FI87628C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av filmer - Google Patents

Description

87628

Menetelmä ja laite kalvojen valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä monomolekulaarisen kalvon jatkuvaksi valmistamiseksi altaassa olevan nesteen ja kaasun rajapinnassa, jolloin kalvon pinta-alaa rajoitetaan altaan reunojen ja näiden päällä lepäävän, vaakatasossa liikuteltavan, rajapintaa pitkin ja siihen nähden kohtisuoran akselin suhteen kiertävän puomielimen avulla. Keksinnön kohteena on myös laite monomolekulaarisen kalvon jatkuvaksi valmistamiseksi.

Lukuisat yhdisteet, joiden toinen pää on vesiliukoinen ja toinen pää rasvaliukoinen, muodostavat neste- ja kaasufaasin väliseen rajapintaan liukenemattoman yhden molekyylikerroksen paksuisen kalvon. Tässä kalvossa kyseiset amfifiiliset yhdisteet järjestäytyvät siten, että yhdisteen vesiliukoinen pää on nestefaasissa ja rasvaliukoinen pää kaasufaasissa. Irwin Langmuirin al-kuperäisjulkaisussa (Langmuir, I. (1917) J. Am. Chem.

Soc. 39, 1848) on selvitetty ne periaatteet, joiden mu-kaan yhdisteiden järjestäytyminen monomolekulaarisiksi :pintakalvoiksi tapahtuu. Erilaisia menetelmiä monomole-kulaaristen pintakalvojen valmistamiseksi ja tutkimi-seksi on käsitelty laajasti George Gainesin monografiassa (Gaines, G.L., Jr (1966) Insoluble Monolayers at --. Liquid-Gas Interfaces, Interscience Publishers, John

Wiley and Sons Inc., New York 1966).

Monomolekulaaristen pintakalvojen valmistamiseen levitetään haluttu yhdiste haihtuvassa liuottimessa, kuten esimerkiksi kloroformissa tai heksaanissa, altaassa olevan nesteen pinnalle. Nestepinnan kanssa kosketuksissa, altaan päällä olevalla puomilla rajoitetaan 2 87628 käytettävissä olevaa neste-kaasu-rajapinnan pinta-alaa, jolloin monomolekulaarisen pintakalvon kokonaispinta-ala joko pienenee tai suurenee. Näin puomilla voidaan säädellä kalvon pintajännitystä, joka on kääntäen verrannollinen kalvon pintapaineeseen. Kalvon molekyylien pakkausastetta eli pintatiheyttä voidaan mitata ns. kompressio-isotermillä määrittämällä pintapaine pinta-alan funktiona, jolloin siis saadaan pinta-ala/ molekyyli vs. pintapaine. Järjestelemällä takaisinkytkentä pintapaineanturin (tavallisimmin Wilhelmy-levy, duNoyu-rengas tai Langmuir-puomi) ja puomin liikettä kontrolloivan moottorin välille, voidaan luoda olosuhteet, joissa kalvon pintapaine, siis molekyylien pakkaustiheys pidetään vakiona. Tämä on tarpeen silloin kun nesteen, tyypillisesti veden pinnalla olevaa kalvoa siirretään pinnoitettavalle kiinteälle substraatille, joka voi olla muovia, lasia, piikiekko, metallia tms. Yhden siirron tuloksena saadaan siis yksi kerros tukipinnal-le. Tällaista kiinteälle tukipinnalle siirrettyä mono-molekulaarista kalvoa sanotaan Langmuir-Blodgett-kalvoksi. Toistamalla siirto saadaan aikaan monikerrok-sisia LB-kalvostoja.

LB-kalvoja kohtaan tunnetaan nykyään suurta mielenkiin-; toa koska ne avaavat uusia teknisiä mahdollisuuksia mm puolijohdeteollisuudessa resisteinä, valojohteina tiedonsiirrossa, lasertekniikassa SHG:n muodostuksessa, sekä myös anturitekniikassa. Vaikeutena on ollut että . . toistaiseksi ei ole ollut kaupan ns. jatkuvatoimista ; LB-menetelmää ja -laitetta.

