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JPH01500577A - 固体薄板に穿孔を形成するための照射装置 - Google Patents

固体薄板に穿孔を形成するための照射装置

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Publication number
JPH01500577A
JPH01500577A JP62502007A JP50200787A JPH01500577A JP H01500577 A JPH01500577 A JP H01500577A JP 62502007 A JP62502007 A JP 62502007A JP 50200787 A JP50200787 A JP 50200787A JP H01500577 A JPH01500577 A JP H01500577A
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JP62502007A
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ルグラ,ロジェ
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ユニベルシティ カソリック ドゥ ルーベン
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 固体薄板の穿孔方法、その方法を実 施する照射装置及び穿孔された材料 本発明は、固体薄板に孔を穿つ方法と、その方法を実施する照射装置、および結 果として製造される穿孔された材料に関する。
従来、薄板状の固体材料に穿孔する方法としては、第一段階として、軌道に沿っ て材料に有害な影響を与える粒子を使い、材料に傷跡をつけ、第二段階として、 その傷跡に沿い材料を選択的に腐食させる化学的処理を行なう方法が既に知られ ている(フィジカルレビs −(Physical Review)第133a 巻1964年第5a号、1443頁以下、サイエンス(Science) 、第 149巻、1965年第3682号、383頁以下)。
この方法を変化させたいくつかの方法が申請されている。
米国特許第3303085号は、厚さ100ミクロンの雲母板に横断寸法(直径 )5Aから20.000オングストロームまでの穴を開ける方法を記述している 。雲母板はりアクタ−内に置かれ、アルファ粒子が酸素イオンにより衝撃された 後、フン化水素酸の溶液で化学的に処理される。米国特許第3493751号は 、約0.02ミリ厚のニトロセルローズの薄板に穿孔する方法を記述している。
ニトロセルローズの薄板は、約4.5メガ電子ボルトのエネルギーををするアル ファ粒子で衝撃され、その後、60℃から70℃までの6Nの苛性ソーダ水溶液 に30秒間つけて化学処理される。米国特許第3612871号は、合成樹脂、 なかんずくポリカーボネートの薄板に穿孔する方法を記述している。ポリカーボ ネート薄板は原子炉内で照射された後、波長が4.000オングストローム以下 で、最少1.5メガ電子ボルトのエネルギーを持つ電磁放射に曝され、最終的に は、約60℃の苛性ソーダ水溶液に20秒程つけられて化学処理される。英国特 許第1375204号は、充分に重く強力なイオンで照射した後、イオンにより 照射跡を拡げるため化学処理して、非伝導性材料の薄はくに穿孔する方法を記述 している。
考慮にある材料はテレフタル酸ポリエチレン、ポリ四フフ化エチレン、ポリカー ボネート、ガラス、およびポリ塩化ビニールなどである。イオン衝撃エネルギー は5メガが電子ボルトから20メガ電子ボルトの間である。考慮されているイオ ンとしては、アルゴン、塩素および鉄のイオンなどである。
衝撃の密度は、1平方インチ当り5X10”から9X10′3の衝撃跡というと ころである。衝撃された後、薄膜は、引き伸ばすことも加熱することも可能であ る。
このほか、少しずつ変った加工法が、従来技術においても考えられている(米国 特許第3713921号、第385234号および第3677844号ならびに 仏閣特許第2181215号)。
既に知られている従来技術の内容かられかるように、これまでの主目的は、容認 し得る経済的条件のもとに、十分に簡単な工程、なかんずく連続的な工程によっ て、良質な、なかんずく穿孔の均等性および寸法的な規則正しさという点に関し て良質な穿孔薄板材料を得るために、生産操業上の条件よりもむしろ物理的およ び化学的条件を決定することにあったと考えられる。これまで、加工は主に粒子 加速器ではなく、原子炉を使って行なわれた。粒子加速器および関連照射装置の 使用には、いくつかの問題があり、もしそれが解決されなければ、加速器の使用 が制限されるか、あるいは、加工された穿孔が、適切な譬のものでなくなるので ある。
