JP7042191B2 - Thin film manufacturing method, photomultiplier tube manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜の製造方法、光電子増倍管の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a thin film and a method for producing a photomultiplier tube.
カーボンナノチューブを含む薄膜は、産業上の種々の用途に利用可能である。カーボンナノチューブを含む薄膜の用途の一例として、光電子増倍管がある。光電子増倍管には光感度に優れることが求められる（特許文献１）。 Thin films containing carbon nanotubes can be used for various industrial applications. An example of an application for a thin film containing carbon nanotubes is a photomultiplier tube. The photomultiplier tube is required to have excellent photosensitivity (Patent Document 1).
特許文献１にはカーボンナノチューブを含有する中間層を備える光電子放射用陰極が記載されている。特許文献１に記載の光電子放射用陰極は、分光感度特性等の改善を目的としている。ところが、特許文献１では中間層の光の透過性について何ら検討がなされていない。そのため、特許文献１に記載の光電子放射用陰極にあっては、光感度に改善の余地がある。
光透過率の向上を目的として、カーボンナノチューブ層を有する透明導電膜が提案されている（特許文献２）。特許文献２ではカーボンナノチューブ層が、カーボンナノチューブを分散させた溶液を塗布することよって形成されている。
ところが、特許文献２では基板等の平面にカーボンナノチューブ層を設けており、円筒管等の曲面を有する基材にカーボンナノチューブを含む薄膜を設けることについて何ら検討がなされていない。そして、特許文献２では基板の表面領域の一部を任意に選択し、選択した一部の表面領域に対して均一にカーボンナノチューブ層を設けることについて何ら検討されていない。
A transparent conductive film having a carbon nanotube layer has been proposed for the purpose of improving the light transmittance (Patent Document 2). In
However, in
透光性の曲面を有する容器の内側に薄膜を設ける方法として、金属を蒸着して金属膜を形成する方法が知られている（特許文献３）。特許文献３には、容器の内側にスリットを有するマスクを設けて金属を蒸着することが記載されている。
しかし、光電子増倍管のように曲面を有する基材の内壁の一部分にカーボンナノチューブを均一に塗布することは、基材の形状の制約及びマスキング技術の制約があるため困難である。不均一に塗布されたカーボンナノチューブを含む薄膜にあっては、導電性が低下するおそれがある。
As a method of providing a thin film inside a container having a translucent curved surface, a method of depositing a metal to form a metal film is known (Patent Document 3).
However, it is difficult to uniformly apply carbon nanotubes to a part of the inner wall of a base material having a curved surface such as a photomultiplier tube because of restrictions on the shape of the base material and restrictions on masking technology. A thin film containing non-uniformly coated carbon nanotubes may have reduced conductivity.
本発明は、カーボンナノチューブを含む薄膜を曲面の任意の一部分に均一に成膜でき、透光性及び導電性に優れる薄膜が得られる薄膜の製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing a thin film capable of uniformly forming a thin film containing carbon nanotubes on an arbitrary part of a curved surface and obtaining a thin film having excellent translucency and conductivity.
すなわち、本発明は以下の構成を備える。
［１］ カーボンナノチューブを含む薄膜を製造する方法であって、薄膜が設けられる曲面を含む内壁を有し、透明である筒状の基材に、前記曲面以外の前記内壁と密着するとともに前記曲面以外の前記内壁を覆う被覆部材を装着し、前記曲面の表面にカーボンナノチューブを含む分散液を添加し、筒状の前記基材の中心軸と直交する方向を回転の軸方向として前記基材を回転させて、前記曲面の表面を前記分散液で被覆し、前記分散液を乾燥させ、前記被覆部材を前記基材から分離する、薄膜の製造方法。
［２］ 前記分散液のカーボンナノチューブの含有量が、前記分散液１００質量％に対し０．００８～０．０４質量％であり、カーボンナノチューブの繊維長が、５～２５０μｍである、［１］の薄膜の製造方法。
［３］ 前記基材を回転させる際の回転数が、２０００～４０００ｒｐｍである、［１］又は［２］の薄膜の製造方法。
［４］ 前記被覆部材がシート状である、［１］～［３］のいずれかの薄膜の製造方法。
［５］ 前記被覆部材が、前記内壁に対して２．４Ｎ／ｃｍ２以上の吸着能を有する磁石である、［１］～［４］のいずれかの薄膜の製造方法。
［６］ 筒状の前記基材の内部空間に対して前記曲面が露出している開口部が、前記内壁と前記曲面との境界に沿って前記被覆部材に形成されている、［１］～［５］のいずれかの薄膜の製造方法。
［７］ カーボンナノチューブを含む薄膜が設けられた曲面を有する光電子増倍管の製造方法であって、前記基材の表面に薄膜を設ける際に、［１］～［６］のいずれかの薄膜の製造方法で前記基材の曲面に薄膜を製造する、光電子増倍管の製造方法。
That is, the present invention has the following configurations.