US-julkaisussa 4,093,757 on kuvattu laite ja menetelmä substraattien pinnoittamiseksi monomolekulaarisella kerroksella amfifiilista yhdistettä. Laite on kaksiosainen ja osat erottaa amfifiilisen yhdisteen molekyylejä osasta toiseen syöttävä, vaakatasossa pyörivä, nesteeseen osittain upotettu sylinteri. Jatkuva 3 87628 päällystys ja kalvon muodostus tapahtuu tiputtamalla säädetyllä nopeudella orgaaniseen liuottimeen liuotettua kalvoyhdistettä toiseen osaan ja jatkuvasti siirtämällä sanottua yhdistettä toiseen osaan sylinteriä pyörittämällä.

US-julkaisuissa 4,722,856 ja 4,783,348 on kuvattu toisentyyppinen laite kalvojen jatkuvaksi valmistamiseksi, joissa ei käytetä lainkaan liikkuvia mekaanisia osia kosketuksessa kalvon kanssa, vaan kalvo puristetaan kokoon ja siirretään altaan toisesta osasta sen toiseen käyttämällä jatkuvaa väliainevirtausta, joko nestepinnan yläpuolella tangentiaalisesti pintaa vasten puhallettua kaasua, tai saattamalla pinta valumaan ylemmältä tasolta alemmalle, ja jatkuvasti syöttämällä kalvoyhdistettä ylemmän tason osastoon.

Nyt on keksitty menetelmä ja laite, jolla kalvojen jatkuva valmistus mahdollistetaan yksinkertaisin keinoin, jossa substraatin kerrostus kalvolla tapahtuu kontrol-loiduisti ja jolla päästään haluttaessa suuriin kerros-tusnopeuksiin, esimerkiksi nopeuteen 30 m2/h. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on ominaista, että kalvo siirretään sopivassa pintapaineessa altaaseen liittymävyöhykkeen kautta liittyvään kerrostus-osaan substraatin päällystämiseksi, jolloin altaassa olevan nesteen pinnalle, sanotun puomielimen kiertosuuntaan nähden toiselle puolelle altaan kalvonmuodostusosassa lisätään kalvoainetta uuden kalvon muodostamiseksi, joka kalvo, rajapintaa pitkin ja siihen nähden kohtisuoran akselin suhteen kiertävän puomielimen avulla vuorostaan siirretään substraatin päällystämiseksi sopivassa pintapaineessa kerrostusosaan sen jälkeen kun ensinmainittu puomielin on siirtynyt liittymävyöhykkeeseen ja pintayh-teys allasosien välillä on avautunut sallien kalvojen yhdistymisen.

4 87628

Yksinkertaisimmassa suoritusmuodossa käytetään menetelmässä vain yhtä, toisesta päästään kiertävästi laakeroitua puomia. Sitä mukaa kun kalvoa kuluu kerros-tusosassa liikkuva puomi ylläpitää vaadittavan pintapaineen pienentämällä kalvon pinta-alaa ja siirtämällä kalvo vähitellen altaan kalvonvalmistusosasta liittymä-vyöhykkeen kautta sanottuun erilliseen kerrostusosaan. Kun puomi kiertoliikkeensä aikana on saavuttanut liit-tymävyöhykkeen ja kalvo on lähes kokonaisuudessaan siirretty sitä kautta kerrostusosaan, seuraa vaihe, jossa puomin liikkeen johdosta pintayhteys liittymä-vyöhykkeestä kalvonmuodostusosaan avautuu. Ennen kun tämä vaihe on saavutettu on keksinnön mukaisesti kuitenkin altaan pinnalle, kalvonmuodostusosassa, puomin toiselle puolelle lisätty riittävästi kalvoai-netta uuden kalvon muodostamiseksi. Tässä vaiheessa puomi, kalvonmuodostusosan päätyosan sopivan muotoilun ansiosta, ulottuu sekä liittymävyöhykkeen että kalvon muodostusosan yli jolloin puomi, kun pintayhteys liittymäkohdassa avautuu, elastisesti saattaa uuden kalvon liittymään kerrostusosassa jo olevaan kalvoon. Puomi alkaa sen jälkeen työntää tätä yhdistynyttä kalvoa kerrostusasemaan sitä mukaa kun sitä kuluu substraatin päällystämiseksi. Kulloinkin puomin yhden täydellisen kierron aikana muodostetaan siis yksi uusi kalvo siirrettäväksi kerrostusosaan.

