JP2019110109A - 電子ストリッパフォイルおよびそれを有する粒子加速器 - Google Patents

電子ストリッパフォイルおよびそれを有する粒子加速器 Download PDF

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Abstract

【課題】荷電粒子から電子を除去するストリッパフォイルを介して荷電粒子ビームを導く粒子加速器を提供する。【解決手段】システムは、荷電粒子の粒子ビームを指定された経路に沿って導くように構成された粒子加速器１０２を含む。本システムはまた、粒子加速器１０２の下流に配置された抽出装置を含む。抽出装置は、ストリッパフォイル１３４と、ストリッパフォイル１３４を保持するフォイルホルダ１３０とを含む。フォイルホルダ１３０は、粒子ビームがストリッパフォイル１３４上に入射するように粒子ビームの指定された経路を横切ってストリッパフォイル１３４を配置するように構成される。ストリッパフォイル１３４は、荷電粒子から電子を除去するように構成され、ストリッパフォイル１３４は、互いに対して積層されたバッキング層および導電層を含む。バッキング層は合成ダイヤモンドを含む。【選択図】図１

Description

本明細書で開示される主題は、一般的にはサイクロトロンなどの粒子加速器に関し、より詳細には、荷電粒子から電子を除去するストリッパフォイルを介して荷電粒子ビームを導く粒子加速器に関する。
粒子加速器は、医学療法および撮像のための、また医学および物理学の研究のための放射性核種を生成するために使用することができる。サイクロトロンは一種の粒子加速器であり、より大きな核種生成システムの一部であってもよい。他の粒子加速器と同様に、サイクロトロンは、荷電粒子ビーム（例えば、Ｈ−イオン）を加速し、ビームを出発材料内に導いて同位体を生成する。サイクロトロンは、排気された加速チャンバ内の所定の軌道に沿って荷電粒子を加速して誘導するために、電場および磁場を使用する複雑なシステムである。荷電粒子ビームが軌道の外側部分に到達すると、荷電粒子ビームは荷電粒子から電子を除去する材料シート（「ストリッパフォイル」と呼ばれる）を通過する。電場によってもはや導かれていない粒子ビームは、軌道を出て、例えばターゲットアセンブリに向かう。
核種生成のためのターゲットアセンブリは、出発材料を保持するチャンバ（生成チャンバと呼ばれる）を含み、出発材料は液体、気体または固体材料であってもよい。ターゲットアセンブリは、ビームを受け取り、ビームを生成チャンバ内の出発材料に入射させることができるビーム通路を有する。生成チャンバ内に出発材料を収容するために、ビーム通路は別の材料シート（本明細書では「ターゲットフォイル」と呼ぶ）によって生成チャンバから分離される。より具体的には、生成チャンバは、ターゲット本体内の空隙によって画定されてもよい。ターゲットフォイルは片側の空隙を覆う。粒子ビームはターゲットフォイルを通過し、生成チャンバ内の出発材料に入射する。
多くの場合、別のフォイル（本明細書では「フロントフォイル」と呼ぶ）を使用することができる。フロントフォイルは、「劣化フォイル」または「真空フォイル」と記載されることがある。フロントフォイルは、粒子ビームがターゲットフォイルと交差する前にフロントフォイルと交差するように、ストリッパフォイルの下流であるがターゲットフォイルの上流に配置される。フロントフォイルは、粒子ビームのエネルギーを減少させ、サイクロトロンの真空からターゲットアセンブリを分離する。
TAKEDA et al.; "Development of Hybrid Type Carbon Stripper Foils with High Durability at .1800K for RCS of J-PARC," IEEE Particle Accelerator Conference, 2007; 3 pages.
様々なフォイルの各々は、単一の材料組成物（例えば、同じ材料の単一層）のみから構成することができる。ターゲットフォイルは、２つ以上の層（例えば、別の層で被覆された金属シート）を含むことができる。異なる目的および環境のために、フォイルは、異なる厚さおよび材料のタイプなど、異なる性質を有することが多い。例えば、ターゲットフォイルは、生成チャンバに隣接するターゲットフォイルの側面に沿って高い圧力を受けることがある。ターゲットフォイルはまた、出発材料との接触により腐食性および酸化性の環境を経験することがある。高温および高圧は、ターゲットフォイルを破裂、溶融、または他の損傷に対して脆弱にする応力を引き起こす。ターゲットフォイルからのイオンが出発材料によって吸収されると、ターゲットフォイルはターゲット媒体を汚染する可能性もある。フロントフォイルは、とりわけ、粒子ビームのエネルギーを指定量だけ減少させるように構成されることがある。
ストリッパフォイルも劣化の影響を受けやすい。例えば、グラファイトフォイルは、負に帯電した水素イオンをプロトンに変換する電子ストリッパとして使用されている。しかしながら、時間の経過と共に、周期的なイオンビーム暴露は、グラファイトフォイルにしわおよび／または破壊を生じさせ、使用に適さなくなる。ストリッパフォイルの寿命が長いと、核種生成システムの停止時間が短縮され、システムを作動させるための全体的なコストが低減され、保守要員への放射線被曝も低減されると考えられる。
一実施形態では、荷電粒子の粒子ビームを指定された経路に沿って導くように構成された粒子加速器を含むシステムが提供される。本システムはまた、粒子加速器の下流に配置された抽出装置を含む。抽出装置は、ストリッパフォイルと、ストリッパフォイルを保持するフォイルホルダとを含む。フォイルホルダは、粒子ビームがストリッパフォイル上に入射するように粒子ビームの指定された経路を横切ってストリッパフォイルを配置するように構成される。ストリッパフォイルは、荷電粒子から電子を除去するように構成され、ストリッパフォイルは、互いに対して積層されたバッキング層および導電層を含む。バッキング層は合成ダイヤモンドを含む。
いくつかの態様では、導電層は、合成ダイヤモンドに沿って直接堆積されるか、または導電層と合成ダイヤモンドとの間の中間層上に堆積される。
いくつかの態様では、合成ダイヤモンドは多結晶ダイヤモンド（ｓｐ３混成）であり、導電層は導電性炭素層を含む。
いくつかの態様では、導電層は、グラファイト、グラフェン、アモルファスカーボンまたはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のうちの少なくとも１つを含む。
いくつかの態様では、ストリッパフォイルは外縁部を有し、外縁部の少なくとも一部に沿って延在する支持部も含む。支持部は、導電層上に直接形成されるか、または支持部と導電層との間の中間層上に直接形成される。支持部は、荷電粒子が導電層およびバッキング層を通過することを可能にする。
いくつかの態様では、ストリッパフォイルはまた、バッキング層と導電層との間に位置する中間層を含む。中間層は、バッキング層と導電層との間の接着性を高める。
いくつかの態様では、導電層は第１の導電層である。ストリッパフォイルはまた、第２の導電層を含み、バッキング層は、第１の導電層と第２の導電層との間に配置される。
一実施形態では、導電層と、導電層に対して積層されたバッキング層とを含むストリッパフォイルが提供される。バッキング層は合成ダイヤモンドを含む。導電層およびバッキング層は、剥離シートを通過する荷電粒子から電子を剥離するように構成された剥離シートを形成する。
いくつかの態様では、剥離シートは、導電層およびバッキング層によって形成された外縁部を有する。ストリッパフォイルはまた、外縁部の少なくとも一部に沿って延在する支持部を含む。支持部は、剥離シートの一部のみを覆い、それによって荷電粒子が導電層およびバッキング層を通過することを可能にする。
いくつかの態様では、導電層は、合成ダイヤモンド上に直接堆積されるか、または導電層と合成ダイヤモンドとの間の中間層上に直接堆積される。
いくつかの態様では、導電層は最大２０００ナノメートルの厚さを有し、バッキング層は最大５０マイクロメートルの厚さを有する。
いくつかの態様では、導電層は、導電性炭素層を含む。
いくつかの態様では、中間層がバッキング層と導電層との間に配置される。中間層は、バッキング層と導電層との間の接着性を高め、中間層および導電層は、同一の堆積装置によって連続して堆積可能な炭素層である。
いくつかの態様では、導電層は第１の導電層である。剥離シートはまた、第２の導電層を含み、バッキング層は、第１の導電層と第２の導電層との間に配置される。
一実施形態では、基板層を設けるステップと、基板層の露出した側に沿って第１層を堆積させるステップとを含む方法が提供される。本方法はまた、第１層が基板層と第２層との間に配置されるように、第１層の露出した側に沿って第２層を堆積させるステップを含み、第１層または第２層の一方はバッキング層であり、他方は導電層である。第１層および第２層は、剥離シートを通過する荷電粒子から電子を剥離するように構成された剥離シートを形成する。本方法はまた、基板層の少なくとも一部を除去するステップを含む。
いくつかの態様では、第１層を堆積させるステップおよび第２層を堆積させるステップは、第１層および第２層に対して１つまたは複数の動作パラメータが異なる、同一の化学気相成長（ＣＶＤ）装置を使用する。
いくつかの態様では、第１層を堆積させるステップおよび第２層を堆積させるステップは、第１層を堆積させるステップと第２層を堆積させるステップとの間で、１つまたは複数の動作パラメータが徐々に変化する、同一の化学気相成長（ＣＶＤ）装置を使用する。
いくつかの態様では、動作パラメータは、プラズマ放電電力、反応ガスの組成、基板層の組成、基板層の温度、基板層の電気的バイアス、フィラメントの温度、反応ガスの流量、またはシステム圧力のうちの少なくとも１つを含む。
いくつかの態様では、剥離シートは外縁部を有する。本方法はまた、外縁部の少なくとも一部に沿って延在する支持部を設けるステップをさらに含み、支持部は、剥離シートの一部のみを覆い、それによって荷電粒子が剥離シートを通過することを可能にする。
いくつかの態様では、本方法はまた、中間層を堆積させるステップを含む。中間層は、第１層と第２層との間に配置され、第１層と第２層との間の接着性を高める。
一実施形態による核種生成システムのブロック図である。 図１の粒子加速器と共に使用することができる抽出システムおよびターゲットシステムの側面図である。 図１の粒子加速器と共に使用することができる抽出装置の拡大斜視図である。 本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態によって使用され得るストリッパフォイルの斜視図である。 一実施形態による方法を示すフローチャートである。 図５の方法の段階の少なくともいくつかを示す図である。 第２の導電層がストリッパフォイルに追加された、図５の方法の任意選択的な段階を示す図である。 支持部がストリッパフォイルに追加された、図５の方法の任意選択的な段階を示す図である。 支持部がストリッパフォイルの反対側に追加された、図５の方法の任意選択的な段階を示す図である。 １つの外縁部に沿った支持部を有する一実施形態によるストリッパフォイルの平面図である。 複数の外縁部に沿った支持部を有する一実施形態によるストリッパフォイルの平面図である。 複数の外縁部に沿った支持部を有する一実施形態によるストリッパフォイルの平面図である。 長方形の窓を有する一実施形態によるストリッパフォイルの平面図である。 円形の窓を有する一実施形態によるストリッパフォイルの平面図である。 一実施形態により形成されたストリッパフォイルの側面図である。 一実施形態による堆積装置の概略図である。
