JP2003168599A - 荷電変換膜、荷電変換膜の製造方法、及び荷電変換膜の製造装置 - Google Patents
荷電変換膜、荷電変換膜の製造方法、及び荷電変換膜の製造装置Info
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Abstract
数を減少させることのできる新規な荷電変換膜を提供す
る。 【解決手段】 所定の基板上に形成した後剥離した薄膜
40を、水槽20内に満たした水の水面に載置した後、
水位を減少させ、ジグ基板10の折曲げ板1に接触させ
ることによって2つに折曲げ、膜形成支持板2に沿って
曲面状に変形させると同時に貼付け領域Rで貼付けるこ
とによって貼付け膜41を形成する。貼付け膜41の乾
燥後、膜形成支持板2の近傍を除く領域にアニール処理
を施し、折曲げ板1、膜受け5、及び対向支持板3に沿
って切り取ることにより、薄膜基板4−1で1辺を自立
的に支持された荷電変換膜50を得る。
Description
どに用いる荷電変換膜の製造方法、及び荷電変換膜の製
造方法、並びにその荷電変換膜に関する。
イオン源から導入されたイオンビームから加速すべき荷
電粒子を抽出するために、荷電変換膜が用いられてい
る。この荷電変換膜によれば、前記イオンビームが前記
荷電変換膜を通過する間に、前記荷電変換膜を構成する
物質の原子核のクーロン力によって、前記イオンビーム
の電子を散乱させて電離し、陽子などの目的とする荷電
粒子のみを取り出す。
電粒子加速器の概略を示す図であり、図2は、荷電粒子
加速器に用いる荷電変換膜の構成を示す図である。図1
に示すように、入射イオンビームは、荷電変換膜を通過
して所定の荷電粒子に変換された後、この荷電粒子のみ
が荷電粒子加速器内に入射され、既に入射された荷電粒
子と合流し、周回軌道上を周回することによって加速さ
れる。一方、図2に示すように、荷電変換膜は四角形状
を呈し、荷電変換膜自体が極めて薄いため、安定した支
持構造を保持するためには、周回軌道側が開放された3
辺支持の構成を採る。
の加速すべき荷電粒子の数を増加させるために、荷電粒
子の軌道範囲を水平方向及び垂直方向に所定の分布を有
するように入射させるペイントが計画されている。この
場合、軌道上を周回している多量の荷電粒子が同一の荷
電変換膜を多数回通過すると、荷電粒子の散乱が生じた
り、荷電変換膜の変形及び過度の加熱による変形が生じ
たりしてしまい、荷電変換膜が破損してしまう場合があ
る。
ビーム径と同等の幅まで縮小したり、周回中の荷電粒子
の軌道をパルス電磁石などによって適宜に移動したりし
て、周回中の荷電粒子が荷電変換膜を通過する回数を減
少させることが求められている。
いては、周回中の総ての荷電粒子が荷電変換膜中を通過
するために、上述した数々の問題が顕著に発生するよう
になる。そこで、図3及び図4に示すように、荷電変換
膜を2辺で支持したものや、支持枠の上下に亘って張り
巡らされた細線によって荷電変換膜を支持する構成のも
のが提案されている。
支持構造の荷電変換膜では、上記3辺支持構造の荷電変
換膜に比較して荷電粒子の膜通過回数は半減する。しか
しながら、周回中の荷電粒子の軌道中心が常に膜面上に
存在するため、膜面の単位面積当たりの通過回数に変化
はないため、荷電変換膜の変形や破損については、前記
3辺支持構造と同程度に生じる。さらに、図4に示す細
線支持の荷電変換膜もにおいても、細線自体が荷電粒子
中に配置されるため、前記細線によって荷電粒子の散乱
を生ぜしめるとともに、細線自体の破損を生ぜしめる場
合があった。
規な構成の荷電変換膜を提供するとともに、その製造方
法及び製造装置を提供することを目的とする。
本発明は、矩形状を呈するとともに曲面状の膜面を有
し、1辺のみで自立的に支持することのできる荷電変換
膜に関する。
概略図である。図5に示すように、本発明の荷電変換膜
は、矩形状であって、膜面は曲面状を呈している。そし
て、その1曲辺を支持部において、その曲面形状を維持
したまま自立的に支持される。すなわち、図5に示す荷
