JPH0354198B2 - - Google Patents

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JPH0354198B2
JPH0354198B2 JP9717684A JP9717684A JPH0354198B2 JP H0354198 B2 JPH0354198 B2 JP H0354198B2 JP 9717684 A JP9717684 A JP 9717684A JP 9717684 A JP9717684 A JP 9717684A JP H0354198 B2 JPH0354198 B2 JP H0354198B2
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thin film
amorphous
irradiation
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micropores
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 製薬工業、電子工業等の分野で要求される膜分
離技術において、本発明は飛跡エツチングによつ
て規則的な超微細な多孔質とされた金属もしくは
合金の薄膜、更に詳しくはHe+、O+イオン、N+
イオン、F+イオン、α粒子、陽子及び重陽子の
いづれかを高速荷電粒子としてアモルフアス金属
の薄膜に飛跡エツチングを施した多孔質薄膜に関
する。 本発明はまたこの多孔質薄膜の製造法に関す
る。 〔従来技術〕 世界の膜分離技術としては精密過法、透析
法、電気透析法、逆浸透法、限外過法、ガス分
離法、コントロールリリースなどが提唱されてい
る。例えば電子工業用フイルターについては、高
効率分離膜の要求が出て来ている。即ち、半導体
のVLSI、ULSI化に伴ない、0.1μオーダーの回路
線幅などの高精密度、公差が要求されている。そ
の障害となつている超微粒子、微生物をどのよう
に除去するか或はそれらによる汚染をどのように
防止するかの手段としてミクロフイルター技術が
近年重要視されている。 この要求に対する高効率分離膜の一つとして高
分子材料の極薄膜に対し原子炉よりの中性子を照
射して1桁もしくは1/10桁ミクロンオーダで孔数
1cm2当り最高108個の微細孔を穿つて、これを化
学的腐食液にてエツチングすると云う通称飛跡エ
ツチングと云う技術が提案され、フイルタエレメ
ントとしてのメンブレンフイルターの新しい材料
として脚光を浴びるようになつた。これは中性子
による高分子材料中の原子と原子の結合が切断さ
れ、残された飛跡は腐食剤溶液の使用によつて拡
大されることを利用したものである。 既に開発された飛跡エツチングは高分子薄膜
(ポリカーボネートメンブレン)に対して実施さ
れ、それ以外のメタルベース、セラミツクベース
のものにはいまだなされておらず、その技術的可
能性は不明であつた。従来技術によつて金属もし
くは合金(以下は前者のみを採る)薄膜にミクロ
ンオーダの微細孔を形成するには、よく知られて
いるように超音波穿孔やレーザ光穿孔に依存して
いたが、後述の比較例からも判明するようにレー
ザ光穿孔では孔数の上で比較にならない程低く又
レーザ光透過迄に時間が必要で物的にも方法的に
も不利である。同じことが超音波穿孔についても
云えよう。 〔発明が解決しようとする問題点〕 飛跡エツチングしたポリカーボネートメンブレ
ンはセルローズ系のものと比較して、フイルター
特性が優れているが、材質が高分子であるため以
下の様な問題点が発生している。 有機溶剤中では膨潤し、孔径が変化したり、亀
裂しやすくなる。また、電気的絶縁性のために、
帯電して目詰まりしやすくなる。近年、製薬工業
や電子工業等の分野では耐久性の優れたより高効
率な分離膜の需要があるにもかかわらず、応じき
れてない状態にある。 〔発明の目的〕 従つて、本発明の目的は、前記のような従来の
高分子系のメンブレンの有する欠点を解消した、
飛跡エツチングにより規則的な超微細な多孔質と
された金属薄膜を提供することである。 〔問題点を解決するための手段〕 アモルフアス金属薄膜は高分子薄膜と比較した
場合、一般的に各種機械的強度、導電性、耐熱
性、耐食性、耐薬品性に優れているので、 本発明はワークピースとしてアモルフアス金属
薄膜を選出し、飛跡エツチング法によつて規則正
しい微細孔を具備したフイルタ等の構成に好適な
多孔質アモルフアス金属を提供するとともに、さ
らに、 本発明は新しいエツチング技法と種々取組み、
原子炉のような高価にして大がかりな装置による
ことなく、市場入手性のある装置を活用し、ワー
クピースとしては高分子材料より耐熱性、強度の
一般的に優れたメタルベース薄膜を選出して飛跡
エツチングが可能となる技術を種々模索し続けた
所He+、O+、N+、F+の元素イオン、α粒子、陽
子及び重陽子を照射源とし、アモルフアス金属の
薄膜をワークピースとすることにより安価且つコ
ンパクトな装置を用いながらメタルベース薄膜上
に飛跡エツチングを適確に実現出来る技術をこゝ
に提案するに至つたのである。 〔作用〕 以下に本発明を詳細に説明するに、製造法より
述べることにする。ワークピースとして用いる薄
膜は、通常はアモルフアス質でありながら照射荷
電粒子の透過部分はクリスタル質となり、しかも
クリスタル質の場合、アモルフアス質に較べて化
学的腐食液に対する腐食性が差別的に高い金属も
しくは合金の薄膜が用いられる。即ち、第4図は
こうした合金の一例としてのFe−Crベース合金
の30℃、1N食塩水に対する腐食速度に関するCr