本明細書に記載の実施形態は、粒子加速器、核種生成システム、抽出装置、およびストリッパフォイルを含む。ストリッパフォイルは、少なくとも１つの層がバッキング層であり、少なくとも１つの層が導電層である、２つ以上の層を含むことができる。いくつかの実施形態では、バッキング層は、２つの導電層の間に配置される。バッキング層は、ストリッパフォイルの指定された機械的特性を提供することができる。導電層は、電子の蓄積により発生し得る電荷のために接地への経路を提供する。より具体的には、バッキング層は、比較的絶縁性であり得るので、導電層がなければ、ストリッパフォイルに沿った電圧蓄積（例えば、数メガボルト以上）がストリッパフォイルの寿命を減少させるおそれがある。いくつかの実施形態では、指定された機械的特性も提供し得る支持部（または支持フレーム）を形成するように、追加の層が成形される。
少なくとも１つの技術的効果は、グラファイトフォイルなどの従来のストリッパフォイルと比較してより長い動作寿命を有するストリッパフォイルを含む。別の技術的効果は、粒子加速器のより効率的な（または低コストの）動作を含むことができる。さらに別の技術的効果は、保守要員への放射線被曝量の低減を含むことができる。実施形態は、従来のストリッパフォイルと比較して、改善された熱特性、改善された機械的特性、または改善された耐放射性特性のうちの少なくとも１つを示すことができる。電気的コンダクタンスは十分なものにすることができ、実施形態は、電子ストリッピングのための小さい原子番号を有することができる。
本明細書で使用する場合、単数形で列挙され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語に続けられる要素またはステップは、このような除外が明示的に述べられない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないと理解されるべきである。さらにまた、「一実施形態」の参照は、列挙した特徴も組み込む付加的な実施形態の存在を除外するものと解釈されることを意図しない。さらに、明示的に反対の記載がない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有さない追加のそのような要素を含むことができる。
図１は、一実施形態により形成されたシステム１００のブロック図である。図示した実施形態では、システム１００は、医用撮像用のバッチを生成するように構成された核種生成システムである。しかしながら、他の実施形態が異なる用途または目的のために使用されてもよいことを理解されたい。システム１００は、イオン源システム１０４、電場システム１０６、磁場システム１０８、および真空システム１１０を含むいくつかのサブシステムを有する粒子加速器１０２を含む。粒子加速器１０２は、例えば、サイクロトロン、より具体的にはアイソクロナスサイクロトロンであってもよい。粒子加速器１０２は加速チャンバ１０３を含むことができる。加速チャンバ１０３は、粒子加速器のハウジング部分または他の部分によって画定され、動作中に排気状態を有するように構成される。図１に示す粒子加速器は、加速チャンバ１０３内に配置されたサブシステム１０４、１０６、１０８、１１０のうちの少なくとも一部を有する。
本明細書に記載のシステムおよび／または粒子加速器の例は、米国特許出願公開第２０１１／０２５５６４６号明細書に見出すことができ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。さらに、本明細書に記載の実施形態と共に使用することができるシステムおよび／または粒子加速器は、米国特許出願第１２／４９２，２００号明細書、同第１２／４３５，９０３号明細書、同第１２／４３５，９４９号明細書、米国特許出願公開第２０１０／０２８３３７１Ａ１号明細書、および米国特許出願第１４／７５４，８７８号明細書、同第１４／９９５，７７２号明細書、および同第１５／０４４，３９７号明細書に記載されており、その各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
粒子加速器１０２の使用中に、荷電粒子は、イオン源システム１０４を通して粒子加速器１０２の加速チャンバ１０３内に配置されるか、または加速チャンバ１０３内に注入される。磁場システム１０８および電場システム１０６は、荷電粒子の粒子ビーム１１２を生成する際に協働するそれぞれの場を生成する。荷電粒子は、所定のまたは指定された経路に沿って加速チャンバ１０３内で加速され誘導される。サイクロトロンでは、例えば、指定された経路は螺旋状の軌道であってもよい。
磁場システム１０８は、例えば、磁気ヨークおよび電磁コイルを含むことができる。電場システム１０６は、例えば、所定の周波数に同調された誘導性および容量性素子を含む共振システムを形成する高周波（ＲＦ）電極を含むことができる。電場システム１０６はまた、１つまたは複数の増幅器と通信する周波数発振器を有する高周波電力発生器（図示せず）を含むことができる。磁気ヨークおよび電磁コイルによって生成される磁場は、荷電粒子の誘導を容易にすることができる。このようなシステムおよび／または粒子加速器は、米国特許出願第１４／７５４，８７８号明細書、同第１４／９９５，７７２号明細書、および同第１５／０４４，３９７号明細書に記載されており、その各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
図１にも示しているように、システム１００は、抽出システム１１５と、出発材料１１６を含むターゲットシステム１１４とを有する。いくつかの実施形態では、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４は、単一のシステムハウジング１２４（破線で示す）内に封入または収容されてもよい。しかしながら、ターゲットシステム１１４は、他の実施形態では、粒子加速器１０２から分離されていてもよい。抽出システム１１５は、螺旋状軌道の縁に配置することができる。抽出システム１１５は、フォイルホルダ１３０と、フォイルホルダ１３０に動作可能に結合された回転モータ１３２とを含む。フォイルホルダ１３０は、回転装置またはカルーセルとして示されているが、他の実施形態では、他のフォイルホルダが使用されてもよい。フォイルホルダ１３０は、１つまたは複数のストリッパフォイル１３４（複数のストリッパフォイル１３４が図１に示されている）を保持するように構成される。回転モータ１３２は、フォイルホルダ１３０を回転軸１３６の周りで指定された回転位置に選択的に移動させるように構成される。例えば、フォイルホルダ１３０は、異なるストリッパフォイル１３４が荷電粒子に入射するように回転させることができる。回転モータ１３２は、例えば、米国特許出願第１２／９７７，２０８号明細書に記載されているような圧電素子によって駆動される電気機械モータであってもよく、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図示するように、ターゲットシステム１１４は、粒子加速器１０２に隣接して配置される。同位体を生成するために、荷電粒子は、粒子加速器１０２によって導かれて、抽出システム１１５のストリッパフォイル１３４に入射する。いくつかの実施形態では、荷電粒子（例えば、負の水素イオン）がストリッパフォイル１３４に入射すると、荷電粒子の電子が荷電粒子から除去され、それによって粒子の電荷が変化する。粒子ビーム１１２が対応するターゲット位置１２０に位置する出発材料１１６に入射するように、粒子をビーム通路１１７に沿ってターゲットシステム１１４内に導くことができる。代替的な実施形態では、システム１００は、加速チャンバ１０３内に位置するか、または加速チャンバ１０３に直接取り付けられたターゲットシステムを有することができる。
一例として、システム１００は１Ｈ−技術を使用し、荷電粒子を少なくとも１０μＡのビーム電流で指定されたエネルギー（例えば８〜２０ＭｅＶ）にする。負の水素イオンを加速して、粒子加速器１０２を通って抽出システム１１５に誘導することができる。次いで、負の水素イオンは、抽出システム１１５のストリッパフォイル１３４に当たって、それによって一対の電子を除去し、その粒子を正イオン１Ｈ＋にすることができる。しかし、本明細書に記載の実施形態は、他のタイプの粒子加速器およびサイクロトロンに適用可能であり得ることに留意されたい。
１つまたは複数の実施形態は、より高いビーム電流を使用することを可能にすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ビーム電流は、最大１５００μＡまたは最大１０００μＡであってもよい。いくつかの実施形態では、ビーム電流は最大５００μＡまたは最大２５０μＡであってもよい。いくつかの実施形態では、ビーム電流は、最大１２５μＡまたは最大１００μＡであってもよい。いくつかの実施形態では、ビーム電流は最大７５μＡまたは最大５０μＡであってもよい。実施形態はまた、より低いビーム電流を使用してもよい。一例として、ビーム電流は、約１０〜３０μＡであってもよい。
粒子ビーム１１２がストリッパフォイル１３４に入射すると、ストリッパフォイル１３４の温度が著しく上昇することがある。例えば、ストリッパフォイル１３４は約７５０Ｋ以上の温度上昇を経験することがある。著しい温度変化により、ストリッパフォイル１３４の一部がサイズの膨張（または収縮）を引き起こす可能性がある。
図１にも示しているように、システム１００は、別々の出発材料１１６Ａ〜１１６Ｃが位置する複数のターゲット位置１２０Ａ〜１２０Ｃを有することができる。粒子ビーム１１２が異なる出発材料１１６に入射するように、シフト装置またはシステム（図示せず）を使用して、粒子ビーム１１２に対してターゲット位置１２０Ａ〜１２０Ｃをシフトさせることができる。シフト処理中にも真空を維持することができる。あるいは、粒子加速器１０２および抽出システム１１５は、ただ１つの経路に沿って粒子ビーム１１２を導かなくてもよく、異なるターゲット位置１２０Ａ〜１２０Ｃごとに固有の経路に沿って粒子ビーム１１２を導いてもよい。さらに、ビーム通路１１７は、粒子加速器１０２からターゲット位置１２０まで実質的に直線であってもよく、あるいは、ビーム通路１１７は、それに沿って１つまたは複数の点で湾曲または折り返してもよい。例えば、ビーム通路１１７に沿って配置された磁石は、異なる経路に沿って粒子ビーム１１２を方向転換するように構成することができる。
