負イオンビーム注入による生体高分子の無損傷結晶性・生体適合性制御

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452112
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 辻 博司 京都大学, 工学部, 助手 (20127103)
• 研究分担者: 後藤 康仁 京都大学, 工学部, 助手 (00225666)
• キーワード: 負イオン / 負イオンビーム注入 / 医用高分子 / チャージアップ / 生体適合性 / 絶縁物 / 結晶性子 / 物性制御

研究概要

本年度は、高分子材料への負イオンビーム処理装置を作製し、負イオンビーム注入を各種の材料に行って、当初の計画通りに実施した。得られた成果の概要を以下に示す。
1.高分子材料負イオンビーム処理装置の開発
高分子材料へイオンビームを照射するとガスの発生があり、コンダクタンスの大きな負イオン注入室、および真空排気系の能力の増大が必要となる。本研究では、6インチのゲートバルブを購入して、既存の真空ポンプとのコンダクタンスを増大させると共に、負イオン注入室(ファラデーカップ)も多数の円孔のある金属板で製作し、シャッター兼電流測定器、注入中の負イオン電流の計測、二次電子の抑制、発生気体の速やかな排気などができる負イオン注入室を製作し、既存装置と組み合わせて負イオンビーム処理装置を開発した。
2.絶縁物への負イオン注入による帯電電位の計測方法の開発
高分子材料はほとんどが絶縁物であり、直接表面電位を測定することは困難である。本研究では、反射電界型エネルギー分析器を自作して負イオン注入中に二次電子エネルギー分布を求め、表面電位を計測する方法を開発した。40kVの炭素負負イオン注入中の表面電位を計測した結果、高分子材料であるレジスト膜や各種の絶縁物の表面電位は、負の数Vと極めて小さいことが明らかとなり、高分子材料の損傷が無いことが判明した。
3.高分子材料への負イオン注入による高分子表面の状態測定
高分子材料へ炭素負イオンを注入した場合の硬質ポリエチレン、ポリスチレンの接触角を測定した結果、接触角が約60°程度に低下し、炭素負イオンビーム処理が、水との濡れ性を制御できることが判明した。また、購入した残留ガス分析器により注入中には炭素化合物ガスの発生が確認された。放出ガスと高分子表面で形成される官能基との関連に関する詳しい解析は、次年度の大きな課題である。

研究成果

• [文献書誌] 辻 博司: "負イオン注入における絶縁した電極表面の帯電電位のイオン電流密度依存性" 真空. 第37巻 第3号. 135-138 (1994)
• [文献書誌] 辻 博司: "イオン誘起二次電子による負イオン注入時の絶縁物基板の帯電測定" 真空. 第37巻 第3号. 138-142 (1994)
• [文献書誌] 辻 博司: "粉末へのイオン注入による粒子飛散の基礎現象" 第5回粒子線の先端的応用技術に関するシンポジウム論文集. BEAMS1994. 185-188 (1994)
• [文献書誌] Hiroshi Tsuji: "High-Current RF-Plasma-Sputter-Type Heavy Negative-Ion Source for Negative-Ion Implanter" Ion Implantation Technology 94. (North-Holland)(to be published). 4 (1995)
• [文献書誌] Hiroshi Tsuji: "Charging Voltage Measurement of an Isolated Electrode and Insulators during Negative-Ion Implantation" Ion Implantation Technology 94. (North-Holland)(to be published). 4 (1995)
• [文献書誌] 辻 博司: "高周波プラズマスパッタ型負重イオン源における気体材料の負イオン生成(to be published)" 真空. 第38巻 第3号. 5 (1995)
• [文献書誌] 辻 博司: "イオン誘起二次電子分析による負イオン注入時のレジスト膜の帯電測定(to be published)" 真空. 第38巻 第3号. 4 (1995)