Erään toisen vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaan käytetään kahta synkronisesti käytettävää puomia, jolloin ensimmäinen puomi siirtää kalvon substraatin kerrostusosaan sitä mukaa kun kalvoa kuluu, kun taas toinen puomi yhdessä ensinmainitun puomin kanssa rajaa altaan kalvonmuodostusosasta alueen, johon lisätään kalvoai-netta uuden kalvon muodostamiseksi sanotun toisen puomin avulla siirrettäväksi substraatin kerrostusosaan kun ensinmainittu puomi on saavuttanut liittymäkohdan ja pintayhteys tämän kohdalla on auennut. Tämän suori- 5 87028 tusmuodon erään muunnokseen mukaan synkronisesti käytettäviä puomeja on kolme, jolloin, kalvonmuodos-tusprosessin kussakin vaiheessa, kulloinkin yksi on oleellisesti liikkumaton muodostaen liittymävyöhykkeen yhteydessä nesteen pintayhteyden katkaisevan väliseinän, kun taas kaksi muuta toimii edellä selostetulla tavalla. Kun puomi on ohittanut liittymävyöhykkeen ja kohtaa liikkumattoman puomin, tämä alkaa kiertoliikkeensä, kun taas viimeksi liittymävyöhykkeen ohittanut puomi on liikkumaton seuraavan kalvonmuodostusjakson aikana.

Keksinnön mukainen laite käsittää puolestaan altaan nesteen vastaanottamiseksi, sekä ainakin yhden nestepinnan kanssa kosketuksessa olevan, vaakatasossa liikuteltavan nestepintaan nähden kohtisuoran akselin suhteen altaaseen kiertävästi laakeroidun puomielimen, joka nojaa altaan reunoihin ja yhdessä näiden kanssa rajaa nesteen ja kaasun rajapintaan muodostettavan kalvon pinta-alaa, ja joka kiertoliikkeensä aikana siirtää kalvon substraatin päällystämiseksi, ja joka allas käsittää kalvonmuodostusosan, johon puomielimet on asennettu ja jossa ne suorittavat kiertoliikkeensä, jolloin laitteelle on ominaista, että allas lisäksi käsittää kalvonmuodostusosaan liittymävyöhykkeen kautta liittyvän, nesteyhteydessä tämän kanssa olevan ja kalvon vastaanottavan kerrostusosan substraatin päällystämiseksi.

Laajimmassa mielessä keksinnön mukainen laite käsittää kaksiosaisen altaan, nimittäin varsinaisen kalvonmuodostusosan, johon puomielin tai puomielimet on toisesta päästään laakeroidut ja jossa ne suorittavat kiertoliikkeensä. Erään edullisen suoritusmuodon mukaan kalvonmuodostusosa on oleellisesti katkaistun tai avoimen renkaan muotoinen ja puomielin tai -elimet on laa- 6 87628 keroitu toisesta päästään renkaan keskeltä. Tämän suoritusmuodon erään muunnoksen mukaan kalvonmuodostusosa on oleellisesti U:n muotoinen, jolloin puomielimen tai -elinten laakerointipiste puomin U:n haarojen ja uuma-osan yli tapahtuvan liikkeen aikana liikkuu edestakaisin U:n haarojen välissä olevaa, oleellisesti suoraviivaista rataa pitkin. Tällöin kerrostusosa liittyy renkaan toiseen päähän, tai U:n toiseen haaraan, muodostaen sen jatkeen. Kerrostusosan muoto ja koko eivät ole keksinnön kannalta kriittisiä, vaan riittää että se on riittävän iso substraatin päällystämistä ja pintapaineen mittaamista varten. Nämä suoritusmuodot ovat erityisen edullisia käyttää vain yhden ainoan puomielimen kanssa, vaikka on yhtä hyvin ajateltavissa niiden käyttöä kahden tai useamman puomin kanssa. Käytettäessä yhden puomin ratkaisua on toimivan laitteen aikaansaamiseksi puomin, ainakin jossakin asennossaan, samanaikaisesti leikattava sekä kalvonmuodostusosan leveys että liitty-mävyöhykkkeen leveys. Tällöin viimeistään siinä vaiheessa kun pintayhteys liittymävyöhykkeen alueella avautuu tai on avautumassa, alkaa puomi työntää myös . - kalvonmuodostusosaan muodostettua uutta kalvoa oikeassa pintapaineessa liittymävyöhykkeeseen, jossa se elasti-sesti yhtyy kerrostusosassa jo olevan kalvon kanssa. Puomielimen muoto voi vaihdella, erityisesti voidaan sen liittymävyöhykkeen kohdalle osuva osa muotoilla siten että pinnan avautuminen liittymävyöhykkeessä tapahtuu mahdollisimman joustavasti.