含有量の影響を示すものである。図よりCr6%を
超えるとアモルフアスFe−Cr合金は、同食塩水
では腐食されないのに対しクリスタル質の場合は
顕著に腐食されることを示している。即ち、Fe
−Crベース合金を本発明に従つて用いるについ
ては、望ましくはCr6%以上、そうでなくとも
Cr6%に近い範囲のものを選んでアモルフアス質
とクリスタル質との間に横在する腐食性の区別的
差異を維持したものでなければならない。この理
由は照射荷電粒子によつて微細孔が形成された場
合、孔壁及びその至近部位はアモルフアス質から
クリスタル質に変化して、このクリスタル質が後
の腐食液の処理によつて適確に溶失して最初の微
細孔が略円筒形乃至截頭円錐台形のものに発展す
る上で必要であるからである。万一、アモルフア
ス質のもの迄もエツチングされてしまうと切角形
成された微細孔がエツチングによつて初期の微細
孔の形状を喪失してしまうからである。Fe−Cr
ベース合金に於てアモルフアス質形成元素として
はP、C(但し、鋼として含まれているC量以上
のC)、B等の非金属元素が挙げられ、後記実施
例のように好例としては、 F74P13C7Cr6があげられる。アモルフアス合金
の特性として、クリスタル合金に較べて耐食性、
耐熱性の改善がなされるがF74P13C7Cr6はステン
レス鋼より耐H2SO4性が更に優れているために、
この特性は薄膜によつても発揮される。薄膜の厚
みは0.5μm〜20μm程度のものがよい。 照射源として本発明ではHe+、O+、N+、F+
オン陽子及び重陽子の高速荷電イオンが商業上最
も望まれる。即ち、市販のヴアンデグラフ、ミニ
サイクトロン等のイオン加速器を用いて、これら
の非金属元素イオンの照射が容易に出来るからで
ある。照射イオンの電荷は1〜80MeV程度で、
薄膜上のイオン電流は10-8〜1μAであるが、これ
らの条件は薄膜の移行速度、厚みによつても適宜
按配し得る。イオン電流値とイオン電荷とから実
際に照射されたイオン数、即ち微細孔の孔数を次
の算式によつて算出し得るもので、後記の孔数値
はこの計算に立つている。この算式とは、 1μQ=1013(個) ………(1) B=V×W(cm2/秒) ………(2) C=A/B(μQ) ………(3) D=C×1013(個) ………(4) 但し、上式に於て; A(μA)………イオン電流、 W(cm)………イオンビーム幅、 V(cm)………薄膜の移行速度、 B(cm2/秒)………1秒間の照射面積、 C(μQ)………単位面積(cm2)当りの照射量、 D(個)………飛跡回数、 を夫々示す。 前記金属もしくは合金の薄膜に対し、所記の高
速荷電粒子を照射する要領を装置を図に採つた第
1図によつて説明すると、Aはヴアンデグラフ、
ミニサイクトロン等の市販のイオン加速器でチヤ
ンバCと加速器Aとは導入管Bにて連結されてい
て部材A,B,Cは夫々真空に維持されている。
チヤンバC内にはワークピースである薄膜1が薄
膜送りロールD,Dによつて高速荷電粒子に対し
てほゞ直交状態になるよう連続的に走行してい
る。走行速度は一例として1cm/sec程であるが、
これは薄膜1の材質、厚み、高速荷電粒子の照射
条件と相対関係を有し一定ではなく、必要とする
微細孔数が設けられるに必要な時間照射を受けら
れるようにする。加速器Aからの高速荷電粒子の
エネルギ増幅のために導入管Bの開口端にBeの
ような核反応性物質2を設け、この物質2の片面
を薄膜1に密接保持する構成(第2図)を採れ
ば、少ないエネルギ密度での高速荷電粒子であり
ながら核反応性物質2より高エネルギの高速荷電
粒子が飛び出して密接する薄膜1に孔を有効に形
成することが出来る。この例に於て薄膜1、送り
ローラD,Dは前例の場合と違つて大気下に置か
れてよいが薄膜1の照射を受ける面は、上記物質
2と密接して照射作用をエネルギロスなく受けら
れるようにする。He+、O+、N+、F+いづれかの
イオンに代つてCo60のような同位元素からのα粒
子或は同じイオン加速器を用いての陽子及び重陽
子の照射も等しく有効である。化学的腐食液は薄
膜の材質によつて変わるが、一例として熱食塩
水、熱塩酸水溶液、熱硝酸水溶液等が用いられ
る。この腐食液と薄膜1とは腐食液を填装した液
槽(不図示)内に処理を終えた薄膜1を浸漬ロー
ルを使つて浸漬して連続的に引上げる方式を採
り、この間腐食液を薄膜1の微細孔の形成されて
いる方向に流れるように薄膜1に対して緩やかに
当てながら且つ槽内の温度分布が可及的に均一と
なるような対流手段を講ずることが望まれる。か
くすることによつて、照射によつて薄膜1の厚み
方向に関し当初穿孔された一方向性で且つ整然と
した配列の微細孔10の孔壁もしくはその至近部
位11は定速荷電粒子による衝撃によつてアモル
フアス質より、安定したクリスタル質に変わり、
これが腐食液と接することによつて直ちに溶失す
るために、最初の微細孔10の形状である略円筒
形乃至截頭円錐台形を維持したまゝ孔径が稍々拡
がつて全体として均一な形状で1桁ミクロン乃至
1/10桁ミクロンオーダの孔径を持つた微細孔10
が多数形成されるのである〔第3図イ,ロ参照〕。
既に述べたように本発明薄膜1の材料であるアモ
ルフアス金属もしくは合金は、これがクリスタル
質に変化した場合の腐食液に対する区別的に大き
い腐食性を発揮するため、上記の孔壁及びその至
近部位11の溶失を保証し、一方その他のアモル
フアス質における腐食防止を約し、これによつて
境界のはつきりした微細孔10が確立される。微
細孔10の孔数は照射を受けた薄膜1の電流i
(第1図鎖線示)を測定してその値と、イオン電