更に特定していえば、加速器の下流にある関連照射装置内に高度の直空性が要求 されることと、化学処理の不適当な速さが原因で、ストリップ状材料の連続処理 は困難である。また、加速器により作りだされる粒子のビームは、それが材料に 形成する孔の配置具合が、普通、均等性に欠け、従って、ある種の適用には不適 当となるというものである。最後に、ビームは、もし強力ならば、材料内で直接 近傍に衝撃を与えることが可能であり、化学処理のあと、衝撃は多重穿孔を結果 し、いくつかの単元的穿孔(二重 または三重の穿孔さえも)作り上げる。その 結果として、穿孔の寸法的規則正しさが減じ、穿孔がもたらず濾過力に関して、 その材料の選択性を喪失させる。
本発明は、従って、粒子加速器に付随する照射装置を使用し、容認し得る経済的 条件のもとに、非常に質の高い、なかんずく、穿孔の均等性と寸法的に規則正し いという点に関して良質な、穿孔ストリップ材料を製造するため、前述した技術 (衝撃とそれに続(化学処理)の、工業的使用に関する問題を解決することを目 的とする。
よって、本発明はまず第一に、前述した技術によって、薄板状の固定材料に孔を 形成する方法を提案するが、その場合、材料は、重い、強くイオン化され、加速 された、1核子当り2メガ電子ボルトのエネルギーを有するイオンで衝撃され、 加速された粒子のビームは、例えば1秒当り10”から10′3間のイオン数を 持つ強さであり、照射装置は、上流に置かれた等時性サイクロトロンとの組合わ せで使用される。また、操作は以下に説明する通り連続的であって、材料のスト リップはまず照射装置内に移動し、次いで少くとも1つの化学処理槽に入る。本 発明のもうひとつ別の特徴に従い、材料は、前述したように傷の痕跡を付けられ た後、腐食性製品を有機溶剤にとかした溶液で化学処理される。有機溶剤として 選ばれるのはアルコール、なかんず(、エタノール、イソプロパツール、あるい は、好適にはメタノールである。本発明のまた別の特徴に従い、加速された粒子 のビームは、材料のストリップを横方向に速射するように偏向させられ、それに よって材料に形成される穿孔の密度を規則正しくし、かつ、粒子が材料に衝突す る角度を変え、かくして、複数の孔が重なり合うのを避け、良い選択性を有する 穿孔材料を得るのである。
本発明はまた、本方法を実行するため上流に配置された等時性サイクロトロンと 組合わされる照射装置にも関する。上記照射装置の高直空室は、処理される材料 のストリップを扱うハンドラーを具備する密封タンクに結合されるが、上記高直 空室と、直空度の低い密封タンクとは、粒子の速度を実質的に低下させないよう 適応されたダイアフラムによって分離されている0本発明の更にまた別の特徴に より、照射装置は、粒子ビームを偏向させる手段、および処理される材料のスト リップに粒子が衝突する角度を変化させる手段を具備する。
最後に、本発明は、上記方法を実行することによって得られる材料に関する。合 成材料、なかんず(ポリマーは、数ミクロンから100ミクロン以上までの程度 の厚さを有することが可能であり、穿孔の1平方センチ当りの密度は10−”に まで、また穿孔は、100から100,000オングストロ一ム間の直径のもの とすることが可能である。
本発明は、上記のよ・うに穿孔される材料が、単に、非常に満足の行く経済条件 のもとにのみならず、また非常にすぐれた品質で連続的に製造されることが可能 であり、それによって、この種の穿孔材料の使用範囲を著しく拡大し11例えば 超濾過薄膜としても使用されることが可能であることに1、注目すべき価値があ る。
本発明の他の特徴は、悉付した図面を参照しながら述べる以下の説明によって、 明らかにされる。
図面の簡単な説明 第1図は、照射装置の高直空買およびハンドラーを含む害封タンクを、軸面に沿 う断面で示す説明図;第2図は、照射装置内の粒子ビーム偏向手段を示す、説明 斜面図; 第3図は、粒子ビームによる速射衝撃域を示す、材料ストリップの説明正面図: 第4図は、処理下にある材料ストリップに、粒子が衝突する角度を変える手段の 、第一可能変形を示す、説明側面図;第5、第6図は、処理される材fIストリ ップに粒子が衝突する角度を変える手段の、第二可能変形を、2つの連続する状 態で示す、説明透視図: 第7、第81図は、所要の衝突角度を炭える一F段の、72種の変形のぞれぞれ に従って、本方法を行な−)ことにより得られる材料を透視的に示す、説明図; 第9A、6第9B図は、それぞれ、本発明に従う方法によって処理された。7第 −試験による薄膜の表面AおよびBの、拡大図で、これ等2図は速射の顕微鏡検 査により得られたちの;そして 第10A、第10B図は、同様にして得られた、第二試験による薄膜の拡大図で ある。
本発明は、穿孔1を固体薄板材料2に作る方法に関しており、その場合、材料2 はまず粒子3によって衝撃され、材料2はその厚さ中に傷痕を受け、その後衝撃 された材料2は、傷痕に沿って選択的に腐食され穿孔lが得られるが、その穿孔 は普通、材料2を完全に貫通する。
本発明により、材料2は、強力にイオン化され加速された、1核子当り2メガ電 子ボルト級のエネルギーを有する重いイオン3によって衝撃され、照射装置4を 、更に特定していえば、照射装置4の上流に配置された等時性サイクロトロンと 組合わせて使用することにより、加速された粒子3のビームは、毎秒10bから 10′3までの間のイオン濃度を持つに至る。
ビーム中の粒子3は、少くとも実質的に平行な行路を有する。粒子3により衝撃 される材料2の区域は、少(とも実質的に粒子3のビームに対し垂直に配置され る。ビームは、正しい横断面においては、適切な形状、なかんずく長方形を持ち 、長辺は、例えば50ミリに等しいかあるいは約50ミリ、そして短辺は例えば 10ミリに等しいか、または約10ミリである。
