(57)【要約】【課題】  本発明は、耐摩擦性、耐摩耗性を改良した超高分子量ポリエチレン製成形品と、その製造方法を提供すること。【解決手段】  第一発明では、超高分子量ポリエチレン製成形品の表面に、イオン加速器によりイオンを照射して、超高分子量ポリエチレン製成形品の表面から約４μｍの深さまで炭化され、ラマン分光スペクトルにおいてＧバンドおよびＤバンドが認められる、ダイヤモンドライクカーボン層が形成されてなることを特徴とし、第二発明では、イオン加速器により、加速エネルギーとイオン照射量を特定の範囲としてイオン照射を行ない、表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品の製造方法を特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高分子量ポリエチレン製成形品の表面に、イオン加速器によってイオンを照射して、超高分子量ポリエチレン製成形品の表面から約４μｍの深さまで炭化され、ラマン分光スペクトルにおいてＧバンドおよびＤバンドが認められる、ダイヤモンドライクカーボン層が形成されてなることを特徴とする、表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品。
【請求項２】
超高分子量ポリエチレンが、粘度平均分子量が３５０万〜４５０万のものである、請求項１に記載の表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品の製造方法。
【請求項３】
イオン加速器により照射される照射イオンが、シリコンイオンである、請求項１または請求項２に記載の表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品。
【請求項４】
イオンの加速エネルギーが、３ＭｅＶ〜５ＭｅＶである、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品。
【請求項５】
イオンの照射量が、５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２である、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品。
【請求項６】
超高分子量ポリエチレン製成形品の表面に、イオン加速器によって、イオンの加速エネルギーを３ＭｅＶ〜５ＭｅＶ、イオン照射量を５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２との条件でイオンを照射し、超高分子量ポリエチレン製成形品の表面から約４μｍの深さまで炭化させ、ラマン分光スペクトルにおいてＧバンドおよびＤバンドが認められる、ダイヤモンドライクカーボン層を形成することを特徴とする、表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品、およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、超高分子量ポリエチレン製成形品に高エネルギーのイオンを照射することによって、成形品の表面から約４μｍの深さまで表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高分子量ポリエチレン製成形品は、人工関節の摺動部として使用されている。この人工関節の摺動部は、金属製またはセラミックス製のボールと、超高分子量ポリエチレン製のカップ（または臼）で構成されている。人工関節の寿命は、骨溶解や弛みが生じるため、一般に１０年から２０年程度である。これは、超高分子量ポリエチレン製のカップが使用中に摩耗し、摩耗によって生じる摩耗粉に対してマクロファージが増殖し、それによって破骨細胞を活性化させることが、骨溶解（骨吸収）を引き起こす原因の一つであると解されているからである。人工関節の寿命を向上させるためには、超高分子量ポリエチレン製のカップの摩擦係数を低下させ、耐摩耗性を向上させることが必要と考えられている。
【０００３】
超高分子量ポリエチレン製成形品の耐摩耗性を向上させる方法として、（１）成形品の表面にダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと記載することがある。）薄膜をコーティングする方法（例えば、特許文献１参照）、（２）成形品の表面にガンマ線などの電磁波を照射して架橋させる方法（例えば、特許文献２、特許文献３参照）、（３）成形品の表面に加速したイオンを照射（注入）する方法（例えば、特許文献４参照）、などが一般的である。
【０００４】
しかしながら、上記（１）のコーティング法では、コーティング薄膜の厚さ分だけ寸法が変化するために、人工関節などを含め精密加工が必要な製品においては、コーティング薄膜による寸法変化を勘案して製品の設計、加工を行わなければならない。さらに、コーティング薄膜と基板との密着性が最大の課題であり、薄膜が剥離する恐れが大きいコーティング法は、体内に埋め込む人工関節としての使用には適さない。また、コーティング法では、成形品とコーティング薄膜との密着性を向上させる目的で、あらかじめアンダーコート層（下塗り層）を設ける必要があり、作業工程数が増えて繁雑となる。
【０００５】
