Образование вакансий в кристаллической решетке металла определяется как тепловым воздействием, так и действием внешнего ионизирующего излучения. Подвижность вакансий в металлах и сплавах замещения связана с тем, что междоузельные атомы захватываются дислокациями чаще, чем вакансии. Таким образом, может быть рассмотрена миграция вакансий тепловых и радиационно-стимулированных. Интерес представляет выявление таких ситуаций, когда в толще металла возникают области, характерные тем, что в них происходит накопление вакансий, что, в свою очередь, может привести к образованию пор и, как следствие, к радиационному распуханию металла.

В данной работе использовался метод физического моделирования образования и миграции тепловых и радиационно-стимулированных вакансий. Участок кристаллической решетки моделировался двумерной прямоугольной решеткой размером 1024x256 атомных плоскостей. На выбранной модели задавались линейные распределения температуры и радиационно-стимулированных вакансий. Температура изменялась в пределах 300 1000 К. Вероятность генерации тепловых вакансий в кристаллической плоскости вычислялась по соотношению Аррениуса. В качестве энергии образования пары Френкеля использованы соответствующие справочные данные для различных металлических систем.

Вероятности генерации радиационно-стимулированных вакансий задавались по порядку равными вероятностям генерации тепловых вакансий. В соответствии с вычисленными вероятностями генерировалась вакансия с применением метода Монте-Карло. Дальнейшие хаотические блуждания вакансии отслеживались также в соответствии с методом Монте-Карло. Всего для каждой вакансии задано 500 перескоков из узла в соседний узел.

Результаты физического моделирования представляются наиболее интересными для случая, когда в направлении X задается одновременно рост температуры и концентрации радиационно-стимулированных вакансий. Пример итогового распределения вакансий по толщине представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Распределение температуры и итоговое распределение вакансий по толщине образца.

В этом случае наблюдается область, в которой вакансии накапливаются, т.е. создаются условия для объединения их. Объединение и рост пор связаны с концентрацией пересыщенного пара вакансий.

Полученные результаты могут быть использованы для модельного описания процессов радиационного распухания металлов и сплавов.

Последнее десятилетие характеризуется в России заметным снижением потребления населением традиционных продуктов питания, в том числе изготовленных из сыпучих зерновых продуктов. Общее состояние здоровья россиян имеет негативные тенденции. Продолжает сокращаться средняя продолжительность жизни, растет общая заболеваемость населения, в значительной мере связанная с нарушением нормального питания. Эти факторы обусловлены как кризисным состоянием производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, так и резким ухудшением экономического состояния большей части населения страны. Также способствуют нарастанию отрицательных тенденций в состоянии здоровья населения такие процессы, как ухудшение общей экологической обстановки и связанный с этим уровень загрязненности продуктов питания. В этих условиях значительно возрастает роль науки, задача которой состоит в разработке новых теоретических подходов и практической реализации, выводящих производство продуктов питания на новый, более высокий уровень.

Огромную роль в решении отмеченных проблем на современном этапе играет производство зерна высокого качества, создание новых сортов, имеющих не только высокую продуктивность, но и высокое качество, которое зависит от технологических и биохимических свойств зерна исходного селекционного материала.

Методы оценки качества и технологических свойств различных зерновых культур включают в себя, в частности, определение крупности и выравненности зерен, технологическую оценку зерен на ранних этапах селекции по разности размеров плодов и ядер, а также определение товарных достоинств зерен по их цвету.

Анализ качества зерен по отмеченным параметрам зачастую осуществляется с помощью достаточно примитивного оборудова-ния в виде набора сит с круглыми отверстиями и т.д., а определение качества продукции по цвету осуществляется вообще “на глаз”.

Рис. 1. Схема работы фотоэлектронного сепаратора по цвету

Неудивительно, что качество товарного зерна при подобных аналитических методах оставляет желать лучшего. Применение новых приборов контроля для сортировки сыпучей зерновой продукции, а именно фотоэлектронных сепараторов, позволит объединить несколько разных методов диагностики в одном приборе, исключить влияние субъективного восприятия глазом лаборанта цвета продукции на конечный результат.

Фотоэлектронное сепарирование сыпучих зерновых продуктов по цвету применяется при производстве сельхозпродукции более полувека. Ведущими фирмами в области фотоэлектронного сепарирования являются английская фирма “Sortex Limited”, американская “Icore”, итальянская “SEA”, бельгийская “Mandrel”, германо-американская “Justus”, японские “Toyo” и “Satake”, бразильская “Tecnostral”. Несмотря на технические различия, всеми этими фирмами при производстве фотоэлектронных сепараторов применяется один принцип действия, который можно проиллюстрировать с помощью приведенного рисунка (рис. 1).

Зерна из питателя поодиночке подаются в зону контроля. В этой зоне зерновка освещается осветительной лампой. Отраженный от зерновки поток излучения через оптическую систему попадает на фотоэлемент. Сигнал из фотоэлемента подается в микропроцессорный цветоанализатор, который либо позволяет зерновке беспрепятственно попадать в сборочный бункер, либо дает команду механизму удаления (как правило, это электропневмоклапан), который выводит бракованное зерно из общего потока.

Фотоэлектронные сепараторы, изготавливаемые названными фирмами, применяются при промышленной сортировке больших количеств товарного зерна, используемого для изготовления пищевых продуктов. Несмотря на быстродействие и совершенство механизмов извлечения забракованных частиц, из основного потока в отходы попадает на одно “темное” зерно четыре белых (в частности для риса). В промышленных условиях такой результат можно считать приемлемым. Значительно более высокие требования к сортировке предъявляются при подготовке посевного материала и селекции растений. Фотоэлектронные сепараторы в этих условиях должны обеспечить стопроцентно качественную продукцию. Далее авторами будут описаны конструкция фотоэлектронного сепаратора, отвечающего этим требованиям, и новые эффективные методы градации зерен по цвету, размерам и целостности частиц.