(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム改質性の第１の層と、前記第１の層と近接する電子ビーム劣化性の基材とを有し、前記第１の層が電子ビームに対向するよう配置された物品に電子ビームを照射する方法であって、
電子ビーム源を提供するステップと、
前記電子ビーム源と近接し、少なくとも１つの表面上に少なくとも１つの保護層を有し、単位路程が３から５４ｇ／ｍ２であるポリマーフィルムのウィンドウと、
前記ウィンドウと近接し、前記電子ビーム源によって照射される物品が上に配置される支持体と、
前記ウィンドウと前記支持体との間の調整可能な間隙と、を提供するステップと、
電子ビームに対向した前記第１の層の上面の受け取る電子ビーム放射線の強度が前記基材に隣接した前記第１の層の面の受け取る電子ビーム放射線の強度の１乃至５倍となるよう、ウィンドウと前記物品の間の間隙、ウィンドウの単位路程、第１の層の厚さ、電子ビームエネルギを含むパラメータが設定され、エネルギーが５０乃至１５０ｋｅＶである電子ビーム源からウィンドウを通して電子で物品を照射するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ウィンドウの単位路程が３から５０ｇ／ｍ２である、請求項１の物品に電子ビームを照射する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、単層または多層物品に電子ビームを照射する方法および装置、ならびに得られる製品を目的としている。より詳細には、本発明は、電子ビーム劣化性基材上にコーティングされた電子ビーム改質性材料に照射するための低損失電子ビーム経路の使用を目的としている。
【０００２】
背景
近年、重合性材料、架橋性材料、グラフト材料、および硬化性材料などの種々の材料の改質への電子ビーム放射線の使用が増加してきている。例えば、電子ビーム加工は、フィルム基材上にコーティングした種々の感圧接着剤配合物の重合および／または架橋、基材上へのコーティングのグラフト化、ならびに印刷用インクなどの種々の液体コーティング剤の硬化に使用されてきた。材料の改質に電子ビームを使用すれば、揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）を含むコーティング溶液などのコーティング溶液が不要となる。このため、ＶＯＣ排出量を減少させることができ、同時にエネルギー費を削減でき、環境または職業上の危険性も減少させることができる。
【０００３】
種々の材料の架橋、重合、グラフト化、および硬化に同様に使用される紫外（「ＵＶ」）線とは異なり、電子ビーム放射線は、開始剤を使用する必要がない。さらに、電子ビーム放射線はすべての有機材料に容易に吸収され、厚く不透明な材料などのＵＶ線によって容易に改質されない材料、ならびにアリル系化合物、オレフィン系化合物、および不飽和化合物などのＵＶ改質に対して抵抗性である材料にも容易に吸収される。ポリエチレンはＵＶ線では容易に硬化させることができない不飽和化合物の代表であるが、電子ビーム放射線では硬化させることができる。
【０００４】
電子ビーム放射線には多くの利点があるが、いくつかの制限もある。このような制限としては、従来電子ビーム発生設備が比較的高価であったことが挙げられる。このように高価なことは、大型電源、鉛遮蔽、高電圧装置、および安全監視装置が必要なことと少なくとも部分的には関係している。近年、製造業者は、電子ビーム電圧を１２５キロボルト（ｋＶ）以下まで低下させることによってより低価格で、より小型で、より軽量の電子ビーム設備の製造が可能となった。例えば、Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、マサチューセッツ州）、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、マサチューセッツ州）、およびＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｔｏｒｒａｎｃｅ、カリフォルニア州）は、小型で低コストの電子ビーム発生設備の製造業者である。これらの装置をすれば、電子ビーム放射線設備の購入費および運転費を軽減することができる。
【０００５】
電子ビーム放射線のもう１つの大きな制限は、放射線が照射される材料の内部に電子が深く侵入しすぎる場合が多いことである。電子ビーム改質性コーティングの断面全体にわたって適度に均一な線量を得るために高電圧が使用されることが多いが、これによって電子ビーム改質性コーティングの下の層にかなりの量の高エネルギー電子が侵入する場合がある。これは、改質される材料のコーティングと、電子ビーム放射線によって損傷しうる材料の基材またはバッキングとを含む多層材料の場合には問題となる。紙、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、およびＴＥＦＬＯＮはすべて接着剤の基材として使用されることの多い材料であるが、電子ビーム放射線によって劣化しやすい。電子ビーム放射線によって、基材が脆くなったり、その他の劣化が発生したりする場合がある。その結果、基材が劣化して、製品の品質が低下するか、あるいは所望の用途では使用不可能となるかのいずれかとなる。
【０００６】
発明の要約
既存の電子ビーム発生システムは、装置のコストが高いという問題、および基材を劣化させずにコーティングの十分な改質を行うことに関する問題に十分に対処していない。したがって、電子ビームの侵入が照射材料の特定の層、好ましくはちょうど材料の電子ビーム改質性コーティングに実質的に制限されるように電子ビーム照射が制御される必要性がある。
【０００７】
本発明は、材料、特に電子ビーム改質性コーティングと電子ビーム劣化性基材を有する多層材料に電子ビーム放射線を供給する装置および方法を目的としている。また本発明は、本発明の装置および方法を使用して製造される製品も目的としている。本発明の少なくとも１つの実施形態では、照射材料の特定の深さに供給される線量（単位質量当りに供給されたエネルギー）を制御することができる。
【０００８】
本発明の１態様は、電子ビーム源、少なくとも２つの表面を有するポリマーフィルムを含み電子ビーム源と近接するウィンドウ、ポリマーウィンドウの少なくとも１つの表面上にありフリーラジカル劣化に対して抵抗性である保護層、ビーム源によって照射される材料が配置されウィンドウと近接する支持体、およびウィンドウと支持体の間の間隙を含む電子ビーム装置を目的としている。
【０００９】
本発明のもう１つの態様は、少なくとも２つの表面を有するポリマーフィルムを含み電子ビーム源と併用されるウィンドウを目的としており、このフィルムはフリーラジカル劣化に対して抵抗性の保護層を少なくとも１つの表面上に有し、このフィルムは１０−４トール（Ｔｏｒｒ）未満の圧力を有する環境を収容することができる。
【００１０】
本発明のもう１つの態様は、電子ビーム源を提供する工程と、電子ビーム源と併用されるウィンドウであって、少なくとも２つの表面を有し少なくとも１つの表面上にフリーラジカル劣化に対して抵抗性の保護層を有するポリマーフィルムを含むウィンドウを提供する工程と、電子ビーム源からの電子をウィンドウを通して物品に照射する工程とを含む、物品に電子ビームを照射する方法を目的としている。
【００１１】
本発明の別の態様は、電子ビーム改質性の第１の層と、第１の層と近接する電子ビーム劣化性の第２の層とを有する物品を提供する工程と、エネルギー、電圧、および電流の量が調節可能な電子ビーム源を提供する工程と、電子ビーム源と照射される物品との間にウィンドウを提供する工程であって、ウィンドウと物品の間には間隙が存在し、ウィンドウの単位路程は３〜５０ｇ／ｍ２である工程と、電子ビーム源エネルギーを５０〜１５０ｋｅＶの間に設定する工程と、電子ビームが第２の層を実質的に劣化させずに第１の層を改質できるように電子ビーム源の電圧と電流を調節し、ウィンドウと物品の間の間隙距離を調節する工程と、電子ビーム源から電子ビームを物品に照射する工程とを含む、２つ以上の層を有する物品の性質を改質する方法を目的としている。
【００１２】
本発明のもう１つの態様は、電子ビーム劣化性裏当て材と、電子ビームで改質され裏当て材上にあるコーティングとを含む電子ビーム改質物品であって、改質されたコーティングと隣接する電子ビーム劣化性バッキングの３０μｍは０．１〜４０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギーを吸収している電子ビーム改質物品を提供する。
【００１３】
本発明のもう１つの態様は、電子ビーム劣化性裏当て材と、電子ビームで改質され裏当て材上にあるコーティングとを含む電子ビーム改質物品であって、改質されたコーティングは剥離材料で汚染されていない電子ビーム改質物品を提供する。本発明によって、バッキングを実質的に劣化させることなく電子ビーム劣化性バッキング上で直接電子ビーム改質性層を改質（例えば硬化）させることができるため、シリコーンなどの剥離材料上で改質性層を改質させ後でバッキングに移す必要はない。これによって、改質性層が剥離材料で汚染される可能性がなくなる。
【００１４】
