Portal środowiska akademickiego i naukowego

17 czerwca 2010

Instytut Problemów Jądrowych w Świerku

Bombardowanie jonami zdobywa uznanie przemysłu

Coraz częściej techniki wypracowane przez fizyków jądrowych trafiają do  przemysłu. Jedną z takich metod, wywodzącą się z amerykańskiego programu  budowy bomby atomowej, jest implantacja jonów. W połowie maja nowa metoda  modyfikowania jonami metalowych form, stosowanych w przemyśle gumowym do  produkcji m.in. uszczelek i opon, zdobyła srebrny medal podczas 21.  Międzynarodowej Wystawy Wynalazczości, Innowacji i Technologii ITEX 2010 w  Kuala Lumpur w Malezji. Osiągnięcie było możliwe dzięki wspólnemu  wysiłkowi Instytutu Problemów Jądrowych (IPJ) w Świerku, Instytutu  Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) w Warszawie i Instytutu  Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników (IMPiB) w Toruniu.

Proces implantacji jonów polega na wprowadzaniu obcych jonów do warstwy  powierzchniowej materiału. W pierwszej fazie atomy domieszki są  jonizowane, po czym przyśpieszane w polu elektrycznym do prędkości nawet  tysięcy kilometrów na sekundę. Uformowaną wiązkę jonów kieruje się  następnie na powierzchnię poddawanego obróbce materiału. Dzięki  odpowiednio dużej energii jonów, wbijają się one w materiał na głębokość  do jednego mikrometra. Można w ten sposób wprowadzić do dowolnego  materiału praktycznie każdą domieszkę, w koncentracjach nieosiągalnych  innymi metodami.

Struktura materiału bombardowanego jonami ulega istotnym zmianom. Warstwa  powierzchniowa nabiera nowych własności, często całkowicie odmiennych niż  charakteryzujące materiał wyjściowy. Otrzymuje się w ten sposób znacznie  lepsze parametry eksploatacyjne materiału niż pierwotne. Możliwe jest na  przykład nadanie powierzchni stali narzędziowej własności stali  kwasoodpornej – i to bez zmian własności rdzenia materiału, jego  makroskopowej twardości oraz przy zachowaniu rozmiarów i klasy wykończenia  powierzchni detalu.

W przemyśle półprzewodnikowym implantacja jonów należy do rutynowych  procesów domieszkowania elementów mikroelektronicznych. Znajduje także  coraz liczniejsze zastosowania w innych gałęziach przemysłu. „W przypadku  metalowych elementów do form dla przemysłu gumowego, modyfikacja energii  powierzchniowej stali powoduje, że guma przestaje przylegać do formy.  Poprawia się jakość powierzchni wyrobów, a jednocześnie można znacznie  ograniczyć przerwy w produkcji, nieuniknione z uwagi na konieczność  czyszczenia form" – mówi prof. dr hab. Jacek Jagielski (IPJ, ITME).

Nagrodzona metoda została opatentowana i znajdzie zastosowanie przy  produkcji precyzyjnych uszczelnień gumowych stosowanych w lotnictwie i  sprzęcie wojskowym.


Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku  (http://www.ipj.gov.pl) zajmuje się badaniami podstawowymi z dziedziny  fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i jądrowa, fizyka plazmy  gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją urządzeń  dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny.



KONTAKTY DO NAUKOWCÓW:

Implantacja jonów:

prof. dr hab. Jacek Jagielski
Instytut Problemów Jądrowych w Świerku, Instytut Technologii Materiałów  Elektronicznych
tel. +48 22 7180438, +48 502 095524
email: jacek.jagielski@itme.edu.pl


http://www.ipj.gov.pl/
Strona Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku.

http://www.itme.edu.pl
Strona Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych.

http://www.impib.pl/
Strona Instytutu Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników w Toruniu.