WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

Объявление о защите кандидатской диссертации

Ф.И.О.:

Трепов Дмитрий Александрович

Название диссертации:

«Исследование импульсных разрядов атмосферного давления и разработка оборудования для бактерицидной защиты технологических сред и изделий РЭА»

Специальность:

05.27.06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

Отрасль науки:

технические науки

Шифр совета:

Д 212.110.01

Тел.уч. секретаря диссертационного Совета

915-54-41

E-mail ученого секретаря диссертационного Совета:

baranovp@mail.ru

Дата защиты диссертации

18 ноября 2008 г.

Место защиты диссертации:

г. Москва, Берниковская набережная д.14, аудитория 602

Дата размещения на сайте Университета

www.mati.ru

17 октября 2008 г.

Дата принятия диссертации к защите

23 сентября 2008

Председатель диссертационного совета Суминов И. В

Д 212.110.01

Ученый секретарь диссертационного совета Баранов П. Н.

Д.212.110.01

На правах рукописи

УДК 621.9.044

Трепов Дмитрий Александрович

Исследование Импульсных разрядов

атмосферного давления

и разработка оборудования

для создания бактерицидной защиты

технологических сред и изделий РЭА

Специальность 05.27.06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «МАТИ» - Российский Государственный технологический университет имени К.Э.Циолковского

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Слепцов Владимир Владимирович

Официальные оппоненты

кандидат технических наук, доцент Гудков Александр Григорьевич

Ведущая организация Радиотехнический институт

имени академика А.Л. Минца

(г.Москва)

Защита диссертации состоится «18» ноября 2008 г. В «14» часов в аудитории 602 на заседании диссертационного совета Д 212.110.01 при ГОУ ВПО «МАТИ» - Российский Государственный технологический университет имени К.Э.Циолковского по адресу: 109240, г. Москва, Берниковская наб., д. 14.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ГОУ ВПО «МАТИ» - Российский Государственный технологический университет имени К.Э.Циолковского.

Автореферат разослан «17» октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета _______ П.Н.Баранов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время основными тенденциями развития микро- и наноэлектроники стали постоянный рост уровня интеграции и увеличение быстродействия интегральных схем (ИС), переход от узкоспециализированных ИС малой степени интеграции к большим и сверхбольшим интегральным схемам (БИС и СБИС). Производство таких ИС стало возможно за счет высокой точности разработанных технологических процессов и технологического оборудования. При этом особенно важной задачей становится сохранение высокой степени чистоты технологических сред, производственных помещений и изделий РЭА.

В связи с тем, что допустимые размеры и количество содержащихся в единице объема технологической среды пылинок, определяется и размерами элементов структуры, то при переходе к субмикронной технологии производства СБИС появляется новый класс частиц, загрязняющих технологическую среду производственных помещений – микроорганизмы. Их существенными отличиями являются:

- малые размеры (от 0,01 до единиц мкм);

- способность размножаться в широком диапазоне климатических условий.

Эти характеристики сводят на нет эффективность фильтрации технологической среды. Климатические условия «чистых» комнат являются комфортными для размножения микроорганизмов. Большая часть микроорганизмов проникает в «чистую» комнату минуя фильтрационную систему, малоэффективную для частиц таких размеров.

Микробы – это живые организмы, и они, подобно всем живым организмам, делают все, чтобы выжить. Микроорганизмы могут генетически мутировать и развиваться в устойчивых особях.

Высокотемпературная обработка и существующие методы не удовлетворяют комплексу требований, предъявляемому к промышленным методам стерилизации и дезинфекции. Это связано либо с высокой температурой (паровая стерилизация), выводящей из строя обрабатываемые изделия, либо с канцерогенными мутагенными последствиями (химическая стерилизация) либо с тотальным негативным воздействием на людей и окружающую среду (радиационные методы).

Поэтому проблема управляемого формирования низкотемпературной бактерицидной среды, обеспечивающей локальное уничтожение разного рода клеточных структур, без мутагенного воздействия на генетическом уровне, является актуальной и своевременной.

Цель работы. Разработка низкотемпературных способов и средств бактерицидной защиты технологических пространств, сред и изделий РЭА без мутагенных последствий.

Научная новизна.

1. Впервые установлено, что в результате комплексного воздействия бактерицидных факторов: обработка в сухом воздухе с дополнительным УФ облучением в течении 15 мин; обработка во влажном воздухе с дополнительным УФ облучением в течении 15 мин; обработка в тумане с дополнительным УФ облучением в течении 15 мин, происходит процесс стерилизации.

2. Разработано схемотехническое решение на базе единого ключевого элемента (тиристора), работающего в режиме закрыт/открыт, что позволяет формировать импульс напряжения заданной длительности (< 1мкс) и в совокупности с резонансной зарядкой открывает возможность увеличения амплитуды этого импульса в 2 раза и соответственно повышает эффективность работы созданного источника питания.

3. Установлено влияние конструктивно-технологических параметров электродной системы барьерного разряда в водо-воздушной среде на скорость генерации озона и коэффициент его гибели. Разработано электроразрядное устройство с оптимальными конструкторско-технологическими параметрами (U = 5 кВ, длина разрядного промежутка l = 50 мкм).

4. Впервые обнаружена и исследована тонкая структура импульсно-дугового разряда в жидкости. Показано, что более короткая длительность разрядного импульса обеспечивает более высокую дисперсию материала эродирующего электрода. По результатам исследований разработано оборудование, обеспечивающее получение коллоидных растворов с частицами с характерными размерами 5–10 нм.

