Область применения ЭИО

 

Электронная технология основана на применении электронных и ионных пучков, электрических и электромагнитных полей в целях обработки и преобразования материалов. Методы электронной технологии опираются на непосредственное использование сил электрического поля и свойств электрического разряда в газах, жидкостях и твердых телах. А "рабочим инструментом" ее являются электрически заряженные частицы вещества - электроны и ионы. Это "инструмент" неизнашиваемый, вечный и универсальный.

До недавнего времени электроника применялась в промышленности только как средство автоматизации, управления и контроля за технологическими процессами. Теперь она широко используется для непосредственного выполнения технологических операций, весьма сложных, а порой и недоступных для обычных способов обработки.

Одним из пионеров электронной технологии был советский ученый профессор А. Л. Чижевский. Его исследования сыграли решающую роль в развитии науки о биологическом действии аэроионов. Было установлено благотворное действие аэроионов на газообмен, тканевое дыхание, окислительно-восстановительные процессы, физико-химические свойства крови, функциональное состояние центральной нервной системы и т. п. Заслугой А. Л. Чижевского стало и практическое решение вопроса искусственного создания целебной, насыщенной аэроионами атмосферы в закрытых помещениях. В 30-е гг. впервые был проведен успешный опыт аэроионотерапии с помощью электроэффлюальных аэроионогенераторов конструкции А. Л. Чижевского. В 1932-1933 гг. А. Л. Чижевский организовал исследования влияния ионного потока в электрическом поле на посевной материал различных культур. А. Л. Чижевскому принадлежит и первое в мире изобретение способа электроокраски.

Электронная технология необычайно разнообразна по существу способов воздействия на материал и по областям применения. Отдельные ее виды освоены давно и широко распространены. Это электрохимия и электротермия. В последнее время появился ряд новых электротехнологических процессов, обладающих значительными технико-экономическими преимуществами. В промышленности широко используются электроочистка газов в электрофильтрах, электроокраска, регенерация формовочных земель, электроворсование. На отдельных заводах внедрены процессы электроэмалирования, электросепарации, электроформования абразивных изделий. Существуют установки электрокопчения пищевых продуктов, электроформования изделий из древесины, электрической очистки зерна.

Электричество плавит, очищает, упрочняет металл. Электротермия - быстро прогрессирующая отрасль техники. Электропечи находят широчайшее применение в самых разных отраслях народного хозяйства. Без них невозможно получать новые марки сталей и сплавов, титана, полупроводниковых материалов, желтого фосфора и прочих продуктов и материалов, без которых нынешняя техника и сельское хозяйство не могут существовать.

Авиации и ракетостроению нужны сплавы высокой жаропрочности, химии - нержавеющие и стойкие, шарикоподшипниковой промышленности - повышенной твердости и износоустойчивости. Их получение возможно только с помощью электропечей.

Электронный луч имеет неоспоримые преимущества перед всеми другими способами нагрева. С помощью фокусировки его удельная мощность может меняться от единиц до миллионов киловатт на квадратный сантиметр. Электронным лучом можно плавить любые материалы, в том числе и самые тугоплавкие, достигая любой температуры расплава и длительности выдержки расплавленного жидкого металла в вакууме.

Все это обеспечивает получение металла исключительно высокого качества, с новыми электрическими и механическими свойствами, приобретенными за счет наиболее полной очистки его от газов, отгонки летучих примесей и осуществления других физико-химических процессов. Металл, переплавленный в вакууме, резко изменяет свои свойства. Так, тугоплавкий ниобий становится настолько пластичным, что из прутка такого ниобия диаметром 50 мм можно методом холодной прокатки изготовить фольгу толщиной 10 мк.

Для получения особо чистых металлов, например монокристаллов вольфрама, молибдена, тантала и других тугоплавких материалов, применяется способ зонной очистки с электронным нагревом. После такой очистки пруток обычного хрупкого вольфрама может быть изогнут в кольцо диаметром меньше диаметра самого прутка или протянут без отжига в проволоку толщиной с волос.

Катоды и подогреватели электровакуумных приборов, сделанные из монокристаллических слитков, намного долговечнее изготовленных без применения электронной технологии. Сильный перегрев расплавленного материала электронным лучом в вакууме вызывает интенсивное испарение, причем пары материала конденсируются на холодных поверхностях в виде тонких разномерных пленок. На этом принципе основана работа технологических установок для получения молекулярных металлических, диэлектрических и полупроводниковых пленок и многослойных покрытий деталей.

Если поток электронов, ускоренный напряжением 100-150 тыс. В, сфокусировать в узкий луч диаметром около 1 мк, то любой материал, на который будет направлен такой луч, мгновенно испарится. На этом принципе основано действие электронно-лучевых станков для размерной обработки металлов, диэлектриков и полупроводников. Электронный луч, как микроминиатюрный инструмент, может резать, сверлить, фрезеровать, строгать с микронной точностью любой материал, даже вольфрам и алмаз.

Одно из направлений электронной технологии - использование в производственных процессах сил электрического поля, под влиянием которых частицы материала перемещаются по заданной программе. Оно дает прекрасный эффект при очистке газов, сепарации твердых частиц, разделении жидкостей, окраске, ворсовании, формовании, смешивании порошков.

Электронная технология широко используется для разделения различных веществ и частиц разных размеров. На этом принципе основано действие электрического фильтра для удаления дыма и вредных газов. Если частицам дыма сообщить электрический заряд одного и того же знака, то они легко уловятся фильтром, притягиваясь к его противоположно заряженным поверхностям. Используя такой принцип разделения заряженных частиц в электрическом поле, можно обогащать руды редких и рассеянных металлов, очищать от вредных примесей сырую нефть, калибровать семена перед посевом и т. д.

Под действием электрического поля можно не только разделять, но и смешивать разные вещества. Большей частью в производственных процессах смешивание материалов осуществляется в воде или в специальных растворителях, т. е. в жидкой среде. Так, чтобы получить цемент, надо добавить к исходному сырью воду, а затем выпарить ее, на что расходуются горы топлива. Точно так же поступают и.при производстве бумаги, картона, целлюлозы, керамических материалов и строительных деталей. Электронная технология заменяет растворитель электрическим полем, избавляя от необходимости создавать при смешивании жидкую среду. Это принесет народному хозяйству миллиарды рублей экономии. Одновременно со смешиванием материалов в электрическом поле их можно нагревать, плавить, подвергать химическим реакциям. Задавая электрическим полям различные конфигурации, можно будет формовать детали и предметы прямо из заготовленного сырья.

Проектно-технологическое бюро по электронно-ионной технологии Института народного хозяйства имени Г. В. Плеханова разработало способ длительного хранения овощей. После обработки в электрическом поле овощи могут храниться от нескольких месяцев до нескольких лет, не теряя питательных качеств, вкуса и аромата. Огромную пользу окажет электронно-ионная технология при перевозке и хранении скоропортящихся продуктов - ягод, мяса, молока.

Приведенные примеры далеко не исчерпывают многогранных и все расширяющихся областей применения электроники. Она стала одним из важнейших катализаторов научно-технического прогресса. Открывая новые возможности для исследований, совершенствуя производство, улучшая быт, электроника постоянно развивается. Новые открытия и изобретения позволят еще полнее использовать ее. Электроника в огромной мере облегчит труд, сделает его более высокопроизводительным и несравненно более содержательным.