材料2はストリップ状で、なかんずく一定直線速度で照射装置4内を動き、所要 ならば、続いて1基か、またはそれ以上の化学処理槽に入り、それによって、か なりな長さの材料2は、連続的に処理されることができ、そして、方法がかくし て好便に自動化されることが可能である。更に詳しく述べるならば、ある長さの 材料、−例えば数メートル、あるいは数十メートル迄の材料−が、適格な直線速 度、通常は一定の速度で照射装置4内で連続的に加工される。続いて同量の材料 2は、照射装置4内における速さと同一でも、同一でな(ともかまわないが、適 切な直線速度で、1基またはそれ以上の化学処理槽内を移動することにより動的 に、または、その全体を、適切な時間の間、1基または複数基の槽内に浸してお くことにより静的に、化学処理される。化学処理は、衝撃された後直ぐに、ある いはある時間休むか貯蔵された後に、連続的に行なわれる。
例えば、材料2のストリップは、毎秒0.01メートルから5メートルの間の直 線速度で、なかんずく、毎秒約1メートル前後(あるいはそれ以上でもよい)で 照射装置4内において駆動される。
材料2を衝撃するのに使われる粒子3は、できれば稀有ガスの、なかんずくアル ゴン、クリプトン、ネオン、あるいはクセノンのイオンであることが好ましい。
本発明により、加速された粒子3のビームは次第に偏向され(すなわち、粒子3 のビーム全体が、材料2に衝突する相関角度を変えることによる)、それによっ て、材料2のストリップにおける穿孔1の密度を均一化する。その結果、ビーム 3は、ストリップ材料2の、横断方向の正弦曲線的追討、なかんずく永久的追討 に使われる。できれば速射の振幅は、材料薄板2の幅より大きい方が(例えば、 ストリップの幅の2倍かそれ以上であることが)好ましい。これは、追討行程の 端部において、材料2の衝撃に、折り返しのための非直線形が現われるのを防ぐ ためである。ビーム3によるストリップ材料2の速射頚度は、ビーム3による速 射の1周期中の薄板2の進行が、ビーム3の、薄板2の進行方向の寸法より大き くなく、一般には小さく、もしくはがなり小さくて、それにより、粒子3が、材 料2の単一要素表面を、引き続く多くの進路で衝撃し、材料ストリップ2におけ る穿孔lの密度が一様化されるのが良い。
よって、第3図は、中央縦軸5 (ストリップの進行方向)を有し、2本の縦縁 線6で境界されたストリップ2の一部分を示す。ストリップ上の、粒子3のビー ムの痕跡は衝撃された表面7を限定しく二重交叉斜線で表わしである)、前にも 述べたように、長方形をなすことが可能であり、その長辺8は軸5に平行に、そ して短軸は横方向に薄板2上に配置される。前に挙げた寸法値からも明らかなよ うに、衝撃された表面7の幅lは、材料薄板2の幅りよりも小さく、ながんず( 、かなり小さい、例えば、lは約L/20である。ビーム3による横速射の結果 、衝撃面7は、横中実軸10に沿って、薄板2上に横方向に転位されて行き、こ のようにして、側辺9で境界された横長の衝撃区域11が限定される。
区域11は、速射の振幅が薄板2の幅に比べ、かなり大きいため、縦縁線6を越 えて拡がっており、それによって、薄板2は、衝撃区域11のほんの中央部分に 位置され、この部分におけるビーム3の動きは、ともかくも実質的に直線である 。例えば、衝撃区域11は、薄t7i2が約20センチの幅りを有する場合であ れば、横幅が約40センチ以上におよぶことになる。前述の点から考え、またビ ーム3による速射が、薄板2の前進速さよりかなり速いという事実からも、横中 実軸10は実質的に直置で、縦軸5に対し垂直である。もし速射の周期を50ヘ ルツとすると(電気の主要周期に等しい)、衝撃中の薄板2の前進速度は毎秒約 60センチであり、衝撃表面7の寸法を前述の通りとすると、衝撃は、粒子3に よる薄板2上への衝突の分布を一様にするために充分な数の通り路で行なわれ、 すなわち、結果として穿孔1の均等性が得られる。例えば、材料2の単−要素面 は、約9回衝撃される。
この衝撃路の数は、色々な数値を使用することによって変えられることが可能で ある。速射は、ビーム3の全体を正弦曲線的に枢動、往復させることにより行な われ、薄板20片方の紺縁線から他の縦縁線までの衝突角度の変化を結果する。
しかし、この変化量は通常非常に小さく、わずか数度という程のものである。
本発明の他の特徴により、粒子3により、薄板2の、所定の要素表面に加えられ る攻撃の角度は、かなり変化させられ、そのために、たとえ近傍衝突が起きたと しても、これ等衝突に関係する粒子3の軌道は、十分に放散し、かつ非平行的な ものであって(第7、第8図)、それゆえ、穿孔された材料2の選択的濾過能力 に影響をおよぼす多重穿孔1の形式を避けることができる。
