Введение к работе
Актуальность работы.
В настоящее время основными тенденциями развития микро- и нано-электроники стали постоянный рост уровня интеграции и увеличение быстродействия интегральных схем (ИС. 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
3 (
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.
-
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.
-
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.
-
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 / = 50 мкм).
-
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-Ю нм) наночастиц коллоидных растворов, обеспечивающих эффект стерилизации и пролонгированного антимикробного воздействия. Получены положительные результаты в отношении вирусов гепатита С и птичьего гриппа (H5NJ).
Практическая ценность.
-
Разработаны принципы технологии и устройства комбинированного воздействия газообразных и жидких бактерицидных сред для эффективного уничтожения клеточных структур в системах обеспечения воздухопотока «чистых комнат».
-
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 сре
де на скорость генерации озона и коэффициент его гибели, обеспечивающие
генерацию озона из воздуха до 6 г/мд;
- результаты исследования влияния параметров импульса тока дугового
разряда в жидкости на размеры микрочастиц коллоидных растворов, обеспе
чивающие формирование кластеров серебра размерами 5 - 10 нм и концен
трацией 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 Гагарин-ские 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 Гагарин-ские 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 Гага-ринские чтения, 1-4 апреля 2008 г. Москва, Россия.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 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 95 наименований.