Erään vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaan kalvonmuodostusosa on oleellisesti ympyränmuotoinen, jonka ympyrän keskipisteen kohdalle puomi(t) on kiertyvästi laakeroitu, ja ulkonevat ympyrän keskeltä säteen suunnassa ulospäin altaan seinämien yli. Kerrostusosa liittyy tällöin kalvonmuodostuosaan edullisesti oleellisesti tangentiaalisesti, jolloin sanottujen osien liittymä- 7 $7u28 vyöhyke sijaitsee kalvonmuodostusosan ajatellun kehän läheisyydessä tällä alueella. Kuten edellä on selostettu, ei kerrostusosan muoto tai koko ole tässäkään suoritusmuodossa kriittinen, riittää että se on riittävän iso kerrostusaseman ja pintapainemittausaseman sisällyttämiseksi. Tässä suoritusmuodossa käytetään kuitenkin mieluimmin kahta itsenäisesti laakeroitua, mutta synkronisesti käytettävää puomia, jolloin kulloinkin toinen on siirtämässä kalvoa kerrostusosaan liittymä-vyöhykkeen kautta, kun taas tämän puomin ja toisen puomin rajaamalla alueella muodostetaan uusi kalvo siirrettäväksi kerrostusosaan jatkeeksi ensinmainitulle kalvolle. Tämän suoritusmuodon erään vaihtoehtoisen rakenteen mukaan puomeja on kolme, jolloin kulloinkin yksi muodostaa liittymävyöhykkeen välittömässä läheisyydessä olevan liikkumattoman, pintayhteyden katkaisevan väliseinämän. Tämä rakenne edistää kalvon siirtymistä kokonaisuudessaan toivotulla tavalla kerrostusosaan. Puomien rakenne on tällöin mieluimmin sellainen että ne symmetrisesti laajenevat suunnassa keskeltä ulospäin, jolloin puomi voi asettua tiivisti väliseinämänä toimivaa toista puomia vasten, edistäen siten kalvon täydellistä siirtymistä kerrostusosaan ja varmistaen laitteen pysymisen puhtaana.

Keksintö mahdollistaa siten kaksiulotteisen kalvon jatkuvan siirtämisen substraatin päällystämiseen pumpun tai palkeiden tavoin toimivan laitteen avulla.

Kuten edellä on mainittu, tapahtuu pintapaineen mittaus esimerkiksi sinänsä tunnetulla tavalla käyttäen pinta-paineanturia altaan kerrostusosassa, joka anturi on takaisinkytketty, esimerkiksi tietokoneen välityksellä, puomin tai puomien liikettä kontrolloivaan moottoriin, jolloin, useiden puomien ollessa kyseessä, on mahdollista säätää näiden keskinäiset nopeudet sopiviksi ottaen 8 87628 huomioon myös kalvoaineen lisäysnopeus altaaseen. Käytettäessä U:n muotoista pitkänomaista allasta, voi puomin kiinnitys- tai laakerointipiste olla osana rataa tai kuljetinta, joka liikkuu kahden, U:n haarojen välissä olevan pyörän ympäri. Pintapaineen mittaus ja puomien keskinäinen nopeudensäätö näin mitatun arvon perusteella, samoinkuin puomien laakerointitapa, on sinänsä tunnettua tekniikkaa eikä muodosta osaa tätä keksintöä.

Seuraavassa kuvataan keksintö yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuvio la esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen laitteen allasosan ensimmäistä suoritusmuotoa ylhäältäpäin katsottuna, kuvio ib vastaavaa allaslaitetta kaavamaisesti ja perspektiivissä, kuvio 2 esittää kaavioimaisesti keksinnön erästä toista suoritusmuotoa ylhäältäpäin katsottuna, ja kuviot 3a - 3d kaaviomaisesti keksinnön mukaisen laitteen kolmatta suoritusmuotoa, jossa käytetään kolme puomia, jolloin kuviot a - d esittävät puomien asentoja yhden kalvonvalmistusjakson eri vaiheissa.