攻撃角度の変化は、処理される材料2の厚さE、および所要の穿孔1の直径りと は無関係に行なわれる。材料2の厚さEが増す毎に、攻撃角度の変化をより小さ くすることが可能である。穿孔1の直径りが大きくなればなるほど、攻撃角度の 変化量を大きくしなければならない。第一の方法による場合、角(または角の正 接)は実質的にDに正比例し、已に反比例する。従って、材料2の厚さが約10 ミクロンの場合ならば、穿孔1の直径は約17.000オングストロームとなり 、攻撃角度の変化量は約10゛となる。一般に、かつ所要に応じて、材料2が非 常に薄(、穿孔1が非常に小径である場合を除き、衝突角における変化量は、速 射の結果を生ずる衝突角度の変化、従って多重穿孔1を防ぐには不充分な変化量 とは、まるで程度の異なる(例えば、10倍も大きい)寸法のものである。
第一の可能変形の場合、薄板2は衝撃区域11内で曲げられるように、すなわち 十分に曲げられて、平たくないように配置される。この変形は非常に強力なビー ム3の使用を、しかも二重または三重穿孔の生じる確率を大きく下げて、可能に する。例えば、衝撃区域11を横軸のまわりに円筒状に曲げて、凸面を粒子3の ビームに向ける。
第二の可能変形においては、材料2のストリップは、衝撃区域11内において平 ら、または実質的に平らであり、材料2の所定の要素表面は、各個とも低い強さ のビームで、十分異なる衝突角度において、引き続く多くの進路において衝撃さ れる。例えば材料の薄板は、粒子3のビームに対し、次々に変化して行く角度で 、材料2の同じ表面区域について傾斜させられて行く。所要ならば、これ等引き 続(進路は、前述の速射から結果する連続する進路、あるいは一群の進路に相応 させることが可能である。
本発明の好適な変形においては、材料の薄板2は、上記衝撃の後、かつ下記化学 処理の前に、紫外線処理に付される。
紫外線処理は、衝撃された材料2の冷却と組合せて行なうのが好適である。冷却 は、例えば、薄板2の強力な換気によって達成できる。これは思いがけなく判明 したことであるが、第一に、衝撃を受けた薄板を紫外線に曝すことは、穿孔1の 形状の一様化に影響を与え、それによって、孔の軸方向の断面が「砂時計」様で はなく円筒の形となり、穿孔1を得るのに要する時間も減り、第二には、紫外線 に被曝中、薄板2を冷却すると、化学処理中に穿孔lを得るのに要する時間を短 縮させる効果がある。例えば、厚さ25ミクロンのPETPi板を、120メガ 電子ボルトのエネルギーを有し、強さが190+1アンペアのアルゴンイオン( 9+)のビームで衝堅し、続いて、15グラムの苛性ソーダ、30グラムのメタ ノール、および17ミリリフトルの水から成る、温度40℃の溶液を含む化学腐 食槽で処理をした。穿孔を得るのに要した時間の対比が次表であるが、紫外線処 理および関連する冷却の有利な効果を示している。
薄板2の連続的処理のため、材料2は有機溶剤に腐食性製品をとかした溶液で化 学処理される。例えば、腐食性製品として苛性ソーダを使い、それをメタノール にとかした溶液を使うと、材料2がポリカーボネートか、またはそれに類似のも のである場合、腐食の速さは、苛性ソーダ水溶液による場合の10倍も早(なる という結果が得られる。したがって、腐食処理の時間は、穿孔1の所要径により 、30秒から2分までの間とすることが可能である。化学処理は、静的に、薄板 2の全長を処理槽に所要の時間播けておいてもよいし、また動的に座材料薄板2 を槽の中を移動させて行なってもよい。
これは本発明の特徴であって、なかんずく、材料2を余計に貯蔵しておく必要も ないし、また高価な化学処理設備も不要である。
有機溶剤としては、色々な有機溶剤、ながんず(、エタノール、イソプロパツー ル、そして好適にはメタノールが使用できる。腐食性製品としては水酸化ナトリ ウムか水酸化カリウム、すなわち苛性ソーダか苛性カリが良く知られている。
溶剤に腐食性製品をとかす濃度は、重量にしてほぼ1%から50%の間、できれ ば5%前後が好ましい。腐食処理槽の温度は20℃から60℃までの間で変える ことが可能であるが、できれば50℃から60℃の間が好適である。
上記の有機溶剤を、ポリカーボネートの薄片に使用した結果、化学処理の時間を 、前記の温度条件のもとで、数分以下に下げることができ、穿孔の品質は優秀で ある。この時間の長さは、細片2を腐食性製品の槽内を移動させる動的処理の場 合と一致する。
腐食処理の後、良く知られた中和処理をすることが可能であり、(例えば、最初 の処理S二強い塩基が使用された場合、酢酸の槽を通すなど)、その後、洗浄、 最後の乾燥へと続(。
本発明はまた、上流に配置された等時性サイクロトロン(図には示されていない )に結合され、前述の方法を行なうための照射装置に関する。
上記等時性サイクロトロンの主な性質については、熟達した当業者には良く知ら れており、更にまた、本発明の一部をなすものではないので、ここに詳細を述べ ることはしない。
説明は、本方法の最適実施に関連する照射装置4に特定して、その改善に限定し て説明する。
第1図は、照射装置4の高直空室12の最端部を示し、そこでは粒子3のビーム が走り、経路を開く。高直空室は等時性サイクロトロンの出口に位置され、良く 知られている通り実質的に円筒の形状を備えている。
本発明により、直空室12の下流端は堅牢に、薄板2を扱うハンドラー14を具 備する密封タンク13に結合される。
直空室は、タンク13から、それぞれの壁に設けられたそれぞれの開口が互に対 向する場所において、実質的に粒子3の速さを減することのないよう、かつ、実 質的に粒子の軌道を変えることのないよう適応されたダイアフラムによって、分 離されている。
