Войти
Электронно-лучевая обработка или электронное облучение (EBI) - это процесс, который включает использование электронов, обычно с высокой энергией, для лечения объекта для различных целей. Это может происходить при повышенных температурах и в атмосфере азота. Возможные применения электронного облучения включают стерилизацию и сшивание полимеров.
Энергия электронов обычно варьируется от кэВ до МэВ в зависимости от требуемой глубины проникновения. Доза облучения обычно измеряется в грей, но также в мрад (1 Гр эквивалентен 100 рад).
Основные компоненты типичного устройства электронно-лучевой обработки показаны на рисунке. Электронная пушка (состоящая из катода, сетки и анода) используется для генерации и ускорения первичного пучка. Магнитно-оптическая (фокусирующая и отклоняющая) система используется для управления способом, которым электронный луч падает на обрабатываемый материал («заготовку»). В процессе работы катод пушки является источником термически испускаемых электронов, которые ускоряются и формируются в коллимированный пучок за счет геометрии электростатического поля, установленной конфигурацией используемого электрода пушки (решетки и анода). Затем электронный пучок выходит из узла пушки через выходное отверстие в аноде с заземляющим слоем с энергией, равной значению отрицательного высокого напряжения (рабочее напряжение пушки), приложенного к катоду. Такое использование постоянного высокого напряжения для получения пучка электронов высокой энергии позволяет преобразовывать входную электрическую мощность в мощность пучка с эффективностью более 95%, что делает обработку материалов электронным пучком высоко энергоэффективной. После выхода из пистолета луч проходит через систему электромагнитных линз и отклоняющих катушек. Линза используется для создания сфокусированного или расфокусированного пятна луча на заготовке, в то время как отклоняющая катушка используется либо для позиционирования пятна луча в неподвижном месте, либо для обеспечения некоторой формы колебательного движения.
В полимерах электронный луч может использоваться на материале для индукции таких эффектов, как разрыв цепи (что делает полимерную цепь короче) и сшивание. В результате меняются свойства полимера, что позволяет расширить область применения материала. Эффекты облучения могут также включать изменения кристалличности, а также микроструктуры. Обычно в процессе облучения полимер разрушается. Облученные полимеры иногда можно охарактеризовать с использованием DSC, XRD, FTIR или SEM.
в сополимерах поли (винилиденфторид-трифторэтилен), Облучение высокоэнергетическими электронами снижает энергетический барьер для фазового перехода сегнетоэлектрик-параэлектрический и снижает потери на поляризационный гистерезис в материале.
Обработка электронным пучком включает облучение (обработку) продуктов с использованием высокоэнергетического электронно-лучевой ускоритель. В ускорителях электронного пучка используется двухпозиционная технология, общая конструкция аналогична конструкции электронно-лучевого телевидения .
Электронно-лучевая обработка используется в промышленности в основном для трех модификаций продуктов:
Нанотехнологии - одна из самых быстрорастущих новых областей науки и техники. Радиация - средство раннего применения в этой области; расположение атомов и ионов выполнялось с помощью ионных или электронных пучков в течение многих лет. Новые области применения связаны с синтезом нанокластеров и нанокомпозитов.
сшивание полимеров посредством электронно-лучевой обработки превращает термопластический материал в термореактивный. Когда полимеры сшиваются, движение молекул сильно затрудняется, что делает полимер устойчивым к нагреванию. Это соединение молекул является источником всех преимуществ сшивания, включая улучшение следующих свойств:
Сшивка - это взаимосвязь соседних длинных молекул с сетками связей, вызванная химической обработкой или обработкой электронным пучком. Электронно-лучевая обработка термопластического материала приводит к ряду улучшений, таких как увеличение прочности на разрыв и устойчивости к истиранию, растрескиванию под напряжением и растворителям. Замены суставов, таких как колени и бедра, производятся из сшитого сверхвысокомолекулярного полиэтилена из-за превосходных характеристик износа благодаря обширным исследованиям.
Полимеры обычно сшиваются с использованием Процесс электронно-лучевого облучения включает поливинилхлорид (PVC ), термопластичные полиуретаны и эластомеры (TPU), полибутилентерефталат (PBT), полиамиды / нейлон (PA66, PA6, PA11, PA12), поливинилиденфторид (PVDF ), полиметилпентен (PMP), полиэтилены (LLDPE, LDPE, MDPE, HDPE, UHMW PE) и сополимеры этилена, такие как этилен-винилацетат (EVA) и этилентетрафторэтилен (ETFE). В некоторых полимерах используются добавки, которые делают полимер более легко сшиваемым под действием облучения.
Примером сшитой электронным лучом части является соединитель из полиамида, предназначенный для выдерживания более высоких температур, необходимых для пайки свинцом. свободный припой, требуемый в соответствии с инициативой RoHS.
Трубопровод из сшитого полиэтилена, называемый PEX, обычно используется в качестве альтернативы медным трубам для водопроводов в новых домах. Трубопроводы из PEX долговечнее меди и по своим эксплуатационным характеристикам превосходят медь по многим параметрам.
Пена также производится с использованием электронно-лучевой обработки для производства высококачественного, мелкоячеистого, эстетичного продукта.
Гранулы смолы, используемые для производства пены и термоформованных деталей, можно обрабатывать электронным лучом до более низкого уровня дозы, чем при сшивании и образовании гелей. Эти гранулы смолы, такой как полипропилен и полиэтилен, можно использовать для создания пен с более низкой плотностью и других деталей, поскольку «прочность расплава» полимера увеличивается.
Разрыв цепи или деградация полимера также может быть достигнута посредством электронно-лучевой обработки. Воздействие электронного луча может вызвать деградацию полимеров, разрыв цепей и, следовательно, снижение молекулярной массы . Эффекты разрыва цепи, наблюдаемые в политетрафторэтилене (ПТФЭ), были использованы для создания мелких микропорошков из лома или некондиционных материалов.
Разрыв цепи - это разрыв молекулярных цепей для получения необходимых молекулярных подразделения из цепочки. Электронно-лучевая обработка обеспечивает разрыв цепи без использования агрессивных химикатов, обычно используемых для инициирования разрыва цепи.
Примером этого процесса является разрушение целлюлозных волокон, извлеченных из древесины, с целью укорачивать молекулы, в результате чего получается сырье, которое затем можно использовать для производства биоразлагаемых моющих средств и заменителей диетической пищи.
«Тефлон» (ПТФЭ) также обрабатывается электронным лучом, что позволяет измельчить его до тонкого порошка для использования в чернилах и в качестве покрытий для автомобильной промышленности.
Электронно-лучевая обработка имеет способность разрывать цепи ДНК в живых организмах, таких как бактерии, что приводит к гибели микробов и делает пространство, в котором они живут, стерильным. Электронно-лучевая обработка использовалась для стерилизации медицинских изделий и асептических упаковочных материалов для пищевых продуктов, а также для дезинсекции, уничтожения живых насекомых из зерна, табака и других необработанных сыпучих культур.
Стерилизация электронами имеет значительные преимущества по сравнению с другими методами стерилизации, которые используются в настоящее время. Этот процесс быстрый, надежный, совместим с большинством материалов и не требует карантина после обработки. Для некоторых материалов и продуктов, чувствительных к окислительному воздействию, уровни радиационной стойкости для электронно-лучевого облучения могут быть немного выше, чем для гамма-воздействия. Это происходит из-за более высоких мощностей дозы и более короткого времени воздействия электронного пучка, которые, как было показано, уменьшают разрушающее воздействие кислорода.