電子ビーム劣化性基材上にコーティングされた電子ビーム改質性材料に照射する場合は、改質性層が十分に改質される線量が照射材料に照射されて材料を透過することが重要であり、そうすることで意図する目的で有用となり、材料が基材と接着する。しかしながら、線量は過剰にならないことも重要である。例えば、基材上の接着剤層に照射される場合、表面線量は凝集強さや接着強さなどの重要な接着特性を付与するのに十分である必要があるが、接着剤層の過架橋や劣化などの過剰な改質（これらは接着層の接着特性を制限する）が起こるほど線量が高くなるべきではない。線量は接着剤／基材の界面の接着剤を十分に改質させるのに十分である必要もあり、それによって接着剤が基材と接合する。しかしながら、基材が著しく劣化するほど界面の線量が高くなってはならない。
【００１５】
本発明の電子ビーム装置は、材料、最も好適には電子ビーム改質性の上部層と電子ビーム劣化性の下部層の両方を有する多層材料に電子が向かうように構成され配置された電子ビーム源を備える。電子が電子ビーム源から移動する場合、電子は真空環境を通って、低電子吸収特性を有するウィンドウ箔（「低損失」ウィンドウ）を透過し、照射される材料を含む大気圧環境に移動する。電子ビーム源から低損失ウィンドウを透過して照射材料に到達する電子ビームの経路を、本明細書では低損失経路とも呼ぶ。低吸収性ウィンドウを使用することによって、比較的低電圧の電子ビームであっても、わずかな出力の低下でウィンドウを透過することができる。得られる電子ビームは、好ましくは基材に侵入したり基材を劣化させることなく、照射材料のコーティングに侵入してコーティングを改質することができる。
【００１６】
低損失経路に使用するのに適切なウィンドウ材料としては、ポリイミドフィルムなどのポリマーフィルムが挙げられる。フリーラジカル劣化を軽減することで性能および耐久性を向上させるために、ウィンドウ表面のうち少なくとも大気圧環境と面するウィンドウ表面上には保護層が配置される。保護層は、フリーラジカル劣化から保護するアルミニウムまたはその他の金属の薄層であってよい。好ましくは、保護層は、フィルムに沿って電気および熱の伝導性も向上させる。
【００１７】
電子がウィンドウを透過した後で、電子はウィンドウと照射される材料との間の間隙を通過する。通常、この間隙は、ほぼ大気圧に維持された窒素ガスまたは別の不活性材料を含んでいる。改質性コーティングに送られる電子ビーム放射線の線量を増加させ、間隙の電子によって吸収される線量を減少させるために、間隙距離は最小限にすることが好ましい。間隙距離が減少すれば装置のエネルギー効率も向上し、それによって材料に放射線照射するために使用される電圧も低くすることができる。ある実施形態ではウィンドウと照射材料の間の間隙は約２〜１００ｍｍであり、別の実施形態では４〜５０ｍｍであり、さらに別の実施形態では約５〜２０ｍｍである。好ましい間隙の寸法は、ウィンドウ材料、ウィンドウ締め付け構造の存在、使用される電圧、および改質性層の厚さなどの要因に依存する。
【００１８】
ウィンドウ、間隙、コーティング、および任意の基材層を電子ビームが通過する際に、これらの領域によって吸収される電子エネルギー量は、深さ／線量曲線として決定しプロットすることができ、この曲線は吸収された線量を電子ビーム源からの距離に対してプロットしたものである。この曲線の大きさは多くの条件に依存して変動しうるが、通常はエネルギー吸収が最大になる部分でピークを有する。従来の電子ビームシステムでは、ウィンドウまたは間隙領域内にこのピークが存在することが多い。理想的な深さ／線量曲線は方形波形状となり、この場合ウィンドウと間隙ではエネルギーが吸収されず、改質性材料層はその厚さ全体で均一量のエネルギーを吸収し、劣化性基材はエネルギーを吸収しない。
【００１９】
低損失ビーム経路の原理的な利点は、深さ／線量曲線がより理想的な方形波曲線に近づくように、当技術分野では「後方散乱」ピークとも呼ばれる深さ／線量曲線の吸収ピークを、ウィンドウ／間隙領域からコーティング領域に移動させることが可能なことである。同時に、低損失ビーム経路特性によって可能となるより低い電圧によって、吸収ピークの後に残留する侵入深さ全体で急激な負の勾配を有する深さ／線量曲線が得られる。したがって、ウィンドウ材料と間隙距離の選択が適切であれば、基材とコーティングの界面とほぼ一致しうる減衰する勾配を有する深さ／線量曲線が得られる。
【００２０】
本発明によると、電子ビーム放射線線量は、照射材料に侵入すると急激に減衰しうるので、コーティングの受けた線量は基材が受ける線量よりもはるかに多くなりうる。基材が受ける全線量の比率は、深さ／線量曲線の形状、ウィンドウ材料、間隙距離、コーティングを十分改質させるために必要な電圧、および基材の厚さなどの要因の影響を受ける。一部の実施形態では、コーティング／基材界面よりもコーティング面の方が線量が１〜５倍多くなりうる。表面線量と界面線量の比として許容される値は、劣化あるいは過架橋などの過度の改質を引き起こさずにコーティング層が受けることができる放射線量に大きく依存する。
【００２１】
従来の電子ビーム経路、例えば１２μｍチタンウィンドウを備え約１５０ｋＶより高い電圧で操作される電子ビーム経路では、一般に比較的平坦で幅広の深さ／線量曲線が得られる。高い表面線量が使用される場合は、表面線量が増加すれば界面線量と基材に対する全線量も通常は増加するので、基材の実質的な量の劣化が起こる可能性がある。驚くべきことに、本発明者らは、低損失ビーム経路によって比較的高いが狭い深さ／線量曲線を得ることが可能であり、この場合には必ずしも高い表面線量によって界面線量が高くなるわけではないことを発見した。したがって、接着剤層などの電子ビーム改質性層は、コーティング／基材界面よりもコーティング表面の方が５倍大きな電子ビーム線量でうまく改質させることができる。低損失経路で得られる深さ／線量曲線の形状および配置によって、接着剤層に十分な線量を与えることができ、電子ビームの基材への侵入を最小限にしながら界面を十分に改質させて隣接する基材と接着させることができる。
【００２２】
照射材料の種々の深さにおける電子ビーム放射線の線量の予測性を向上させるために、モンテカルロコード（Ｍｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ  ｃｏｄｅ）を使用してウィンドウ材料と間隙距離に基づく深さと線量の値を予測することができる。このような予測によって、照射材料の種々の深さにおける電子ビーム線量の調整が容易になり、基材を損傷せずに最適な線量をコーティングに送って改質させることができる。コーティングされた基材に照射するために使用される電子ビーム放射線は、好ましくは約３０〜１５０ｋＶ、より好ましくは約５０〜１００ｋＶ、最も好ましくは約５０〜７５ｋＶの電圧で操作される。電圧を選択することによって、深さ／線量分布の形状（したがって表面線量と界面線量の比）を決定することができる。電流を選択すれば、照射材料に照射される実際の線量を決定することができる。電流の調整によって、例えば界面線量を変化させることができる。
【００２３】
本発明は、製品、具体的には電子ビーム改質物品をさらなる目的としている。製品は、１つ以上の電子ビーム改質性層を含むことができる。一部の実施形態では物品は、電子ビーム劣化性基材上に１つ以上の電子ビーム改質コーティング層を含む。本発明は、照射後に電子ビーム劣化性基材が許容できるまたは最小限の電子ビーム劣化を示すか、あるいは電子ビーム劣化を示さない実施形態を含む。目標とする界面線量は、劣化が最小限となり、使用可能なテープ製品が作製できるようにコーティングを基材と接着させることができる線量である。
【００２４】
上記要約は、本発明のあらゆる実施形態を説明することを意図したものではない。本発明のその他の態様および利点は、以下の図面の説明および詳細な説明を読めば明らかとなるであろう。
【００２５】
詳細な説明
本発明の１つの態様は、材料に電子ビームを照射するための装置を目的としている。本発明は、電子ビーム照射に好適なコーティングと、電子ビーム照射によって損傷しやすい基材とを有する多層材料などの材料に放射線を照射する方法も目的としている。本発明は、基材への過度の照射や基材の劣化を引き起こさずに、硬化、グラフト化、重合、および／または架橋など材料の有益な改質を促進するのに十分な放射線をコーティングに照射することができる。
【００２６】
図１は、本発明により構成され電子ビーム源１０（１つのＥビーム源が示されている）を備える装置の詳細図である。電子銃アセンブリ１６内部の加熱タングステン線フィラメント１４に高電圧電源１２からの高電圧が印加されると、電子ビーム源１０は電子ビーム１１（Ｅビーム）を発生する。電子銃アセンブリ１６は、約１０−４トール未満、好ましくは約１０−６トール未満に維持された真空チャンバー１８内に配置される。
【００２７】
タングステン線フィラメント１４は、反射板２２と抽出グリッド２４によって誘導されて電子２０を発生し、これらの電子はビーム１１の形態、すなわち加速電子の集積した形態である。電子２０を反発して抽出グリッド２４に向けて加速するために反射板２２は通常負電荷に維持される。電子２０は、ビーム電圧、すなわち抽出グリッド２４と大地の間の電圧差によって加速される。例えば、７０キロボルト（ｋＶ）のビーム電圧を印加すると、７０キロ電子ボルト（ｋｅＶ）のエネルギーが各電子に付与され、大地と抽出グリッド２４の間の電位に沿って加速される。
【００２８】
電子ビーム１１は末端グリッド２６に誘導され、続いてウィンドウ２８を通過して、電子はチャンバー１８を出て、間隙２９に入る。間隙２９は雰囲気３０を含む。雰囲気３０を通過した後で、電子はウィンドウ２８と近接して配置される材料３２に侵入する。ウェブと呼ばれることもある可動支持体（図示していない）によって材料３２はウィンドウ２８を通り過ぎる。間隙２９内の雰囲気３０は、窒素ノズル３４から窒素を流入させることによって酸素を実質的に含有しないように維持されることが好ましい。ビームコレクター３６によってすべての残留電子が回収される。コンピューター制御３８が行われる場合にはＥビーム加工は非常に正確になりうる。
