CC BY
5Таким образом, технологии разрушения эмульсии на месторождениях Узбекистана основаны на ее термохимическом отстое в технологическом резервуаре.
Промысловая подготовка нефти признается эффективной, если достигаются контрольные показатели качества по ГОСТ 9965, где «регламентированы показатели по остаточному содержанию в товарной нефти на уровне 0,03-1,0 % (массы) и хлористых солей на уровне 50-900 dm3. На современном этапе допустимым считается остаточное содержание хлоридов после электрообессоливающей и обезвоживающей установки НПЗ не более 5 mg/dm3.
Таким образом, очевидна необходимость создания классификатора нефти Узбекистана, учитывающего склонность ее к эмульгированию с оперативного и унифицированного подбора методик и оборудования к качественной промысловой подготовки нефти. Так как во многих длительно разрабатываемых нефтяных месторождениях Узбекистана вместе с нефтью добывается до 80% и более воды, образующей с ней стойкие водонефтяные эмульсии (ВНЭ), стабилизированные природными поверхностно-активными веществами (ПАВ), смолами и механическими примесями. Водонефтяная эмульсия это тонкодисперсная смесь двух взаимно нерастворимых жидкостей, обладающая высокой устойчивостью.
В основу подготовки нефти заложено деэмульгирование водонефтяных эмульсий. Расход деэмульгатора определяется необходимостью получения товарной нефти с содержанием воды по Tsh 39/0-176, ГОСТ 9965 от 0,5 до 1,0%, а при более 1% нефть считается некондиционной. [3]
Решения данной проблемы можно добиться двумя способами:
- разработкой методов синтеза новых реагентов с более высокой деэмульгирующей способностью.
- использованием композиционных деэмульгаторов из нескольких химических соединений при условии, что между этими соединениями проявляется синергетический эффект.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тронов В. П. Сепарация газа и сокращение потерь нефти. Казань: «Фэн», 2002. 408 с.
2. Молчанов Г. В. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. Учебник для ВУЗов. - М.: Недра, 2003. 232с.
3. Костырин В.И. Тампонажные материалы и химреагенты. М.: Недра, 1995. - 144 с.
ПРИМЕНЕНИЕ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
д-р техн. наук Бестугин А. Р. канд. техн. наук Филонов О. М. канд. эконом. наук Киршина И. А.
Осколков Б. В.
Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский Государственный университет аэрокосмического приборостроения (Saint-Petersburg State
Abstract. Grow requirements for precision measurements of various physical quantities, including microelectromechanical measurement devices, leading to the need to introduce in the applied processes allow additional operations lead product output parameters to values corresponding to a precision instrument traditional performance. The paper deals with the use of ion implantation, as the development of the electronics industry manufacturing operation, for modifying the elastic moduli and dependent elasticity coefficients of the mechanical part of the MEMS.
It is shown that the range of possible changes in these ratios as high as 12%, which allows us to consider this method as a base for MEMS adjustments.
Keywords: Microelectromechanical systems, parametric correction, modulus of elasticity, stiffness coefficient, implantation.
Поскольку достигнутый в настоящее время уровень размерной обработки элементов микроэлектромеханических систем (МЭМС) близок к физическим пределам планарной технологии, дальнейший прогресс в смысле повышения их метрологических показателей требует перехода от прямого технологического синтеза к технологическим маршрутам, в состав которых входят операции регулировки или параметрической коррекции.
Эффективность алгоритма регулировочной операции в первую очередь зависит от выбора корректируемого параметра изделия, чувствительность к изменению которого у регулируемых характеристик МЭМС будет максимальной, а инструментальное обеспечение операции в наибольшей степени согласуется с технологическими возможностями современных предприятий.
Для МЭМС таким параметром является коэффициент жесткости упругой системы, от которого непосредственно зависят статическая и динамическая характеристика изделия.
Коэффициент жесткости - это произведение модуля упругости конструкционного материала на осевой или полярный моменты инерции поперечного сечения упругого элемента.
Кш = Е • ^ - коэффициент жесткости упругого элемента испытываемого в процессе работы деформации изгиба;
Е - модуль упругости материала первого рода (растяжение-сжатие);
- осевой момент инерции поперечного сечения упругого элемента (относительно
оси, лежащей в плоскости поперечного сечения).
