イオン照射によるポリマー表面改質の低速陽電子ビームを用いた評価法の開発

慢速正电子束离子辐照聚合物表面改性评价方法的开发

• 批准号: 16654066
• 负责人: 兵頭 俊夫
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16654066/
• 关键词: イオン照射ポリマー; 表面改質; 細胞接着性; 機能性材料開発; 低速陽電子ビーム; 密度; 質量変化; MEMS

照射面の電気伝導性や細胞接着性の向上のため、イオン照射によるポリマーの表面改質が精力的に行われている。アウトガスや注入イオンの分布幅から、照射効果はポリマーと金属、半導体では大きく異なると予想される。照射層の質量と密度の変化に着目してイオン照射ポリマーの表面改質の評価法の開発を行った。ポリ乳酸(150keV He^+イオン 1×10^<14>〜1×10^<16>ions/cm^2)およびポリスチレン(1×10^<15>〜1×10^<16>ions/cm^2)試料について測定した。低速陽電子ビームによる陽電子消滅ドップラー幅測定を行い、深さ方向の変化をSパラメータで解析した。Sパラメータの値は照射層では未照射試料より小さく、イオンの到達しない深さでは未照射の値に回復する。切削の抗力変化から求めた照射層の厚さと照射層を通過する陽電子エネルギーを、陽電子入射距離を見積もる密度に依存した経験式に代入し、照射層の密度を求めた。また、照射面の大きな試料の照射前後の質量変化と照射層の厚さから密度を求めた。さらに、照射面の変化を確認するため、AFM、段差計の測定を行った。照射量1×10^<15>ions/cm^2のポリ乳酸では、照射層の質量の3/4が失われ、収縮により照射面が1.6μm低下し、厚さ1.1μmの照射層の密度は1.27g/cm^3から0.7g/cm^3へと大きく減少する。密度の値は質量変化から求めた値とよく一致した。本研究の手法は、MEMSなどのイオン照射による小面積部の質量と密度変化の測定法として利用できる。ポリスチレンについては解析中であるが、ポリ乳酸と同様にイオン照射量の増加とともに照射層の厚さが増加する。照射面の低下は0.15μmとポリ乳酸よりも一桁小さい。質量と密度の変化により、注入イオンの分布が広がるためと考えられる。照射層の質量と密度の大きな変化は、ポリマーでは注入イオン分布等のシミュレーションが難しく、本研究の手法およびRBS測定による評価の必要性を示している。密度は定量的なRBS測定のために不可欠な物理量である。

为了改善辐照表面的电导率和细胞粘附，通过离子辐照积极进行聚合物的表面修饰。基于高气和植入离子的分布宽度，预计聚合物，金属和半导体之间的辐射效应将显着差异。我们开发了一种通过关注辐射层的质量和密度变化来评估离子辐照聚合物表面修饰的方法。对聚乳酸（150 keV He^+离子1×10^<14> -1×10^<16>离子/cm^2）和聚苯乙烯（1×10^<15> -1×10^<16> ions/cm^2）进行了测量。使用缓慢的正电子束测量正电子歼灭多普勒宽度，并使用S-参数分析深度的变化。在辐照层中，S参数的值小于未辐照样品中的值，在离子未达到的深度处，该值恢复到未辐照的值。由切割的阻力变化确定的受照射层的厚度和穿过辐照层的正电子能的厚度被取代为经验方程，该方程取决于估计正电子入射距离的密度，并确定了辐照层的密度。此外，密度是根据辐射辐射表面较大的样品和照射层厚度的样品的辐射之前和之后确定的。此外，为了确认辐射表面的变化，测量了AFM和阶梯仪。 In polylactic acid with an irradiation amount of 1×10^<15>ions/cm^2, 3/4 of the mass of the irradiation layer is lost, shrinking reduces the irradiation surface by 1.6 μm, and the density of the irradiation layer with a thickness of 1.1 μm is greatly reduced from 1.27 g/cm^3 to 0.7 g/cm^3.密度值与从质量变化获得的密度值良好。这项研究的方法可用于测量因离子照射（例如MEMS）引起的小面积部分的质量和密度变化。尽管聚苯乙烯目前正在分析中，但辐射层的厚度随着离子照射量的增加而增加。辐射表面的降低为0.15μm，比聚乳酸小的数量级。这被认为是因为植入离子的分布由于质量和密度的变化而增加。辐照层的质量和密度发生较大的变化使得很难模拟聚合物中植入离子的分布，这表明需要使用本研究和RBS测量方法进行评估。密度是定量RBS测量的必不可少的物理量。

项目成果

薄膜の密度測定方法及び損失質量測定方法

薄膜密度测量方法和损失质量测量方法

• 发表时间: 2004