【００２９】
本発明は、電子ビーム源１０からの電子の材料３２への侵入を制御するための改良された方法および装置を提供する。これによって、本発明では、材料３２の特定の部分に吸収される電子線量の制御を改良することができる。本発明では、低損失ビーム経路とともに低エネルギー電子ビームを使用することによって、基材への電子ビームの侵入を最小限にしながらコーティングに対して十分な線量を実現可能となる要因を特定可能であるという予期せぬ発見があり、本発明はこのことを使用している。言い換えると、本発明は、照射材料の上部で電子線量を比較的高くし、照射材料の下部で電子線量を比較的低くすることができる。
【００３０】
コーティング材料には比較的高い線量を供給し、同時に基材材料には比較的低い線量を供給するために、低損失ウィンドウ２８を備えた装置が作製される。さらに、間隙２９は、雰囲気３０に吸収されるエネルギーをさらに減少させるのに十分小さいことが好ましい。低損失ウィンドウ２８と間隙２９を組み合わせて使用することによって、２層構造体（例えばテープ製品）などの種々の層状構造を有する照射材料を透過する深さ／線量の最適な関係を決定することができる。間隙２９の寸法を減少させることによって間隙２９に吸収される電子を減少させることによって効率も向上する。１２５ｋｅＶ未満のビーム電圧を使用する場合にこの効果が最も顕著となる。その理由は、この範囲では、ウィンドウ材料とは無関係に間隙に吸収されるエネルギーの比率が高くなるからである。従来の電子ビーム発生器において、ウィンドウ２８と材料３２の間の間隙２９の距離は、約２〜１００ｍｍとすることができる。コーティング表面とより近いウィンドウにスペ−サー要素（図示していない）を配置して、指定の間隙を形成することができる。スペ−サー要素は、ウィンドウ２８と真空チャンバー１８の間に配置してウィンドウ２８の位置を下げることができるし、材料３２とビームコレクター３６の間に配置して材料３２をウィンドウに近づけることもでき、どちらの場合も間隙２９の寸法は減少する。スペ−サー要素は、ウィンドウ２８と材料３２の間の距離を効率的に減少させる任意のものであってよい。通常は、ウィンドウ２８と真空チャンバー１８の間に適合するように成形された金属枠である。通常、スペ−サー要素は、従来の加工設備における雰囲気の間隙を５ｃｍから４ｍｍ以下まで減少させることができる。間隙寸法の調整によって、深さ／線量曲線の位置（特に吸収ピーク）と材料３２の位置の関係を微調整することができる。最適な間隙寸法は、ウィンドウの種類、使用される電圧、照射される材料などの多数の要因に依存する。通常、本発明で好ましい間隙寸法は２〜５０ｍｍであり、より好ましくは４〜１０ｍｍである。深さ／線量曲線の全体的な形状は、主として電子加速電圧の関数となり、これは材料３２を適切に改質して材料が特定用途の要求に適合するように選択される。
【００３１】
単位路程は、電子ビームが透過する材料の密度（ｇ／ｃｍ３（ｇ／ｃｃ））と、横断距離（μｍ）（通常は材料の厚さ）との積であり、単位ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）で表される。例えば、標準温度および標準圧力で密度が約０．００１２５ｇ／ｃｃである窒素ガスの単位路程は、間隙距離が４ｍｍの場合は５ｇｓｍ、であり間隙が２０ｍｍの場合は２５ｇｓｍであり、間隙が５０ｍｍの場合は６２．５ｇｓｍである。公称１２μｍのチタンウィンドウは単位路程が５４ｇｓｍである。明らかなように、大きな空気間隙は、従来のチタンウィンドウよりも低電圧における電子の透過をより大きく減少させることができる。
【００３２】
単位路程は、種々の材料の組み合わせ（異なる密度および厚さを有する）の相対的な質量阻止能を特定の電圧に関して１つの尺度で比較するために従来使用されている。質量阻止能は、単位路程当りの平均エネルギー損失である。加速電子が通過する材料の質量阻止能はビーム電圧の影響を受ける。一般に質量阻止能は、電子ビームが通過する材料の密度、厚さ、および原子番号とも直接関係がある。本発明の場合、このような材料としては、低損失ウィンドウ、間隙、コーティング、および基材を挙げることができる。
【００３３】
本発明は、一般には電子ビーム、特に、エネルギーが１５０ｋｅＶ未満の低電圧電子ビーム、さらにはエネルギーが７５ｋｅＶ未満の電子ビームの深さ／線量分布の制御能力を向上させる装置および方法を提供する。一般にこのことは、照射される材料に到達する前に吸収される電子ビームエネルギー量を減少させることによって行われる。本発明は、ポリマー材料を含むことが好ましい低損失ウィンドウを提供し、間隙寸法を制御しながらウィンドウを使用することで、照射材料を透過する深さ／線量の有意義かつ好都合な変更および調整を可能とする方法を教示する。特定の単位路程を有する間隙と、例えば従来の公称厚さ１２μｍのチタンウィンドウよりも小さな路程を有するウィンドウ材料とを使用することによって、電子ビーム改質性コーティングを改質するための電子ビームエネルギー量の比率を大きくしながら、下にある電子ビーム劣化性基材の有意な劣化を避けることができるように深さ／線量分布の形状を変えることができる。例えば、アルミニウムを蒸着させた公称厚さ２５μｍのポリイミドウィンドウを厚さ２ｍｍの窒素間隙と併用して９０ｋＶの電圧で操作すると、公称厚さ１２μｍのチタンウィンドウを５ｃｍの窒素間隙を併用して１２５ｋＶで操作した場合の２倍のエネルギーをコーティング表面に到達させることができる。ポリイミド上に金属を蒸着しても、コーティングは非常に薄く（約１００ｎｍ）その単位路程はわずかであるので（蒸着されたすべての面で０．５ｇｓｍ未満）であるので、単位路程に関してはほとんど影響しない。
【００３４】
図２は、ウィンドウ２８、間隙２９、および材料３２の拡大図である。ウィンドウ２８は、上部保護コーティングまたは層４０（任意）と、下部保護コーティングまたは層４２とを有するフィルム４１を含む。ウィンドウ２８は金属格子（通常はヒバチと呼ばれる）（図示していない）によって支持され、この格子は支持体４３に載せられる。保護コーティング４０は真空チャンバー１８と面しており、保護コーティング４２はほぼ大気圧の雰囲気３０と面している。下部保護層４２は、雰囲気３０の一部の成分（例えば酸素）のイオン化によって始まるフィルム４１のフリーラジカル劣化を抑制する。フィルム４１がポリマー材料である場合は、フリーラジカル酸化からの防護は耐用寿命に関して特に有用であり、より耐用寿命の短いウィンドウよりも実用的になる。保護層４０および４２は、フィルム４１に沿った熱伝導性も向上させることができ、それによって照射中にウィンドウ２８からの過剰の熱の放散を促進することができ、フィルム４１の幅全体にわたる温度差と関連するひずみを減少させることができる。さらに、保護層４０および４２が十分伝導性であれば、保護層が電荷を放散することによって、フィルム４１の絶縁破壊に対する抵抗性を増大させることができる。
【００３５】
ウィンドウフィルム４１は、低損失ビーム経路を形成できる単位経路を有する任意の材料を含むことができる。言い換えると、ウィンドウを透過するビームの深さ／線量曲線の吸収ピークを、照射される材料のコーティング層に移動させることが可能となるのに十分小さな単位路程を、ウィンドウフィルムが有する。好適なウィンドウ材料としては、アルミニウム、チタン、ベリリウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、およびケイ素が挙げられる。金属製フィルムを含む一部のウィンドウは、強度および可撓性に依存して２μｍ以下の薄さであってよい。このような材料の一部は従来の電子ビームウィンドウで使用されている。しかしながら、低損失ビーム経路で有用となるためには、これらは（従来のウィンドウと比較して）比較的小さい単位路程が得られる厚さである必要がある。例えば、公称１２μｍのチタンウィンドウが従来の電子ビーム発生器で使用されている。これらに使用されている公称１２μｍのチタンウィンドウは、実際の厚さは約１３．９７μｍであることを本発明者らは発見した。本発明の場合、好適なチタンウィンドウの実際の厚さは１２〜４μｍとなりうる。ポリイミドフィルムを含めた種々のポリマーフィルムは、単位路程が小さいウィンドウ箔材料として特に好適である。例えば、ウィンドウ箔４１としては、公称厚さ２５μｍのポリイミドフィルム、例えば、ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルの重縮合反応で得られるポリイミドポリマーであるＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、デラウェア州）より入手可能なＫＡＰＴＯＮ  ＨＮを挙げることができ、この両面にスパッタコーティングなどでアルミニウム蒸着したものは、実際の厚さが約２７．４３μｍであり、単位路程が約３６ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）である。他のＤｕＰｏｎｔ  Ｋａｐｔｏｎフィルムも好適となりうる。低損失ウィンドウとして有用となりうるその他のポリマー材料としては、熱安定性で耐久性（すなわち、高い引張強さと、応力緩和のために十分な延伸能力とを有する）のポリマー材料が挙げられる。好適なポリマーとしては、例えば、芳香族アミド、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、およびポリウレタンを挙げることができる。好ましくは有用なポリマーウィンドウは単位路程が約３〜５４ｇｓｍの間である。ウィンドウは約１０μｍ〜４０μｍの間、好ましくは１０〜３０μｍの間の厚さを有することができる。材料の耐久性がより高ければ、より薄いウィンドウであってもよい。より薄いウィンドウは単位路程がより短くなるので好ましい。ウィンドウは、真空チャンバー１８の真空環境を収容するのに十分な強度を有する必要がある。