電変換膜は、膜面が曲面状であって、その結果、1辺支
持によって自立的に支持することができる。このよう
に、本発明に従った図5に示す本発明の荷電変換膜は、
支持構造が簡易であるために、極めて操作性が容易であ
る。
荷電粒子の数を増加させるために、荷電粒子の軌道範囲
を水平方向及び垂直方向に所定の分布を有するように入
射させるペイントにおいて、本発明の荷電変換膜を用
い、その大きさ及び設置場所を予め適当に設定しておく
ことによって、入射イオンビームのみを通過させ、周回
中の荷電粒子を極力通過させないようにすることができ
る。したがって、加速過程にある荷電粒子の散乱などを
効果的に抑制することができる。さらに、荷電変換膜自
体の変形や破損を防止することもできる。
換膜をA−A線に沿って切った場合を示す断面図であ
る。本発明の荷電変換膜は、1辺で支持することができ
るように、膜面が曲面状であることが必要であるが、具
体的な形状は、例えば図6に示すような波形状、あるい
は図7に示すような曲面状に形成することができる。
速などの実用に供すべく、単位面積当たりの重量が5μ
g/cm2〜1mg/cm2である。すなわち、本発明
の荷電変換膜は、このような要件を満足する材料から構
成することができる。このような材料としては、炭素を
例示することができる。
換膜の製造装置については、以下の発明の実施の形態に
おいて詳述する。
すように、矩形状であって、膜面が曲面状を呈し、1辺
のみで自立的に支持できることが必要であり、好ましく
は以下の装置を用い、以下に示す方法に従って製造する
ことができる。
ジグ基板の構成を示す正面図であり、図9は、図8に示
すジグ基板のB−B線に沿って切った場合の側面図であ
る。図8及び図9に示すジグ基板10は、折曲げ板1
と、波形の板面を有する膜形成支持板2と、この膜形成
支持板2と対向して設けられた対向支持板3と、膜形成
支持板2と連結して設けられた薄膜基板4−1と、対向
支持板3と連結して設けられた薄膜基板4−2と、膜受
け5とを具えている。これらの各構成部材は、固定部材
6によって固定されている。さらに、固定部材6には角
度調整軸7が取り付けられ、支持枠8によって支持され
ている。
製造方法を示す工程図である。最初に、所定の基板上に
上述したカーボンなどからなる薄膜40を蒸着法などに
よって所定の厚さに形成する。次いで、薄膜40を有す
る基板を、図10に示すような水槽20内に満たされた
水30中に端から沈めるともに、所定の剥離材を用い
て、薄膜40を前記基板から剥離しての水面上に載置す
る。水30内には、図8及び図9に示したジグ基板10
が水没されている。
ていくと、図11に示すように、薄膜40はジグ基板1
0の折曲げ板1と接触して折曲げられるとともに、膜形
成支持板2及び対向支持板3に沿って変形する。また、
折曲げられた薄膜40の、膜形成支持板2及び対向支持
板3を介して対向する2つの面は、ジグ基板10の貼付
け領域Rにおいて、折曲げられるとほぼ同時に貼付けら
れる。貼付け膜41は、膜形成支持板2の板面形状を反
映して波形、すなわち曲面状となる。
板2を介して貼付けられる際には、貼付けられるべき対
向する2つの膜面が、折曲げ方向と略平行となって互い
に垂直の状態で貼付けられるように、角度調整軸7によ
って膜形成支持板2の板面の接戦方向が前記折曲げ方向
と略平行となるようにすることが好ましい。これによっ
て、貼付けの際に余分な表面張力の水平成分が作用しな
くなるため、膜面の変形や破損を防止して、貼付けを確
実に行なうことができる。
成支持板2のX点を介して貼付けを行なう際には、図9
に示すままの状態では、X点における接戦の角度が折曲
げ方向(垂直方向)と角度θを成しており、このままの
状態で貼付けを行なうと、余分な表面張力の水平成分が
生じてしまうことになる。したがって、角度調整軸7に
よって固定部材6の全体を左方向に角度θだけ回転させ
ることにより、X点における接線は、折曲げ方向(垂直
方向)と略平行となる。この結果、X点において余分な