荷とからイオン数、即ち微細孔数を算出すること
は既に述べた通りである。本発明によると孔を
104〜108孔数/cm2に孔口径を12〜0.05μmに夫々
調整することが出来る。また、微細孔に目づまり
した場合には超音波洗浄にてほゞ完全に清掃し得
るのである。 以下に本発明を実施例によつて詳述する。 実施例 1 (a) ワークピース………Fe74P13C7Cr6の合金を片
ロール法により厚み15μm、幅20mm、長さ10cm
としたアモルフアス合金薄膜 (b) 高速荷電粒子………ヴアンデグラフより
2MeVのHe+イオンをビーム幅20mm、イオン電
流0.001μAとして照射 (c) 薄膜の走行速度………1cm/sec (d) 化学的腐食液………40℃の20%HCl水溶液 (e) 結果………(a)〜(c)の条件下で第1図の装置を
用いて処理したものを(d)によつてエツチングし
た結果、孔径0.1μmの略円筒形の微細孔を
108/cm2孔数を具備した多孔質薄膜を得た。 実施例 2 (a) ワークピース………Fe74P13C7Cr6の合金の厚
み17μm、幅20mm、長さ10cmのアモルフアス合
金薄膜 (b) 高速荷電粒子………小型AVFサイクロトロ
ンにより17MeVの重陽子をビーム幅10mm、イ
オン電流0.0001μAとして照射 (c) 薄膜の走行速度………1cm/sec (d) 化学的腐食液………40℃、20%HCl水溶液 (e) 結果………(a)〜(c)の条件下で第1図の装置を
用いて処理したものを(d)によつてエツチングし
た結果、孔径0.3μmの略円筒形の微細孔を
107/cm2個を具備した多孔質薄膜を得た。 先行技術との比較 (比較例) CO2ガスレーザによる穿孔を例にとると、出力
150W、エネルギ0.015J/パルス、パルス数
625ppsのCO2ガスレーザを用い厚み140μmの
Fe74P13C7Cr6合金フイルムにレーザ穿孔を実施し
た所、所要時間10秒で500個/cm2個の円孔の穿孔
を得た。 比較例と実施例1、2との比較から、レーザ穿
孔によると穿孔数が、本発明のものに較べて比較
にならない程少数であると共に穿孔完了に至る時
間も遥かにかゝり、生産性と多孔度の上で比較に
ならない程不利であることが判る。 実施例 3 (a) ワークピース (1) Fe74P13C7Cr6のアモルフアス合金薄膜 (2) ポリカーボネート薄膜 (b) 穴あけ方法 (1) 飛跡エツチング法A 小型AVFサイクロトロンより重陽子照射
後、化学的にエツチングする。 (2) 飛跡エツチング法B 原子炉よりα粒子照射後、化学的にエツチ
ングする。 (3) レーザー穿孔法(比較対照) CO2ガスレーザーで穿孔する。 (c) 結果 ワークピースに対して、飛跡エツチング法で
は荷電粒子の照射量を変化させ、エツチング孔
が104〜108/cm2となるようにした。 また、レーザー穿孔法では、飛跡エツチング
法に比べて約百倍の作業時間をかけて104/cm2
になるように穿孔した孔径及びその密度は
SEMにより求めた。 また、作製した多孔質薄膜のフイルター特性
を評価するためにメンブレンフイルターの形状
に加工して半導体製造のための感光液の分離に
使用したときの寿命を調べた。 また、同様の目的で、半導体製造に使用する
N2ガスのフイルターに使用したときの寿命も
調べた。これらの結果を表1に示した。
[Industrial Field of Application] In the membrane separation technology required in fields such as the pharmaceutical industry and the electronic industry, the present invention is directed to a thin film of metal or alloy made into regular ultra-fine porosity by track etching. For details, see He + , O + ions, N +
This invention relates to a porous thin film in which an amorphous metal thin film is subjected to track etching using any one of ions, F + ions, α particles, protons, and deuterons as high-speed charged particles. The invention also relates to a method for producing this porous thin film. [Prior Art] Membrane separation techniques proposed around the world include precision filtration, dialysis, electrodialysis, reverse osmosis, ultrafiltration, gas separation, and controlled release. For example, for filters in the electronic industry, there is a growing demand for highly efficient separation membranes. That is, with the shift to VLSI and ULSI semiconductors, high