タンク13は直空室12の下流端に対して、それと直線となるように配置されて いる。タンク13は、気密なシールを備えた、手その他のための出入ドア(図示 されていない)、および、ハンドラー14が有効に作動するかどうかを、肉眼で 検査するための窓を具備する。
ハンドラー14は、未衝撃の薄板2のスプール16、衝撃された後の、従って傷 跡をつけられた薄板2を巻き取るためのマンドレル17、案内ローラー18、お よび材料薄板2を、なかんずく一定速さで前進させる駆動手段(図示されていな い)を具備する。
一次直空ボンプ19はダクト20を経てタンク13に、がつダクト20に接続さ れた分岐管22を経て、二次直空ポンプ21に結合する。二次直空ポンプ21は 引き続いて高直空室12に結合される。この配列は、タンク13内の直空が、直 空室に内よりも強くなく、ダイアフラム15にかかる差圧が過剰とならず、特に 、粒子3の動作に実質的な影響を与えることのないよう配列されている。例えば 、直空室12内の直空は、水銀柱10−6ミリ以下とし、それに対してタンク1 3の直空は、水銀柱約10−2ミリである。ダイアフラム15は、薄板2の直接 近傍に−例えば数センチ離れて一装置され、それによってビーム3の力と方向が 、ダイアフラム15またはタンク13内の強さの低い直空のいずれかに、実質的 に影響されることがない、更に特定的にいうならば、ダイアフラム15と、対向 する材料薄板2の衝撃区域11間の短かい距離に渡って影響されることがない。
タンク13内の直空は強さが低いので、タンク13から空気を抜く時間がかなり 減少し、そのため、工業的に工程を進めること、なかんず<、FHffi2をタ ンク内に位置させ、またはタンク13から取出すことをかより容易になる。この 作業は出入ドアを開けなければならないが、その結果タンク13内の直空を破壊 するのである。
ダイアフラム15は、できれば金属製か、その他の、粒子3の衝撃によってひど く損傷されることのない、機械的に強力な材料の薄膜製であることが好適である 。材料は、なかんずく、約8ミクロンから12ミクロンの厚さの、(例えば、約 10ミクロンの)非常に純度の高いアルミニウムとすることが可能である。ダイ アフラム15を構成する材料を、この厚さのこの性質のものとすることによって 、ダイアフラム15の両面間の差圧を約10ミリバール以下に抑えることができ 、ダイアフラム15を機械的破損から防ぐ、直空室12およびタンク13のそれ ぞれに、直空を監視し調整する測定装置23 、24を備えることが可能である 。
本発明による照射装置4(第2図)は、粒子のビーム3全体を次第に、なかんず く、永久的に偏向され、それによってfi!細片2が、ビーム3によって横に速 射できるようにする装置25を具備する。装置25は、例えば、直空室12に、 ダイアフラム15から十分な距離を置いてさしはさまれた、磁気ディフレクタ− を具備する。
磁気ディフレクタ−25の磁気コンポーネント26は、調板を積み重ねたもので 、なかに高直空室12を収納する空隙27を形成する。磁気コンポーネント26 に結合されたコイル28は、電磁石26 、28によって要求されるかなりのり アクタンスを有する電力を補償するため、パワーキャパシターバンク30を経て 、交流電流29に接続されている。ともかくも磁気デフレクタ−25に対向する 高直空室12は、妨害物なかんずく鉱物性ガラス、有機ガラス、あるいは類似の 物質を避けるため、電気的絶縁材で作られている。
装置25は、薄板2の単一要素表面域が、衝撃を受けるため、連続走査により、 多(の連続する進路において処理されるよう設計されている。走査角は数度、例 えば約3°と10゜の間程度である。超過角を避けながらも十分な走査振幅を確 実に維持するため、装置25は、薄板2から十分な距離を置いて位置される。例 えば、直空室12は、直径約20センチの、一般には円筒形をし、そして装置2 5は、ダイアフラム15から、かつ終局的には材料2から数メートル、なかんず (約2メートルから6メートルの距離のところにある。
本発明による照射装置’4 i:、;缶ノ、−1材料2の単一・要素表面域Cご 対するt、″L子3の衝突角をかなり変化させる、なかんずく約10゛変化させ る装置31を具備する。前述したように、装置31は、多重の、なかんずく二重 または三重の穿孔が生ずるのを避けるため使用される。
装置31には、多くの変形実施例がある。第一の実施例(第4図)において、材 料薄板2は、衝撃区域11において、例えば、なかんずく、横軸を持つローラで 構成される曲った軸受面32により、7材料2をローラーの円弧上Vこ押しつげ るこ吉て曲げられる。曲面32の曲りの半径は、衝撃区域1tの横方向の−4か ら他の端までで、粒子3が材料2を攻Vする角度の変化量、かなりの量で例えば 数十度の変化量に対しては、十分に小さい。衝撃区域11は開口角αを持つ円筒 形円弧を創成する。所要ならば、αの値は、穿孔1が材料薄板2に対し、はぼ垂 直の方向をとるようにすることが可能である。この第一の実施例は、強力な粒子 ビーム3が使われることを可能にする。例えば、曲った軸受面■を持つローラー の直径は6センチから10センチまで、例えば8センチ前後とし、そして角αは 、なかんずく、50”から90°の間とする。更に特定していえば、厚さ25ミ クロンの、ポリカーボネートの3Vi2の場合で、穿孔1が1ミクロンの直径を 持つ場合は、薄板2が毎秒64センチの速さで前進するとして、ローラーの直径 は6センチから7.5センチの間となる。これ等の数値は、二重および三重穿孔 の数を最少にし、そして傷痕の長さは、最長および最短間の10%で変化するこ とがわかった。