上記（２）のガンマ線照射法（電磁波照射法）は、超高分子量ポリエチレン製成形品表面を架橋させ、耐摩耗性を向上させる技術である。しかし、この方法では耐摩耗性の向上に限界があり、さらなる向上が望まれている。また、この方法によるときは、電磁波照射後に加熱処理を必要とし、作業が煩雑であるという欠点がある。上記（３）の成形品表面に加速したイオンを照射する方法は、樹脂成形品表面にＤＬＣ層を形成する方法である。提案されている方法は、加速エネルギーが数１０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶと低水準であるので、成形品表面からのイオン侵入（到達）深さが０．１μｍ程度と浅く、改質層（ＤＬＣ層）は０．１μｍ以下の厚さに過ぎない。改質層の厚さが０．１μｍ以下では薄過ぎるという欠点があり、また照射量を１０１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上にしないとＤＬＣ層が形成されない。一方、イオン照射量を１０１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上としてＤＬＣ層を形成しようとすると処理時間が長くなり、多量の加速したイオンを照射（注入）すると、成形品の内部応力が高まり、成形品の変形や破壊の原因となり、成形品表面に粗れが生じるなどの不都合が起こる。
【特許文献１】特開２００５−２３７７号公報
【特許文献２】特開２００４−２７２３７号公報
【特許文献３】特開平９−１２２２２２号公報
【特許文献４】特開２０００−１８２２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、かかる状況に鑑み、従来技術の欠点を排除した改良技術を提供すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至ったものである。本発明の目的は、次のとおりである。
１．超高分子量ポリエチレン製成形品の表面から約４μｍの深さまで表面改質され、低摩擦化および耐摩耗性を大幅に向上させた超高分子量ポリエチレン製成形品を提供すること。
２．超高分子量ポリエチレン製成形品表面から、約４μｍの深さまで表面改質された成形品の製造方法を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第一発明では、超高分子量ポリエチレン製成形品の表面に、イオン加速器によってイオンを照射して、超高分子量ポリエチレン成形品の表面から約４μｍの深さまで炭化され、ラマン分光スペクトルにおいてＧバンドおよびＤバンドが認められる、ダイヤモンドライクカーボン層が形成されてなることを特徴とする、表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品を提供する。
【０００８】
さらに第二発明では、超高分子量ポリエチレン製成形品の表面に、イオン加速器によって、イオンの加速エネルギーを３ＭｅＶ〜５ＭｅＶ、イオン照射量を５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の条件でイオンを照射し、超高分子量ポリエチレン成形品の表面から約４μｍの深さまで炭化させ、ラマン分光スペクトルにおいてＧバンドおよびＤバンドが認められる、ダイヤモンドライクカーボン層を形成することを特徴とする、表面改質された超高分子量ポリエチレン製成形品の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以下に詳細に説明するとおりであり、次のような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
１．本発明に係る表面が改質された超高分子量ポリエチレン製成形品は、表面の低摩擦化（低摩擦係数）が達成され、かつ成形品表面の耐摩耗性を大幅に向上する。
２．本発明に係る表面が改質された超高分子量ポリエチレン製成形品は、成形品の表面から約４μｍの深さまで改質されているので、ＤＬＣコーティング法のように、改質された層が剥離する恐れがないし、寸法変化などを勘案することなしに製品の設計が可能であり、後加工も不要である。
３．本発明に係る表面が改質された超高分子量ポリエチレン製成形品の製造方法によれば、一工程で成形品の表面から約４μｍの深さまで改質できる。
４．本発明に係る表面が改質された超高分子量ポリエチレン製成形品の製造方法によれば、イオン加速器を用いて高加速エネルギーでイオンを照射するので、従来法に比較して約４０倍の厚さの改質層を形成することができる。
５．本発明に係る表面が改質された超高分子量ポリエチレン製成形品の製造方法によれば、イオン加速器を用いて高加速エネルギーでイオンを照射するので、照射量は従来技術の１００分の１程度にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において超高分子量ポリエチレン（以下、ＵＨＭＷＰＥと記載することがある。）とは、チ−グラー法重合技術により製造され、その平均分子量が粘度法で１００万〜５００万のものをいう。ＵＨＭＷＰＥは、一般の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の分子量２万〜２０万に比べてきわめて大きく、ＨＤＰＥやほかのエンジニアリングプラスチックスに比べて、特に耐摩耗性、耐衝撃性、自己潤滑性および耐薬品性などが優れている。このような分子量を有する超高分子量ポリエチレンは、旭化成株式会社（商品名：ハイモラー）、三井化学株式会社（商品名：ハイゼックス・ミリオン）、ドイツ・ヘキスト社（商品名：ＨＯＳＴＡＬＥＮＧＵＲ）、アメリカ・ハーキュレス社（ＨＩＦＡＸ１０００）の四社から販売されている。ＵＨＭＷＰＥは、粘度平均分子量が３５０万〜４５０万のものが好ましい。
