009-06-17 2009-06-17 METHODS OF THE PROCESSING OF MATERIALS UNDER THE INFLUENCE OF ION BEAMS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA119058C2 true UA119058C2 (en) 2019-04-25

Family

ID=66392097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201611745A UA119058C2 (en) 2008-06-18 2009-06-17 PROCESSING OF ION BEAM MATERIALS

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA119058C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA102853C2 (en) Processing materials under action of ion beams
US8063201B2 (en) Carbohydrates
US10584445B2 (en) Functionalizing cellulosic and lignocellulosic materials
US20190336933A1 (en) Processing material with ion beams
UA119058C2 (en) PROCESSING OF ION BEAM MATERIALS
AU2017272327B2 (en) Processing materials with ion beams
AU2015200235B2 (en) Processing materials with ion beams
AU2013202840B2 (en) Processing materials with ion beams
UA114523C2 (en) METHODS OF THE PROCESSING OF MATERIALS UNDER THE INFLUENCE OF ION BEAMS
BRPI0914292B1 (en) METHOD OF CHANGING MOLECULAR STRUCTURE OF A CELLULOSIC OR LIGNOCELLULOSE MATERIAL