システム１００は、医療撮像、研究、および治療に使用することができる放射性核種を製造するように構成されるが、科学研究または分析などの医療に関連しない他の用途にも使用することができる。システム１００は、同位体を、医用撮像または治療に使用するための個々の用量などの、所定の量またはバッチで生成することができる。核医学（ＮＭ）撮像または陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像などの医療目的で使用される場合には、放射性同位元素は、「トレーサ」と呼ばれることもある。一例として、核種生成システム１００は、希酸（例えば、硝酸）中の６８Ｚｎ硝酸塩を含むターゲット液体から６８Ｇａ同位体を生成することができる。核種生成システム１００はまた、［１８Ｆ］Ｆ−を液体形態にするために陽子を生成するように構成されてもよい。出発材料は、１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆ核反応を使用して１８Ｆの製造のために濃縮１８Ｏ水にすることができる。いくつかの実施形態では、核種生成システム１００は、１５Ｏ標識水を生成するために陽子または重水素を生成することもできる。様々なレベルの活性を有する同位体を提供することができる。１３Ｎは、１６Ｏ（ｐ，ａ）１３Ｎ核反応による蒸留水の陽子衝撃によって製造することができる。さらに別の例として、出発材料は、１４Ｎ（ｐ，ａ）１１Ｃ反応を介した１１Ｃの製造のためのガスであってもよい。
システム１００はまた、様々なシステムおよび構成要素の動作を制御するために技能者が使用することができる制御システム１１８を含むことができる。制御システム１１８は、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４に近接してまたは遠隔に位置する１つまたは複数のユーザインターフェースを含むことができる。いくつかの実施形態では、制御システム１１８は、ストリッパフォイル１３４の動作可能性または適合性に関するデータを受け取るように構成することができる。例えば、制御システム１１８は、ストリッパフォイル１３４が故障したこと、および新しいストリッパフォイル１３４を荷電粒子の経路内に配置するべきであることをユーザに知らせることができる。このような情報は、ストリッパフォイル１３４から電流を検出することによって得ることができる。いくつかの実施形態では、制御システム１１８は、フォイルホルダ１３０を自動的に回転させて、異なるストリッパフォイル１３４が経路内に配置されるようにすることができる。
図１には示していないが、システム１００はまた、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４のための１つまたは複数の放射および／または磁気シールドを含むことができる。システム１００は、それぞれの構成要素によって生成される熱を吸収するために、異なるシステムの様々な構成要素に冷却流体または作動流体を輸送する冷却システム１２２を含むことができる。
核種生成システム１００は、荷電粒子を所定のエネルギーレベルまで加速するように構成することができる。例えば、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、最大７５ＭｅＶ、最大５０ＭｅＶ、または最大２５ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。特定の実施形態では、核種生成システム１００は、ほぼ最大１８ＭｅＶまたは最大１６．５ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。特定の実施形態では、核種生成システム１００は、ほぼ最大９．６ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。より特定の実施形態では、核種生成システム１００は、最大７．８ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。しかし、本明細書に記載の実施形態はまた、より高いビームエネルギーを有することができる。例えば、実施形態は、１００ＭｅＶ、５００ＭｅＶ、またはそれ以上のビームエネルギーを有してもよい。
システム１００、より具体的には、粒子加速器１０２は、米国特許出願第１２／９７７，２０８号明細書に記載されている特徴を含むことができ、その全体が参照により組み込まれる。
１つまたは複数のプロセスを使用して、支持部を含むストリッパフォイルを作製することができる。支持部は、例えば、ケイ素材料を含むことができる。このプロセスは、作業基板から層（またはその一部）がそれぞれ付加または除去される付加的または除去的プロセスであってもよい。「作業基板」という用語は、ストリッパフォイルの製造中に作られる中間対象物を表すために使用される。「作業基板」という用語は、基板層の少なくとも１つがストリッパフォイルを形成するために使用されている複数の積み重ねられた基板層を含む。
以下に、ストリッパフォイルを製造する種々の方法を説明する。ストリッパフォイルを製造する１つの方法の様々な態様またはステップは、別の方法の態様またはステップと組み合わせることができることを理解されたい。少なくとも１つの層は、例えば、集積回路、半導体、および／または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を製造するために使用されるプロセスと同様の１つまたは複数のプロセスを用いて形成されてもよい。例えば、リソグラフィ（例えば、フォトリソグラフィ）は、使用することができる技術またはプロセスの１つのカテゴリである。
ストリッパフォイルを製造するための１つまたは複数のプロセスは、材料が作業基板から除去される除去的技術を含むことができる。リソグラフィに加えて、そのようなプロセスには、（１）乾式化学エッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、気相エッチング、化学機械加工（ＣＭ）、異方性湿式化学エッチング、湿式フォトエッチングなどの化学技術、（２）電気化学的エッチング（ＥＣＭ）、電気化学的研削（ＥＣＧ）、光電気化学的エッチングなどの電気化学技術、（３）レーザー加工、電子ビーム加工、放電加工（ＥＤＭ）などの熱的技術、および（４）物理的ドライエッチング、スパッタエッチング、イオンミリング、ウォータージェット加工（ＷＪＭ）、研磨ウォータージェット加工（ＡＷＪＭ）、研磨ジェット加工（ＡＪＭ）、研磨研削、電解インプロセスドレッシング（ＥＬＩＤ）研削、超音波穿孔、集束イオンビーム（ＦＩＢ）ミリングなどの機械的技術が含まれる。上記のリストは、限定することを意図するものではなく、他の除去的技術またはプロセスを使用してもよい。
ストリッパフォイルを製造するための１つまたは複数のプロセスは、材料が作業基板に付加される付加的技術を含むことができる。このようなプロセスには、ＰＶＤ、蒸発（例えば、熱蒸発）、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンクラスタービーム堆積、パルスレーザー堆積、レーザーアブレーション堆積、分子線エピタキシ、化学気相堆積（ＣＶＤ）（例えば、プラズマＣＶＤ、ＤＣ放電、高周波（ＲＦ）ＣＶＤ、マイクロ波ＣＶＤ、火炎（燃焼）ＣＶＤ、または熱フィラメントＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、エピタキシ（例えば、液相エピタキシ、固相エピタキシ）、アノード酸化、熱スプレー堆積、レーザースパッタ堆積が含まれる。上記のリストは、限定することを意図するものではなく、他の添付加的技術またはプロセスを使用してもよい。
場合によっては、１つまたは複数のプロセスが、プロセスを識別する物理的特性をストリッパフォイルに提供することができる。例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）または他の撮像システムを使用して、ストリッパフォイルの断面を示すスライスされた部分などの、ストリッパフォイルの拡大画像を取得することができる。ストリッパフォイルの画像は、ストリッパフォイルを製造するために使用されるプロセスを示す物理的特性を示すことができる。したがって、装置（例えば、ストリッパフォイル）に対する１つまたは複数の請求項は、ストリッパフォイルを製造するために使用される方法を記載することができる。このような記載は、製造方法に起因する物理的（または構造的）特性に関する。
図２は、抽出システム１５０およびターゲットシステム１５２の側面図である。図示する実施形態では、抽出システム１５０は、それぞれフォイルホルダ１５８および１つもしくは複数のストリッパフォイル１６０（ストリッパフォイルとも呼ばれる）を含む第１および第２の抽出ユニット１５６、１５８を含む。抽出プロセスは、ストリッピングフォイルの原理に基づくことができる。より具体的には、荷電粒子（例えば、加速された負イオン）がストリッパフォイル１６０を通過する際に、荷電粒子の電子が除去される。粒子の電荷は、負電荷から正電荷に変化し、それにより磁場中の粒子の軌跡を変化させる。ストリッパフォイル１６０は、正に帯電した粒子を含む外部粒子ビーム１６２の軌道を制御するように配置され、外部粒子ビーム１６２を指定されたターゲット位置１６４に向けて導くために使用することができる。
図示する実施形態では、フォイルホルダ１５８は、１つまたは複数のストリッパフォイル１６０を保持することができる回転可能なカルーセルである。しかしながら、フォイルホルダ１５８は回転可能である必要はない。フォイルホルダ１５８は、トラックまたはレール１６６に沿って選択的に配置されてもよい。抽出システム１５０は、１つまたは複数の抽出モードを有することができる。例えば、抽出システム１５０は、１つの外部粒子ビーム１６２のみが出口ポート１６８に誘導される単一ビーム抽出用に構成されてもよい。図２では、６つの出口ポート１６８があり、それらは１〜６として列挙されている。
抽出システム１５０はまた、２つの外部粒子ビーム１６２が２つの出口ポート１６８に同時に誘導されるデュアルビーム抽出用に構成されてもよい。デュアルビームモードでは、抽出システム１５０は、各抽出ユニットが粒子ビームの一部（例えば、上半分および下半分）を遮断するように抽出ユニット１５６、１５８を選択的に配置することができる。抽出ユニット１５６、１５８は、異なる位置の間でトラック１６６に沿って移動するように構成される。例えば、駆動モータを使用して抽出ユニット１５６、１５８をトラック１６６に沿って選択的に配置することができる。各抽出ユニット１５６、１５８は、出口ポート１６８の１つまたは複数をカバーする動作範囲を有する。例えば、抽出ユニット１５６を出口ポート４、５、６に割り当て、抽出ユニット１５８を出口ポート１、２、３に割り当てることができる。各抽出ユニットを使用して、粒子ビームを割り当てられた出口ポートに導くことができる。