Kuviossa la on allas 1 esitetty erittäin kaavioimaisesti ylhäältäpäin, ja kuviossa Ib koko allaslaitetta perspektiivissä. Allas on oleellisesti avoimen renkaan muotoinen ja se on sopivasti valmistettu työstämällä, esim. kaivertamalla se sopivaa materiaalia olevaan työkappa-leeseen muodostaen kokonaisuutena viitenumerolla 2 kuvatun allaslaitteen. Altaan seinämien 3 yläreuna muodostaa allaslaitteen yläpinnan. Allas täytetään subfaa- 9 87628 sinä käytettävällä nesteellä siten, että nesteen kalvon kannattava rajapinta on aivan allaslaitteen yläpinnan tasolla. Altaan sisäpinnat, samoinkuin allaslaitteen yläpinta on mieluimmin päällystetty jollakin hydrofobisella aineella, esimerkiksi tetrafluoripolyetyleenillä (Teflon). Allas muodostuu kahdesta osasta, nk. kalvon-muodostusosasta 4, joka pääasiassa vastaa altaan rengasmaista osaa, ja jonka suljettu päätyosa on merkitty kirjaimella 4a, sekä kerrostusosasta 5, josta kuviossa on esitetty vain osa, nimittäin kerrostusosan ja kal-vonmuodostusosan liittymävyöhyke 6. Liittymävyöhyke muodostaa kalvonmuodostusosan kanssa oleellisesti spiraalimaisen tai simpukkamaisen rakenteen. Allaslaittee-seen kuuluu puomi 7, joka on pyörivästi laakeroitu suunnilleen renkaan keskellä olevan pystysuoran akselin 8 suhteen. Kuviossa la puomi on esitetty kalvonmuodos-tusprosessin kahdessa eri vaiheessa a ja b, jolloin toisessa asennossa a puomi on merkitty katkoviivoin 7'. Puomin 7 pituus on sellainen että se ulottuu kalvonmuo-dostusosassa 4 olevan nestepinnan yli jokaisessa kulma-asennossaan. Yhdessä altaan seinämien kanssa se rajoittaa kulloinkin nestepinnasta pinta-alan kalvoa varten. Laite toimii seuraavasti. Oletetaan että puomi on kohdassa a. Kalvo on jo muodostettu neste/kaasu-rajapin-taan puomin liittymävyhykkeeseen päin olevalla puolella. Puomi liikkuu tietyllä, substraatin kerrostumisno-peudesta riippuvalla nopeudella vastapäivään, niin että pintapaine koko ajan pysyy substraatin kerrostamiseen sopivassa arvossa. Näin puomi siirtää kalvon vähitellen kerrostusosaan 5. Tänä aikana on puomin vastakkaiselle puolelle lisätty riittävästi uutta kalvoainetta "uuden" kalvon muodostamiseksi. Lisättävä määrä säädetään siten että kun puomi saavuttaa aseman b, eli on saavuttanut molempien allasosien liittymävyöhykkeen 6, ja puomin siirtyminen edelleen kiertosuunnassa avaa pintayhteyden liittymävyöhykkeen 6 ja allasosan 4 välillä, puomin ίο 8 / C 2 8 vastakkaiselle puolelle muodostettu uusi kalvo liittyy liittymävyöhykkeessä olevaan kalvoon. Asennossa b puomi ulottuu samanaikaisesti sekä kalvonmuodostus-osan, erityisesti sen päätyosan 4a, että päätyosasta altaan väliseinämän 4b välityksellä erotetun liittymävyöhyk-keen yli. Puomi on siis samanaikaisesti kosketuksessa sekä uuden että edellisellä kierroksella valmistetetun kalvon kanssa. Siinä vaiheessa kun puomin liikkeen seurauksena pintayhteys avautuu, puomi 7 työntää osassa 4 olevaa uutta kalvoa liittymävyöhykkeeseen sopivassa pintapaineessa. Tällä tavalla aikaansaadaan puomin jatkuvan, pintapainemittaukseen perustuvan, nopeudeltaan säädetyn kiertoliikkeen avulla jatkuva kalvonmuodostus ja substraatin jatkuva kerrostuminen. Puomi tehdään edullisesti jostakin hydrofiilisestä aineeesta, esimerkiksi Delrin-muovista. Allasaineeksi valitun materiaalin ansiosta puomi liukuu lähes kitkatta allaslaitteen yläpintoja pitkin.