第二の変形(第5、第6図、)においては、薄板は、衝撃区域11内にあって平 らか、もしくは実質的に平らであり、そして、ビーム3による薄板2の相対衝突 角度は次第に変化し、材料2の単一要素表面域は、少な(とも2つの進路におい て、また2つのト分に相異する角度によって続けて衝撃される。
2つの進路は、材料2の単一要素表面の全部また巳上一部に影響を与え2.結果 として、なかんずく、重複走査を起す。このために、例えば、ハンドラー14が 、薄板2に関連し、なかんずく横軸33のまわりにその全体が枢動するよう、両 端位置間に、互に角βを成すよ・う取付けられ、モーターなどの駆動装置(図示 されていない)が、ハンドラー14を一=一端位置から他の端位置へと移動させ るのに使用される。例えば、第一の端位置(第5図)は、粒子3により材料2に 加えられる垂直衝突に相応し、一方、第二の端位置(第6図)は約60゛の角度 の衝突に相応する。
照射装置4は、下流に配置された化学処理装置に結合される。好適な変形におい ては、薄板2を紫外線に被曝させる装置が、照射装置4と化学処理装置の間に配 置され、紫外線装置は、もし可能ならば、換気装置のような冷却装置と組合わさ れるのが好適である。
本発明はまた、前述の方法によって孔1を形成された材料2に関する。
材料2は、できれば合成物質、なかんずく、ポリエステルから選ばれたポリマー 、なかんずくテレフタール酸ポリエチレン、ポリカーボネート、なかんずくビス フェノールAポリカーボネート、芳香ポリエーテル(スルフォンポリエーテルお よびケトンポリエーテル)、ポリスルフォン、およびポリオレフィン(ポリエチ レン、ポリプロピレン、塩化ポリビニール、ボリフ7化ビニリデン)ならびにニ トロセルローズおよびアセテート等が好適である。
試験が行なわれ、結果としてできる穿孔1の品質は材質2によることが示され、 本発明による方法の原理あるいは条件について、疑問を投げかけるものは何も現 われなかった。例えば、2つの出所の異なるポリカーボネートフィルムについて 、2つの試験が行なわれた。すなわち、製品LEXAN (ゼネラルエレクトリ ック社)−1号試験、および、製品MAKROFOLN(バイエル)−2号試験 である。ふたつのフィルムは、同じ方法で処理された(衝撃と続く化学処理)、 処理後、2つのフィルム各個の2つの表面(AとB)が、顕微鏡走査により試験 された。1号試験によるフィルムの2つの表面AおよびBは、穿孔1の数および 寸法に関して同様であった。一方、2号試験におけるフィルムの2つの表面Aお よびBは相異した。−表面(A)は、数少なくかつ小径穿孔1を生じた他の表面 (B)よりも、数多くかつ径もより大きい穿孔を生じていた。
材料2は、厚さが数ミクロンから100ミクロン以上までと多様なフレキシブル なストリップとして供給されることが可能である。薄板の幅は5センチから15 0センチの間で変わり得る。結果として生じる穿孔1は、1平方センチ当り10 11までの密度を持つことが可能であり、穿孔1の寸法は100オングストロー ムからioo、oooオングストロームの間である。
穿孔1は普通材料2を完全に通した貫通形のものであり、従って、穿孔された材 料2は、基本的に、スクリーンとして、あるいは濾過用に使用される。穿孔1は 粒子ビーム3が引き続き形成して行くのにまかせた任意の分布をしている。前述 の重複走査の結果として、穿孔1の分布は1板2の表面全体に渡って、良き均等 性を有している。
粒子3が材料2を撃つ角度は、二重または三重穿孔1を避けるよう変化させるこ とが可能である。それは殆んど起る可能性のないことであるが、2つの衝突が隣 接して生じると、2つのそれぞれが平行する痕跡を得ることは、殆ど不可能であ る。それ等は殆ど確実に放散し、従って、穿孔1を有する材料2の、濾過能力に 関する選択性に影響することはない。
ひとつの可能な変形において、薄板2は、穿孔1とは無関係な縦べり34を2つ 有する。ヘリ34は、薄板2にある機械的な強度を与えるよう設計されることが 可能である。例えば、薄板2が20センチ幅のものであれば、各ヘリは約20ミ リの幅を持つことができる。もし所要ならば、薄板2は、1つかそれ以上の他の 1板、または穿孔1のない面で、薄板に沿い、あるいはそれにある角度をもち、 または別の状態で伸びる面を具備する。この目的のため、所要のヘリ、またはa 板、あるいは面に相応するマスクを、ビーム3の通路内に置く。こうしたマスク は、例えばタンク13内に配置され、取付けられるか、またはタンク13と高直 空室12の間に設けることもできる。マスクを構成する材料は、粒子3をストッ プするのに適した性質と厚さを持つ材料である。例えば、あるマスクは、数ミリ メーター厚さの鋼板製である。かわりに、マスクは、ダイアフラム15によって 閉じられた開口を持って形成された、タンク13の壁であってもよい。