表面張力の水平成分を発生させることなく、貼付けを行
なうことができる。
も、貼付けが折曲げ方向(垂直方向)と略平行となるよ
うに角度調整軸7を逐次調整して貼付けを実施する。
1の下部は膜受け5によって保持される。その後、貼付
け膜41を乾燥させた後、膜形成支持板2の近傍を除く
全体に放射熱を加えることによってアニール処理を施
す。次いで、図13に示すように、貼付け膜41を折曲
げ板1、対向支持板3、及び膜受け5に沿って切り離
し、図14に示すような、例えば波形形状の荷電変換膜
50を得ることができる。
方法に起因して貼付け膜41から構成される荷電変換膜
50は、その膜中に膜形成支持板2を介入させた構造を
呈し、膜形成支持板2を介して薄膜基板4−1で支持さ
れた構造を呈する。すなわち、薄膜基板4−1が支持部
材として機能し、薄膜基板4−1により1辺で自立的に
支持された荷電変換膜50を得ることができる。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。例えば、図10〜図14では、波形形状の荷電変換
膜を作製する場合について説明したが、膜形成支持板の
形状を適宜に調節することによって、図7に示すような
曲面形状の荷電変換膜を得ることもできる。
板を水30内に水没させることによって剥離している
が、実験者の手や所定の器具を用いて剥離することもで
きる。
支持枠を用いることなく大きさを自在に変化させること
ができ、操作性に優れた新規な荷電変換膜を提供するこ
とができる。
示す概略図である。
る。
る。
である。
る。
った場合の断面図である。
った場合の断面図である。
するジグ基板の一例を示す構成図である。
った場合の断面を示す図である。
程を示す図である。
る。
る。
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 矩形状を呈するとともに曲面状の膜面を
有し、1辺のみで自立的に支持することのできる荷電変
換膜。 - 【請求項2】 単位面積当たりの重量が5μg/cm2
〜1mg/cm2であることを特徴とする、請求項1に
記載の荷電変換膜。 - 【請求項3】 所定の基板上に所定の材料よりなる薄膜
を形成する工程と、 前記薄膜を前記基板上より剥離して、ジグ基板が埋没さ
れた液体の液面上に載置する工程と、 前記液体の液面位置を減少させて前記薄膜を前記ジグ基
板の折曲げ板と接触させて2つに折り曲げる工程と、 2つに折り曲げられた前記薄膜を前記ジグ基板の膜形成
支持板に沿って、前記薄膜を曲面状に変形させるととも
に、前記薄膜の、前記膜形成支持板を介して対向する2
つの膜面を貼付ける工程と、 前記薄膜を乾燥させた後、前記薄膜の、前記膜形成支持
板で支持された部分の近傍を除く部分に対してアニール
処理を施す工程と、 前記薄膜のアニール処理の施された部分を切除すること
により、膜面が曲面状の荷電変換膜を得る工程と、 を含むことを特徴とする、荷電変換膜の製造方法。 - 【請求項4】 前記2つの対向する膜面を、前記薄膜の
折り曲げ方向と略平行な状態において貼付ることを特徴
とする、請求項3に記載の荷電変換膜の製造方法。 - 【請求項5】 前記薄膜の単位面積当たりの重量が5μ
g/cm2〜1mg/cm2であることを特徴とする、
請求項3又は4に記載の荷電変換膜の製造方法。 - 【請求項6】 所定の液体を充填しておくための容器
と、この容器内において、前記液体が充填された際に埋
没するように設けられたジグ基板とを具え、 前記ジグ基板は、その上部において所定の薄膜を2つに
折り曲げるための折曲げ板と、前記薄膜を折り曲げた後
曲面状に変形させるための膜形成支持板とを具えること
を特徴とする、荷電変換膜の製造装置。 - 【請求項7】 前記薄膜の、前記膜形成支持板を介して
対向する2つの膜面を、所定の状態で貼付るための角度
調整軸を具えることを特徴とする、請求項6に記載の荷
電変換膜の製造装置。
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