【００１１】
本発明において成形品とは、平板、棒、箱、管、レンズ、リング、カップ（臼）、椀、球、歯車、人工関節（肩関節、肘関節、手根関節、指関節、股関節、膝関節、足関節など）などをいう。これら成形品は、押出成形法、射出成形法、圧縮成形法などによって製造することができる。
【００１２】
本発明に係る方法では、ＵＨＭＷＰＥ製成形品を、イオン加速器によって表面改質処理する。イオン加速器は、ＵＨＭＷＰＥ製成形品に照射するイオンの照射速度を加速して、イオンがＵＨＭＷＰＥ製成形品の表面から深い位置に侵入（到達）させるように機能する。この目的で使用できるイオン加速器としては、後記する図１に示したような、セシウムスパッタ型イオン源、タンデム型加速管を用いるイオン加速器が挙げられる。
【００１３】
上記イオン加速器によってＵＨＭＷＰＥ製成形品の表面改質処理する際に、イオンの加速エネルギーは、３ＭｅＶ〜５ＭｅＶの範囲で選ぶのが好ましい。イオンの加速エネルギーが３ＭｅＶ未満であると、イオンの成形品表面からの侵入（到達）深さが浅く、ＵＨＭＷＰＥ製成形品の耐摩耗性が改良されず、加速エネルギーが５ＭｅＶを超えると、照射中に成形品表面が溶融する恐れがあり、いずれも好ましくない。
【００１４】
イオンの種類としては、例えば、シリコン、カーボン、窒素、金などのイオンが挙げられる。一般に、原子番号の低い元素のイオンが、成形品に照射した際に成形品表面から深く侵入（到達）し易く、厚いＤＬＣ層を形成し易い。中でも、人体に無害で、成形品表面から深く侵入し易いシリコンイオンが好ましい。
【００１５】
上記イオン加速器によってＵＨＭＷＰＥ製成形品の表面改質処理する際には、イオンの加速エネルギーを上記範囲で選び、イオン照射量は、５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲で選ぶのが好ましい。イオン照射量が５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２未満であると、イオン照射量が不足しＤＬＣ層が形成されず、１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２を超えると成形品表面の耐摩耗性改良効果が飽和し、イオン照射量を高くする意味がなくなるからである。
【００１６】
ＵＨＭＷＰＥ製成形品の表面改質処理する際に、イオンの加速エネルギーを上記範囲で選び、イオン照射量を上記範囲で選ぶことによって、ＵＨＭＷＰＥ製成形品表面につきラマン分光スペクトルを測定した際に、ＧバンドおよびＤバンドを有する層の形成が観察される（後記する図２参照）。Ｇバンドは、グラファイト構造のカーボンに起因する波長１５５０ｃｍ−１付近のバンドであり、Ｄバンドは、アモルファス構造のカーボンに起因する波長１３５０ｃｍ−１付近のバンドである。これらＧバンドおよびＤバンドが観察されると、成形品の表面にＤＬＣ層が形成されているといえる。イオンの加速エネルギーを上記範囲で選び、イオン照射量を上記範囲で選ぶことによって、ＵＨＭＷＰＥ製成形品の表面に約４μｍの深さまで炭化させ、ＤＬＣ層を形成させることができる。
【００１７】
次に、本発明に係る方法に従い、ＵＨＭＷＰＥ製成形品の表面を改質する方法の概略を説明する。図１は、本発明に係る表面改質された成形品を製造する際に使用されるイオン加速器の一例の概略図である。イオン加速器１は、セシウムスパッタ型イオン源２、引き出し電極３、質量分離用電磁石４、タンデム型加速管５、エネルギー分離用電磁石６、走査電極７、中性・イオン分離用電極８、照射室９、基板１０から構成される。
【００１８】
図１において、セシウムスパッタ型イオン源２により生成されるイオンは、マイナスイオンであり、イオン源２としては、シリコンイオンを発生させこれを成形品表面に照射する場合は、シリコン粉末を用いる。図１において、矢印はイオンの移送（輸送、進行）方向である。マイナスイオンは、引き出し電極により約２０ｋｅＶの加速エネルギーで、質量分離用電磁石４に導かれる。導かれたマイナスイオンの中には、照射するマイナスイオンの外に他のイオンも存在するので、質量分離用電磁石４により、照射するマイナスイオンの１価イオンのみを、質量および加速エネルギーにより分離し、タンデム型加速管５へ移送される。
【００１９】
タンデム型加速管５の中央部がプラスの電極とされており、マイナスイオンは中央部へ加速される。中央部で印加できる電圧は、０．５ＭＶ〜１．７ＭＶの範囲である。中央部では、微量の窒素ガスが流されており、そこに１価のマイナスイオンが到着すると、窒素ガスとの反応により、プラスイオンに変換される。タンデム型加速管５の末端部の電位はグラウンドであるので、プラスイオンに変換されたイオンは、さらに加速されタンデム型加速管５の末端方向に移送される。プラスイオンは、１価、２価イオンなど種々の価数のイオンが存在し、それぞれ加速エネルギーが異なるので、エネルギー分離用電磁石６により、単一加速エネルギーに分離され、走査電極７により、照射面積に対し、均一のビーム強度になるように走査され、照射室９に設置された基板１０に照射される。  
【００２０】
タンデム型加速管５から走査電極７の間で中性化した原子は、中性・イオン分離用電極８により分離され、基板１０には単一加速エネルギーのプラスイオンのみが照射される。プラスイオンに付加される加速エネルギーは、２価のプラスイオンの場合、マイナスイオン側で０．５〜１．７ＭｅＶ、プラスイオン側で１．０〜３．４ＭｅＶであるので、合計すると１．５ＭｅＶ〜５．１ＭｅＶである。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の記載例に限定されるものではない。