【００３６】
好ましくは、ウィンドウ材料に適用される任意の保護コーティングは、電荷および熱の放散が可能であり、さらにフリーラジカル酸化に対して抵抗性を有する。電荷または熱の放散のみが可能なコーティングでは、フリーラジカル酸化も防護するコーティングの場合ほどウィンドウの耐用寿命は長くならない。二酸化ケイ素などのコーティング剤はウィンドウのポリマーフィルムに対する酸素の攻撃を抑制するが、電荷の放散は行わない。一方、例えば、アルミニウムなどの蒸着金属は、熱の放散、電荷の放散、およびフリーラジカル酸化の抑制が行える。しかしながら、金属コーティングはガス不浸透性となるために十分な厚さが必要であり、例えばアルミニウムの場合は約１００ｎｍの厚さが必要である。好適な蒸着方法は当業者には公知である。アルミニウム以外の好適な保護コーティング材料としては、例えば、ニッケル、クロム、および金が挙げられる。
【００３７】
さらに、保護金属コーティングは、金属コーティングが非導電性となったりガス透過性となったりすることがある望ましくない酸化を防止するために、保護金属コーティング自身にコーティングが行われる場合がある。例えば、二酸化ケイ素コーティングはアルミニウムの酸化を防止する。保護コーティング４０および／または４２に必要なことは、ポリマーフィルムのフリーラジカル劣化の原因となるガスの拡散を実質的に防止するために十分となる材料の種類および厚さのみである。低電子吸収性ウィンドウを使用することによって、比較的低電圧の電子ビームでさえも、わずかな出力の低下のみでウィンドウ２８を透過することができる。これによって、材料３２の劣化性基材４６には有害な線量を供給せずに材料３２のコーティング４４の改質に十分な線量を供給するのに十分な強度で材料３２に照射するのに好適な深さ／線量曲線を有する電子ビームを発生させることができる。
【００３８】
コーティングされた基材などの照射材料の断面を透過する線量分布または勾配は、ビーム源からの距離の各増分における電子ビーム線量を、ビームが横断する各材料の単位路程に対してプロットすることによって求めることができる。これを図４Ｂ〜４Ｅに示す。
【００３９】
線量分布は、電子ビーム源からある距離離れた時に最大またはピーク線量に到達し、路程が増加するにつれて減少する。公称厚さが約１２μｍであり単位路程が５４ｇｓｍである従来のチタンウィンドウは十分なエネルギーを吸収するため、電圧が１７５ｋＶを超えるまで増加しても深さ／線量曲線（すなわち線量分布）のピークがウィンドウ／間隙領域を超える領域まで移動することはない。通常、このより高い電圧では、平坦で幅広で照射材料を通過する際にゆるやかに減少する深さ／線量分布が形成される。したがって、コーティングを改質するのに十分な線量と、電子ビーム劣化性基材が損傷しうる過剰な線量とのバランスをとるのには無理が生じる。これは、このような線量分布の形状では、単に段階的に減衰する勾配の線量がコーティングと基材の両方に照射されるためである。対照的に、本発明の厚さ２５μｍのアルミニウム蒸着ポリイミドフィルムウィンドウは単位路程がわずか３６ｇｓｍである。このためウィンドウの吸収するエネルギーがより少くなり、ウィンドウ領域を超えた部分にピーク吸収が得られる。エネルギー吸収がより少ないことによって、低電圧の使用が可能となり、急勾配で狭い深さ／線量曲線を得ることができる。このような急勾配の曲線では、好適な表面線量と界面線量の比は５：１まで高くなりうる。
【００４０】
ビーム電圧と間隙距離を調整することによって、改質性コーティング層内に吸収ピークが入るように線量分布を操作可能である。さらに本発明に低損失ウィンドウ、好ましくはポリイミドウィンドウは単位路程がより短いので、より低い電圧を使用することができる。好ましくは、ウィンドウ、保護層、おおび間隙の全体の単位路程が約４１ｇｓｍ未満である。低電圧を使用することで、線量ピークを超えた後の線量分布の減衰を鋭くすることができる。その結果、基材内に向かって延在する線量勾配部分は急勾配となって、基材に供給される線量を小さくすることができ、そのため劣化を制限することができる。基材に吸収されるエネルギーは、好ましくはコーティング層に吸収されるエネルギーの４０％未満であり、より好ましくは２５％未満、最も好ましくは２０％未満である。
【００４１】
深さ／線量曲線のピークが別の領域に移行するとして本発明の現象を説明しているが、所与電圧では深さ／線量曲線は変化しない。しかしながら、所与の深さ／線量曲線では、電子ビームが通過する領域の単位路程を短くすることによって、単位路程で画定される後の領域が電子ビーム源に近づくように移行し、そのため吸収ピークに近づいていく。このことは、例えば、図４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄを比較することによって説明される。これらの図から分かるように、ウィンドウと間隙の単位路程を減少させることによって、単位路程で表される接着剤層は電子ビーム源に近づくように移動する。
【００４２】
モンテカルロコードは、照射される材料の種々の操作条件の影響を予測するのに有用な深さ／線量分布のシミュレートに使用すると好都合となりうる。これらの予測によって、照射材料の種々の深さにおける電子ビーム線量の予測および調整が可能となり、基材を劣化させうる過剰の線量を使用せずに基材上のコーティングを改質するのに十分な最適線量を求めることができる。好適なモンテカルロコードとしては、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｔｉｇｅｒ  Ｓｅｒｉｅｓ（ＩＴＳ）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｇａｍｍａ  Ｓｈｏｗｅｒ（ＥＧＳ）、およびＭｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ  Ｎｅｕｔｒｏｎ−Ｐｒｏｔｏｎ（ＭＣＮＰ）が挙げられる。モンテカルロコードによって、線量と深さの間の好都合な関係を特定することが可能となる。モンテカルロコードの使用および関連する計算に関しては、Ｄｏｕｇｌａｓ  Ｅ．Ｗｅｉｓｓ、Ｈａｒｖｅｙ  Ｗ．Ｋａｌｗｅｉｔ、およびＲｏｎａｌｄ  Ｐ．ＫｅｎｓｅｋによるＬｏｗ−Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｂｅａｍ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｔｉｇｅｒ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｍｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ  Ｃｏｄｅ  ａｎｄ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｒａｄｉｏｃｈｒｏｍｉｃ  Ｄｏｓｉｍｅｔｒｙに記載されており、これはＩｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（ＡＣＳ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｓｅｒｉｅｓ  ６２０，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ  ＤＣ  １９９６）の第８章である。深さ／線量分布の計算に使用することができる別の方法が米国特許第５，２６６，４００号に開示されている。
【００４３】
ウィンドウ材料の原子番号は、ビーム電圧が一定である場合さえも深さ／線量曲線の形状に影響しうる。単位路程が同じ２種類の材料の場合、原子番号のより大きな材料が電子をより散乱する。これによって電子ビーム源側に線量ピークが近づき、それでもなお所与の単位路程では同じ深さで電子があるため、ピーク後の勾配の負の傾きが減少する。図３は、公称厚さ８μｍのチタンウィンドウと、保護アルミニウムコーティングを有する公称厚さ２５μｍのポリイミドウィンドウとの両方について、３つの異なるビーム電圧（１００ｋｅＶ、１２５ｋｅＶ、および１７５ｋｅＶ）および一定間隙４μｍで、ナイロンを通過する深さ／線量曲線をシミュレートした結果を示している。どちらのウィンドウも単位路程は３６ｇｓｍである。図から分かるように、公称厚さ２５μｍのポリイミドウィンドウによって形成される深さ／線量曲線と比較すると、原子番号１２である公称厚さ８μｍのチタンウィンドウで形成される深さ／線量曲線は、ピーク線量が小さく勾配の減衰もより緩やかになる。したがって、路程が同じであるチタンウィンドウとポリイミドウィンドウで同じ界面線量が実現される場合でも、基材層に侵入するエネルギーを減少させるためには、ポリアミドウィンドウを使用すると好都合となりうる。
【００４４】