フォイルホルダ１５８は、除去された電子の電流測定を可能にするように絶縁されてもよい。ストリッパフォイル１６０は、ビームが最終エネルギーに到達する、ビーム通路の半径に位置する。図示する実施形態では、フォイルホルダ１５８の各々は、複数のストリッパフォイル１６０（例えば、６つのフォイル）を保持し、ビーム通路内に異なるストリッパフォイル１６０を配置することを可能にするように、軸１７０の周りに回転可能である。
ターゲットシステム１５２は、複数のターゲットアセンブリ１７２を含む。全部で６つのターゲットアセンブリ１７２が示され、各々はそれぞれの出口ポート１６８に対応する。粒子ビーム１６２が選択されたストリッパフォイル１６０を通過すると、粒子ビーム１６２は、それぞれの出口ポート１６８を通って対応するターゲットアセンブリ１７２に入る。粒子ビームは、対応するターゲット本体１７４のターゲットチャンバ（図示せず）に入る。ターゲットチャンバは出発材料（例えば、液体、ガス、または固体材料）を保持し、粒子ビームはターゲットチャンバ内の出発材料に入射する。粒子ビームは、以下でより詳細に説明するように、最初にターゲット本体１７４内の１つまたは複数のターゲットフォイルに入射することができる。ターゲットアセンブリ１７２は電気的に絶縁されており、出発材料、ターゲット本体１７４、および／またはターゲット本体１７４内のターゲットフォイルもしくは他のフォイルに入射するときに、粒子ビームの電流を検出することができる。
図３は、核種生成システム１００（図１）の粒子加速器１０２（図１）などの粒子加速器に使用することができる抽出装置２００の斜視図である。抽出装置２００は、フォイルホルダ２０２と、複数のストリッパフォイル２０４とを含む。抽出装置２００はまた、ホルダカバー２１０（図示せず）を含むことができる。
図示の実施形態では、フォイルホルダ２０２は、粒子加速器からの荷電粒子（図示せず）が対応するストリッパフォイル２０４に入射できるように、６つのストリッパフォイル２０４を保持して配置するように構成される。他の実施形態では、フォイルホルダ２０２は、より少ないストリッパフォイル（例えば、１つのストリッパフォイルのみ）またはより多くのストリッパフォイルを保持してもよい。ストリッパフォイル２０４は、適切な材料の実質的に長方形で薄いシートであってもよいが、他の実施形態では他の形状を使用してもよい。例えば、ストリッパフォイル２０４は、実質的に円形の輪郭を有してもよい。ストリッパフォイル２０４は、方法３００（図５に示す）により形成されたストリッパフォイルと類似または同一であってもよい。
フォイルホルダ２０２は、ストリッパフォイル２０４の１つを保持するような大きさおよび形状の複数の位置決めスロット２０６を有するホルダ本体２０５を含む。フォイルホルダ２０２はまた、締結具または他の構成要素、またいくつかの実施形態では、ストリッパフォイル２０４を含むことができる。１つまたは複数の実施形態では、位置決めスロット２０６は、ストリッパフォイル２０４が位置決めスロット２０６内で自由に膨張または収縮することを可能にする寸法になっている。位置決めスロット２０６は、ストリッパフォイルを保持する内部基準面（後述する）によって画定されるが、一方、ストリッパフォイル２０４の縁部は基準面に対して移動することが可能である。そのような実施形態では、電子を剥離しないときには、ストリッパフォイルが受ける力は、本質的に、内部基準表面に対してストリッパフォイルを引っ張る重力のみであってもよい。しかしながら、他の実施形態では、ストリッパフォイルをより確実に保持するために、ストリッパフォイルを物理的に圧縮することができる。物理的に圧縮することができるストリッパフォイルの部分は、以下に説明するように、支持部またはフレームであってもよい。したがって、「保持する」という動詞は、ストリッパフォイルに関して使用される場合、ストリッパフォイルが位置決めスロット内に静止して膨張／収縮することができることを含むが、ストリッパフォイルの一部を２つの表面の間で圧縮するハードウェア（例えば、ねじ）またはツール（例えば、ピンチ装置）も含む。
例えば、ホルダ本体２０５は、第１および第２のプレート部分２１１、２１３と、プレート部分２１１、２１３の間に配置された中間部分２１２とを含む本体部分２１１〜２１３を含むことができる。図示した実施形態では、ホルダ本体２０５は単一の連続した材料片である。例えば、プレート部分２１１、２１３および中間部分２１２は、本明細書に記載の特徴を含むように、共通の材料片（例えば、グラファイト）からモールドおよび成形することができる。しかしながら、代替的な実施形態では、１つまたは複数のプレート部分２１１、２１３または中間部分２１２は、他の部分から分離していてもよい。例えば、プレート部分２１１、２１３および中間部分２１２のそれぞれは、ホルダ本体２０５を形成するために他の構成要素に固定される別個の構成要素であってもよい。
図示した実施形態では、フォイルホルダ２０２は、回転軸２０８を中心として異なる指定された回転位置に回転するように構成される。このように、プレート部分２１１、２１３および中間部分２１２は、回転軸２０８を横切る実質的に円形の断面を有することができる。いくつかの実施形態では、プレート部分２１１、２１３をディスクと呼ぶことができる。しかし、他の実施形態では、フォイルホルダ２０２または本体部分２１１〜２１３は、部分的に円形（例えば、半円形）のみである。例えば、円形の断面を有し、６つのストリッパフォイル２０４を保持するように構成される代わりに、本体部分２１１〜２１３は、３つまたは４つのストリッパフォイル２０４のみを保持するように構成された半円形の断面を有してもよい。
ホルダ本体２０５は、回転軸２０８の周りに延在するビーム受け取りチャネル２１６を含む。ビーム受け取りチャネル２１６は、プレート部分２１１、２１３および中間部分２１２によって画定される。図示するように、ビーム受け取りチャネル２１６は、回転軸２０８から半径方向外側に開いて、ビーム受け取りチャネル２１６が開放されている。ビーム受け取りチャネル２１６は、外部チャネル表面２１８によって画定される。チャネル表面２１８は、プレート部分２１１、２１３および中間部分２１２に沿って延在する。図２に示すように、位置決めスロット２０６は、チャネル表面２１８内に形成される。
図示する実施形態では、チャネル表面２１８は、プレート部分２１１の半径方向縁部２１４から中間部分２１２に沿ってプレート部分２１３の半径方向縁部２１５まで延在する単一の連続面である。しかしながら、本体部分２１１〜２１３が別々の構成要素である実施形態では、チャネル表面２１８は、構成要素の別々の表面によって集合的に形成されてもよい。したがって、「チャネル表面」という用語は、ビーム受け取りチャネル２１６を画定する単一の連続面、またはビーム受け取りチャネル２１６を集合的に画定する複数の表面を表すことができる。
図２に示すように、プレート部分２１１は、複数の細長いスロット開口部２２２を含むことができる。スロット開口部２２２は、対応する位置決めスロット２０６へのアクセスを提供する。例えば、図２に示すように、ツール２２４（例えば、プライヤ）を使用して、ストリッパフォイル２０４をスロット開口部２２２を通してそれぞれの位置決めスロット２０６に挿入することができる。ストリッパフォイル２０４が位置決めスロット２０６を通って前進するにつれて、ストリッパフォイル２０４はビーム受け取りチャネル２１６を横切って前進する。ストリッパフォイル２０４が位置決めスロット２０６に挿入された後に、ストリッパフォイル２０４がビーム受け取りチャネル２１６を分離または分割するように、ストリッパフォイル２０４はビーム受け取りチャネル２１６を横断して配置される。所望の数のストリッパフォイル２０４がホルダ本体２０５内に配置されると、ホルダカバー（図示せず）がプレート部分２１１に取り付けられ、それによってストリッパフォイル２０４が位置決めスロット２０６内に閉じ込められるようにスロット開口部２２２を覆うことができる。
図４は、本明細書に記載の実施形態によって使用することができる例示的なストリッパフォイル２０４を示す。図４では、ストリッパフォイル２０４の寸法は、例示目的のために変更されている。それにもかかわらず、実施形態は、所定の寸法を有するストリッパフォイルを利用するように、または様々なタイプのストリッパフォイルを利用するように選択的に構成することができることが理解される。図示するように、ストリッパフォイル２０４は、対向する側面２３０、２３２と、対向する側面２３０、２３２の間に延在するフォイル縁部２３３〜２３６とを含む。図４では、側面２３０、２３２が実質的に平面であるように示されており、フォイル縁部２３３〜２３６は実質的に直線状であるように示されている。しかしながら、外力が加えられたときにストリッパフォイルが容易に屈曲する（例えば曲がる）ことがあり、様々な輪郭を有するように成形され得ることが理解される。フォイル縁部２３３〜２３６は、ストリッパフォイル２０４の周囲に沿って延在し、ストリッパフォイル２０４が実質的に平面である場合に、ストリッパフォイル２０４の輪郭を画定することができる。図４における輪郭は、実質的に長方形であるが、他の実施形態では、ストリッパフォイル２０４は他の輪郭を有してもよい。
図示するように、ストリッパフォイル２０４は、ストリッパフォイル２０４の外周の周りに延在する縁部２３８を含む。縁部２３８は、図４の破線とフォイル縁部２３３〜２３６との間に画定される。縁部２３８は、フォイル縁部２３３〜２３６と、側面２３０、２３２の一部とを含む。縁部２３８は、少なくとも１つの被覆セグメントと、少なくとも１つの露出セグメントとを含むことができる。例えば、縁部２３８は、それぞれフォイル縁部２３３〜２３５に沿って延在し、フォイル縁部２３３〜２３５を含む被覆セグメント２４３〜２４５を含む。被覆セグメント２４３〜２４５は集合的にＣ形状を形成することができる。縁部２３８はまた、フォイル縁部２３６に沿って延在し、フォイル縁部２３６の少なくとも一部を含む露出セグメント２４６を含む。
図示する実施形態では、縁部２３８は、ストリッパフォイル２０４の本体部分２４２を取り囲んでいる。ストリッパフォイル２０４が対応する位置決めスロット２０６（図３）で保持されると、本体部分２４２および縁部２３８の露出セグメント２４６が露出される。例えば、本体部分２４２および露出セグメント２４６は、ホルダ本体２０５（図３）によって覆われず、荷電粒子（図示せず）を直接受け取ることができる。図４にも示すように、ストリッパフォイル２０４は、側面２３０、２３２の間に延在する高さまたは厚さ２５３を有することができる。
図５は、一実施形態による方法３００を示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、方法３００は、荷電粒子ビームから電子を除去するように構成されたストリッパフォイルを製造する方法または少なくとも部分的に製造する方法である。ストリッパフォイルは、システム１００（図１）で使用することができる。様々な実施形態では、特定のステップを省略または追加することができ、特定のステップを組み合わせることができ、特定のステップを同時に実行することができ、特定のステップを並行して実行することができ、特定のステップを複数のステップに分割することができ、特定のステップを異なる順序で実行することができ、あるいは特定のステップまたは一連のステップを反復的な形式で再実行することができる。