手続補正書(方式) 昭和63年1z月 7日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、事件の表示 PCT/FR87100089 2、発明の名称 固体薄板の穿孔方法、その方法を実施する照射装置及び穿孔された材料 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 ユニベルシティ カッリック トウルーペン 4、代理人 住所 〒105L京都港区虎ノ門−丁目8番10号5、補正命令の日付 6、補正の対象 (11特許法第184条の5第1項の規定による書面の「特許出願人の代表者」 の欄 (2) 明細書及び請求の範囲の翻訳文(3)委任状 7、補正の内容 (1) 別紙の通り (2)明細書及び請求の範囲の翻訳文の浄書(内容に変更なし) (3)別紙の通り 8、添付書類の目録 (11訂正した特許法第184条の5 第1項の規定による書面 1通 (2)明細書及び請求の範囲の翻訳文 各1通(3)委任状及びその翻訳文 各 1通 (4)上 申 書 1通 国際調査報告 m−ムーーM+ウー↑lロロ Q”Jln凸八〇へ、vx”=<τO=ミ::: 二、:=:<;;i::ON;i:5EAR:::RE?OR’:ONl>rE :’jL;::CN、”L A??−::A::ON ::O,?C:/T’1  87/CCC89(SA L5623)IJS−A−36705002010 6/72 Nor、eCB−A−1375204274ニア74 NOr、 喀 NL−C−100028 US−A−3303085Nova US−A−3493751ロ3/C27’70 );ロ二台US−A−3612 87112/10/71 NormsUS−A−371392130101/7 3 Nc:x@

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.固体薄板材料(2)に穿孔(1)を形成する方法であって、該材料(2)は まず、該材料(2}の厚さ内に傷痕をつけるため粒子(3)に衝撃され、その後 、衝撃された材料(2)は、穿孔(1)を得るため傷痕に沿って選択的に侵食さ れ;該材料(2)は重い、強力にイオン化され、加速された、1核子当り2メガ 電子ボルト級のエネルギーを持つイオンによって衝撃され、加速された粒子(3 )のビームが、秒当り例えば106から1013までの間のイオン数の強度を有 し、上流に位置された等時性サイクロトロンに結合された照射装置(4)を使用 することを特徴とする固体薄板の穿孔方法。 2.該材料(2)が、該粒子(3)によって衝撃された後、かつ、化学処理の前 に紫外線照射に被曝され、該紫外線処理が、該穿孔(1)の円筒形状を一様化し 、かつまた該穿孔の形成に要する時間を短縮するよう適応されている、請求の範 囲第1項記載の方法。 3.該材料(2)が、紫外線照射を受けると同時に冷却され、該冷却が、穿孔( 1)の形成に要する時間を短縮するよう適応されている、請求の範囲第2項記載 の方法。 4.該材料(2)が、換気によって冷却される、請求の範囲第3項記載の方法。 5.該操作が連続的であり、ストリップ状の該材料(2)の薄板が、該照射装置 内を移動し、あるいは、必要ならば、少くとも一つの化学処理槽置内を移動する 、請求の範囲第1項〜第4項のいずれか1項に記載の方法。 6.該材料(2)のストリップが、毎秒0.01メートルから5メートル間の、 なかんずく、ほぼ毎秒1メートル前後の直線的、なかんずく一定の速さで駆動さ れる、請求の範囲第5項記載の方法。 7.該材料(2)を衝撃する粒子(3)が、稀有ガス、なかんずく、アルゴン、 クリプトン、ネオン、またはクセノンのイオンである、請求の範囲第1項〜第6 項のいずれか1項に記載の方法。 8.該加速された粒子(3)のビームが次第に偏向して、該材料(2)のストリ ップを横方向に走射し、それによって該材料(2)における穿孔(1)の密度を 一様化する、請求の範囲第1項〜第7項のいずれか1項に記載の方法。 9.該粒子(3)のビームが、該材料(2)のストリップの厚さよりも好適に大 きい振幅をもって偏向される、請求の範囲第8項記載の方法。 10.該粒子(3)のビームが、走射期間中の該材料(2)のストリップの前進 が該粒子ビーム(3)の、該材料(2)のストリップの進行方向における寸法よ りも小さくなるような周期で偏向され、それによって、該材料(2)の単一要素 表面が、多くの連続進路において衝撃される、請求の範囲第8項〜第9項のいず れか1項に記載の方法。 11.該粒子(3)が該材料(2)の所定要素表面に衝突する角度が、実質的に 、なかんずく約10度程度変化し、それによって、多重、二重あるいは三重穿孔 の形成を避けるのに資する、請求の範囲第1項〜第10項のいずれか1項に記載 の方法。 12.該粒子(3)が、該材料(2)に衝突する角度を変えるため、該材料(2 )が衝撃域(11)において曲げられるように位置される、請求の範囲第11項 記載の方法。 13.該粒子(3)が、該材料(2)に衝突する角度を変えるため、該材料(2 )の単一要素表面が、多くの連続進路において、少くとも2つの異った衝突角度 で衝撃される、請求の範囲第11項又は第12項に記載の方法。 14.該材料(2)が、腐食性製品を有機溶剤にとかした溶液で化学的に処理さ れる、請求の範囲第1項〜13項のいずれか1項に記載の方法。 