本発明の低損失ウィンドウは、従来の電子ビーム発生器でも好都合に使用することができる。通常、特に厚い材料を硬化させる場合には、従来の電子ビーム発生器は電圧が約１７５ｋＶ〜上限約３００ｋＶで使用すると最も好都合である。本発明のウィンドウによって、広範囲の距離（すなわち深さ）で同じ表面線量／界面線量を達成可能となる。例えば、図３は分かるように、１７５ｋＶにおいて、２５μｍのポリイミドウィンドウでは、電子ビーム源から２．５４μｍおよび１９０．５μｍ（０．１ミルおよび７．５ミル）の距離で約５．０メガ電子ボルト・ｃｍ２／ｇ（ＭｅＶ・ｃｍ２／ｇ−ビーム源電子）の線量をえることができるが、公称８μｍのチタンウィンドウでは２．５４μｍと１２７μｍ（線量約７ＭｅＶ・ｃｍ２／ｇ）でしか同一線量が得られない。高電圧範囲の用途としては、小さな中空管への侵入の向上、または厚いウェブ材料の硬化の深さの拡大を挙げることができる。
【００４５】
本発明では、材料への照射に使用される電子ビーム放射線のエネルギーは、ある実施形態では約３０〜１５０ｋｅＶであり、別の実施形態では約５０〜７５ｋｅＶであり、これは使用される設備に依存する。電子ビーム放射線エネルギーは好ましくは１２０ｋｅＶ未満であり、より好ましくは１００ｋｅＶ未満であり、最も好ましくは９０ｋｅＶ未満である。
【００４６】
図４Ａは、選択範囲の電圧における、モンテカルロコードで得た一連の深さ／線量到達曲線を示しており、水を透過して種々の深さに到達する線量をシミュレートしたものである。ここで水は原子番号の小さい標準的な単位密度材料の代表として使用しており、同様の密度と同様の原子番号の成分とを有するポリマーなどの材料を通過する場合のエネルギー損失の予測に好適である。このシミュレーションでは、電子を吸収するウィンドウや間隙が存在しないことを仮定した。
【００４７】
本発明の低損失ウィンドウは、深さ／線量曲線を移動させその形状を変化させることができる。図４Ａに示されるように、より低電圧の電子ビームは、より高電圧の電子ビームよりもピーク線量が大きく、分布がせまい。水の浮け取る総エネルギー量は低電圧では少ないが（各曲線の下の面積から計算）、エネルギーはより浅い部分で受け取っている。このため線量は、水の表面付近の狭い帯域に実質的に制限される。図４Ａから分かるように、５０ｋｅＶにおける深さ／線量曲線では、電子ビームは、実質的に照射材料の０〜約３５ｇ／ｍ２の間の深さに存在する。対照的に、本発明のエネルギー範囲の上限である１３０ｋｅＶの電子ビームでは、深さ／線量曲線は水面から深さ９５ｇ／ｍ２付近のピークまで緩やかに増加し、その後緩やかに減少して約２１０ｇｓｍで消滅する。
【００４８】
ウィンドウを通過する低電圧電子の量が多くなり、そのため接着剤層に線量ピークを移動させることができるので、低損失ビーム経路は重要である。本発明の装置を使用すれば、間隙および／またはウィンドウの電子吸収を変動させることによって、コーティング層と基材層の深さと関連する深さ／線量曲線の位置を調整することができ、そのため、基材の劣化が防止される適切な深さで最適な電子線量がコーティングした基材に供給される。例えば、図４Ａに示されるように、６５ｋｅＶのビームは、比較的薄いコーティング（６０ｇｓｍ）のコーティング厚さ全体を改質するのに十分な線量を供給することができる。この線量は実質的に約０〜６０ｇ／ｍ２の間の深さに供給される。６０ｇｓｍより深い部分にあるごくわずかな基材にしか電子ビーム放射線は供給されない。しかしながら、この例ではウィンドウと間隙の吸収を考慮していない（エネルギーを吸収しない真空であると仮定している）ことに注意されたい。実際の使用では、ウィンドウと間隙の吸収を補償するためにより高い電圧が必要となるが、図４Ａと同様の表面線量が実現される。
【００４９】
図４Ｂ〜４Ｅは、種々のウィンドウと間隙の組み合わせを使用して照射した代表的な感圧接着テープ構造体の断面を通過する深さ／線量曲線を示している。図４Ｂは、従来の公称厚さ１２μｍのチタンウィンドウ（実際の厚さ約１４μｍ、単位路程は約５７ｇｓｍ）、一般的な５０ｍｍ窒素間隙（単位路程約６２ｇｓｍ）、厚さ４３μｍの電子ビーム架橋性感圧接着剤（単位路程約４０ｇｓｍ）、および厚さ１２７μｍの電子ビーム劣化性不織基材（単位路程約８０ｇｓｍ）を通過する深さ／線量曲線の形状を示している。
【００５０】
図４Ｃは、従来の公称厚さ１２μｍのチタンウィンドウ、狭い厚さ４ｍｍの窒素間隙（単位路程約５ｇｓｍ）、厚さ４３μｍの電子ビーム架橋性感圧接着剤、および厚さ１２７μｍの電子ビーム劣化性不織基材を通過する深さ／線量曲線の形状を示している。
【００５１】
図４Ｄは、公称厚さ３μｍの窒化ホウ素ウィンドウ（単位路程約６．８ｇｓｍ）、狭い厚さ４ｍｍの間隙、厚さ４３μｍの電子ビーム架橋性感圧接着剤、および厚さ１２７μｍの電子ビーム劣化性不織基材を通過する深さ／線量曲線の形状を示している。
【００５２】
図４Ｅは、アルミニウム蒸着した公称厚さ２５μｍのポリイミドフィルムウィンドウ（実際の厚さ約２７μｍ、単位路程約３６ｇｓｍ）、狭い厚さ４ｍｍの間隙、厚さ４３μｍの電子ビーム架橋性感圧接着剤、および厚さ１２７μｍの電子ビーム劣化性不織基材を通過する深さ／線量曲線の形状を示している。
【００５３】
上述のグラフから分かるように、本発明で使用される低電圧ビームによって形成される線量分布は、より高電圧のビームの場合よりも狭く急勾配である。この分布では、基材線量がコーティング線量よりも有意に少なくなる。また図４Ｂ〜４Ｅを比較すれば分かるように、ウィンドウの単位路程と間隙の厚さとの両方が、照射されたコーティングと基材とを通過する深さ／線量曲線に大きく影響する。
【００５４】
特定の照射材料を通過する深さ／線量分布は、それぞれ異なる電圧の多数のビームを材料に照射することによって形作ることができる。照射材料が特定の深さで受け取る線量は、各ビームによって供給される線量の和となる。複数の電子ビームの組み合わせを使用して、照射される材料への照射パターンを最適化することができる。例えば、非常に分布の狭い低電圧ビームを使用して、コーティングと基材の界面には余分な線量を供給せずに、コーティング層の表面および／または内部に供給される線量を追加または増加することができる。照射される層が厚い場合は、種々の低電圧ビームを３回以上曝露して、より複雑な分布をえることができる。このような複数回の曝露は、複数の小型Ｅビームを操作ライン上に連続して配列するか、あるいは１つの電子ビーム源に照射材料を複数回通過させるかによって実現することができる。
【００５５】
基材材料の劣化を防止するだけでなく、本発明は、コーティング／基材界面が、必要であれば２つの層が互いに接合するに十分な電子ビーム線量を受け取るようにするためにも有用となりうる。これは、コーティングと電子ビーム劣化性基材の間を強く接合する必要がある場合に重要となりうる。例えば、バッキングに接着剤が適用される場合は、接着剤がバッキングから離れないことが重要である場合が多い。本発明によって、バッキングが過剰の電子ビーム線量に曝露されずに接着剤とバッキング層の間が強く接合されるのに十分な電子ビーム放射線を接着剤の界面部分が受け取ることができる。
【００５６】
図５は、実施例で議論される種々の操作条件における、図４Ｂ〜４Ｅと同じ接着剤および裏当て材による種々の深さ／線量勾配を示している。重要なのは間隙（例えば４ｍｍ）、ウィンドウ材料（ＰＩは公称２５μｍポリイミドウィンドウを意味し、Ｔｉは公称１２μｍチタンウィンドウを意味する）、および電子電圧である。種々のウィンドウ／間隙（および電圧）の組み合わせに関して、表面線量と界面線量の関係をより明確にするために、接着剤層とバッキング層の分布（各層における深さを単位μｍで示している）は独立に示している。層の間の間隔は接着剤／バッキング界面を表している。比較を容易にするため、界面線量が２０ｋＧｙとなるようにビームの電流を調整した。ウィンドウ／間隙の組み合わせの単位路程（材料の密度と厚さの積より求められる）が増加する場合には、接着剤層を通過する線量の勾配を許容範囲に維持するために適宜電圧を増加させた。適切な電圧は、図４Ｂ〜４Ｅに記載される方法を使用して図４Ａから計算することができる。電圧が増加すると、バッキングが受け取る全線量が増大し、それによってバッキングの劣化も起こりやすくなる。この劣化はバッキングが受け取る全エネルギーと関連付けることができ、バッキングの深さ／線量曲線の下の領域で表される。本発明者らは、公称２５μｍのポリイミドウィンドウ、４ｍｍの間隙、および電圧７８ｋＶを使用する低損失経路では、ＭＩＴ屈曲試験（ＭＩＴ  Ｆｌｅｘ  Ｔｅｓｔ）によって測定した場合に測定可能な基材の劣化は認められないことを発見した（表６および７に示す）（この組み合わせのウィンドウ、間隙、および電圧を使用した場合に受け取られる全エネルギーを示す図５の曲線は、バッキングの深さ約３０μｍで０に近づくため、バッキングの界面から３０μｍまでで吸収されるエネルギーを計算することによってすべての比較を行った）。表７から分かるように、公称２５μｍウィンドウ（実際の厚さ約２７μｍ）、４ｍｍの間隙、および７８ｋＶの電圧の組み合わせでは、全エネルギー吸収はエネルギー吸収は約１１．２ｍＪ／ｃｍ２であった。ＭＩＴ屈曲数が１２１２であることから明らかなようにバッキングの劣化は認められなかった。同じウィンドウ／間隙の組み合わせを電圧を上げて使用した場合、エネルギー吸収は２５〜３５ｍＪ／ｃｍ２に増大し、ＭＩＴ屈曲数が８００の範囲内にあることから劣化も増大したことが分かった。バッキングに吸収されるエネルギーが１０ｍＪ未満となるウィンドウ材料、間隙、および電圧の組み合わせによって、ＭＩＴ屈曲試験結果の良いテープが得られる。
【００５７】
本発明は、研究した材料に限定されるものではない。例えば本発明は、電子ビーム劣化性バッキング上の非接着性電子ビーム改質性コーティング材料の改質に使用することができる。硬質コーティングまたはトップコートの形成に使用することができるアクリル類やビニル類などのエチレン系不飽和材料がこのような材料の例である。図４Ａ〜４Ｅに示されるように、ウィンドウ材料と間隙距離の任意の組み合わせを、単位ｇｓｍで表現し、図４Ａに示される曲線によって得られる情報と組み合わせると、図４Ａと同じ線量勾配を実現するための目標電圧を計算することができる。