方法３００について、図６〜図９を参照して説明する。図５および図６を参照すると、方法３００は、基板層４００を設けるステップ３０２を含む。基板層４００は、例えば、ケイ素ウェハであってもよい。基板層４００は、１つまたは複数の下位層を含むことができる。方法３００はまた、基板層４００の露出面４０４に沿ってバッキング層４０２を堆積させるステップ３０４を含む。バッキング層４０２は、合成ダイヤモンド、すなわち、天然に存在しないダイヤモンドを含む。合成ダイヤモンドは、ｓｐ３混成構成または構造を有してもよい。
バッキング層４０２を堆積するために使用することができるプロセスは、ＣＶＤ（例えば、熱ＣＶＤ、原子層堆積、プラズマＣＶＤ、ＤＣ放電、高周波（ＲＦ）ＣＶＤ、マイクロ波ＣＶＤ、火炎（燃焼）ＣＶＤ、または高温フィラメントＣＶＤ、あるいは上記の組み合わせ）を含む。ＣＶＤプロセスは、気相の内部での化学反応および基板層上への堆積を含む。プラズマ放電電力（適用可能な場合）、反応ガスの組成、基板の組成、基板の温度、基板の電気バイアス、フィラメントの温度（適用可能な場合）、反応ガスの流量、および／またはシステムの圧力などの、プロセスを調整するための様々なパラメータを選択することができる。反応ガスは、とりわけ炭素含有ガス種を含む。使用することができる反応ガスには、水素、酸素、メタン、二酸化炭素、アルゴン、および窒素が含まれる。堆積は、熱（例えば、高温フィラメントまたは熱アーク）でアシストされてもよく、またはマイクロ波プラズマでアシストされてもよい。
方法３００はまた、バッキング層４０２が基板層４００と導電層４０６との間に配置されるように、バッキング層４０２の露出面４０８に沿って導電層４０６（例えば、グラファイト層）を堆積させるステップ３０６を含む。複数の導電層を含む実施形態では、導電層４０６を第１の導電層と呼ぶことができる。
堆積させるステップ３０６は、ステップ３０４での堆積プロセスと同じ堆積プロセスを使用することができる。例えば、導電層４０６は、マイクロ波ＣＶＤ、高温フィラメントＣＶＤ、およびアーク放電ＣＶＤなどのＣＶＤを使用して堆積することができる。しかし、他の付加的プロセス、例えば、蒸着またはスパッタリングなどを用いて導電層４０６を堆積させてもよい。いくつかの実施形態では、合成ダイヤモンドは多結晶ダイヤモンド（例えば、ｓｐ３混成）であり、導電層は導電性炭素層を含む。導電層は、接地への経路を提供するために十分に導電性であり、それによってストリッパフォイルの寿命を増加させる。導電性炭素層は、例えば、グラファイト、グラフェン、アモルファスカーボン、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を含むことができる。導電性炭素層は、ドープされてもよい。例えば、機械的強度または潜在的な応力低減などの機械的特性を向上させるために、炭素層にホウ素をドープすることができる。特定の実施形態では、導電性炭素層はグラファイトである。
導電層とバッキング層は、グレーデッド層を用いて接合することができる。そのような実施形態では、中間のグレーデッド層は、導電層のバッキング層への接着性を高めることができる。
バッキング層４０２および導電層４０６は、剥離シート４１０を通過する荷電粒子のビームから電子を剥離するように構成された剥離シート４１０を形成する。図６に示すように、バッキング層４０２は厚さ４１２を有し、導電層４０６は厚さ４１４を有する。導電層４０６の厚さ４１４は、バッキング層４０２の厚さ４１２とほぼ等しいかまたはそれより薄くてもよい。例えば、導電層４０６の厚さ４１４は、最大２０００ナノメートル（ｎｍ）であってもよいが、より厚い導電層４０６が可能である。特定の実施形態では、厚さ４１４は、１ｎｍ〜１０００ｎｍである。より特定の実施形態では、厚さ４１４は１ｎｍ〜５００ｎｍまたは１ｎｍ〜３００ｎｍである。５００ｎｍ以下などのより薄い導電層４０６は、ストリッパフォイルが受ける周期的な応力をより少なくすることができると考えられる。しかしながら、実施形態は、５００ｎｍよりも厚い導電層を有してもよい。
バッキング層４０２の厚さ４１２は、例えば、少なくとも０．５マイクロメートル（ミクロン）（すなわち５００ナノメートル）、少なくとも１ミクロン、少なくとも２ミクロン、または少なくとも３ミクロンであってもよい。いくつかの実施形態では、バッキング層４０２の厚さ４１２は、少なくとも５ミクロンまたは少なくとも１０ミクロンであってもよい。特定の実施形態では、厚さ４１２は最大５０ミクロンであってもよい。厚さ４１２の範囲は、０．５ミクロン〜２０ミクロンであってもよい。厚さ４１２のより特定の範囲は、０．５ミクロン〜１０ミクロンであってもよい。
方法３００はまた、基板層４００の少なくとも一部を除去するステップ３０８を含む。基板層４００は、エッチングまたは他の除去的プロセスを用いて除去することができる。任意選択的に、基板層４００を完全に除去してストリッパフォイル４１８を形成することができる。あるいは、基板層４００の犠牲部分のみを除去してストリッパフォイル４２０を形成する。基板層４００の残りの部分４２２は、支持フレーム４２４を形成することができる。剥離シート４１０および支持フレーム４２４は、ストリッパフォイル４２０を画定する。いくつかの実施形態では、支持フレーム４２４は、支持部と呼ぶこともできる。
支持フレーム４２４は、指定されたパターンまたは形状を有することができる。例えば、剥離シート４１０は、バッキング層４０２および導電層４０６によって形成される外縁部４３０を有する。支持フレーム４２４は、支持フレーム４２４が外縁部４３０に沿って延在するようにパターン化することができる。例えば、支持フレーム４２４は、外縁部４３０（図６に示す）と同一平面上にあってもよいし、剥離シート４１０の小さな部分が支持フレーム４２４を明確にするように外縁部４３０に直接隣接していてもよい。集合的に、剥離シート４１０および支持フレーム４２４は、ストリッパフォイル４２０のフォイル縁部４３２を画定する。支持フレーム４２４は、ストリッパフォイル４２０の機械的特性を向上させることができる。
別の実施形態では、導電層は、バッキング層に先立って形成することができる。例えば、グラファイト層をベース基板上に堆積させ、ダイヤモンド層をグラファイト層上に堆積させることができる。ベース基板は、上述したように（全体的にまたは部分的に支持部を形成するように）後で除去することができる。任意選択的に、それらの間に中間層を堆積させることができる。例えば、金属層（例えば、チタンまたは白金）を用いて接着性を向上させることができる。その後に、中間層上にダイヤモンド層を堆積させることができる。中間層およびダイヤモンド層は、共通のＣＶＤ装置を用いて連続的に製造することができる。
図７は、方法３００の別の任意選択的な段階を示す。基板層４００の少なくとも一部を除去するステップ３０８の前または後に、方法３００は、導電層４０６の露出面４３６に沿って犠牲層４３４を堆積させるステップ３１０を含むことができる。犠牲層、またはストリッパフォイルの他の層は、ストリッパフォイルがストリッパフォイルの加熱および冷却によって生じる周期的な応力をより少なく受けるように、熱膨張係数を有するように選択することができる。選択される他のパラメータは、導電層の厚さまたは二次元プロファイルを含むことができる。ストリッパフォイルの寿命を延ばすように支持部の設計を選択することもできる。犠牲層４３４は、例えば、バッキング層４０２の材料および／または導電層４０６の材料の熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係数を有する材料とすることができる。一例として、犠牲層４３４は、窒化ホウ素（ＢＮ）を含むことができる。
図７に戻って、基板層４００が残っている場合には、ステップ３０８で基板層４００を除去することができる。ステップ３１２では、バッキング層４０２の露出面４４０に沿って別の導電層４３８を堆積させることができる。他の導電層４３８（または第２の導電層４３８）は、導電層４０６と同じ材料または異なる材料を含むことができる。
任意選択的に、犠牲層４３４はステップ３１４において完全に除去されて、対向する側に導電層４０６、４３８を有するストリッパフォイル４４２を形成し、その間にバッキング層４０２を配置することができる。
導電層４０６、４３８の間に配置されたバッキング層４０２を有する実施形態は、対称的な内部応力を受ける可能性がある。より具体的には、バッキング層４０２と導電層４０６、４３８とが熱エネルギーの増加により膨張すると、バッキング層４０２と導電層４０６との間の界面４６０は、膨張する２つの層によって生じる内部応力を受ける可能性がある。同様に、バッキング層４０２と導電層４３８との間の界面４６２は、膨張する２つの層によって生じる内部応力を受ける可能性がある。２つの界面４６０、４６２が存在する実施形態では、界面４６０に沿った内部応力は、界面４６２に沿った内部応力によって生じるストリッパフォイルの変形に抵抗することができ、その逆もあり得る。そのような実施形態は、１つの導電層のみを有する実施形態と比較してより長い寿命を有することができ、および／または１つの導電層を有する実施形態と比較してより一貫した性能を有することができる。
あるいは、図８に示すように、犠牲層４３４は、ストリッパフォイル４４４を形成するために、ステップ３１６において部分的にのみ除去されてもよい。例えば、フォトリソグラフィまたはエッチングによって犠牲層を除去することができる。犠牲層４３４の残りの部分４４６は、ストリッパフォイル４４４の支持フレーム４４８を形成することができる。
図９は、方法３００の別の任意選択的な段階を示す。犠牲層４３４を部分的に除去するステップ３１６の後に、方法３００は、導電層４３８の露出面４５２に沿って別の犠牲層４５０（または第２の犠牲層）を堆積させるステップ３１８を含むことができる。ステップ３２０において、別の犠牲層４５０は、ストリッパフォイル４５４を形成するために部分的に除去されてもよい。図９に示すように、ストリッパフォイル４５４は、支持フレーム４４８と、ストリッパフォイル４５４の反対側の支持フレーム４５６とを含む。導電層４０６、４３８と支持フレーム４４８、４５６との間に配置されたバッキング層４０２を有する実施形態はまた、上述のように対称的な内部応力を受ける可能性がある。
図１５は、一実施形態により形成されたストリッパフォイル６００の側面図である。図示するように、ストリッパフォイル６００は、複数のバッキング層６０１、６０２、導電層６０３、６０４、６０５、および支持部６０６、６０７を含む。任意選択的に、ストリッパフォイル６００は、中間層６０８、６０９、６１０、６１１、６１２、６１３を含む。ストリッパフォイル６００は、例えば、方法３００（図３）を用いて製造することができる。例えば、図６〜図９に示すように、様々な層を互いに堆積させることができる。中間層は、例えば、炭化物（例えば立方晶炭化ケイ素（β−ＳｉＣ））、アモルファスＳｉＯ２またはチタンを含み、ＣＶＤなどの上記と同様の技術を用いて適用されてもよい。