[1] A method for producing a thin film containing carbon nanotubes, which has an inner wall including a curved surface on which the thin film is provided, and is in close contact with the inner wall other than the curved surface and the curved surface on a transparent tubular base material. A covering member covering the inner wall other than the above is attached, a dispersion liquid containing carbon nanotubes is added to the surface of the curved surface, and the base material is provided with the direction orthogonal to the central axis of the cylindrical base material as the axial direction of rotation. A method for producing a thin film, which comprises rotating the surface of the curved surface with the dispersion liquid, drying the dispersion liquid, and separating the covering member from the base material.
[2] The content of carbon nanotubes in the dispersion liquid is 0.008 to 0.04% by mass with respect to 100% by mass of the dispersion liquid, and the fiber length of the carbon nanotubes is 5 to 250 μm. [1] Method for manufacturing thin films.
[3] The method for producing a thin film according to [1] or [2], wherein the rotation speed when rotating the base material is 2000 to 4000 rpm.
[4] The method for producing a thin film according to any one of [1] to [3], wherein the covering member is in the form of a sheet.
[5] The method for producing a thin film according to any one of [1] to [4], wherein the covering member is a magnet having an adsorption ability of 2.4 N / cm 2 or more with respect to the inner wall.
[6] An opening in which the curved surface is exposed with respect to the internal space of the tubular base material is formed in the covering member along the boundary between the inner wall and the curved surface, [1] to The method for producing any of the thin films of [5].
[7] A method for manufacturing a photomultiplier tube having a curved surface provided with a thin film containing carbon nanotubes, which is any one of [1] to [6] when the thin film is provided on the surface of the substrate. A method for manufacturing a photomultiplier tube, which manufactures a thin film on the curved surface of the base material by the manufacturing method of.
本発明によれば、カーボンナノチューブを含む薄膜を曲面の任意の一部分に均一に成膜でき、透光性及び導電性に優れる薄膜が得られる。 According to the present invention, a thin film containing carbon nanotubes can be uniformly formed on an arbitrary part of a curved surface, and a thin film having excellent translucency and conductivity can be obtained.
以下、本発明を適用した一実施形態の薄膜の製造方法及び光電子増倍管の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
本明細書において数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値が下限値及び上限値として含まれることを意味する。
Hereinafter, a method for producing a thin film and a method for producing a photomultiplier tube according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, the featured parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of each component may not be the same as the actual ones. do not have.
In the present specification, "-" indicating a numerical range means that the numerical values described before and after the numerical range are included as the lower limit value and the upper limit value.
＜薄膜の製造方法＞
本実施形態の薄膜の製造方法は、カーボンナノチューブを含む薄膜を製造する方法である。
図１は、本実施形態の薄膜の製造方法で使用する回転装置の構成の一例を示す模式図である。本実施形態の薄膜の製造方法では、回転台２を有する回転装置１を用いる。
<Thin film manufacturing method>
The method for producing a thin film of the present embodiment is a method for producing a thin film containing carbon nanotubes.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a rotating device used in the method for manufacturing a thin film of the present embodiment. In the method for producing a thin film of the present embodiment, a
図１に示すように、回転装置１は回転部３の中央に回転台２を有する。回転部３は回転装置１の上面１ａを鉛直下方に掘り込むように形成されている凹部である。回転部３は底面４と外壁５とを有する。底面４は、回転装置１の上面１ａより下方に位置する平面である。外壁５は、円周状の壁面であり、底面４に対して直交するように形成されている。そして、外壁５は回転部３の周囲の外周壁であり、回転部３の周囲を区画する壁面である。
回転台２は、回転部３の中央に固定された回転軸６の第１の端部に固定されている。回転軸６の第２の端部は図示略の回転機と接続されている。そして回転軸６は底面４と直交する向きに維持され、図示略の回転機により鉛直方向を回転の軸方向として回転可能である。
As shown in FIG. 1, the
The rotary table 2 is fixed to the first end portion of the
図２は、回転装置１が有する回転台２の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、回転台２は設置面２ａを有する。設置面２ａの形状は、後述の基材を設置し、基材を固定できる形態であれば特に限定されない。本実施形態では設置面２ａは、円筒の内壁面であるともいえる。円筒の内壁面は、例えば、円筒を円筒の軸方向と平行な平面によって切断することで形成できる。
設置面２ａには後述の基材を固定するための複数の吸引口２ｂが形成されている。設置面２ａに基材が静置された状態で、例えば真空に近い圧力まで吸引口２ｂを介して基材を吸引することで、回転台２に基材を固定できる。
回転台２の材料は、磁石と高い親和性を示す鉄等の金属材料が好ましい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the rotary table 2 included in the
A plurality of
The material of the rotary table 2 is preferably a metal material such as iron, which has a high affinity with magnets.