precision and tolerance, such as circuit line width on the order of 0.1μ, are required. Microfilter technology has been gaining importance in recent years as a means of removing ultrafine particles and microorganisms that pose a hindrance, or of preventing contamination caused by them. As one of the highly efficient separation membranes that meet this requirement, ultrathin membranes made of polymeric materials are irradiated with neutrons from nuclear reactors to produce micropores on the order of 1 or 1/10 microns, with a maximum of 108 micropores per cm2 . A technique called track etching, in which the holes are etched with a chemically corrosive solution, was proposed, and it came into the spotlight as a new material for membrane filters as filter elements. This method takes advantage of the fact that neutrons break the bonds between atoms in a polymeric material, and the tracks left behind are enlarged by the use of a corrosive solution. Track etching, which has already been developed, has been applied to thin polymer films (polycarbonate membranes), but has not yet been applied to other metal-based or ceramic-based materials, and its technical potential was unknown. Conventional techniques have relied on ultrasonic perforation and laser beam perforation to form micropores on the order of microns in thin films of metals or alloys (hereinafter only the former will be used). As will be clear from the comparative examples described below, laser beam drilling has an incomparably low number of holes and requires time for the laser beam to pass through, which is disadvantageous both physically and methodically. The same may be said of ultrasonic drilling. [Problems to be solved by the invention] Track-etched polycarbonate membranes have superior filter properties compared to cellulose-based membranes, but because the material is polymeric, the following problems occur. There is. In organic solvents, it swells, changes the pore size, and becomes prone to cracking. Also, for electrical insulation,
It becomes charged and becomes easily clogged. In recent years, although there has been a demand for more durable and more efficient separation membranes in fields such as the pharmaceutical industry and the electronics industry, the demand has not been met. [Object of the Invention] Therefore, the object of the present invention is to solve the drawbacks of the conventional polymeric membranes as described above.