К = О • ^ - коэффициент жесткости упругого элемента, работающего на кручение
(торсиона);
О - модуль упругости материала второго рода (сдвиг);
J п - полярный момент инерции упругого элемента (относительно оси,
перпендикулярной поперечному сечению).
Поскольку К и К - это произведения множителей, зависящих только от
геометрических параметров поперечных сечений, изменения их в процессе регулировки могут быть достигнуты либо коррекцией их размеров, либо модификацией модуля упругости.
Размерная обработка упругих элементов на завершающем этапе технологического процесса представляет применительно к МЭМС исключительно сложную техническую задачу и не приемлема как техническое решение в условиях серийного и массового производства.
В то же время опыт модификации свойств материалов методами ионной металлургии, например, ионной имплантацией, позволяет рассчитывать на успешное применение этой технологии в операциях параметрической коррекции некоторых типов микроэлектромеханических систем.
Суть этих технологий состоит в том, что внедрение в кристаллическую решетку инородных атомов, как в узлы, так и в междоузлия отражается на всех свойствах материала-мишени. Степень изменения этих свойств активно изучается многими группами специалистов. Результатом этих исследований должна стать разработка как методологического, так и инструментального обеспечения этих технологических операций с целью прогнозируемого управления интересующим разработчиков и технологов свойствами материалов, в том числе и для операции параметрической коррекции МЭМС. В нашем случае это относится к модулям упругости монокристаллического материала Е, О и коэффициенту Пуассона.
Для локальной имплантации легирующих атомов в упругий элемент могут применяться как диафрагмирование коллимированных потоков ионов, так и зондовые методы имплантации.
Результаты экспериментальных исследований и моделирования упругих свойств монокристаллического кремния, имплантированного атомами бора (В), приведенные в [1], показывают, что повышение концентрации бора (при равномерном распределение атомов бора в решетке) до концентрации N = 1019см~ъ, уменьшает константы упругости кремния в среднем на 12% . Модули упругости Е и О линейно зависят от констант упругости кремния.
Таким образом, становится возможным модифицировать модуль упругости монокристаллического кремния и коэффициент жесткости упругой системы в достаточно широких пределах (около 12%).
На рис. 1 представлено продольное сечение упругого элемента длиной I, с прямоугольным поперечным сечением шириной w и толщиной Н . В зависимости от режима проведения операции
имплантации возможны различные варианты распределения примеси в объеме элемента.
ооооооо (В)
а. У,
0
z
б. У*
0
-^ x
h уШРШШ Ißß
l
Рис. 1 Возможные расположения имплантированного слоя (бора) в объеме упругого элемента: а - двухслойная структура упругого элемента; б - трехслойная структура упругого элемента; в - полностью легированный упругий элемент. OX, OY, OZ - оси системы координат, связанные с продольным сечением упругого элемента. L, w, h - длина, ширина и толщина упругого элемента. Еи- модуль упругости имплантированного слоя. Ен - модуль
упругости неимплантированного кремния.
На рис. 2 показано распределение имплантированных ионов по толщине упругого элемента.
3ДЯ, 3ДЯ„'
Рис. 2 Структура распределения примеси имплантированного слоя
Здесь К [нм] - пробег Грюна - проекция полного пробега иона R в мишени
*= . ,М2 1 + Ь—2
м,
на направление его начальной скорости.
К = 2 (эВ) [нм] - длина полного пробега иона в кристалле
Ь ~ 1 - коэффициент, учитывающий торможение ионов в кристалле.
Е - начальная энергия иона [эВ].
М - атомная масса атома мишени (81)
Мх - атомная масса имплантируемого атома (В).
x
E
h
E
x
E
h
E,,
Eh
z
У
в
0
z
x
да _ 2 7М1М2 д - среднеквадратическое отклонение концентраций.
р з М! + м р
(г-я„ )2
N (г ) = ^ахе р - распределение концентрации ионов по оси 02.
Поскольку зависимости Я от Е0 известны для большинства применяемых материалов [2], определение Я и АЯр не составляет труда при решении конкретных задач.
Неравномерность концентрация примесей по толщине имплантированного слоя в упругом элементе может быть устранена тепловым перераспределением посредством лазерного нагрева поверхностей упругих элементов до температуры Т < 0.7 * Тпл, где Тпл - температура плавления кремния. Время рассчитывается из условия достижения равномерной концентрации в интервале (Яр - 3АЯр ) ^ (Яр + 3АЯр ).