図３は、本実施形態の薄膜の製造方法で使用する基材７の構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、基材７は、曲面Ｓを含む内壁７ａと端面７ｂと開口面７ｃとを有する。そして、基材７は透明であり、筒状である。内壁７ａは筒状の基材７の内壁面であり、基材７の内側に形成された曲面である。曲面Ｓは、内壁７ａの一部である。曲面Ｓにはカーボンナノチューブを含む薄膜が設けられる。
端面７ｂは筒状の基材７の第１の端部に配置されている閉塞面である。そして、開口面７ｃは筒状の基材７の第２の端部に配置されている開口面である。
本実施形態では、基材７の材料はガラスである。つまり本実施形態では、基材７はガラス製の円筒管であるともいえる。ただし、基材７の形状及び材料は、発明の効果が損なわれない範囲であれば特に限定されない。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the
The
In this embodiment, the material of the
図４～図７は、本実施形態の薄膜の製造方法を説明するための模式図である。
図４に示すように、まず、本実施形態の薄膜の製造方法では、基材７に被覆部材８を装着する。被覆部材８は、曲面Ｓ以外の基材７の内壁と密着するとともに曲面Ｓ以外の基材７の内壁を覆う部材である。
本実施形態では、被覆部材８はシート状である。シート状の被覆部材８は基材７の内壁の形状に合わせて密着させやすい。
4 to 7 are schematic views for explaining the method for manufacturing the thin film of the present embodiment.
As shown in FIG. 4, first, in the thin film manufacturing method of the present embodiment, the covering
In the present embodiment, the covering
本実施形態では、被覆部材８は内壁７ａに対して２．４Ｎ／ｃｍ２以上の吸着能を有する磁石である。被覆部材８の吸着能は、基材７の形状及び材料に合わせて適宜変更可能である。被覆部材８が２．４Ｎ／ｃｍ２以上の吸着能を有する磁石であると、基材７と被覆部材８との間に後述の分散液が漏れにくくなる。吸着能の上限値は特に限定されない。例えば、４．６Ｎ／ｃｍ２以下とすることができる。
In the present embodiment, the covering
図４に示すように本実施形態では、被覆部材８に開口部８ａが形成されている。開口部８ａは、被覆部材８が基材７に装着された状態で、筒状の基材７の内部空間に対して曲面Ｓが露出している部分である。そして、被覆部材８が基材７に装着された状態において、開口部８ａの外縁は基材７の内壁と曲面Ｓとの境界に沿っている。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the covering
被覆部材８が基材７に装着されていない状態においては、開口部８ａの形状及び開口部８ａの形成位置は特に限定されない。開口部８ａは、曲面Ｓの形状及び曲面Ｓの位置を決定するための主要な構成である。そのため、被覆部材８における開口部８ａの形状及び開口部８ａの形成位置を任意に変更することで、基材７の内壁７ａ上の領域の一部を任意に選択し、選択した一部の領域に薄膜を設けることができる。
When the covering
図５に示すように本実施形態では、開口部８ａが曲面Ｓを介して回転台２（設置面２ａ）と接するように、基材７を回転台２（設置面２ａ）に固定する。ここで、筒状の基材７の中心軸の方向と回転軸６の方向とが直交するように、基材７を設置面２ａに固定する。固定の際には、吸引口２ｂを介して基材７を吸引してもよい。
そして本実施形態では、図５に示すように、基材７の端面７ｂを保護する吸収材９を基材７の端面７ｂ側に配置してもよい。これにより基材７を回転させた際に、基材の端面７ｂの表面に後述の分散液が滞留することを防止できる。
吸収材９としては、コットン等が例示される。ただし、吸収材９は後述の分散液を吸収できる形態であれば特に限定されない。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the
Then, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the absorbent material 9 that protects the
Examples of the absorbent material 9 include cotton and the like. However, the absorbent material 9 is not particularly limited as long as it can absorb the dispersion liquid described later.
次いで、本実施形態の薄膜の製造方法では、曲面Ｓの表面にカーボンナノチューブを含む分散液を添加する。分散液を添加する際には、添加される分散液が曲面Ｓを介して回転台２と接するように添加する。 Next, in the method for producing a thin film of the present embodiment, a dispersion liquid containing carbon nanotubes is added to the surface of the curved surface S. When the dispersion liquid is added, the dispersion liquid to be added is added so as to be in contact with the rotary table 2 via the curved surface S.
分散液に含まれるカーボンナノチューブの繊維長は５～２５０μｍが好ましく、１０～１００μｍがより好ましく、３０～５０μｍがさらに好ましい。カーボンナノチューブの繊維長が５μｍ以上であると、カーボンナノチューブ同士の接点が生じやすく、導電性にさらに優れる薄膜が得られる傾向がある。カーボンナノチューブの繊維長が２５０μｍ以下であると、分散媒に対するカーボンナノチューブの分散性が優れ、相対的に少量のカーボンナノチューブによってカーボンナノチューブ同士の接点が生じる。そのため、薄膜の導電性がさらに保持されやすくなるとともに、薄膜が透光性にさらに優れる傾向がある。 The fiber length of the carbon nanotubes contained in the dispersion is preferably 5 to 250 μm, more preferably 10 to 100 μm, and even more preferably 30 to 50 μm. When the fiber length of the carbon nanotubes is 5 μm or more, contact points between the carbon nanotubes are likely to occur, and a thin film having further excellent conductivity tends to be obtained. When the fiber length of the carbon nanotubes is 250 μm or less, the dispersibility of the carbon nanotubes with respect to the dispersion medium is excellent, and contact points between the carbon nanotubes are generated by a relatively small amount of carbon nanotubes. Therefore, the conductivity of the thin film is more easily maintained, and the thin film tends to be more excellent in translucency.