【００２２】
ＵＨＭＷＰＥ（旭化成社製、商品名：ハイモラーＥＸ１３００Ｗ、粘度平均分子量が３５０万〜４５０万の範囲のもの）から、直径３０ｍｍ、厚さ３ｍｍの大きさの円板を、押出成形法で製造した丸棒から切削加工法で調製した。この円板表面を、直径が１μｍのダイヤモンド粒によって研磨し、照射室９の基板１０部分に配置する直前にエタノールによって超音波洗浄し、図１に示したイオン加速器の基板１０部分に配置した。イオン加速器によって照射するイオンの種類は、シリコンとした。実施例でシリコンイオンを選んだ理由は、セシウムスパッタ型イオン源２を使うにあたり、マイナスイオンとして生成量が多い元素であること、かつ、生体に悪影響を及ぼさない元素であることなどによる。加速エネルギーは、１．５ＭｅＶおよび３．０ＭｅＶの２つの水準とし、照射量は５×１０１３〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲で変更させる条件として、円板にイオン照射した。
【００２３】
図２は、ＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを加速エネルギー３．０ＭｅＶ、照射量を１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２として照射したあと、円板表面につきラマン分光法によって撮ったスペクトルの一例である。ラマン分光法によるスペクトルには、グラファイト構造のカーボンに起因する波長１５５０ｃｍ−１付近のＧバンド、および、アモルファス構造のカーボンに起因する波長１３５０ｃｍ−１付近のＤバンドが認められ、円板表面にＤＬＣ層が形成されたことが確認された。
【００２４】
図３ないし図５は、ＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを、加速エネルギーを３．０ＭｅＶ、照射量を１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２として照射したあと、円板表面につき、表面から深さ方向への元素分布を、２次イオン質量分析法によって測定した結果の一例である。図３は炭素原子の元素分布、図４は水素原子の元素分布、図５はシリコン原子の元素分布を示した。これら図３ないし図５から、シリコンイオンはＵＨＭＷＰＥ製円板の表面から約３μｍから約４μｍの深さの間に侵入（到達）し、侵入濃度ピークの深さ位置は約３．８μｍである（図５参照）。シリコンイオンが進入した深さ（約３．８μｍ）よりも表面側では、水素原子の強度が低いことから（図４参照）、シリコンイオンが侵入した領域では、イオンの加速エネルギーによって、水素原子と炭素原子の化学結合が切断されて水素原子が外部に放出され、その結果、水素原子が減少し炭素原子が多く存在する領域で、再結合する際にＤＬＣ層が形成されたと推測される（図３参照）。また、改質層の厚さは、加速エネルギー３．０ＭｅＶのシリコンイオンを照射した場合には、約４μｍであることが明らかである（図５参照）。
【００２５】
図６および図７は、ＵＨＭＷＰＥ製円板について、ボール・オン・ディスク試験機により、摩擦係数を測定した際の結果を示すグラフである。ボール・オン・ディスク試験では、直径６ｍｍのアルミナボールを使用し、摩擦直径を１０ｍｍ、回転速度を毎秒１回転、押し付け荷重を１０Ｎの条件下で、空気中、無潤滑状態で測定を行ったものである。試験中は、１秒間隔で摩擦力を測定し、制御用コンピュータにより、摩擦係数への変換およびメモリへの保存を行うことができる。
【００２６】
図６は、未照射のＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを、加速エネルギーを一定の１．５ＭｅＶとし、照射量を５×１０１３〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の条件で照射して表面改質処理したあと、ボール・オン・ディスク試験機により、ＵＨＭＷＰＥ製円板について摩擦係数と摩擦回転数の関係を示すグラフである。図７は、未照射のＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを、加速エネルギーを一定の３．０ＭｅＶとし、照射量を５×１０１３〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の条件で照射して表面改質処理したあと、ボール・オン・ディスク試験機により、ＵＨＭＷＰＥ製円板についての摩擦係数と摩擦回転数の関係を示すグラフである。
【００２７】
図６および図７より、次のことが明らかとなる。
１．未照射のＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを、加速エネルギーを１．５ＭｅＶの一定とし、照射量を５×１０１３ｉｏｎｓ／ｃｍ２、１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２の２水準として照射しても、円板表面の摩擦係数は低下しない（図６参照）。
２．未照射のＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを、加速エネルギーを３．０ＭｅＶの一定とし、照射量を５×１０１３ｉｏｎｓ／ｃｍ２、１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２の２水準として照射しても、円板表面の摩擦係数は低下しない（図７参照）。
