JP2518881B2

JP2518881B2 - 固体薄板に穿孔を形成するための照射装置

Info

Publication number: JP2518881B2
Application number: JP62502007A
Authority: JP
Inventors: ルグラ，ロジェ; ジョンジェン，イブ
Original assignee: YUNIBERUSHITEI KASORITSUKU DO RUUBEN
Current assignee: YUNIBERUSHITEI KASORITSUKU DO RUUBEN
Priority date: 1986-03-25
Filing date: 1987-03-24
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: CA1288875C; WO1987005850A1; US4956219B1; US4956219A; DE3777051D1; EP0262187B1; FR2597391A1; JPH01500577A; FR2597391B1; ATE73042T1; EP0262187A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、固体薄板に穴を穿つための照射装置に関す
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（フィジカルレビュー（Phys
ical 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3 303 085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。雲母板はリアクタ
ー内に置かれ、アルファ粒子が酸素イオンにより衝撃さ
れた後、フッ化水素酸の溶液で化学的に処理される。米
国特許第3 493 751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
有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3 612 871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、最小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1 375 204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、ポリ四フッ化エチレン、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５×10¹²から９×10¹³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号ならびに仏国特許第2181215号）。

既に知られている従来技術の内容からわかるように、
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、適切な質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
置内に高度の眞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（衝撃とそれに続く化学処理）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10⁶から10¹³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、なかんずく、エタノール、イ
ソプロパノール、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走射するように偏
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。上記照射装置の高眞空室は、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、上記高眞空室と、眞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。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、なかんずくポリマー
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^-11にまで、また穿孔は、100から100,000オン
グストロー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、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、注目すべき価値がある。

本発明の他の特徴は、忝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、照明装置の高眞空室及びハンドラーを含む
密封タンクを、軸面に沿う断面で示す説明図；第２図は、照明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、粒子ビームによる走射衝撃域を示す、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、処理される材料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８図は、所要の衝突角度を変える手段の、２
種の変形のそれぞれに従って、本方法を行なうことによ
り得られる材料を透視的に示す、説明図；第9A、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、第一試験による薄膜の表面ＡおよびＢ
の、拡大図で、これ等２図は走射の顕微鏡検査により得
られたもの；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１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、照明装置４を、更
に特定していえば、照明装置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10⁶から10¹³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、少く
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明装置４内で連
続的に加工される。続いて同量の材料２は、照明装置４
内における速さと同一でも、同一でなくともかまわない
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）で照明装置
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）、その場合に、材
料２のストリップにおける穿孔１の密度を均一となるよ
うにされる。そのために、ビーム３は、ストリップ材料
２の、横断方向の正弦曲線的走射、なかんずく永久的走
射を使用する。できれば走射の振幅は、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、走射行程の端部
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の走射頻度は、ビーム３による走射の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、もしくはかなり
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１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（二重交叉斜線で表わし
てある）、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Ｌよりも小さく、なかんずく、かなり小さい、例
えば、ｌは約L/20である。ビーム３による横走射の結
果、衝撃面７は、横中央軸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、走射の振幅が薄板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、薄板２が約
20センチの幅Ｌ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による走射が、薄板２の前進速さよりかなり速い
という事実からも、横中央軸10は実質的に眞直で、縦軸
５に対し垂直である。もし走射の周期を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イオン粒子の通
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の単一要素面は、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。走射は、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２の片方の縦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、たとえ近傍からの衝突が起きた
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の形成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Ｄと関係して行なわれる。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Ｄ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）の変化量
は実質的にＤに正比例し、Ｅ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
非常に薄く、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、走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４図）。

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、十分異なる衝撃角度において、引き続く多くの
進路において衝撃される（第５図）。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
（第６図）。所要ならば、これ等引き続く進路は、前述
の走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１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PETP薄板を、12
0メガ電子ボルトのエネルギーを有し、強さが190ナノア
ンペアのアルゴンイオン（９＋）のビームで衝撃し、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ミリリットルの水から成る。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倍も早くなるという結果が
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
要の時間浸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、なかんずく、エ
タノール、イソプロパノール、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、薄板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、最初の処理に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
乾燥へと続く。