分散液に含まれるカーボンナノチューブの直径は３０ｎｍが好ましい。カーボンナノチューブの直径が３０ｎｍ以下であると、薄膜が透光性及び導電性にさらに優れる。
カーボンナノチューブの直径の下限値は特に限定されない。カーボンナノチューブの直径の下限値は、例えば、０．４ｎｍとすることができる。
The diameter of the carbon nanotubes contained in the dispersion is preferably 30 nm. When the diameter of the carbon nanotube is 30 nm or less, the thin film is more excellent in translucency and conductivity.
The lower limit of the diameter of the carbon nanotube is not particularly limited. The lower limit of the diameter of the carbon nanotube can be, for example, 0.4 nm.
分散液のカーボンナノチューブの含有量は、分散液１００質量％に対し０．００８～０．０４質量％が好ましく、０．０１～０．０３質量％がより好ましい。分散液のカーボンナノチューブの含有量が、０．００８～０．０４質量％であると、透光性及び導電性にさらに優れる薄膜が得られる傾向がある。 The content of carbon nanotubes in the dispersion is preferably 0.008 to 0.04% by mass, more preferably 0.01 to 0.03% by mass, based on 100% by mass of the dispersion. When the content of carbon nanotubes in the dispersion is 0.008 to 0.04% by mass, a thin film having further excellent translucency and conductivity tends to be obtained.
分散液における分散媒は特に限定されない。分散媒の具体例としては、メチルエチルケトン、アセトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒；ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）、エチレングリコール、水等の極性溶媒が例示される。ただし、分散媒はこれらの例示に限定されない。
分散液は分散剤を含んでもよい。分散剤の具体例としては、アクリル系分散剤等が例示される。ただし、分散剤はこれに限定されない。
The dispersion medium in the dispersion is not particularly limited. Specific examples of the dispersion medium include ketone solvents such as methyl ethyl ketone, acetone, diethyl ketone, methyl propyl ketone and cyclohexanone; alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; DMF (N, N-dimethylformamide) and ethylene glycol. , Water and other polar solvents are exemplified. However, the dispersion medium is not limited to these examples.
The dispersion may contain a dispersant. Specific examples of the dispersant include an acrylic dispersant and the like. However, the dispersant is not limited to this.
本実施形態の薄膜の製造方法の好ましい態様においては、分散液のカーボンナノチューブの含有量が、分散液１００質量％に対し０．００８～０．０４質量％であり、カーボンナノチューブの繊維長が、５～２５０μｍである。
本実施形態の薄膜の製造方法のより好ましい態様においては、分散液のカーボンナノチューブの含有量が、分散液１００質量％に対し０．０１～０．０３質量％であり、カーボンナノチューブの繊維長が、１０～１００μｍである。
本実施形態の薄膜の製造方法のさらに好ましい態様においては、分散液のカーボンナノチューブの含有量が、分散液１００質量％に対し０．０１～０．０３質量％であり、カーボンナノチューブの繊維長が、３０～５０μｍである。
上述の各態様においては、透光性及び導電性の両方にさらに優れる薄膜が得られる傾向がある。
In a preferred embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the content of carbon nanotubes in the dispersion liquid is 0.008 to 0.04% by mass with respect to 100% by mass of the dispersion liquid, and the fiber length of the carbon nanotubes is increased. It is 5 to 250 μm.
In a more preferable embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the content of carbon nanotubes in the dispersion liquid is 0.01 to 0.03% by mass with respect to 100% by mass of the dispersion liquid, and the fiber length of the carbon nanotubes is high. It is 10 to 100 μm.
In a more preferable embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the content of carbon nanotubes in the dispersion liquid is 0.01 to 0.03% by mass with respect to 100% by mass of the dispersion liquid, and the fiber length of the carbon nanotubes is high. , 30-50 μm.
In each of the above aspects, there is a tendency to obtain a thin film that is even more excellent in both translucency and conductivity.