３．未照射のＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを、加速エネルギーを１．５ＭｅＶの一定とし、照射量を５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２、１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の２水準として照射すると、円板表面の摩擦係数は低下する（図６参照）。
４．未照射のＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンの加速エネルギーを３．０ＭｅＶと一定とし、照射量を５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２、１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の２水準として照射すると、円板表面の摩擦係数は大幅に低下する（図７参照）。
５．未照射のＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを照射する際の加速エネルギーは、３．０ＭｅＶとした方が円板表面の低摩擦化が顕著であり、かつ、この低摩擦化の状態が持続する（図６および図７参照）。
６．以上から、ＵＨＭＷＰＥ製円板の低摩擦化を図るには、加速エネルギーは３．０ＭｅＶ以上が好適であり、イオンの照射量は５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の範囲が好適であることが明らかである。
【００２８】
次に、上記した試験法とは別の方法で、本発明に係るＵＨＭＷＰＥ製円板品表面の耐摩耗性を評価した。上記した試験と同様にして調製したＵＨＭＷＰＥ製円板に、シリコンイオンを、加速エネルギーを３．０ＭｅＶ、イオン照射量を５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２および１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２として照射した。この円板に、上記のボール・オン・ディスク試験機を使用し、上記した試験条件で２０万回転摩擦した。このあと、円板上の摩耗痕の形状を、触針式表面粗さ計により測定し、摩耗体積を算出した結果を、表−１に示した。なお、摩耗痕の形状は台形であると仮定し、それぞれの上幅、下幅および深さを測定値し、体積を算出した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表−１より、次のことが明らかとなる。
１．未照射超高分子量ポリエチレン製円板よりも、５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２および１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２の条件でイオン照射したものが、摩耗粉の体積が小さく、耐摩耗性が改良されている。
２．イオン照射量を大きくしたものが、成形品表面の耐摩耗性は一層向上している。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る表面が改質された超高分子量ポリエチレン製成形品としては、低摩耗化（低摩擦係数）、耐摩耗性などが要求される人工関節、工業用部品、工業用製品などが挙げられる。中でも、肩関節、肘関節、手根関節、指関節、股関節、膝関節、足関節などの人工関節が好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の表面改質法に用いられるイオン加速器の一例の概略図である。
【図２】表面改質処理された超高分子量ポリエチレン製円板についてのラマンスペクトルの一例である。
【図３】表面改質処理された超高分子量ポリエチレン製円板につき、２次イオン質量分析法により、炭素の深さ方向分布を測定した結果の一例である。
【図４】２次イオン質量分析法により、水素の深さ方向分布を測定した結果の一例である。
【図５】２次イオン質量分析法により、シリコンの深さ方向分布を測定した結果の一例である。
【図６】加速エネルギー１．５ＭｅＶと一定とし、照射量を５×１０１３〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２と変えて表面改質処理した超高分子量ポリエチレン製円板の摩擦係数と摩擦回転数の関係図である。
【図７】加速エネルギー３．０ＭｅＶと一定とし、照射量を５×１０１３〜１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２と変えて表面改質処理した超高分子量ポリエチレン製円板の摩擦係数と摩擦回転数の関係図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：イオン加速器
２：セシウムスパッタ型イオン源
３：引き出し電極
４：質量分離用電磁石
５：タンデム型加速管
６：エネルギー分離用電磁石
７：走査電極
８：中性・イオン分離用電極
９：照射室
１０：基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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