The object of the present invention is to provide a metal thin film that has regular ultrafine porosity through track etching. [Means for Solving the Problems] Amorphous metal thin films generally have superior mechanical strength, electrical conductivity, heat resistance, corrosion resistance, and chemical resistance when compared to polymer thin films. Selecting an amorphous amorphous metal thin film as a workpiece, the present invention provides a porous amorphous metal suitable for constructing filters and the like having regular micropores using a track etching method.
Rather than using expensive and large-scale equipment such as nuclear reactors, we utilize commercially available equipment and select metal-based thin films, which generally have better heat resistance and strength than polymeric materials, as workpieces. After continuing to search for various technologies that would enable track etching, we used He + , O + , N + , and F + element ions, α particles, protons, and deuterons as the irradiation source, and used a thin film of amorphous metal as the workpiece. As a result, we have now proposed a technique that can accurately realize track etching on a metal-based thin film using an inexpensive and compact device. [Function] The present invention will be explained in detail below, starting with the manufacturing method. Although the thin film used as the workpiece is usually amorphous, the part through which the irradiated charged particles pass through is crystalline.In the case of crystalline, it is made of metal or metal, which has a higher corrosiveness to chemical corrosive liquids than amorphous. A thin film of alloy is used. That is, Figure 4 shows the corrosion rate of Fe-Cr based alloy as an example of such an alloy in 1N saline solution at 30°C.
This shows the influence of the content. The figure shows that when Cr exceeds 6%, amorphous Fe-Cr alloys are not corroded in the same saline solution, but crystalline ones are significantly corroded. That is, Fe
- For use of Cr-based alloys according to the invention, preferably at least 6% Cr, otherwise
A material with a Cr content close to 6% must be selected to maintain the distinct difference in corrosivity between amorphous and crystalline materials. The reason for this is that when micropores are formed by irradiated charged particles, the pore walls and their surrounding areas change from amorphous to crystalline, and this crystalline substance is properly treated with the corrosive liquid later. This is because it is necessary for the initial fine pores to develop into approximately cylindrical or truncated conical shapes after dissolution. This is because if even amorphous material were to be etched, the truncated micropores would lose their initial micropore shape due to etching. Fe−Cr
Examples of amorphous-forming elements in the base alloy include non-metallic elements such as P, C (however, the C content is greater than or equal to that contained in the steel), and B. Examples include F 74 P 13 C 7 Cr 6 . Amorphous alloys have better corrosion resistance than crystal alloys.
Although the heat resistance has been improved, F 74 P 13 C 7 Cr 6 has even better H 2 SO 4 resistance than stainless steel.