任意選択の中間層６０８〜６１３は、ストリッパフォイル６００に、指定された特性を与えるように構成することができる。例えば、中間層６０８〜６１１のうちの１つまたは複数は、ストリッパフォイル６００の構造的完全性を強化し、および／またはストリッパフォイル６００の寿命動作を増加させることができる。
いくつかの実施形態では、中間層６０８〜６１１のうちの１つまたは複数は、中間層の反対側の２つの層の間の接着性を改善するように構成することができる。例えば、中間層６０８は、中間層６０８を含まない構成と比較して、バッキング層６０１と導電層６０３との間の接着性を高めることができる。
特定の実施形態では、中間層６０８〜６１３のうちの１つまたは複数は、バッキング層および／または導電層を付着させる装置（例えば、ＣＶＤシステム）が中間層を適用するグレーデッド層である。層の堆積中に、異なる層が同じ装置によって連続して付着させるように、材料を堆積させるための１つまたは複数のパラメータを徐々に変化させることができる。本明細書で使用する「徐々に変化する」という用語は、パラメータの急激な変化またはパラメータの連続的な変化を含むことができる。一例として、急激な変化は、ある期間に指定された圧力で材料を堆積させ、その後、次の期間に異なる指定された圧力で材料を堆積させることを含むことができる。急激な変化はまた、異なる時間におけるガス組成が異なるようにガス組成を変化させることを含むことができる。バッキング層６０１の堆積プロセスは第１のパラメータのセットであってもよく、中間層６０８の堆積プロセスは異なる第２のパラメータのセットであってもよく、また、導電層６０３の堆積プロセスは異なる第３のパラメータのセットであってもよい。
連続的な変化には、ある期間にわたってある値から別の値へのパラメータの増加（または減少）が含まれてもよい。増加または減少は、一定速度であっても、非線形速度であってもよい。
別の実施形態では、導電層が表面に沿って堆積される前に、バッキング層の露出面を物理的または化学的に処理してもよい。処理された表面は、材料が表面に沿って堆積されるときに中間層を生じさせることがある。代替的な実施形態では、中間層６０８は、異なるタイプの堆積プロセスを使用して堆積されてもよい。
図１５にも示しているように、ストリッパフォイルは、介在する（またはインターリーブ）バッキング層、導電層、および（任意選択の）中間層を含むことができる。特定の実施形態では、同じ装置が各層を提供することができる。例えば、バッキング層６０１の堆積プロセスは第１のパラメータのセットであってもよく、中間層６０８の堆積プロセスは異なる第２のパラメータのセットであってもよく、また、導電層６０３の堆積プロセスは異なる第３のパラメータのセットであってもよい。中間層６１０の堆積プロセスは、第２のパラメータのセットであってもよく、バッキング層６０２の堆積プロセスは、第１のパラメータのセットであってもよく、以下同様である。
上記の例では、バッキング層は、導電層の前に設けられる。また、導電層は、バッキング層の前に設けられてもよいと考えられる。例えば、グラファイト層をベース基板上に堆積させることができる。次いで、ダイヤモンド層をグラファイト層上に堆積させることができる。任意選択的に、ダイヤモンド層を付着させる前にグラファイト層上に中間層を設けることができる。
他の実施形態では、ストリッパフォイルは、ストリッパフォイルを形成するために互いに積み重ねられた別個の部分を含むことができる。例えば、層６０１、６０９、６０４、６１２、６０７は第１のフォイル部分を構成することができ、層６０８、６０３、６１０、６０２、６１１、６０５、６１３、６０６は第２のフォイル部分を構成することができる。第１および第２のフォイル部分は、動作中に共に挟まれてもよい。
図１０〜図１４は、それぞれストリッパフォイル５０１、５０２、５０３、５０４、５０５の平面図を示す。各ストリッパフォイル５０１〜５０５は、窓５０６と、支持部またはフレーム５０８とを画定する。窓５０６は、荷電粒子が通過するように構成されたストリッパフォイルの一部を表し、その結果、荷電粒子の電子を除去することができる。窓５０６は、バッキング層および少なくとも１つの導電層を含む、剥離シート４１０（図６）などの剥離シートの一部である。窓５０６は、支持フレーム５０８によって少なくとも部分的に画定することができる指定された形状を有する。例えば、ストリッパフォイル５０１〜５０４は長方形の窓を有する。しかしながら、ストリッパフォイル５０５は、円形の窓を有する。支持フレームは、様々な所定の形状を形成するようにパターン化することができることを理解されたい。
図１６は、堆積装置７００の概略図である。特定の実施形態では、堆積装置７００は、基板層７１０上に１つまたは複数の層を堆積させるように構成されたマイクロ波プラズマＣＶＤ装置またはシステムである。堆積された層は、本明細書に記載のバッキング層、導電層、および中間層を含むことができる。特定の実施形態では、堆積装置７００は、堆積装置７００の動作パラメータを調整することによって連続的な層を堆積することができる。図示するように、堆積装置７００は、反応ガス用の１つまたは複数の容器７０２と、容器７０２と堆積が生じるチャンバとの間に配置された１つまたは複数の流量コントローラ７０３とを含む。堆積装置７００はまた、マイクロ波発生器７０４および導波管７０５を含む。しかしながら、他の堆積装置を使用してもよいことを理解されたい。
特定の実施形態では、粒子加速器およびサイクロトロンは、病院または他の類似の設定での使用のために、医用撮像のための放射性同位元素を生成するためのサイズ、形状、および構成になっている。しかしながら、本明細書に記載の実施形態は、医療用途のための放射性同位体の生成に限定されることを意図していない。さらに、図示した実施形態では、粒子加速器は垂直配向アイソクロナスサイクロトロンである。しかし、代替的な実施形態は、他の種類のサイクロトロンまたは粒子加速器および他の配向（例えば、水平）を含むことができる。
上記の説明は例示するものであって、限定することを意図したものではないことを理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。さらに、本発明の範囲を逸脱せずに特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるために、多くの修正を行うことができる。本明細書に記載した材料の寸法および種類は、本発明のパラメータを規定するためのものであるが、それらは決して限定的なものではなく、例示的な実施形態である。多くの他の実施形態は、上記の説明を検討することにより当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲と共に決定されるべきである。添付した特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれ「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語の平易な英語に相当するものとして用いられる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」などの用語は、単にラベルとして用いており、それらの対象物に対して数の要件を課すことを意図するものではない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲の限定が「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の後にさらなる構造のない機能についての記載が続くフレーズを明白に用いない限り、そしてそうするまでは、ミーンズプラスファンクション形式で書かれたものではなく、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されることを意図するものではない。
本明細書は、最良の様式を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
システム（１００）であって、
荷電粒子の粒子ビーム（１１２）を指定された経路に沿って導くように構成された粒子加速器（１０２）と、
前記粒子加速器（１０２）の下流に配置された抽出装置（２００）とを含み、前記抽出装置（２００）は、ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）および前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）を保持するフォイルホルダ（１３０，１５８，２０２）を含み、前記フォイルホルダ（１３０，１５８，２０２）は、前記粒子ビーム（１１２）が前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）上に入射するように前記粒子ビーム（１１２）の前記指定された経路を横切って前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）を配置するように構成され、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、前記荷電粒子から電子を除去するように構成され、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、互いに対して積層されたバッキング層（４０２，６０１，６０２）および導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）を含み、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は合成ダイヤモンドを含む、システム（１００）。
［実施態様２］
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は、前記合成ダイヤモンドに沿って直接堆積されるか、または前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と前記合成ダイヤモンドとの間の中間層（６０８〜６１３）上に堆積される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様３］
前記合成ダイヤモンドは多結晶ダイヤモンド（ｓｐ３混成）であり、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は導電性炭素層を含む、実施態様２に記載のシステム（１００）。
［実施態様４］
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は、グラファイト、グラフェン、アモルファスカーボンまたはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のうちの少なくとも１つを含む、実施態様２に記載のシステム（１００）。
［実施態様５］