Erään vaihtoehtoisen, oleellisesti samalla periaatteella toimivan suoritusmuodon mukaan, joka on kaaviomaisesti esitetty kuviossa 2, ja jossa käytetään kuviota 1 vastaavia viitenumerolta, allas on pitkänomaisen U:n muotoinen, koostuen kalvonmuodostusosasta 4 ja kerrostus-osasta 5 ja nämä yhdistävästä liittymävyöhykkeestä 6. Oleellisin ero tämän ja kuvion 1 suoritusmuodon välillä on puomin 7 tai sen kiinnityspisteen 8 liikkumaradassa. Tässä suoritusmuodossa puomi on toisesta päästään 8 kiinnitetty kuljettimeen 9, joka kiertää pitkänomaista rataa kahden pyörän 10 ja 10' ympäri. Kuljetin 9 voi olla minkälainen tahansa tarkoitukseen sopiva kuljetin, esimerkiksi ketjukuljetin, jolloin pyörät 10, 10' vastaavasti voivat olla hammaspyöriä tai vastaavia. Pisteen 8 suorittaessa oleellisesti edestakaista liikettä U:n haarojen välissä, puomi 7 suorittaa pitkänomaisen, altaan kalvonmuodostusosaa 4 pyyhkivän kiertoliikkeen 11 87628 vastaavalla tavalla kun kuvion 1 suoritusmuodossa. Puomin kaksi vaihtoehtoista asentoa on esitetty kohdassa a (katkoviivoin) sekä kohdassa b, jossa puomi on liittymävyöhykkeellä juuri ennen kun pintayhteys on avautumassa ja puomin molemmin puolin olevat kalvot yhdistymässä. Puomi leikkaa tässä asennossa sekä kalvon-muodostusosan päätyosan 4a että liittymävyöhykkeen ja liikkuessaan eteenpäin saattaa uuden kalvon pintapaineen sopivaan arvoon sen siirtämistä varten liitty-mävyöhykkeeseen.

Kuviossa 3 on esitetty vielä eräs keksinnön mukainen suoritusmuoto. Vastavista osista on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1 ja 2. Laitteessa on kolme, synkronisesti käytettävää puomia 7a, 7b, ja 7c, joiden liike ohjataan kerrostusosassa 5 mitatulla pintapaineella. Allas on tässä suoritusmuodossa oleellisesti ympyränmuotoinen ja puomit on laakeroitu koaksiaalisesti, mutta itsenäisesti altaassa olevan nesteen pinnan yläpuolelle ulottuvan pystysuoran akselin 8 varaan. Kerrostusosa, tai sen toinen seinämä 11, liittyy liittymävyöhykkeen 6 kautta oleellisesti tangentiaalisesti kalvonmuodostusosaan. Kuvion 3a mu-kaiseen kalvonmuodostusprosessin vaiheessa puomi 7a on : siirtämässä sen kiertosuunnassa olevaa kalvoa kerrostus- osaan. Ennenkuin puomi 7a on saavuttanut liittymävyöhykkeen, lisätään nesteen pinnalle puomin 7a toiselle puolelle, puomien 7a ja 7b rajaamalle pinta-alueelle, kalvoainetta. Puomi 7c on tämän syklin aikana liikkumaton toimien väliseinänä ja katkaisten pintayh-teyden puomien 7b ja 7a välillä. Kuvion 3b esittämässä tilanteessa puomi 7a on jo saavuttanut liittymävyöhykkeen ja juuri avannut pintayhteyden tämän ja kalvonmuo-dostusosan välillä, ja puomi 7b on vastaavasti siirtynyt jonkin verran eteenpäin. Puomin 7a molemmin puolin . . olevat kalvot yhdistyvät elastisesti oikeassa 12 8 7 o 2 8 pintapaineessa. Kuvion 3c esittämässä vaiheessa puomi 7a on siirtynyt liittymävyöhykken yli asettuen puomia 7c vasten. Tällöin näiden puomien välillä ollut kalvo-aine on pakotettu siirtymään liittymävyöhykkeeseen. Samalla puomi 7b on siirtynyt eteenpäin ja työntää vuorostaan yhdistyneen kalvon liittymävyöhykkeeseen ja kerrostusosaan. Puomi 7a toimii seuraavan syklin aikana väliseinänä, puomi 7c puolestaan alkaa kiertoratansa, ja kalvonmuodostavaa ainetta lisätään tällä kierroksella puomien 7b ja 7c väliselle alueelle. Kuten kuvioista nähdään, vastaa kuvion 3d mukainen tilanne kuvion 3a tilannetta, paitsi että puomit ovat vaihtaneet paikkaa. Puomit ovat tässä suoritusmuodossa mielellään hieman altaan keskiosasta ulospäin divergoivia muodostaen siten kapeakärkiset tasakyIkiset kolmiot, jotka tiiviisti asettuvat toisen puomin kylkeä vasten.