次いで、本実施形態の薄膜の製造方法では、筒状の基材７の中心軸と直交する方向を回転の軸方向として回転台２を回転させる。筒状の基材７は、基材７の中心軸の方向と回転軸６の方向とが直交するように、回転台２に固定されている。そのため、回転台２を回転させることで、基材７の中心軸と直交する方向を回転の軸方向として基材７を回転させることができる。
Next, in the method for manufacturing a thin film of the present embodiment, the rotary table 2 is rotated with the direction orthogonal to the central axis of the
本実施形態では、基材７を回転させる際の回転数は、２０００～４０００ｒｐｍが好ましく、２５００～３５００ｒｐｍがより好ましい。基材７を回転させる際の回転数が２０００ｒｐｍ以上であると、基材７の曲面Ｓの表面に分散液が均一に広がり、均一な薄膜が得られ、透光性にさらに優れる薄膜が得られる傾向がある。基材７を回転させる際の回転数が４０００ｒｐｍ以下であると、回転による基材７からの被覆部材８の脱離を防止でき、導電性にさらに優れる薄膜が得られる傾向がある。
基材７を回転させる際の回転時間は、５～６０秒が好ましく、１０～４５秒がより好ましく、２０～３０秒がさらに好ましい。回転時間が５秒以上であると、基材７の曲面Ｓの表面に分散液が均一に広がり、均一な薄膜が得られる傾向がある。回転時間が６０秒以下であると、薄膜の生産性がさらに優れる傾向がある。
In the present embodiment, the rotation speed when rotating the
The rotation time for rotating the
回転台２を回転させることで、曲面Ｓの表面はカーボンナノチューブを含む分散液で被覆される。同時に、曲面Ｓの表面に添加された分散液の一部は、回転に伴う遠心力によって基材７の開口面７ｃから外壁５に向かって飛散し、外壁５に付着する。そして、曲面Ｓの表面に添加された分散液の残部は、回転に伴う遠心力によって基材７の端面７ｂ側に配置された吸収材９に向かって飛散し、吸収材９に付着する。これにより、基材７の端面７ｂへの分散液の付着を防止できる。
By rotating the rotary table 2, the surface of the curved surface S is covered with a dispersion liquid containing carbon nanotubes. At the same time, a part of the dispersion liquid added to the surface of the curved surface S scatters from the opening
本実施形態の薄膜の製造方法の好ましい態様においては、基材７を回転させる際の回転数が２０００～４０００ｒｐｍであり、基材７を回転させる際の回転時間が５～６０秒である。
本実施形態の薄膜の製造方法のより好ましい態様においては、基材７を回転させる際の回転数が２５００～３５００ｒｐｍであり、基材７を回転させる際の回転時間が１０～４５秒である。
本実施形態の薄膜の製造方法のさらに好ましい態様においては、基材７を回転させる際の回転数が２５００～３５００ｒｐｍであり、基材７を回転させる際の回転時間が２０～３０秒である。
上述の各態様においては、透光性及び導電性の両方にさらに優れる薄膜が得られる傾向がある。
In a preferred embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the rotation speed when rotating the
In a more preferable embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the rotation speed when rotating the
In a more preferable aspect of the method for producing a thin film of the present embodiment, the rotation speed when rotating the
In each of the above aspects, there is a tendency to obtain a thin film that is even more excellent in both translucency and conductivity.
次いで、本実施形態の薄膜の製造方法では、曲面Ｓを被覆している分散液を乾燥させ、被覆部材８を基材７から分離する。ここで、曲面Ｓを被覆している分散液を乾燥させることで、カーボンナノチューブを含む薄膜Ｆが曲面Ｓに設けられる（図６参照）。そして、被覆部材８を基材７から分離することで、開口部８ａが位置していた部分の内壁７ａ上の領域（すなわち、曲面Ｓ）にカーボンナノチューブを含む薄膜Ｆが形成される（図７参照）。
Next, in the method for producing a thin film of the present embodiment, the dispersion liquid covering the curved surface S is dried, and the covering
乾燥の際は、曲面Ｓを加熱してもよく、自然乾燥させてもよい。
分散媒の除去を主な目的とする場合、乾燥時間は、例えば、５分～１時間とすることができる。そして、乾燥温度は、例えば、２５～１００℃とすることができる。
分散液が分散剤を含む場合、曲面Ｓを加熱して分散剤を熱分解してもよい。分散剤を熱分解すると、薄膜Ｆが導電性にさらに優れる。曲面Ｓを加熱して分散剤を熱分化する場合、乾燥時間は、例えば、１～１０時間とすることができる。そして、乾燥温度は、例えば、３００～５００℃とすることができる。
これらの乾燥条件は、単独で本実施形態の薄膜の製造方法に適用してもよく、それぞれを組み合わせて適用してもよい。そして、これらの乾燥条件は、カーボンナノチューブを含む分散液の添加量、カーボンナノチューブの含有量等に応じて適宜選択でき、特に限定されない。
At the time of drying, the curved surface S may be heated or may be naturally dried.
When the main purpose is to remove the dispersion medium, the drying time can be, for example, 5 minutes to 1 hour. The drying temperature can be, for example, 25 to 100 ° C.
When the dispersion liquid contains a dispersant, the curved surface S may be heated to thermally decompose the dispersant. When the dispersant is thermally decomposed, the thin film F is further excellent in conductivity. When the curved surface S is heated to thermally differentiate the dispersant, the drying time can be, for example, 1 to 10 hours. The drying temperature can be, for example, 300 to 500 ° C.
These drying conditions may be applied alone to the method for producing a thin film of the present embodiment, or may be applied in combination of each. These drying conditions can be appropriately selected depending on the amount of the dispersion liquid containing the carbon nanotubes added, the content of the carbon nanotubes, and the like, and are not particularly limited.