【００５８】
図６は、モンテカルロシミュレーションに基づくテープ構造体を通過する深さ／線量曲線を示しており、ある範囲のウィンドウ材料および厚さ、ならびに一定間隙４μｍを仮定している。図４Ｂ〜４Ｅで説明した方法を使用して、チタン、ベリリウム、窒化ケイ素、および地下ホウ素を含むウィンドウの場合について深さ／線量曲線を作成した。これらの曲線を、公称厚さ２５μｍのポリイミドウィンドウを電圧７８ｋＶおよび９２ｋＶで使用した場合の図５の深さ／線量曲線に適合させた。各曲線でほぼ同じ界面線量（２０ｋＧｙ）となるように計算を行った。図５と６から、表面線量と界面線量の比の相違を比較することができる。この比は、ウィンドウ材料、間隙、および電圧を選択することによって好都合に制御可能であることが分かる。図６は、ウィンドウの単位路程が短縮されると、接着剤層の深さ／線量勾配が最終的に減少し、線量ピークが接着剤層内に移動することを示している。例えば、厚さ３μｍの窒化ホウ素ウィンドウを通過する６５ｋｅＶのビームの場合の深さ／線量勾配では、接着剤層における入射線量と射出線量がほぼ同じであり、入射線量は射出線量の５倍の２５μｍのポリイミドウィンドウを通過する７８ｋｅＶで観察される場合と同様に紙への侵入は同程度に最小限である。同様の入射／射出線量によって、基材の損傷を増大させることなく接着剤層の深さにおける改質（架橋など）のバランスを調節することができる。その結果、目的とする用途に合わせた性質を有するテープを得るために剥離や剪断などの接着特性のバランスを調整することができる。
【００５９】
実施例で使用される接着テープ構造体などの本発明の一部の実施形態では、コーティング表面が受け取る電子ビーム放射線の強度は、基材表面が受け取る電子ビーム放射線の強度の１〜５倍の間となりうる。他の実施形態では、比が５：１まで高くなると、コーティング層の過架橋や劣化などコーティング層表面の改質に悪影響が生じる。テープ構造体の理想的な深さ／線量曲線は、最適のテープ特性を得るために必要な層を通過する線量分布が得られるウィンドウ材料と間隙距離の組み合わせを選択することによって決定することができる。紙製バッキングを有する感圧接着テープの代表的な測定特性は、例えば、５−ボンド（５−ｂｏｎｄ）（接着剤の凝集強さ）、保持力（低速剥離抵抗性）、およびＭＩＴ  ｆｌｅｘ（耐折強さ試験、この値はバッキングの劣化の影響を受ける）が挙げられる。
【００６０】
本明細書で具体的に開示したもの以外の電子ビーム改質性コーティング層と電子ビーム劣化性バッキングの組み合わせでは、所望の改質を実現するために最適となる電圧、間隙、および界面線量が異なる。しかしながら最適値は、本発明の教示内容に基づいて当業者によって決定可能であり、例えば使用する材料の厚さと密度を調べ、その情報を図４Ａに適用することによって決定可能である。
【００６１】
本発明の低損失経路は、製造中の材料の処理能力を向上させることができる。本発明の低損失経路は、電子とウィンドウおよび間隙材料との間の相互作用が、従来の電子ビーム経路よりも少ないため、コーティング層表面で有効となる線量がより多くなる。
【００６２】
本発明を説明するために特定の実施例を使用したが、本発明は、記載される特定の実施形態の制限されるものではなく、添付の請求項の意図および範囲内にある変更、同等物、および代替物も包含している。
【００６３】
実験
本発明の装置の操作に有効な要因を示すために以下の実験を実施した。表１〜５は、５種類の異なる目標コーティング／基材界面線量２０ｋＧｙ、４０ｋＧｙ、６０ｋＧｙ、８０ｋＧｙ、および１００ｋＧｙにおける線量計の照射の結果をまとめている。ウィンドウ材料、電圧、間隙、および電流は、これらの変数を変化させることによる影響を評価するためにすべて変動させた。さらに、本発明により照射した材料の物理的性質を表６、７、および８に示す。従来の公称１２μｍのチタンウィンドウを使用して得た比較データも表に加えている。
【００６４】
これらの実験では、不活性チャンバーを通過する幅６インチの支持体（ウェブ）を備えたＥｎｅｒｇｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．Ｍｏｄｅｌ  ＣＢ−１７５電子ビーム発生装置で放射線加工を実施した。コーティングされた基材の試料はウェブ上で３．１ｍ／分の速度で移動させた。ＣＢ−１７５のチャンバー内の酸素量は５０〜１００ｐｐｍの範囲となるように制限した。ＣＢ−１７５のウィンドウとウェブ経路の間の標準窒素間隙（本来の設備を使用）１８ｍｍである。この窒素間隙距離を縮めるために、真空チャンバーとウィンドウ支持体の間にスペ−サーを入れた。例えば、厚さ４ｍｍの窒素間隙を形成するために、真空チャンバーとウィンドウ支持体の間に厚さ１４ｍｍのスペ−サーを配置した。スペ−サーを取付けた後で、厚さ３ミリの薄型ウィンドウクランプを使用して、ウィンドウを電子ビーム発生器上に固定した。この薄型クランプは、本来の厚さ１０ｍｍの標準クランプの代用品として使用した。この代用品によって、クランプの先にある照射される基材までの間隔が適切となった。
【００６５】
ＣＢ−１７５を較正するために、Ｆａｒ  Ｗｅｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｇｏｌｅｔａ、カリフォルニア州）より入手可能なラジオクロミック線量を含有するポリマーフィルムである４５μｍと１０μｍの２つの線量計を使用して広範囲の線量測定を行った。ポリイミドウィンドウとチタンウィンドウの両方について９０〜１８０ｋＶを１０ｋＶの増分で線量測定を行った。チタンウィンドウ材料（公称厚さ１２μｍ）は厚さが１３．９７μｍであることが分かり、ポリイミドフィルム（ＤｕＰｏｎｔより入手可能であり公称厚さ２５．４μｍ（１ミル）で販売されている現在入手可能なＫＡＰＴＯＮ  ＨＮ（ピロメリット酸二無水物と４，４’−ジアミノフェニルアミンの重縮合で得られるポリイミドポリマー）と同等であると考えられる従来入手可能であったＫａｐｔｏｎ  Ｅ）は両面の厚さ１００ｎｍのアルミニウムコーティングを含めて厚さが２７．４３μｍであることが分かった。すべての場合、１０μｍおよび４５μｍの線量計を３つずつを指標カードに取付け、これらを移動ウェブ上に取付けて、照射した。各線量計厚さについて各電圧の線量を、得られた３つの読取値を平均して求めた。ＣＢ−１７５の実際の出力を求めて調整するため、実際の計器の線量と表示される計器の電流の比較線量測定データを使用した。
【００６６】
各電圧における個々の深さ／線量の関係を、３つの線量計のスタックの平均から求めた。１０μｍ線量計のスタックは通常低電圧の場合に使用し、４３．５μｍ線量計は高電圧、例えば約１２５ｋＶを超える電圧の場合に通常は使用した。実際の電圧を、線量計スタックの段階的深さ／線量分布と、ある範囲の電圧にわたるこれらのスタックのモンテカルロシミュレーションとを比較することによって求めた。ＣＢ−１７５の実際の電子ビーム電圧は表示電圧との整合性が９０％であったが、この情報を使用して修正した電圧値を得た。本明細書中のすべての電圧はこうして修正した電圧である。
【００６７】
表６〜９に示される試験データを得るために、マスキングテープ試料を使用した。このテープは繊維性バッキング上に接着剤をコーティングしたものであった。この接着剤は、１種類以上の電子ビーム架橋性エラストマーと、１種類以上の粘着性付与樹脂とで構成され、その他の硬化剤は含まず、層の厚さは４０．６μｍであり比重は０．９３であった。テープバッキングはセルロース系不織布であり、厚さは約１０７μｍで比重は０．６３であった。このテープは、バッキング上に接着剤層を押出成形して作製された。
【００６８】
同一断面について、測定線量を、モンテカルロコードで得た計算線量と比較し、モンテカルロコードの予測の確証を行った。すべての計算は実際の材料の厚さを使用して行った（例えば、公称１２μｍチタンウィンドウは実際の厚さが約１３．９７μｍであったので１４μｍを計算に使用し、公称厚さ２５μｍのＫａｐｔｏｎウィンドウは実際の厚さが約２７．４３μｍであったので２７μｍを計算に使用した）。本発明者らは、測定値と一致するシミュレーションを行うためには、公称厚さよりも実際の測定値を使用し、表示電圧よりも実際の電圧を使用することが重要であることを発見した。このことは特に低電圧で操作する場合に重要であると思われる。接着剤とバッキングの界面において２０ｋＧｙ、４０ｋＧｙ、６０ｋＧｙ、８０ｋＧｙ、および１００ｋＧｙの線量を選択した電圧で得るために必要な電流を計算する場合にもモンテカルロコードを使用した。結果を表１〜５に示す。１０μｍ線量計は接着剤表面を模倣したものであった。４３．５μｍ線量計は接着剤全体を模倣したものであり、接着剤／バッキング界面を模倣するために使用した。ほとんどの場合、測定線量と計算線量の結果は互いに２０％以内であり、ごくわずかの場合では理由は不明であるが差違が２０％を超えた。このような高い誤差範囲、意図された電圧範囲（約１５０〜１７５キロボルト）未満と低電流（１ミリアンペア（ｍＡ）未満）で装置を操作することによって発生する不安定が特に原因となっていると思われる。
【００６９】