Tämä suoritusmuoto voidaan toteuttaa myös järjestelyllä, jossa on vain kaksi puomia, jolloin kulloinkin liikkumaton väliseinäpuomi jätetään pois. Tässä tapauksessa kuitenkin osa kalvosta saattaa "livahtaa" liittymävyö-hykkeen ohi takaisin kalvonmuodostosaan, jolloin nestepintaa on aika-ajoin puhdistettava, esimerkiksi imemällä mahdolliset ei-toivotut materiaalit pois sen pinnalta.

Tässä suoritusmuodossa on edullista että puomin leveys sen ulkopäässä on riittävän suuri niin että se pääty-pintansa leveydellä ainakin jossakin vaiheessa katkaisee pintayhteyden liittymäkohdan ja kalvonmuodostusosan välillä päätypinnan toimiessa tavallaan väliseinämänä.

Kalvoaineen lisäys nesteen pinnalle tapahtuu esimerkiksi tietokoneen ohjaamalla nesteen annostelijalla. Annostelijan kärki koskettaa applikaation aikana kaasu/neste-rajapintaa. Applikaattorin kärki siirretään applikoinnin jälkeen pois altaan päältä tietokoneen I: 13 / υ 2 8 ohjaaman sähkömoottorin avulla, jotta puomin liikkeelle saadaan tarvittava tila.

Laitteen toimintaa ohjaa pintapaineanturin ja puomistoa käyttävän sähkömoottorin tai -moottoreiden väliin kytketty mikroprosessori, joka myös ohjaa kulloinkin sähkömoottorin välityksessä kalvoaineen annostelijaa ja annostelijan applikaattoriosaa. Puomin aseman (kalvon pinta-alan) ilmaisemiseksi puomi on edullisesti takaisinkytketty mikroprosessoriin. Pintapaine saatetaan edullisesti vaikuttamaan sitä puomia käyttävään moottoriin, joka kulloinkin on siirtämässä kalvoa kerrostuso-saan. Kiertosuuntaan nähden vastakkaisessa suunnassa seuraavan puomin nopeus puolestaan määräytyy ensinmainitun puomin nopeuden (aseman) ja mahdollisesti kalvo-aineen lisäysnopeuden perusteella. Lisäysnopeus kuitenkin mieluimmin säädetään vakioksi ja optimaaliseksi kutakin systeemiä varten. Tarvittaessa voidaan systeemin kytkeä myös imulaite pinnan puhdistamiseksi kalvomate-riaalij äännöksistä.

Claims (12)