本実施形態の薄膜の製造方法の好ましい態様においては、分散液のカーボンナノチューブの含有量が、分散液１００質量％に対し０．００８～０．０４質量％であり、カーボンナノチューブの繊維長が、５～２５０μｍであり、基材７を回転させる際の回転数が２０００～４０００ｒｐｍである。
本実施形態の薄膜の製造方法のより好ましい態様においては、分散液のカーボンナノチューブの含有量が、分散液１００質量％に対し０．０１～０．０３質量％であり、カーボンナノチューブの繊維長が、１０～１００μｍであり、基材７を回転させる際の回転数が２５００～３５００ｒｐｍである。
本実施形態の薄膜の製造方法のさらに好ましい態様においては、分散液のカーボンナノチューブの含有量が、分散液１００質量％に対し０．０１～０．０３質量％であり、カーボンナノチューブの繊維長が、３０～５０μｍであり、基材７を回転させる際の回転数が２５００～３５００ｒｐｍである。
上述の各態様においては、透光性及び導電性の両方にさらに優れる薄膜が得られる傾向がある。
In a preferred embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the content of carbon nanotubes in the dispersion liquid is 0.008 to 0.04% by mass with respect to 100% by mass of the dispersion liquid, and the fiber length of the carbon nanotubes is increased. It is 5 to 250 μm, and the rotation speed when rotating the
In a more preferable embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the content of carbon nanotubes in the dispersion liquid is 0.01 to 0.03% by mass with respect to 100% by mass of the dispersion liquid, and the fiber length of the carbon nanotubes is high. It is 10 to 100 μm, and the rotation speed when rotating the
In a more preferable embodiment of the method for producing a thin film of the present embodiment, the content of carbon nanotubes in the dispersion liquid is 0.01 to 0.03% by mass with respect to 100% by mass of the dispersion liquid, and the fiber length of the carbon nanotubes is high. , 30 to 50 μm, and the rotation speed when rotating the
In each of the above aspects, there is a tendency to obtain a thin film that is even more excellent in both translucency and conductivity.
（作用効果）
以上説明した本実施形態の薄膜の製造方法では、被覆部材を用いるため、カーボンナノチューブを含む薄膜を曲面の任意の一部分に成膜できる。そして、本実施形態の薄膜の製造方法では、曲面の表面に分散液を添加し、基材の中心軸と直交する方向を回転の軸方向として基材を回転させて曲面の表面を分散液で被覆するため、透光性及び導電性に優れる薄膜が得られる。
(Action effect)
In the method for producing a thin film of the present embodiment described above, since a covering member is used, a thin film containing carbon nanotubes can be formed on an arbitrary part of a curved surface. Then, in the method for producing a thin film of the present embodiment, a dispersion liquid is added to the surface of the curved surface, the base material is rotated with the direction orthogonal to the central axis of the base material as the axis of rotation, and the surface of the curved surface is covered with the dispersion liquid. For coating, a thin film having excellent translucency and conductivity can be obtained.
＜光電子増倍管の製造方法＞
本実施形態の光電子倍増管の製造方法では、カーボンナノチューブを含む薄膜が設けられた曲面を有する光電子増倍管を製造する。
本実施形態の光電子倍増管の製造方法では、基材の表面に薄膜を設ける際に、上述の本実施形態の薄膜の製造方法で、基材の曲面に薄膜を製造する。
<Manufacturing method of photomultiplier tube>
In the method for manufacturing a photomultiplier tube of the present embodiment, a photomultiplier tube having a curved surface provided with a thin film containing carbon nanotubes is manufactured.
In the method for manufacturing a photomultiplier tube of the present embodiment, when the thin film is provided on the surface of the base material, the thin film is manufactured on the curved surface of the base material by the above-mentioned method for manufacturing the thin film of the present embodiment.
（作用効果）
以上説明した本実施形態の光電子倍増管の製造方法では、上述の本実施形態の薄膜の製造方法で基材の曲面に薄膜を製造するため、透明性及び導電性に優れる薄膜を曲面に設けることができる。その結果、光感度に優れる光電子倍増管を製造できる。
(Action effect)
In the method for manufacturing a photoelectron doubling tube of the present embodiment described above, since the thin film is manufactured on the curved surface of the base material by the method for manufacturing the thin film of the present embodiment described above, a thin film having excellent transparency and conductivity is provided on the curved surface. Can be done. As a result, a photomultiplier tube with excellent photosensitivity can be manufactured.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。 Although some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments. In addition, the present invention may be added, omitted, replaced, or otherwise modified within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
＜検証実験＞
以下、検証実験によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
<Verification experiment>
Hereinafter, the present invention will be specifically described by verification experiments, but the present invention is not limited to the following description.
（分散液の調製）
カーボンナノチューブを含む分散液は、カーボンナノチューブ４ｍｇと分散媒であるエタノール：１０ｇと、分散剤とを超音波ホモジナイザー（エスエムテー社製「ＵＨ－５０」）を用いて３０分間分散処理して調製した。
カーボンナノチューブとしては、下記のＣＮＴ１又はＣＮＴ２のいずれかを使用した。
ＣＮＴ１：大陽日酸社製「ＳＬグレード」、平均繊維長：２５０μｍ，平均直径：１２ｎｍ。
ＣＮＴ２：Ｎａｎｏｃｙｌ社製「ＮＣ７０００」、平均繊維長：１．５μｍ，平均直径：９．５ｎｍ。
(Preparation of dispersion)
The dispersion liquid containing the carbon nanotubes was prepared by dispersing 4 mg of carbon nanotubes, 10 g of ethanol as a dispersion medium, and a dispersant for 30 minutes using an ultrasonic homogenizer (“UH-50” manufactured by SMT).