表１は、目標界面線量２０ｋＧｙを得るために必要な較正を示している。実施例１〜１０は、１００ｎｍの保護アルミニウムコーティングを有する公称２５μｍポリイミドウィンドウの場合の、４ｍｍ、１７ｍｍ、および４７ｍｍの間隙距離における２０ｋＧｙの目標線量を示している。比較例１１および１２は、公称１２μｍチタンウィンドウの場合の間隙距離１７ｍｍにおける２０ｋＧｙの目標線量を示している。実施例の電圧は、ポリイミドウィンドウの場合には最低７８ｋＶ〜最高１３９ｋＶで変動させ、チタンウィンドウの場合は１１４〜１４６ｋＶで変動させた。電流も最大０．６３ｍＡ〜最小０．２２ｍＡで変動させた（各ウィンドウ／間隙の組み合わせでこの範囲は変動した）。
【００７０】
電圧が増大すると、深さ／線量勾配は減少する。これを補償するために電流を減少させて、各ウィンドウ材料について各電圧で同じ目標界面線量を得た。表１の実施例１では、７８ｋＶの電圧と０．６３ｍＡの電流を使用して、接着剤／バッキング界面における目標の２０ｋＧｙの線量を得た。深さ１０μｍでの計算線量は７６ｋＧｙであり、測定線量は５９ｋＧｙであった。４３．５μｍでの計算線量４３ｋＧｙであり、測定線量は２９ｋＧｙであった。対照的に、表１の実施例４では８７ｋＶの電圧と０．２７ｍＡの電流を使用して、界面における目標線量の２０ｋＧｙを得た。深さ１０μｍでの計算線量は３２ｋＧｙであり、測定線量は２６ｋＧｙであった。４３．５μｍでの２４ｋＧｙであり、測定線量は１４ｋＧｙであった。表１の実施例１と４を比較すると、電圧を増大させ電流を低下させると、１０μｍと４３．５μｍの両方において測定線量が低下することが分かる。同様の相関傾向が表１の他の実施例でも認められる。
【００７１】
従来の公称１２μｍチタンウィンドウではなく公称２５μｍのポリマー（この場合はポリイミド）ウィンドウを使用する場合に、照射材料の表面付近（１０μｍ）と、内部、例えば材料のコーティング／基材界面（４３．５μｍ）の線量の差をより大きくすることが可能であることも表１は示している。このより大きな差は、照射材料内に吸収ピークが移動していることを示している。特に、表１を参照すると、実施例７と１１はどちらも間隙が１７ｍｍであるが、実施例７では公称２５μｍポリイミドウィンドウを使用し、実施例１１では公称１２μｍチタンウィンドウを使用している。ポリイミドウィンドウの方が単位路程は短い。実施例７では、深さ１０μｍにおける測定線量は深さ４３．５μｍにおける測定線量の約１．７倍であった。対照的に実施例１１では、深さ１０μｍにおける測定線量は深さ４３．５μｍにおける測定線量の１．２倍をわずかに超える程度であった。したがって、低損失ポリイミドウィンドウを使用することで、照射材料の接着剤部分の線量が材料のバッキング部分の線量よりも増大し、それによって裏当て材の劣化を防止することができ、性能を向上させることができる。
【００７２】
要約すると、表１は、目標界面線量２０ｋＧｙにおける表面線量（１０μｍ）と接着剤層（４３．５μｍ）を通過する全線量と関係を示している。深さ／線量曲線のピークがウィンドウから離れて照射されるコーティング層内に移動すると表面線量が増大する。このようなことが起こるのは、ウィンドウおよび間隙領域の単位路程を減少させ、目標界面線量を達成またはこれに近づけるためにより低い電圧を使用する場合である。より低い電圧は、裏当て材を通過する線量勾配の鋭い減衰と相関がある。
【００７３】
さらに、本発明によってより電圧でより高い線量を接着剤層が受け取ることができるため、コーティングされた基材は、公称１２μｍの金属製ウィンドウ、幅５０ｍｍの間隙、および同様の電圧設定を使用する従来のシステムよりも速く加工することができる。例えば表１の実施例３と比較例１１とを比較することによってこの差を見ることができる。実施例３は公称２５μｍポリイミドウィンドウ、４ｍｍの間隙、電圧８２ｋＶ、および電流０．４０ｍＡを使用して、１０μｍにおいて２９ｋＧｙの測定線量を得ている。比較例１１は公称１２μｍチタンウィンドウ、１７ｍｍの間隙、電圧１１４ｋＶ、および電流０．４１ｍＡを使用して、１０μｍにおいて１７ｋＧｙの測定線量を得ている。本発明は所与の電流でより高い表面線量を得ることができるため、電子ビーム発生器を最大電流で操作した場合でさえも照射される材料の処理能力がより高くなる。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
以下の表２は、目標界面線量４０ｋＧｙを達成するために間隙距離、ウィンドウ材料、電圧、および電流を変化させた場合の１０μｍ線量計および４３．５μｍ線量計の影響を示している。表１と同様に、表面付近の線量（１０μｍ）と照射される接着材料全体を通過する線量（４３．５μｍ）の間の最大の差は、低損失ウィンドウを使用した場合に実現する。特に、線量の最大の差は、厚さ１００ｎｍのアルミニウム保護コーティングを有する低損失公称２５μｍポリイミドウィンドウを小さい間隙距離と併用した場合に実現する。表２の実施例１は、ポリイミドウィンドウを４ｍｍの窒素間隙と併用すると、１０μｍ線量計で１４７ｋＧｙの測定線量が得られ、４３．５μｍ線量計で７０ｋＧｙの測定線量が得られることを示している。これらの結果は７８ｋＶの電圧と１．２６ｍＡの電流を使用して得られた。実施例２は、８０ｋＶの電圧と１．０２ｍＡの電流を使用しても、１０μｍ線量計における測定線量１２１ｋＧｙ、および４３．５μｍ線量計における測定線量６６ｋＧｙという同様の結果が得られることを示している。１０μｍと４３．５μｍの測定線量の差は、一般に間隙が増大と減少する。例えば、４７ｍｍの間隙に電圧１３９ｋＶと電流０．４９ｍＡを使用した実施例１０は、１０μｍと４３．５μｍにおける測定線量がそれぞれ３９および４１となっている。
【００７６】
保護コーティングを有するポリイミドウィンドウを小さい間隙とともに使用した場合と、１２μｍチタンウィンドウを大きい間隙とともに使用した場合との対比は、表２の実施例３と１１を比較すれば明らかである。ポリイミドウィンドウと４ｍｍの間隙を使用した実施例３では、電圧８２ｋＶおよび電流０．８０ｍＡを使用して測定線量が１０μｍ線量計で９４ｋＧｙ、４３．５μｍ線量計で４５ｋＧｙであった。対照的に、１２μｍのチタンウィンドウと１７ｍｍの間隙間隙により高い電圧の１１４ｋＶと同じ電流０．８１ｍＡを使用した実施例１１では、測定線量は１０μｍ線量計で３８ｋＧｙ、４３．５μｍ線量計で３２ｋＧｙしかなかった。これらの実施例は、単位路程のより短いポリイミドウィンドウ／小さい間隙は、従来のチタンウィンドウ／大きな間隙と比べると、深さ／線量曲線の吸収ピークが電子ビーム源を離れ接着剤層に向かって移動することを示している。このように接着剤層により高い線量が供給されると、電子ビームの使用がより効率的になることを示している。これらの実施例の比較から、低損失ビーム経路は表面線量と界面線量の比が有意に高くなることも分かる。これは、バッキング層を通過する深さ／線量勾配がより急勾配の望ましい形状になっていることを示している。
【００７７】
【表２】
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【００７８】
表３、４、および５は、表１および２と同様の相関を示している。全体的には表３、４、および５は、低損失電子ビーム経路が使用され、特により低電圧で使用される場合に、コーティング層（１０μｍ線量計（表面）および４３．５μｍ線量計（界面）を使用して概算した）の表面線量と界面線量の比が高いことを示している。これらの表は、表示の低損失電子ビーム経路をより高い表面線量で使用すると、同様の電流設定の比較例と比較するとエネルギー効率が向上していることも示している。例えば、表３の実施例７は公称２５μｍのポリイミドウィンドウで０．８６ｍＡの電流を使用しているが、比較例１２は従来の公称１２μｍのチタンウィンドウで０．８８ｍＡの電流を使用している。実施例７は測定表面線量（１０μｍにおいて）９７ｋＧｙを得るために必要な電圧はわずか９８ｋＶであるのに対し、比較例１２は測定表面線量５３ｋＧｙを得るのに１４６ｋＶの電圧が必要である。
【００７９】
【表３】
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【００８０】
【表４】
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【００８１】
【表５】
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【００８２】
線量測定以外に、照射マスキングテープ試料の性能特性を分析した。照射後に、試料の接着剤側を、テープバッキングの低接着バックサイズ側で直ちに覆った。すべての試料を、一定湿度／温度室（相対湿度５０％、２１℃）内で少なくとも４８時間貯蔵した後に試験を行った。以下の標準試験に従って試料の試験を行った。
【００８３】
（１）ＭＩＴ  ｆｌｅｘ試験。テープの幅１２．５ｍｍのストリップについてＴｉｎｉｕｓ  Ｏｌｓｅｎ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｌｏｗ  Ｇｒｏｖｅ、ペンシルバニア州）製造のＭＩＴ  Ｆｌｅｘ  Ｔｅｓｔｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ＃１を使用して試験を行った。テープが破断するまで、１．５ｋｇの重りをつり下げた張力下で機械的にテープを固定した。各報告結果は３回の測定の平均値であり、値の変動は±２０％であった。バッキングの劣化を、放射線未照射の含浸強化クレープ紙バッキングと屈曲繰返し数を比較することによって測定した。通常、未照射バッキングは１２００回屈曲することができる。屈曲繰返し数が９００〜１２００回で、実質的に劣化が存在しない非常に良好な状態であると見なした。屈曲繰返し数が９００〜６００回の間のテープは、多くの現行用途では満足できると見なした。屈曲繰返し数が６００〜３００回のテープは、破壊または切断することなしに基材からテープを除去するなどの一部の現行用途では満足できると見なした。屈曲繰返し数が３００回未満のテープは、ほとんどの用途では脆くて許容できないと見なした。