5. Установлены размеры (5–10 нм) наночастиц коллоидных растворов, обеспечивающих эффект стерилизации и пролонгированного антимикробного воздействия. Получены положительные результаты в отношении вирусов гепатита С и птичьего гриппа (H5N1).

Практическая ценность.

1. Разработаны принципы технологии и устройства комбинированного воздействия газообразных и жидких бактерицидных сред для эффективного уничтожения клеточных структур в системах обеспечения воздухопотока «чистых комнат».

2. Разработано оборудование низкотемпературной плазменной дезинфекции и стерилизации изделий РЭА, биотехнологии и медицины.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния конструктивно-технологических параметров электродной системы барьерного разряда в водо-воздушной среде на скорость генерации озона и коэффициент его гибели, обеспечивающие генерацию озона из воздуха до 6 г/м3;

- результаты исследования влияния параметров импульса тока дугового разряда в жидкости на размеры микрочастиц коллоидных растворов, обеспечивающие формирование кластеров серебра размерами 5 - 10 нм и концентрацией до 30 мг/л;

- конструкция электродных систем и импульсных блоков питания, обеспечивающих формирование высоковольтного импульсного электроразряда в жидкой и газовой фазах;

- результаты исследования комбинированного воздействия плазмы барьерного разряда, УФ излучения и капельной фазы на микробиологические объекты, обеспечивающие стерилизацию образцов с концентрацией микроорганизмов 106.

Методы исследования. Полученные результаты базируются на комплексном применении основных положений теории инженерного эксперимента, а также на применении методов математической статистики и численных методов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных, Всероссийских и отраслевых научно-технических конференциях:

- Международной молодежной научной конференции XXXII Гагаринские чтения, 4-8 апреля 2006 г. Москва, Россия;

- Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» НМТ-2006. 21-23 ноября 2006 г. Москва, Россия;

- Международной молодежной научной конференции XXXIII Гагаринские чтения, 3-7 апреля 2007 г. Москва, Россия;

- 14-ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика – 2007». 2007 г. Зеленоград, Россия;

- 3-ей Международной специализированной выставке вакуумной техники, материалов и технологий «ВакуумТехЭкспо-2008». 2008 г. Москва, Россия;

- Международной молодежной научной конференции XXXIV Гагаринские чтения, 1-4 апреля 2008 г. Москва, Россия.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, включая 95 рисунков и 11 таблиц, состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, включающего 80 наименований и 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы цель и задачи исследований, показана научная новизна, практическая значимость полученных результатов и их реализация.

В первой главе кратко рассмотрены современные исследования в области воздействия высоковольтного импульсного разряда атмосферного давления на воздушные и жидкие среды.

Показано, что факторы, способствующие активному уничтожению клеточных структур, обладают бактерицидным действием индивидуально.

В литературе существуют сведения, которые свидетельствуют о том, что комплексное воздействие факторов может быть более эффективно. Возможно, это связано с тем, что клеточные структуры не успевают адаптироваться к комплексному воздействию.

Анализ литературы показал возможность создания бактерицидной среды из наиболее доступных материалов – воздуха и воды, обладающей всеми факторами, влияющими на уничтожение микроорганизмов, при помощи импульсных электрических разрядов в воздушной и жидкой среде.

Во второй главе проведена разработка экспериментального оборудования и выполнено исследование основных электрофизических характеристик высоковольтного импульсного разряда атмосферного давления.

Разработаны экспериментальные установки для получения и исследования характеристик импульсных электрических разрядов в воздухе (рис. 1) и воде (рис. 7), состоящие из блока питания и разрядных устройств.

Разработан импульсный блок питания установок.

Создана конструкция электродной системы, с помощью которой формируются данные разряды, и исследовано влияние ее конструктивно-технологических параметров на эффективность генерации бактерицидной среды.

Рис. 1. Структурная схема установки для генерации озона

с помощью БР.

а б

Рис. 2. БП установки (а) и ЭС «двухзаходная спираль» (б)

Разработана методика формирования импульсных электрических разрядов барьерного типа в воздухе, которая состояла в следующем. Измерения концентрации озона проводились на основе хронометрирования показаний дозиметрических индикаторных трубок типа ТДИ-О3, предназначенных для измерения концентрации озона в воздухе, как во время генерирования озона, так и после отключения разрядного устройства. В случае изменения концентрации озона в ходе измерения она равна производной от функции изменения показаний дозиметра. На основании экспериментальных результатов разработана следующая математическая модель процесса. В замкнутом пространстве объёмом V[м3] одновременно происходят два процесса: 1 - генерирование озона с постоянной скоростью G[г/мин] с предполагаемым равномерным распределением по всему объёму и 2 – гибель озона по разным причинам (негерметичность объёма, самопроизвольное разложение в объёме, на поверхностях, стимулированное разложение) со скоростью g[г/мин] в первом приближении, очевидно, прямо пропорциональной текущей концентрации с[г/м3] с коэффициентом пропорциональности k. То есть, g = k·c. При таких допущениях уравнение для расчета концентрации озона будет выглядеть следующим образом:

, (1)

Решив это уравнение можно получить следующие выражения зависимости от времени показаний дозиметра D(t), а продифференцировав ее и концентрации c(t):

, (2)

, (3)

при отключении генерации формулы принимают вид:

, (4)

, (5)

где С0 – концентрация озона в момент отключения генерации – «начальная» концентрация.

Теперь, используя формулу (1) или (3), в зависимости от исследуемой стадии эксперимента, и результаты измерений посредством дозиметра с помощью метода наименьших квадратов (функция «genfit» в компьютерном пакете программ MathCAD) находим неизвестные параметры либо G и k для стадии генерации озона, либо С0 и k для стадии после отключения генерации для условий данного эксперимента.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»