This characteristic is also exhibited by thin films. The thickness of the thin film is preferably about 0.5 μm to 20 μm. Fast charged ions of He + , O + , N + , F + ions, protons, and deuterons are most commercially preferred in the present invention as irradiation sources. That is, irradiation with these nonmetal element ions can be easily performed using a commercially available ion accelerator such as Vendegraf or Minicyclotron. The charge of irradiated ions is about 1 to 80 MeV,
The ion current on the thin film is 10 -8 to 1 μA, but these conditions can be adjusted as appropriate depending on the transfer speed and thickness of the thin film. The number of ions actually irradiated, that is, the number of micropores, can be calculated from the ion current value and the ion charge using the following formula, and the pore values described later are based on this calculation. This formula is: 1μQ=10 13 (pieces) ......(1) B=V×W (cm 2 /sec) ......(2) C=A/B (μQ) ......(3) D =C×10 13 (pieces) ......(4) However, in the above formula; A (μA)...Ion current, W (cm)...Ion beam width, V (cm)...... Thin film transfer speed, B (cm 2 / sec): irradiation area per second, C (μQ): irradiation amount per unit area (cm 2 ), D (pieces): number of tracks, Show each. The procedure for irradiating the metal or alloy thin film with the specified high-speed charged particles will be explained with reference to FIG. 1, which shows an apparatus.
In a commercially available ion accelerator such as a minicyclotron, a chamber C and an accelerator A are connected through an introduction tube B, and members A, B, and C are each maintained in a vacuum.
In the chamber C, a thin film 1 as a workpiece is continuously run by thin film feed rolls D, D so as to be substantially orthogonal to the high-speed charged particles. As an example, the running speed is about 1 cm/sec,
This has a relative relationship with the material and thickness of the thin film 1, and the irradiation conditions of high-speed charged particles, and is not constant, but the irradiation is made for a time necessary to provide the required number of micropores. In order to amplify the energy of high-speed charged particles from accelerator A, a nuclear-reactive substance 2 such as Be is provided at the open end of introduction tube B, and one side of this substance 2 is closely held on thin film 1 (Figure 2). If this is adopted, high-speed charged particles with low energy density but with higher energy than the nuclear-reactive substance 2 can fly out and effectively form holes in the thin film 1 in close contact with the nuclear-reactive substance 2. In this example, the thin film 1 and the feed rollers D and D may be placed in the atmosphere unlike the previous case, but the surface of the thin film 1 that receives the irradiation is in close contact with the substance 2 to prevent the irradiation action from energy loss. Make sure you can receive it. Instead of He + , O + , N + , F + ions, alpha particles from isotopes such as Co 60 or proton and deuteron irradiation using the same ion accelerator are equally effective. The chemical corrosive solution varies depending on the material of the thin film, but hot saline, hot hydrochloric acid aqueous solution, hot nitric acid aqueous solution, etc. are used as examples. This corrosive liquid and the thin film 1 are removed using a method in which the treated thin film 1 is immersed in a liquid tank (not shown) filled with the corrosive liquid using a dipping roll and then continuously pulled up. It is desirable to provide a convection means that gently applies the liquid to the thin film 1 so as to flow in the direction in which the fine pores of the thin film 1 are formed, and that makes the temperature distribution in the tank as uniform as possible. By doing so, the pore walls 11 of the unidirectional and orderly array of fine pores 10 that are initially drilled in the thickness direction of the thin film 1 by the irradiation, or their nearby portions 11, are affected by the impact caused by the constant-velocity charged particles. It changes from an amorphous substance to a stable crystal quality,
Since this immediately melts away when it comes into contact with the corrosive liquid, the pore diameter gradually expands while maintaining the initial shape of the fine pores 10, which is approximately cylindrical or truncated conical, resulting in an overall uniform shape. 10 micro holes with a hole diameter on the order of 1 digit micron to 1/10 digit micron.
are formed in large numbers [see Figure 3 A and B].
As already mentioned, the amorphous metal or alloy that is the material of the thin film 1 of the present invention exhibits a significantly higher corrosive property against the corrosive liquid when it changes to a crystalline state. , while ensuring corrosion prevention in other amorphous materials, thereby establishing micropores 10 with sharp boundaries. The number of micropores 10 is determined by the current i of the irradiated thin film 1.