As the carbon nanotube, either CNT1 or CNT2 described below was used.
CNT1: "SL grade" manufactured by Taiyo Nippon Sanso, average fiber length: 250 μm, average diameter: 12 nm.
CNT2: "NC7000" manufactured by Nanocil, average fiber length: 1.5 μm, average diameter: 9.5 nm.
（光線透過率）
カーボンナノチューブを含む薄膜が設けられた内壁を有する基材を試料とした。試料を半分に割り、薄膜が設けられた部分の光線透過率をヘイズメーター（日本電色社製「ＮＤＨ４０００」）で測定した。光線透過率が８５％以上である薄膜については、特に透光性に優れると判定し、後述の表１～４の透光性の欄に「◎」と記載した。光線透過率が７５％以上８５％未満である薄膜については、表１～４の透光性の欄に「〇」と記載した。
(Light transmittance)
A substrate having an inner wall provided with a thin film containing carbon nanotubes was used as a sample. The sample was divided in half, and the light transmittance of the portion provided with the thin film was measured with a haze meter (“NDH4000” manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd.). A thin film having a light transmittance of 85% or more was judged to be particularly excellent in translucency, and was described as "◎" in the translucency column of Tables 1 to 4 described later. For thin films having a light transmittance of 75% or more and less than 85%, "○" is described in the column of light transmittance in Tables 1 to 4.
（抵抗値）
カーボンナノチューブを含む薄膜が設けられた内壁を有する基材を試料とした。薄膜が設けられた部分の基材の内壁の表面の抵抗値をテスター（カスタム社製「ＣＤＭ－０９Ｎ」）で測定した。抵抗値が２０．０×１０３ｋΩ未満である薄膜については、特に導電性に優れると判定し、表１～４の導電性の欄に「◎」と記載した。抵抗値が２０．０×１０３ｋΩ以上４０．０×１０３ｋΩ未満である薄膜については、表１～４の導電性の欄に「〇」と記載した。
(Resistance value)
A substrate having an inner wall provided with a thin film containing carbon nanotubes was used as a sample. The resistance value of the surface of the inner wall of the base material of the portion where the thin film was provided was measured with a tester (“CDM-09N” manufactured by Custom Co., Ltd.). A thin film having a resistance value of less than 20.0 × 10 3 kΩ was judged to be particularly excellent in conductivity, and “⊚” was described in the column of conductivity in Tables 1 to 4. For thin films having a resistance value of 20.0 × 10 3 kΩ or more and less than 40.0 × 10 3 kΩ, “◯” is described in the column of conductivity in Tables 1 to 4.
（検証例１）
基材として、一端面が閉塞面であり、他端面が開口面であるガラス製の円筒管（φ３０ｍｍ，Ｌ６５ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用意した。
被覆部材として、シート状のネオジムマグネットマスク（５５ｍｍ×４０ｍｍ×ｔ１ｍｍ）を用意した。シート状のネオジムマグネットマスクは開口部を有する。開口部の開口面は、長辺：３５ｍｍ、短辺：２０ｍｍの長方形状である。ネオジムマグネットマスクは、円筒管の内壁に対して２．４Ｎ／ｃｍ２の吸着能を有する磁石である。
薄膜の製造に際しては、上述の回転装置１を使用した。
まず、円筒管にシート状のネオジムマグネットマスクを装着し、シート状のネオジムマグネットマスクを円筒管の内壁に密着させた。そして、開口面が曲面Ｓを介して回転台２と接するように、円筒管を回転台２の設置面２ａに固定した。
次いで、開口面が位置する部分の円筒管の内壁にＣＮＴ１の分散液（ＣＮＴ１の含有量：０．０４質量％）を１ｃｃ添加し、回転数が３０００ｒｐｍの条件下で３０秒間、回転台２を回転させて円筒管を回転させて、開口面が位置する部分の円筒管の内壁の表面を分散液で被覆した。
次いで、円筒管を大気圧下、３００℃にて５時間加熱処理をして分散液を乾燥させ、分散媒を除去し、分散剤を加熱分解し、カーボンナノチューブを含む検証例１の薄膜を製造した。薄膜は、円筒管の内壁の一部の領域（長辺：３５ｍｍ、短辺：２０ｍｍの長方形状）に設けられていた。得られた薄膜について、光線透過率及び表面の抵抗値を測定した。結果を表１に示す。
(Verification example 1)
As a base material, a glass cylindrical tube (φ30 mm, L65 mm,
A sheet-shaped neodymium magnet mask (55 mm × 40 mm × t1 mm) was prepared as a covering member. The sheet-shaped neodymium magnet mask has an opening. The opening surface of the opening is rectangular with a long side of 35 mm and a short side of 20 mm. The neodymium magnet mask is a magnet having an adsorption capacity of 2.4 N / cm 2 with respect to the inner wall of the cylindrical tube.