15.該有機溶剤がアルコール、なかんずくエタノール、イソプロパノール、ま たは好適にメタノールである、請求の範囲第14項記載の方法。 16.該腐食性製品が強塩基、なかんずく苛性ソーダまたは苛性カリである、請 求の範囲第14項又は第15項に記載の方法 17.照射装置であって、該照射装置は、請求の範囲第1〜16項のいずれか1 項に記載の方法により、該粒子(3)によって衝撃されることにより該材料(2 )に穿孔(1)を形成するため、上流に配置された等時性サイクロトロンに結合 され、その場合、高眞空室(12)が、処理される該材料(2)のストリップを 扱かうハンドラー(14)を具備する密封タンク(13)に結合されており、該 室(12)は、該粒子(3)の速度を実質的に落すことのないよう適応され、か つ、該試料(2)の近傍に配置されたダイアフラム(15)によって該タンク( 13)から分離されている照射装置。 18.該装置が、該タンク(13)に結合された一次眞空ポンプ(19);およ び該室(12)に結合された二次眞空ポンプ(21)を具備し、その場合、該タ ンク(13)内の眞空が、該室(12)の眞空よりも、該ダイアフラム(15) にかかる差圧か過剰にならない程度に低い力である、請求の範囲第17項記載の 装置。 19.該ダイアフラム(15)が金属か、またはその他の、十分な機械的強度を 有し、かつまた該粒子(3)による衝撃により、苛酷に傷害されることのない物 質で作られたフィルムであり、該物質が、なかんずく約8ミクロンから12ミク ロンの厚さを有するアルミニウムである、請求の範囲第17項又は第18項に記 載の装置。 20.該タンク(13)の眞空が、水銀柱の104ミリメートル程度であり・一 方該室(12)の眞空が水銀柱の10−6ミリメートル程度である、請求の範囲 第17項〜19項のいずれか1項に記載の装置。 21.照射装置であって、該照射装置は、請求の範囲第1〜16項のいずれか1 項に記載の方法により、該粒子(3)によって衝撃されることにより該材料(2 )に穿孔(1)を形成するため、上流に配置された等時性サイクロトロンに結合 され、その場合、該粒子(3)のビームを次第に偏向させる手段(25)を具備 し、それによって該粒子(3)のビームにより、該材料(2)のストリップの横 断方向走射を行なう照射装置。 22.該手段(25)が磁気ディフレクターを具備する、請求の範囲第21項記 載のの装置。 23.該磁気ディフレクター(25)が、交流電源(29)によって励起される 電磁石(26,28);鋼薄板を積み重ねた電磁石の磁気コンポーネント(26 );および電気的絶縁材料で作られ、空隙(27)内に位置された該高眞空室( 12)を具備する、請求の範囲第21項又は第22項に記載の装置。 24.照射装置であって、該照射装置は、請求の範囲第1〜16項のいずれか1 項に記載の方法により、該粒子(3)によって衝撃されることにより該材料(2 )に穿孔(1)を形成するため、上流に配置された等時性サイクロトロンに結合 され、その場合、実質的に該粒子(3)が、該材料(2)の所定の要素表面に衝 突する角度を変化させる手段(31)を具備する照射装置。 25.該手段(31)が、衝撃域内に、該材料(2)を曲げる、軸受曲面(32 )を具備する、請求の範囲第24項記載の装置。 26.該材料(2)の衝撃域(11)が、2つの末端位置間を移動可能に取付け られており、該衝突の角度を変更するよう一端位置から他端位置に該衝撃区(1 1)を移動させるため駆動手段が使用される、請求の範囲第24項又は第25項 に記載の装置。 27.照射装置であって、該照射装置は、請求の範囲第1項〜第16項のいずれ か1項に記載の方法により、該粒子(3)によって衝撃されることにより該材料 (2)に穿孔(1)を形成するため、上流に配置された等時性サイクロトロンに 結合され、その場合、該粒子(3)をとめるのに適した性質と厚さを有する物質 で作られた1個またはそれ以上のマスクを具備し、それによって、該材料(2) のストリップが、ヘリか、ストリップか、あるいは穿孔(1)のない表面(34 )が与えられる、照射装置。 28.簿板状の固体材料であって、該材料は、請求の範囲第1項〜16項のいず れか1項に記載の方法により作られた穿孔(1)を具備し、その場合、該材料は 数ミクロンから100ミクロン以上までの間の厚さを有するストリップの形状を 持ち、該ストリップの幅は5cmから150cmまでの間、該穿孔(1)の1c m2当りの密度は1011まで、そして、該穿孔(1)が100から100,0 00オングストロームまでの間の直径を有する、固体薄板材料。 29.該材料が、ポリエステルのなかから選ばれたポリマー、なかんずくテレフ タル酸ポリエチレン、ポリカーボネート、なかんずくビスフェノールAポリカー ボネート、芳香性ポリエーテル、ポリスルフォンおよびポリオレフィン、または ニトロセルローズおよびアセテートからできている、請求の範囲第28項記載の 材料。 30.該材料が一個またはそれ以上のヘリ、またはストリップ、もしくは穿孔( 1)のない表面(31)を具備する、請求の範囲第28項又は第29項に記載の 材料。
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