ポリフッ化ビニリデン膜の重イオンビーム照射効果; 潜在飛跡の化学構造と反応性

Heavy-ion-beam irradiation effect of poly(vinylidene fluoride) films; Chemical structures and reactivity in latent tracks

八巻 徹也; 越川 博; 浅野 雅春; 前川 康成; Severin, D.*; Seidl, T.*; Trautmann, C.*

Yamaki, Tetsuya; Koshikawa, Hiroshi; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari; Severin, D.*; Seidl, T.*; Trautmann, C.*

ポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜の重イオンビーム照射効果に関する研究の一環として、照射に伴う脱ガス特性と生成物の化学結合を調べたので報告する。実験では、ドイツ重イオン研究所(GSI)の線形加速器UNILACにおいて、厚さ25mのPVDF膜に1.1GeV Uイオンを室温下で照射した。多目的照射チェンバーに設置された赤外吸収(FT-IR)測定装置,四重極型質量分析計を利用することによって、照射効果をその場分析した。フルエンス1.010ions/cmにおいて、未照射膜には見られない分子鎖内及び末端の不飽和結合によるFT-IRピークが確認され、照射に伴って増大した。脱ガスの質量スペクトルから、電子励起状態が関与する四中心反応によりPVDFからHF脱離することがその原因と考えられる。

There has been a strong motivation for us to investigate the detailed chemistry of heavy-ion-induced degradation. We report here the results of our first experiments in this regard done at the newly installed M-branch of UNILAC accelerator, GSI. Commercially-available 25 m-thick PVDF films were irradiated at room temperature by 4.8 MeV/u U at fluencies of up to 610 ions/cm. This irradiation was performed in the multi-purpose chamber of the M3 beamline equipped with a Fourier-transform infrared (FT-IR) transmission spectrometer as well as a residual gas analyzer. When irradiated at a fluence of 110 ions/cm, the film showed three new absorption bands, which can be identified as in-chain and chain-end unsaturations in the PVDF main chain. According to the analysis of outgassing fragments, hydrogen fluoride can be predicted as degradation product for the formation of these unsaturated bonds.