In manufacturing the thin film, the above-mentioned
First, a sheet-shaped neodymium magnet mask was attached to the cylindrical tube, and the sheet-shaped neodymium magnet mask was brought into close contact with the inner wall of the cylindrical tube. Then, the cylindrical tube was fixed to the
Next, 1 cc of a dispersion liquid of CNT1 (content of CNT1: 0.04% by mass) was added to the inner wall of the cylindrical tube where the opening surface is located, and the
Next, the cylindrical tube was heat-treated at 300 ° C. for 5 hours under atmospheric pressure to dry the dispersion, the dispersion medium was removed, the dispersant was thermally decomposed, and the thin film of Verification Example 1 containing carbon nanotubes was produced. did. The thin film was provided in a part of the inner wall of the cylindrical tube (long side: 35 mm, short side: 20 mm rectangular shape). For the obtained thin film, the light transmittance and the surface resistance value were measured. The results are shown in Table 1.
（検証例２～１４）
表１～４に示すように成膜の条件を変更した以外は、検証例１と同様にして薄膜を製造した。得られた薄膜について、光線透過率及び表面の抵抗値を測定した。結果を表１～４に示す。なお、表１～４中「回転条件」の欄において例えば、「３０００ｒｐｍ，３０ｓ」と記載した場合、回転数が３０００ｒｐｍの条件下で３０秒間、回転台２を回転させたことを意味する。
(Verification Examples 2 to 14)
A thin film was produced in the same manner as in Verification Example 1 except that the film forming conditions were changed as shown in Tables 1 to 4. For the obtained thin film, the light transmittance and the surface resistance value were measured. The results are shown in Tables 1 to 4. In addition, for example, when "3000 rpm, 30 s" is described in the column of "rotation condition" in Tables 1 to 4, it means that the rotary table 2 was rotated for 30 seconds under the condition of the rotation speed of 3000 rpm.
検証例１～７で製造した薄膜は、透光性及び導電性の両方に特に優れていた。 The thin films produced in Verification Examples 1 to 7 were particularly excellent in both translucency and conductivity.
本発明の薄膜の製造方法によれば、カーボンナノチューブを含む薄膜を曲面の一部分に均一に成膜でき、透光性及び導電性に優れる薄膜を製造できる。本発明は、例えば、電子増倍管が有する光線の入射窓に、ガラスの高い透明度を維持したまま導電性を付与できる。そのため、本発明は、例えば、従来技術より高感度な光電子増倍管の製造に適用できる。 According to the method for producing a thin film of the present invention, a thin film containing carbon nanotubes can be uniformly formed on a part of a curved surface, and a thin film having excellent translucency and conductivity can be produced. INDUSTRIAL APPLICABILITY For example, the present invention can impart conductivity to an incident window of light rays included in a photomultiplier tube while maintaining high transparency of glass. Therefore, the present invention can be applied to, for example, the production of a photomultiplier tube having higher sensitivity than the prior art.
１…回転装置、２…回転台、３…回転部、４…底面、５…外壁、６…回転軸、７…基材、８…被覆部材、９…吸収材、Ｓ…曲面、Ｆ…薄膜 1 ... Rotating device, 2 ... Rotary table, 3 ... Rotating part, 4 ... Bottom surface, 5 ... Outer wall, 6 ... Rotating shaft, 7 ... Base material, 8 ... Covering member, 9 ... Absorbent, S ... Curved surface, F ... Thin film
Claims (7)
薄膜が設けられる曲面を含む内壁を有し、透明である筒状の基材に、前記曲面以外の前記内壁と密着するとともに前記曲面以外の前記内壁を覆う被覆部材を装着し、
前記曲面の表面にカーボンナノチューブを含む分散液を添加し、
筒状の前記基材の中心軸と直交する方向を回転の軸方向として前記基材を回転させて、前記曲面の表面を前記分散液で被覆し、
前記分散液を乾燥させ、前記被覆部材を前記基材から分離する、薄膜の製造方法。 A method for producing thin films containing carbon nanotubes.
A covering member that has an inner wall including a curved surface on which a thin film is provided and is in close contact with the inner wall other than the curved surface and covers the inner wall other than the curved surface is attached to a transparent tubular base material.
A dispersion liquid containing carbon nanotubes is added to the surface of the curved surface, and the dispersion liquid is added.
The base material is rotated with the direction orthogonal to the central axis of the cylindrical base material as the axis of rotation, and the surface of the curved surface is covered with the dispersion liquid.
A method for producing a thin film, wherein the dispersion liquid is dried and the covering member is separated from the base material.
前記基材の表面に薄膜を設ける際に、請求項１～６のいずれか一項に記載の薄膜の製造方法で、前記基材の曲面に薄膜を製造する、光電子増倍管の製造方法。 A method for manufacturing a photomultiplier tube having a curved surface provided with a thin film containing carbon nanotubes.
A method for manufacturing a photomultiplier tube, wherein the thin film is manufactured on the curved surface of the base material by the method for manufacturing the thin film according to any one of claims 1 to 6 when the thin film is provided on the surface of the base material.
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