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
行なうための照明装置に関する。

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明
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、照明装置４の高眞空度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。高眞空室
は等時性サイクロトロンの出口に位置され、良き知られ
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、眞空室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。眞空室は、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の速さを減ずることのないよう、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ヤ
フラムによって、分離されている。

タンク13は眞空室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。

一次眞空ポンプ19はダクト20を経てタンク13に、かつ
ダクト20に接続された分岐管22を経て、二次眞空ポンプ
21に結合する。二次眞空ポンプ21は引き続いて高眞空室
12に結合される。この配列は、タンク13内の眞空が、眞
空室に内よりも強くなり、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、眞空室
12内の眞空は、水銀柱10^-6ミリ以下とし、それに対して
タンク13の眞空は、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−
配置され、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内の強さの低い眞空のいずれか
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内の眞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、なかんずく、薄板２をタンク内に位置さ
せ、またはタンク13から取出すことをがより容易にな
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内の眞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。眞空室12およびタンク13のそれぞれに、眞
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。

本発明による照明装置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
によって薄板細片２が、ビーム３によって横に走射でき
るようにする装置25を具備する。装置25は、例えば、眞
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、磁気ディフレクターを具備する。

磁気ディフレクター25の磁気コンポーネント26は、鋼
板を積み重ねたもので、なかに高眞空室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リ
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ー25に対向する高眞空室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、多く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、眞空室12
は、直径約20センチの、一般には円筒形をし、そして装
置25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、なかんずく約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はまた、材料２の単一要素表
面域に対する粒子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、材料２をローラーの円弧上に
押しつけることで曲げられる。曲面32の曲りの半径は、
衝撃区域11の横方向の一端から他の端までで、粒子３が
材料２を攻撃する角度の変化量、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刑成する。所要ならば、α
の値は、穿孔１が材料薄板２に対し、ほぼ垂直の方向を
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39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
薄板２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、少なくとも２
つの進路において、また２つの十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
素表面の全部または一部に影響を与え、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、ポリフッ化ビニリデ
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。一表面（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150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10¹¹まで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100,000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
分布は薄板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の形