前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は外縁部（４３０）を有し、前記外縁部（４３０）の少なくとも一部に沿って延在する支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）をさらに含み、前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）は、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）上に直接形成されるか、または前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間の中間層（６０８〜６１３）上に直接形成され、前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）は、前記荷電粒子が前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）を通過することを可能にする、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様６］
前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間に配置された中間層（６０８〜６１３）をさらに含み、前記中間層（６０８〜６１３）は、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間の接着性
を高める、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様７］
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は第１の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）であり、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は第２の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）をさらに含み、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は、前記第１の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と前記第２の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間に配置される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様８］
ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）であって、
導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と、
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）に対して積層されたバッキング層（４０２，６０１，６０２）とを含み、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は合成ダイヤモンドを含み、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は、剥離シート（４１０）を通過する荷電粒子から電子を剥離するように構成された前記剥離シート（４１０）を形成する、ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
［実施態様９］
前記剥離シート（４１０）は、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）によって形成された外縁部（４３０）を有し、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、前記外縁部（４３０）の少なくとも一部に沿って延在する支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）をさらに含み、前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）は、前記剥離シート（４１０）の一部のみを覆い、それによって前記荷電粒子が前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）を通過することを可能にする、実施態様８に記載のストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
［実施態様１０］
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は、前記合成ダイヤモンド上に直接堆積されるか、または前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と前記合成ダイヤモンドとの間の中間層（６０８〜６１３）上に直接堆積される、実施態様８に記載のストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
［実施態様１１］
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は最大２０００ナノメートルの厚さを有し、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は最大５０マイクロメートルの厚さを有する、実施態様８に記載のストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
［実施態様１２］
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は導電性炭素層を含む、実施態様８に記載のストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
［実施態様１３］
前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間に位置する中間層（６０８〜６１３）をさらに含み、前記中間層（６０８〜６１３）は、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間の接着性を高め、前記中間層（６０８〜６１３）および前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は、同一の堆積装置（７００）によって連続して堆積可能な炭素層である、実施態様８に記載のストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
［実施態様１４］
前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は第１の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）であり、前記剥離シート（４１０）は第２の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）をさらに含み、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は、前記第１の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と前記第２の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間に配置される、実施態様８に記載のストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
［実施態様１５］
方法（３００）であって、
基板層（４００，７１０）を設けるステップ（３０２）と、
前記基板層（４００，７１０）の露出した側に沿って第１層を堆積させるステップ（３０４）と、
前記第１層が前記基板層（４００，７１０）と第２層との間に配置されるように、前記第１層の露出した側に沿って前記第２層を堆積させるステップ（３０６）であって、前記第１層または前記第２層の一方はバッキング層（４０２，６０１，６０２）であり、他方が導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）であり、前記第１層および前記第２層は、剥離シート（４１０）を通過する荷電粒子から電子を剥離するように構成された前記剥離シート（４１０）を形成する、ステップ（３０６）と、
前記基板層（４００，７１０）の少なくとも一部を除去するステップ（３０８）と、
を含む方法（３００）。
［実施態様１６］
前記第１層を堆積させるステップおよび前記第２層を堆積させるステップは、前記第１層および前記第２層に対して１つまたは複数の動作パラメータが異なる、同一の化学気相成長（ＣＶＤ）装置を使用する、実施態様１５に記載の方法（３００）。
［実施態様１７］
前記第１層を堆積させるステップおよび前記第２層を堆積させるステップは、前記第１層を堆積させるステップと前記第２層を堆積させるステップとの間で、１つまたは複数の動作パラメータが徐々に変化する、同一の化学気相成長（ＣＶＤ）装置を使用する、実施態様１５に記載の方法（３００）。
［実施態様１８］
前記動作パラメータは、プラズマ放電電力、反応ガスの組成、前記基板層（４００，７１０）の組成、前記基板層（４００，７１０）の温度、前記基板層（４００，７１０）の電気的バイアス、フィラメントの温度、前記反応ガスの流量、またはシステム（１００）圧力のうちの少なくとも１つを含む、実施態様１７に記載の方法（３００）。
［実施態様１９］
前記剥離シート（４１０）は外縁部（４３０）を有し、前記方法（３００）は、前記外縁部（４３０）の少なくとも一部に沿って延在する支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）を設けるステップをさらに含み、前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）は、前記剥離シート（４１０）の一部のみを覆い、それによって前記荷電粒子が前記剥離シート（４１０）を通過することを可能にする、実施態様１５に記載の方法（３００）。
［実施態様２０］
中間層（６０８〜６１３）を堆積させるステップをさらに含み、前記中間層（６０８〜６１３）は前記第１層と前記第２層との間にあり、前記第１層と前記第２層との間の接着性を高める、実施態様１５に記載の方法（３００）。
１００ 核種生成システム
１０２ 粒子加速器
１０３ 加速チャンバ
１０４ サブシステム、イオン源システム
１０６ サブシステム、電場システム
１０８ サブシステム、磁場システム
１１０ サブシステム、真空システム
１１２ 粒子ビーム
１１４ ターゲットシステム
１１５ 抽出システム
１１６ 出発材料
１１６Ａ 出発材料
１１７ ビーム通路
１１８ 制御システム
