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

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。