成されていない長手方向のヘリ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つかそれ以上の穿孔のな
い面を有し、これらの面は薄板に沿い、あるいはそれに
ある角度をもち、または別の状態で延在する。この目的
のため、所要のヘリ、または薄板、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と高眞空室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有す
るタンク13の壁面によって形成してもよい。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上流に位置する等時性サイクロトロンと共
に使用され、薄板材料は最初に粒子の衝撃を受けて傷痕
が付けられ、その後、傷痕の付けられた領域が選択的に
侵食される方法を使用して、薄板材料に穿孔を形成する
ための照射装置において、第一真空レベルに設定されたタンクと、第一真空レベルより真空度の高い第二真空レベルに維持
された、粒子の通過する高真空室と、照射窓の近傍にて薄板材料を長手軸に沿ってその全長に
わたり一定直線状速度で移送する、前記タンク内に設け
られた移送手段と、照射窓の前方にて加速された重くて強度にイオン化され
たビームを生成する手段であって、もってビーム内の粒
子が略平行な走路を有し、ビームは略矩形断面であり、
矩形断面の長辺が長手軸と平行であり、高真空室内に設
けられた該ビーム生成手段と、タンク内に収容され、処理すべき材料を取り扱うための
ハンドラーであって、薄板材料の幅の２倍に等しいか又
はそれより大きい距離で、薄板材料の速度より速い速度
で、横方向にビームを走査する手段を構成し、もって薄
板材料の表面上に多数の連続した穿孔を規定する該ハン
ドラーと、薄板材料の近くに配置され、粒子を遅くせずに、照射窓
を閉じるための手段を構成する、前記チャンバをタンク
から分離するためのダイヤフラムとを具備することを特
徴とする照射装置。
【請求項２】前記タンクに接続された第一真空ポンプ
と、前記チャンバに接続された第二真空ポンプとを具備
する請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】薄板材料の一定直線状速度は0.01〜5m/秒
であることを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項４】加速されたイオンは１核子当り約２メガ電
子ボルトのエネルギを有し、ビームは毎秒10⁶〜10¹³イ
オン数の濃度を有することを特徴とする請求項１に記載
の照射装置。
【請求項５】ダイヤフラムは約８〜12ミクロンの厚さを
有するアルミニウムであることを特徴とする請求項１に
記載の照射装置。
【請求項６】タンクの真空度は水銀柱10^-2mm代であり、
チャンバ内の真空度は水銀柱10^-6mm代であることを特徴
とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項７】薄板材料の表面の所定の部分でのイオン粒
子の入射角を実質的に変える手段を具備することを特徴
とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項８】薄板材料は穿孔をもたない領域ないし部分
を得るために、粒子を停止するための材料を含む少なく
とも１つのマスクを具備することを特徴とする請求項１
に記載の照射装置。
【請求項９】有機溶剤内で侵食ないし腐食される物質を
含む溶液でもって薄板材料を化学的に処理する手段を具
備することを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項１０】上流に位置する等時性サイクロトロンと
共に使用され、薄板材料は最初に粒子の衝撃を受けて傷
痕が付けられ、その後、傷痕の付けられた領域が選択的
に侵食される方法を使用して、薄板材料に穿孔を形成す
るための照射装置において、照射窓の近傍にて薄板材料を長手軸に沿ってその全長に
わたり一定直線状速度で移送する、第一真空レベルに設
定されたタンク内に設けた、薄板材料の取扱手段と、照射窓の前方にて加速された重くて強度にイオン化され
たビームを生成する手段であって、もってビーム内の粒
子が略平行な走路を有し、ビームは略矩形断面であり、
矩形断面の長辺が長手軸と平行であり、第一真空レベル
より真空度の高い第二真空レベルに維持された高真空室
内に設けられた該ビーム生成手段と、薄板材料の幅の２倍に等しいか又はそれより大きい距離
で、薄板材料の速度より速い速度で、横方向にビームを
走査し、もって薄板材料の表面上に多数の連続した穿孔
を規定する走査手段と、薄板材料の近くに配置され、照射窓を閉じるためのダイ
ヤフラムと、薄板材料の表面の所定の部分上での粒子の入射角を実質
的に変える手段と、を具備することを特徴とする照射装
置。
【請求項１１】イオン粒子の入射角を実質的に変える手
段は、粒子の衝撃領域における材料に対向する、湾曲さ
れた支持面を有することを特徴とする請求項10に記載の
照射装置。
【請求項１２】２つの端部位置間に可動に搭載され、も
って粒子の入射角を変えるように、衝撃領域を移行させ
るための駆動手段を具備することを特徴とする請求項10
に記載の照射装置。
【請求項１３】薄板材料の一定直線状速度は0.01〜5m/
秒であることを特徴とする請求項10に記載の照射装置。
【請求項１４】加速されたイオンは１核子当り約２メガ
電子ボルトのエネルギを有し、ビームは毎秒10⁶〜10¹³
イオン数の濃度を有することを特徴とする請求項10に記
載の照射装置。
【請求項１５】ダイヤフラムは約８〜12ミクロンの厚さ
を有するアルミニウムであることを特徴とする請求項10
に記載の照射装置。
【請求項１６】タンクの真空度は水銀柱10^-2mm代であ
り、チャンバ内の真空度は水銀柱10^-6mm代であることを
特徴とする請求項10に記載の照射装置。
【請求項１７】薄板材料は穿孔をもたない領域ないし部
分を得るために、粒子を停止するための材料を含む少な
くとも１つのマスクを具備することを特徴とする請求項
10に記載の照射装置。
【請求項１８】有機溶剤内で侵食ないし腐食される物質
を含む溶液でもって薄板材料を化学的に処理する手段を
具備することを特徴とする請求項10に記載の照射装置。