As already mentioned, the number of ions, that is, the number of micropores, is calculated from the measured value and the ion charge. According to the invention, the hole
The number of holes/cm 2 can be adjusted to 10 4 to 10 8 and the hole diameter can be adjusted to 12 to 0.05 μm, respectively. Furthermore, if the micropores become clogged, they can be almost completely cleaned by ultrasonic cleaning. The present invention will be explained in detail below using examples. Example 1 (a) Workpiece: An alloy of Fe 74 P 13 C 7 Cr 6 was made into a piece of 15 μm thick, 20 mm wide, and 10 cm long using the single roll method.
Amorphous amorphous alloy thin film (b) High-speed charged particles……From Van de Graff
Irradiation with 2 MeV He + ions with a beam width of 20 mm and an ion current of 0.001 μA (c) Thin film traveling speed: 1 cm/sec (d) Chemical corrosive solution: 20% HCl aqueous solution at 40°C (e) Results ......As a result of etching the material treated using the apparatus shown in Figure 1 under the conditions of (a) to (c) using (d), approximately cylindrical micropores with a pore diameter of 0.1 μm were formed.
A porous thin film with a pore number of 10 8 /cm 2 was obtained. Example 2 (a) Workpiece: Amorphous alloy thin film of Fe 74 P 13 C 7 Cr 6 alloy with a thickness of 17 μm, width of 20 mm, and length of 10 cm (b) High-speed charged particles: 17 MeV generated by a small AVF cyclotron Deuteron irradiation with a beam width of 10 mm and an ion current of 0.0001 μA (c) Thin film traveling speed...1 cm/sec (d) Chemical corrosive solution...40℃, 20% HCl aqueous solution (e) Results... As a result of etching the material treated using the apparatus shown in Figure 1 under the conditions of (a) to (c) using (d), approximately cylindrical micropores with a pore diameter of 0.3 μm were formed.
A porous thin film with 10 7 /cm 2 was obtained. Comparison with prior art (comparative example) Taking drilling by CO2 gas laser as an example, the output
150W, energy 0.015J/pulse, number of pulses
A 140μm thick laser is used with a 625pps CO 2 gas laser.
When a Fe 74 P 13 C 7 Cr 6 alloy film was laser-perforated, 500 circular holes/cm 2 were perforated in 10 seconds. A comparison between the comparative example and Examples 1 and 2 shows that the number of holes drilled by laser drilling is incomparably smaller than that of the present invention, and the time required to complete the holes is much longer, resulting in improved productivity. It turns out that it is incomparably disadvantageous in terms of porosity. Example 3 (a) Workpiece (1) Fe 74 P 13 C 7 Cr 6 amorphous alloy thin film (2) Polycarbonate thin film (b) Drilling method (1) Track etching method A After deuteron irradiation from a small AVF cyclotron, chemical Etching. (2) Track etching method B Chemically etches after irradiating alpha particles from a nuclear reactor. (3) Laser perforation method (comparison) Perforation is performed using a CO 2 gas laser. (c) Results In the track etching method, the irradiation amount of charged particles was varied on the workpiece so that the etching holes were 10 4 to 10 8 /cm 2 . In addition, the laser drilling method takes about 100 times as much work time as the track etching method, resulting in a hole of 10 4 /cm 2.
The diameter of the hole drilled and its density are
Obtained by SEM. In addition, in order to evaluate the filter characteristics of the produced porous thin film, we processed it into the shape of a membrane filter and investigated its lifespan when it was used to separate photosensitive liquids for semiconductor manufacturing. Also used in semiconductor manufacturing for similar purposes.
