Электронные и ионные пучки в промышленности (нехимические области применения)

Ускоренные на циклотронах тяжелые ионы с успехом применяются для изготовления тончайших фильтров, ис­пользуемых в биологии, химии и пищевой промышленно­сти. При других способах производства изготовление тон­ких фильтров представляет сложнейшую технологическую задачу. Хороший фильтр должен содержать множество небольших отверстий почти одинакового размера. При большом различии в диаметре отверстий фильтр не вы­полняет своей основной функции — пропускает частицы разных размеров,— а при недостаточном числе отверстии фильтрация продолжается слишком долго. Разумных спо­собов производства хороших фильтров до последнего времени просто не существовало.

Технология изготовления фильтров с помощью тяжелых ионов сводится к следующему. Тонкая пластмассовая пленка пропускается под пучком тяжелых ионов. На мес­та их прохождения остаются микроскопические повреж­дения. Затем пленка проходит через ванны с химическими травителями. При травлении на месте радиационных повреждений возникают небольшие отверстия, диаметр которых зависит от времени травления. Остается промыть и высушить готовую пленку. Изготовление фильтров на ускорителях обходится очень дешево и дает фильтры за­мечательного качества.

Современная полупроводниковая техника основана на использовании материалов исключительной чистоты. Элек­трические свойства полупроводниковых элементов зави­сят от количества и химического состава примесей, которые в них вводятся. Ускорительная техника позволяет вво­дить в такие элементы точно дозированные добавки раз­личных веществ. Для этого вводимые (имплантируемые) ионы разгоняются на небольших ускорителях. В зависи­мости от глубины, на которую должны вводиться ионы, им придают ту или иную энергию. При обычных методах введения примесей (в расплав или путем диффузии) успех работы зависит от взаимной растворимости веществ, от точности, с которой выдерживается температурный режим и т. д. Имплантация позволяет вводить какие угодно ионы на любую заранее заданную глубину в любое ве­щество.

Ускорители электронов с успехом заменяют рентгенов­ские установки при проверке качества массивных метал­лических изделий, сквозь которые рентгеновские лучи не проходят. Таким образом проверяются, например, сварные швы котлов ядерных реакторов, при изготовлении кото­рых особенно страшны даже небольшие дефекты.

Ускоренные до небольших энергий (сто или несколько сот киловольт) электронные пучки используются для микросварки. Такие пучки позволяют уменьшить пло­щадь нагрева от 10-6—10-7 см2. Электронный луч пла­вит любые вещества, сваривает разнородные металлы, не вносит в шов никаких загрязнений. Аппараты для сварки электронным пучком выпускаются серийно и используются в промышленных масштабах.