【００８４】
（２）５−ボンド試験。５−ボンド試験では、つり下げ剪断試験によって接着剤の凝集強さを測定する。テープの幅１２．５ｍｍの２つのストリップの互いの接着剤部分を長さ１２．５ｍｍにわたって接合した。次に、接合領域上に４．４ｋｇのローラーを６回通した。こうして接合したストリップの下端に、１０００ｇの重りを備えるジグが垂直方向にぶらさがるように取付けた。ストリップが分離するまでに経過する時間を測定した（単位分）。いずれの場合も５０００分後には試験を終了した。この実験で使用した接着剤−バッキングの組み合わせの場合、一般的に４００分を超える時間は十分架橋していることを示し、一般的に４００分未満の時間は架橋が不満足（不十分）であることを示す。
【００８５】
（３）保持力。保持力試験では、所定の重りを取付けたテープが、水平位置に保持された研磨ステンレス板から分離するのに要する時間を測定する。長さ１５ｃｍで幅１９．１ｍｍのテープの一端（長さ１０ｃｍ）を板に配置し、９．９ｋｇのローラーで１０ｃｍの部分の上を６回通すことによって板に取付けた。次にテープを取付けた板を水平方向に配置し、テープの自由端が下方にぶらさがって９０°の剥離角を形成するようにした。テープの自由端に２００ｇの重りを取付けた。板からテープが分離するまでに要する時間を測定した（単位分）。保持時間が少なくとも３０分であれば満足できると判断した。
【００８６】
上記試験の報告結果は、それぞれ３回の測定の平均である。
【００８７】
ＭＩＴ屈曲試験、５ボンド、および保持力データは高い値が得られることが望ましい。高い値は、試験した試料が可撓性であり高い接合強さを有することを示す。
【００８８】
以下の表６は、マスキングテープ試料のＭＩＴ屈曲試験データを示している。実施例の項の最初で述べたように、マスキングテープは繊維性バッキング上にコーティングした接着剤を含むものであった。窒素雰囲気中で、表１〜５に示されるウィンドウ材料、間隙距離、電圧、および電流を使用してテープ構造体に照射を行った。表６に示すＭＩＴ屈曲試験結果は、テープ試料の屈曲特性が、電子ビームの侵入深さ（電圧量と直接相関がある）および放射線強度（線量と直接相関がある）の両方の影響を受けることを示している。表６から分かるように、最も好都合な結果は、４ｍｍ間隙と公称２５μｍポリイミドウィンドウを１００ｋＶ未満、特に８０ｋＶ未満の電圧で使用し界面線量が２０〜６０ｋＧｙの場合と相関がある。表６からは、目標界面線量が１００ｋＧｙの場合でさえも、ＭＩＴ屈曲試験の数値がほぼ１０００〜６００の間にあることも分かる。さらに表６は、目標界面線量が２０ｋＧｙと小さくても、使用される接着剤と裏当て材から満足の行く接着テープが形成されることを示している。
【００８９】
【表６】
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【００９０】
表７は図５に示すデータを表にしたものである。得られる深さ／線量曲線の電流を、４ｍｍの窒素間隙と単位路程が３６ｇｓｍである厚さ２７μｍ（公称２５μｍ）のポリイミドウィンドウとを使用して低損失経路で界面線量２０ｋＧｙが得られるように調整した。接着剤面の過度の改質（例えば過架橋）を引き起こさずに２０ｋＧｙの界面線量を得るためには、７８ｋＶが実際的な最低電圧となる。なぜなら、これより低い電圧では表面線量と界面線量の比が５：１を超え、表面の過剰な改質が起こる可能性があるからである。７８ｋＶの電圧では、ＭＩＴ屈曲試験サイクル数が１２１２であることから分かるように紙の劣化は検出されなかった。ウィンドウ、間隙、および界面線量の同じ組み合わせで電圧が増大すると、全体的な傾向として屈曲試験数が減少し、これはバッキングの劣化が増大していることを示している。バッキングの劣化は、電圧が増加すると増大し、間隙が４ｍｍから１７ｍｍ、さらには４７ｍｍ（これは市販の電子ビームに一般的な５０ｍｍの間隙に近い）に変更すると増大した。従来の厚さ１４μｍのチタンウィンドウと１７ｍｍの間隙（電圧１１４ｋＶおよび１４６ｋＶにおいて）を使用する場合にもバッキングの劣化が増大した。
【００９１】
表７の屈曲試験数で示される劣化は、裏当て材の最初の３０μｍが吸収した全エネルギーと大まかな相関がある。吸収した全エネルギーは、図５の深さ／線量曲線の下の領域で表される。表７から分かるように、バッキングの最初の３０μｍによる約１１．２ｍＪ／ｃｍ２程度のエネルギー吸収では劣化は起らなかった。約２５〜３５ｍＪ／ｃｍ２が同じ距離で吸収された場合は、劣化がより顕著となった（屈曲数が約７００〜８００サイクルに減少）。したがって、バッキング層の最初の３０μｍに吸収されるエネルギーを約４０ｍＪ／ｃｍ２未満に維持することが好ましい。
【００９２】
表７
バッキングのエネルギー吸収と屈曲試験数の関係
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【００９３】
表８は５−ボンド試験データを示している。５−ボンド結果は、電圧とは独立に界面線量の関数となった。最終的に５０００分を超えるまでは、線量が増大すると、すべてのウィンドウ、間隙、および電圧条件で５−ボンド結果が増大した。試料が５０００分を超えた時には試験を終了した。したがって、表８は、一定の目標界面線量で電圧を調整することによってテープの５−ボンド特性を制御可能であることを示している。約５００分の結果を得るためには通常は２０ｋＧｙの線量で十分であったし、約５，０００分の結果を得るためには通常は４０ｋＧｙの線量で十分であった。
【００９４】
【表８】
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【００９５】
表９は保持力試験結果を示している。予想されるように、保持力は表面線量の影響を非常に大きく受けると思われる。目標界面線量が増大すると、表面線量も増大し、保持力は低下する。全体的なデータの傾向から、より低い保持力がより高い界面線量と相関があることが分かる。表１〜５から分かるように、約９２ｋＶ未満の電圧では、界面線量に対して高い表面線量を得ることができる。このため、過剰な硬化や過架橋などの過剰な改質が表面に起る場合があり、これが保持力の低下の原因となりうる。
【００９６】
【表９】
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【００９７】
表６、８、および９のデータは、低損失経路の場合には広範囲の電圧／線量の組み合わせで、性能の要求を満たすマスキングテープを作製することが可能であることを示している。９０ｋＶ以下の低電圧における低損失ビーム経路によって、ほとんどの用途の最小要求を超えるテープ特性を得ることができる。
【００９８】
その他の本発明の実施形態は、請求項の範囲内にある。明細書および実施例は単に例示を意図しており、本発明の完全な範囲および意図は請求項によって示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態により構成され配置された電子ビーム源の断面詳細図である。
【図２】  本発明の実施形態により構成され配置された低損失ウィンドウの断面拡大図である。
【図３】  ８μｍのチタンウィンドウ、および１００ｎｍの保護コーティングを有する２５μｍのポリイミドウィンドウ（どちらも単位路程は３６ｇ／ｍ２）を使用し、電子ビーム電圧１００ｋＶ、１２５ｋＶ、および１７５ｋＶを使用した場合の、ナイロンを透過する放射線の深さ／線量の傾きをシミュレートしたグラフである。
【図４Ａ】  水を透過する場合の放射線量対単位路程を異なる電圧でシミュレートしたグラフである。
【図４Ｂ】  従来の公称１２μｍのチタンウィンドウ、従来の窒素間隙、および接着テープを透過する場合の放射線量対単位路程を異なる電圧でシミュレートしたグラフである。
【図４Ｃ】  従来の公称１２μｍのチタンウィンドウ、小さな窒素間隙、および接着テープを透過する場合の放射線量対単位路程を異なる電圧でシミュレートしたグラフである。
【図４Ｄ】  公称３μｍの窒化ホウ素ウィンドウ、小さな間隙、および接着テープを透過する場合の放射線量対単位路程を異なる電圧でシミュレートしたグラフである。
【図４Ｅ】  保護コーティングを有する公称２５μｍのポリイミドウィンドウ、小さな間隙、および接着テープを透過する場合の放射線量対単位路程を異なる電圧でシミュレートしたグラフである。
【図５】  異なる間隙距離、ウィンドウ材料、および電圧を使用した場合の、図４Ｂ〜４Ｅの接着テープを透過する電子ビーム放射線の線量対深さをシミュレートしたグラフである。表面線量と界面線量の比の比較が可能となる目標界面線量２０キログレイ（ｋＧｙ）を得るために電流を調整することで、すべての電子ビームの計算を規格化した。
【図６】  種々の電圧とウィンドウ材料の組み合わせ、ならびに４ｍｍの一定間隔の場合の、図４Ｂ〜４Ｅの接着テープを透過する線量／深さ曲線をシミュレートして比較したグラフである。表面線量と界面線量の比の比較が可能となる目標界面線量２０ｋＧｙを得るために電流を調整することで、すべての電子ビームの計算を規格化した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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