We also investigated the lifespan when used in N2 gas filters. These results are shown in Table 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明より、本発明によつて、高分子薄膜
とは異なる0.05〜12μmの孔径で104〜108/cm2
微細孔密度を有する多孔質アモルフアス金属薄膜
を提供することができる。この薄膜金属を例えば
クリーンルームを構成するためのフイルターとし
て用いた場合、機械的強度、耐摩耗性、耐食性に
加えて導電性を持つているため優れたフイルター
特性を発揮させることが可能である。また、本発
明によれば、原子炉に代つて、市場入手性のある
加速器を用いたH+、O+、N+、F+いづれのイオ
ン照射(この他にα粒子、陽子及び重陽子の照
射)によつて飛跡孔を形成できるので装置もコン
パクトでコストダウンを図ることができる。
From the above explanation, the present invention can provide a porous amorphous metal thin film having a pore diameter of 0.05 to 12 μm and a micropore density of 10 4 to 10 8 /cm 2 , which is different from that of a polymer thin film. When this thin film metal is used as a filter for constructing a clean room, for example, it can exhibit excellent filter properties because it has mechanical strength, wear resistance, corrosion resistance, and electrical conductivity. In addition, according to the present invention, instead of a nuclear reactor, H + , O + , N + , and F + ion irradiation (in addition to α particles, protons, and deuterons) is performed using a commercially available accelerator. Since the track hole can be formed by irradiation), the device is compact and costs can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明法を実施する装置の一実施例を
示す概略図、第2図は別の実施例装置の概略図、
第3図イ,ロは本発明薄膜の微細孔の形状を示す
模式図であり、同図イは断面模式図、ロは平面模
式図であり、第4図は本発明で用いられるアモル
フアス金属もしくは合金の腐食特性図である。 (符号の説明)1……アモルフアス金属もしく
は合金の薄膜、10……微細孔、11……孔壁及
びその至近部位、2……核反応性物質、A……イ
オン加速器、B……導入管、C……密閉チヤン
バ、D……薄膜送りロール。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of an apparatus for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of the apparatus,
Figures 3A and 3B are schematic diagrams showing the shape of micropores in the thin film of the present invention. It is a corrosion characteristic diagram of an alloy. (Explanation of symbols) 1... thin film of amorphous metal or alloy, 10... micropore, 11... pore wall and its immediate vicinity, 2... nuclear reactive substance, A... ion accelerator, B... introduction tube , C... closed chamber, D... thin film feeding roll.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アモルフアス金属の薄膜よりなり、この薄膜
には厚みを貫いて規則正しい一方向性を有し、孔
口径が0.05〜12μmで略円筒形乃至截頭円錐台形
をした微細孔を分布密度104〜108/cm2で具備して
成る多孔質アモルフアス金属薄膜。 2 クリスタル質に変つた際、アモルフアス質に
較べて化学的腐食性が顕著に大きいアモルフアス
金属もしくは合金の薄膜をワークピースとして選
出すること、この薄膜に対してHe+、O+、N+
F+、α粒子、陽子及び重陽子のいずれかより選
ばれた高速荷電粒子をほゞ直交方向から照射し
て、上記薄膜の厚みを貫いて一方向性の多数の微
細孔を形成させること及びこの薄膜を化学的腐食
液にて処理することによつて、上記微細孔を略円
筒形乃至截頭円錐台形のものに整合させることよ
り成る多孔質アモルフアス金属薄膜の製造法。 3 薄膜を一定速度で走行する間に高速荷電粒子
の照射を連続的に施与する特許請求の範囲第2項
記載の製造法。 4 高速荷電粒子の照射をイオン加速器であるヴ
アンデグラフもしくはミニサイクトロンにて実施
する特許請求の範囲第3項記載の製造法。
[Scope of Claims] 1. Consisting of a thin film of amorphous metal, this thin film has fine pores that have regular unidirectionality throughout the thickness, have a pore diameter of 0.05 to 12 μm, and have a substantially cylindrical to truncated conical shape. A porous amorphous metal thin film having a distribution density of 10 4 to 10 8 /cm 2 . 2. Selecting as a workpiece a thin film of amorphous metal or alloy, which has significantly greater chemical corrosivity than amorphous amorphous material when it changes to a crystalline state, and applying He + , O + , N + ,
irradiating high-speed charged particles selected from F + , α particles, protons, and deuterons from substantially orthogonal directions to form a large number of unidirectional micropores through the thickness of the thin film; A method for producing a porous amorphous metal thin film, which comprises treating the thin film with a chemical etchant to align the micropores into a substantially cylindrical or truncated conical shape. 3. The manufacturing method according to claim 2, wherein irradiation with high-speed charged particles is continuously applied while the thin film is traveling at a constant speed. 4. The manufacturing method according to claim 3, wherein the irradiation with high-speed charged particles is performed using an ion accelerator such as a Vendegraph or a minicyclotron.
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