Значение величины N - равномерной концентрации имплантированных атомов в легированном слое найдем из условия
яр +3аяр (г-Яр )2
N0 • V = NMAX • I • V • | е 2АЯр йг (1)
яр-3аяр
где - V - объем слоя.
Для первоначального распределения примеси, соответствующей нормальному закону, при V = I • w •( 6 АЯр ), исходя из (1), получим
я+зая Аг-Яр У
N0 • I • V • (бАЯр ) = NMAX • I • ™ • [ е 2ЛЯ^ йг (2)
тогда nmax = N --¡^ * N • 2.4.
R-3AR
Максимальная концентрация примеси ограничивается режимами проведения
операции, исключающими блистеринг - отслаивание поверхностного слоя монокристалла при ионной имплантации.
Комбинируя начальные энергии ионов и дозы имплантации при различных значениях к -толщины упругого элемента можно добиться изменения результирующего коэффициента жесткости упругой системы в достаточно широких пределах без применения экзотических технологий и внесения принципиальных изменений в существующие технологические процессы.
Рассмотрим в качестве примера упругий элемент из монокристаллического кремния толщиной к = 1мкм с ориентацией <100> с имплантированным поверхностным слоем при начальной энергии ионов бора Е0 = 40 кэВ.
В соответствии с [2], толщина имплантированного слоя составит
Н = 6АЯр, Яр = 141,3 им, АЯр « 44,3, Н « 266 нм
При концентрации равномерно распределенной примеси N = 1019 см-3, рассчитанное значения модуля упругости легированного слоя монокристаллического кремния <100> составит Е„<100> = Ен<ию> - 0,12Ен<100> =114 -109 Па.
Толщина слоя нелегированного кремния: Нн = Н - Ни = 1000 - 266 = 734 нм.
I i шж Ъ. 7ZZZ77777'
2 Ен
"h/
h t
h
Рис. 3. Двухслойный кремниевый упругий элемент: 1 - легированный слой; 2 - нелегированный слой.
Двухслойный кремниевый упругий элемент приведен на рисунке 3.
В соответствии с [3] эквивалентный модуль двухслойного упругого элемента равен
Е _ 4• (Еи • 1ъи + Ен • р = 4• (114,4-109 • (266•Ю-9)3 +130-109 • (734-Ю--120 ^^ экв г3 (1000 -10-9)3 ~ .
Таким образом, изменение модуля упругости кремния в рассмотренном примере составляет около 7% от исходного значения Ен<100> = 130 • 109 Па . Исходя из допусков на выходные параметры МЭМС, возможность варьирования главного конструктивного параметра в пределах 7 -^10% является более чем достаточной для создания МЭМС с прецизионными метрологическими характеристиками.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, гранты № 15-07-00118-а; 15-07-00119-а; 15-07-00120-а; 15-07-00222-а; 16-07-00067-а.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бестугин А. Р., Киршина И. А., Филонов О. М., Окин П. А. Управляемое изменение механических свойств кремния при его легировании/ European science review, May-June, № 5-6/2014.P. 43-46.
2. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии/ Пер. с англ. - М.: Мир. 1985. - 496 с.
3. Пономарёв С. Д., Андреева Л. Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. - М.: Машиностроение. 1980. - 326 с.
КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ИНАКТИВАЦИИ АНТИПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
т.н. профессор. Фролов В. Ю. к.т.н. доцент. Сысоев Д. П. ассистент. Класнер Г. Г. ассистент. Горб С. С.
Россия. г. Краснодар, Кубанский Государственный Аграрный Университет.
Abstract. The article presents a classification of methods ofpreparation of soybean grain for feeding animals and birds, the analysis methods of soybean processing, identified their strengths and weaknesses.
Keywords: soybeans, processing, anti-nutritional substances , high-protein feed
Соевое зерно является высокоэффективным кормовым продуктом, так как богато белком, незаменимыми аминокислотами и энергией, обеспечивающими высокую продуктивность животных и птиц. Однако в неподготовленном виде использовать сою в рационе кормления животных категорически не допустимо, так как в сое содержатся биологически активные вещества