１２０ ターゲット位置
１２０Ａ ターゲット位置
１２２ 冷却システム
１２４ システムハウジング
１３０ フォイルホルダ
１３２ 回転モータ
１３４ ストリッパフォイル
１３６ 回転軸
１５０ 抽出システム
１５２ ターゲットシステム
１５６ 抽出ユニット
１５８ フォイルホルダ
１６０ ストリッパフォイル
１６２ 外部粒子ビーム
１６４ ターゲット位置
１６６ レール、トラック
１６８ 出口ポート
１７０ 軸
１７２ ターゲットアセンブリ
１７４ ターゲット本体
２００ 抽出装置
２０２ フォイルホルダ
２０４ ストリッパフォイル
２０５ ホルダ本体
２０６ 位置決めスロット
２０８ 回転軸
２１０ ホルダカバー
２１１ 本体部分、プレート部分
２１２ 本体部分、中間部分
２１３ 本体部分、プレート部分
２１４ 半径方向縁部
２１５ 半径方向縁部
２１６ ビーム受け取りチャネル
２１８ 外部チャネル表面
２２２ スロット開口部
２２４ ツール
２３０ 側面
２３２ 側面
２３３ フォイル縁部
２３４ フォイル縁部
２３５ フォイル縁部
２３６ フォイル縁部
２３８ 縁部
２４２ 本体部分
２４３ 被覆セグメント
２４４ 被覆セグメント
２４５ 被覆セグメント
２４６ 露出セグメント
３００ 方法
４００ 基板層
４０２ バッキング層
４０４ 露出面
４０６ 導電層
４０８ 露出面
４１０ 剥離シート
４１８ ストリッパフォイル
４２０ ストリッパフォイル
４２２ 部分
４２４ 支持フレーム
４３０ 外縁部
４３２ フォイル縁部
４３４ 犠牲層
４３６ 露出面
４３８ 導電層
４４０ 露出面
４４２ ストリッパフォイル
４４４ ストリッパフォイル
４４６ 部分
４４８ 支持フレーム
４５０ 犠牲層
４５２ 露出面
４５４ ストリッパフォイル
４５６ 支持フレーム
４６０ 界面
４６２ 界面
５０１ ストリッパフォイル
５０２ ストリッパフォイル
５０３ ストリッパフォイル
５０４ ストリッパフォイル
５０５ ストリッパフォイル
５０６ 窓
５０８ 支持フレーム
６００ ストリッパフォイル
６０１ バッキング層
６０２ バッキング層
６０３ 導電層
６０４ 導電層
６０５ 導電層
６０６ 支持部
６０７ 支持部
６０８ 中間層
６０９ 中間層
６１０ 中間層
６１１ 中間層
６１２ 中間層
６１３ 中間層
７００ 堆積装置
７０２ 容器
７０３ 流量コントローラ
７０４ マイクロ波発生器
７０５ 導波管
７１０ 基板層

Claims (10)

  1. システム（１００）であって、
    荷電粒子の粒子ビーム（１１２）を指定された経路に沿って導くように構成された粒子加速器（１０２）と、
    前記粒子加速器（１０２）の下流に配置された抽出装置（２００）とを含み、前記抽出装置（２００）は、ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）および前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）を保持するフォイルホルダ（１３０，１５８，２０２）を含み、前記フォイルホルダ（１３０，１５８，２０２）は、前記粒子ビーム（１１２）が前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）上に入射するように前記粒子ビーム（１１２）の前記指定された経路を横切って前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）を配置するように構成され、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、前記荷電粒子から電子を除去するように構成され、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、互いに対して積層されたバッキング層（４０２，６０１，６０２）および導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）を含み、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は合成ダイヤモンドを含む、システム（１００）。
  2. 前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は、前記合成ダイヤモンドに沿って直接堆積されるか、または前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と前記合成ダイヤモンドとの間の中間層（６０８〜６１３）上に堆積される、請求項１に記載のシステム（１００）。
  3. 前記合成ダイヤモンドは多結晶ダイヤモンド（ｓｐ３混成）であり、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は導電性炭素層を含む、請求項２に記載のシステム（１００）。
  4. 前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は、グラファイト、グラフェン、アモルファスカーボンまたはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のシステム（１００）。
  5. 前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は外縁部（４３０）を有し、前記外縁部（４３０）の少なくとも一部に沿って延在する支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）をさらに含み、前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）は、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）上に直接形成されるか、または前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間の中間層（６０８〜６１３）上に直接形成され、前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）は、前記荷電粒子が前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）を通過することを可能にする、請求項１に記載のシステム（１００）。
  6. 前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間に配置された中間層（６０８〜６１３）をさらに含み、前記中間層（６０８〜６１３）は、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）と前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間の接着性
    を高める、請求項１に記載のシステム（１００）。
  7. 前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）は第１の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）であり、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は第２の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）をさらに含み、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は、前記第１の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と前記第２の導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）との間に配置される、請求項１に記載のシステム（１００）。
  8. ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）であって、
    導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）と、
    前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）に対して積層されたバッキング層（４０２，６０１，６０２）とを含み、前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は合成ダイヤモンドを含み、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）は、剥離シート（４１０）を通過する荷電粒子から電子を剥離するように構成された前記剥離シート（４１０）を形成する、ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
  9. 前記剥離シート（４１０）は、前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）によって形成された外縁部（４３０）を有し、前記ストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）は、前記外縁部（４３０）の少なくとも一部に沿って延在する支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）をさらに含み、前記支持部（４２４，４４８，４５６，５０８）は、前記剥離シート（４１０）の一部のみを覆い、それによって前記荷電粒子が前記導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）および前記バッキング層（４０２，６０１，６０２）を通過することを可能にする、請求項８に記載のストリッパフォイル（１３４，１６０，２０４，４１８，４２０，４４２，４４４，４５４，５０１〜５０５、６００）。
  10. 方法（３００）であって、
    基板層（４００，７１０）を設けるステップ（３０２）と、
    前記基板層（４００，７１０）の露出した側に沿って第１層を堆積させるステップ（３０４）と、
    前記第１層が前記基板層（４００，７１０）と第２層との間に配置されるように、前記第１層の露出した側に沿って前記第２層を堆積させるステップ（３０６）であって、前記第１層または前記第２層の一方はバッキング層（４０２，６０１，６０２）であり、他方が導電層（４０６，４３８，６０３〜６０５）であり、前記第１層および前記第２層は、剥離シート（４１０）を通過する荷電粒子から電子を剥離するように構成された前記剥離シート（４１０）を形成する、ステップ（３０６）と、
    前記基板層（４００，７１０）の少なくとも一部を除去するステップ（３０８）と、
    を含む方法（３００）。
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