14 87628

1. Menetelmä monomolekulaarisen kalvon jatkuvaksi valmistamiseksi altaassa (1) olevan nesteen ja kaasun rajapinnassa, ja sen jatkuvaksi siirtämiseksi substraatin päällystämistä varten, jolloin kalvon pinta-alaa rajoitetaan altaan reunojen ja näiden päällä lepäävän, vaakatasossa liikuteltavan, rajapintaa pitkin ja siihen nähden kohtisuoran akselin suhteen kiertävän puomielimen (7, 7', 7a-7c) avulla, tunnettu siitä, että kalvo siirretään sopivassa pintapaineessa altaaseen liittymävyöhykkeen (6) kautta liittyvään kerrostusosaan (5) substraatin päällystämiseksi, jolloin altaassa olevan nesteen pinnalle, sanotun puomielimen kiertosuuntaan nähden toiselle puolelle altaan kalvonmuodostusosassa (4) lisätään kalvoainetta uuden kalvon muodostamiseksi, joka kalvo, rajapintaa pitkin ja siihen nähden kohtisuoran akselin suhteen kiertävän puomielimen avulla vuorostaan siirretään substraatin päällystämiseksi sopivassa pintapaineessa kerrostusosaan sen jälkeen kun ensinmainittu puomielin on siirtynyt liittymä-vyöhykkeeseen ja pintayhteys allasosien välillä on avautunut sallien kalvojen yhdistymisen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yksi, toisesta päästään (8) laakeroitu puomielin (7, 7') suorittaa kiertoliikkeen rengasmaista tai pitkänomaista rataa pitkin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puomeja (7) on yksi joka puomi ainakin yhdessä asennossaan kiertoliikkeensä aikana on kosketuksessa kalvon kanssa sekä kalvonmuodostusosassa (4) että liittymävyöhykkeessä (6).

4 Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puomien keskinäiset kiertono- is b 7 ύ 2 8 peudet säädetään substraatin päällystysaseman kohdalla mitatun pintapaineen perusteella.

5. Laite monomolekulaarisen kalvon jatkuvaksi valmistamiseksi nesteen ja kaasun rajapinnassa ja sen jatkuvaksi siirtämiseksi substraatin päällystämiseksi, joka laite käsittää altaan (1) nesteen vastaanottamiseksi, sekä ainakin yhden, nestepinnan kanssa kosketuksessa olevan, vaakatasossa liikuteltavan, nestepintaan nähden kohtisuoran akselin suhteen altaaseen kiertävästi laakeroidun puomielimen, (7, 7', 7a-7c), joka nojaa altaan reunoihin (3) ja yhdessä näiden kanssa rajaa nesteen ja kaasun rajapintaan muodostettavan kalvon pinta-alaa, ja joka kiertoliikkensä aikana siirtää kalvon substraatin päällystämiseksi, ja joka allas (1) käsittää kalvonmuodostusosan (4), johon puomielimet on asennettu ja jossa ne suorittavat kiertoliikkeensä, tunnettu siitä, että allas lisäksi käsittää kalvonmuodos-tusosaan 1iittymävyöhykkeen (6) kautta liittyvän, neste-yhteydessä tämän kanssa olevan ja kalvon vastaanottavan kerrostusosan (5) substraatin päällystämiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen kalvonmuodostusosa (4) on oleellisesti katkaistun renkaan muotoinen ja puomielin (7, 7', 7a-7c) on toisesta päästään (8) laakeroitu oleellisesti renkaan keskeltä kohtisuoraan ylöspäin suunnattuun akse-liin.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen kalvonmuodostusosa (4) on oleellisesti U:n muotoinen ja puomielin on toisesta päästään (8) kiinnitetty kohdasta, joka puomin kiertoliikkeen aikana liikkuu edestakaisin U:n haarojen välissä olevaa oleellisesti edestakaista rataa pitkin.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että puomeja on yksi (7, 7') ja ainakin yh- 16 -1' ' ^ 8 dessä asennossaan se ulottuu sekä kalvonmuodostusosan (4), erityisesti sen päätyosan (4a) että liittymävyöhykkeen (6) leveyden yli.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäinen allasosa (4) on oleellisesti ympyränmuotoinen ja siinä on ainakin kaksi, kulloinkin itsenäisesti ja koaksiaalisesti laakeroitua puomia (7a, 7b), joista kalvonmuodostusprosessin jokaisessa vaiheessa kulloinkin toinen (7a, kuv. 3a) rajaa kerrostusosan (5) ja liLttymävyöhykkcon (6) seinämien kanssa substraatin päällystämiseksi tarkoitetun kalvon pinta-alaa, ja toinen puomi (7b) yhdessä ensinmainitun puomin (7a) kanssa ensimmäisessä allasosassa rajaa seuraavana substraatin päällystykseen tarkoitetun kalvon pinta-alaa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ensimmäisessä allasosassa on kolme puomia (7a, 7b, 7c), joista kalvonmuodostusprosessin joka vaiheessa kulloinkin yksi (7c, kuv. 3a) on liikkumaton katkaisten pintayhteyden kahden muun puomin (7a, 7b) välillä.

17 S 7 u 2 8