JP2001116898A - 電子線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空容器の開口部付近における等電位面の照
射窓側への膨らみを抑えて、電子の取出し効率を向上さ
せる。 【解決手段】 真空容器２の開口部６付近に、当該開口
部６に沿って、真空容器２と同電位の細長い中央電極４
２を配置した。この中央電極４２によって、開口部６付
近の等電位面Ｅの照射窓２０側への膨らみが抑えられる
ので、加速中の電子１８の外側への拡がりが抑えられ、
電子１８の取出し効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子（電子線）
を被照射物に照射して、被照射物の架橋、改質、硬化、
殺菌、その他の表面処理に用いられる電子線照射装置に
関し、より具体的には、当該電子の取出し効率を向上さ
せる手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の電子線照射装置の一例を
簡略化して示す斜視図であり、図４は従来の電子線照射
装置の詳細例を示す断面図である。

【０００３】この電子線照射装置は、電子（電子線）１
８を走査しない非走査型（またはエリア型）と呼ばれる
ものであり、Ｙ方向に長い筒状の真空容器２内に、当該
真空容器２の軸４に沿って、電子１８を放出する筒状の
電子源１０を配置した構造をしている。

【０００４】真空容器２は、円筒状または半円筒状をし
ており、その側面部に、当該真空容器２の軸４に沿って
設けられた開口部６を有している。より具体的には、真
空容器２はこの例ではその側面に平坦部５を有してお
り、この平坦部５の部分に開口部６を有している。この
開口部６は、平面形状が長方形をしており、その長辺が
前記Ｙ方向に沿っており、短辺が前記Ｙ方向に直交する
Ｘ方向に沿っている。

【０００５】電子源１０は、この例では、前記Ｙ方向に
長い半円筒状のシールド電極１２内に、電子１８を放出
する複数本の線状（棒状とも言える）のフィラメント１
４を前記Ｙ方向に並設し、かつ、このシールド電極１２
の開口部に引出し電極１６を取り付けた構造をしてい
る。シールド電極１２と引出し電極１６とは同電位であ
る。

【０００６】引出し電極１６は、例えば図５に示す例の
ように、電子１８を通す多数の開口３０を有している。
中央の非開口部３２は、後述する照射窓２０の非開口部
３６に電子１８が当たるのを防止するためのものであ
り、非開口部３６を設けなければこの非開口部３２を設
ける必要はない。各開口３０の形状は、丸に限らない。
また、引出し電極１６は、この例のような多孔状のもの
に限られるものではなく、メッシュ状や、棒状電極の組
み合わせ等でも良い。

【０００７】真空容器２の前記開口部６に、この例では
平面形状が長方形の接続枠体７を介して、照射窓２０が
取り付けられている。この照射窓２０と真空容器２とは
同電位、具体的には接地電位である。

【０００８】照射窓２０は、真空容器２の内外の雰囲気
を分離すると共に電子源１０からの電子１８を透過させ
る窓箔２２と、この窓箔２２を支える支持体２４とを有
している。支持体２４には、この例では図６に示す例の
ように、電子１８を通す細長い開口３４が左右（Ｘ方
向）に２列設けられている。この支持体２４の中央の非
開口部３６内および左右の側部３７内には、冷却水４０
を通す冷却水路３８が設けられており、これによって窓
箔２２を冷却するようにしている。中央の非開口部３６
を設ける主目的は、そこに冷却水路３８を形成するため
である。照射窓２０のＸ方向の寸法（幅）が小さいとき
は、中央の非開口部３６を設けない場合もある。これ
は、図６の左側半分または右側半分と考えれば良い。

【０００９】再び図４を参照して、電子源１０と真空容
器２との間には、前者を負極側にして、加速電源２６か
ら、電子１８の引き出しおよび加速用の高圧（例えば３
０ｋＶ〜３００ｋＶ程度）の加速電圧Ｖ_A が印加され
る。

【００１０】それによって、電子源１０から放出された
電子１８は、加速電圧Ｖ_A による加速電界（図４中にそ
の等電位面Ｅを示す）によって加速された後、照射窓２
０の開口３４を通して、かつ窓箔２２を透過させて、真
空容器２外（例えば大気中）に取り出され、そこに置か
れた被照射物２８に照射される。これによって、被照射
物２８に、架橋、改質、硬化、殺菌等の処理を施すこと
ができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記電子線照射装置に
おいては、図４に示すように、真空容器２の開口部６付
近において、加速電圧Ｖ_A による等電位面Ｅが照射窓２
０側へ膨らむため、加速中の電子１８は外側へ拡がる
（発散する）。その結果、電子１８が照射窓２０の支持
体２４等に当たるようになり、照射窓２０の開口部３４
を通して外部へ取り出される電子１８の割合が少なくな
るので、電子１８の取出し効率が低下する。開口部６の
Ｘ方向の幅が大きくなるほど、等電位面Ｅの膨らみは大
きくなるので、電子１８の取出し効率の低下は大きくな
る。

【００１２】そこでこの発明は、真空容器の開口部付近
における等電位面の照射窓側への膨らみを抑えて、電子
の取出し効率を向上させることを主たる目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の電子線照射装
置は、前記真空容器の開口部付近に、当該開口部に沿っ
て、前記真空容器と同電位の細長い中央電極を配置して
いることを特徴としている。

【００１４】上記構成によれば、中央電極は真空容器と
同電位であるため、この中央電極によって、真空容器の
開口部付近の等電位面の照射窓側への膨らみが抑えられ
る。その結果、加速中の電子の外側への拡がりが抑えら
れるので、照射窓の開口を通して外部へ取り出される電
子の割合が向上し、電子の取出し効率が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る電子線照
射装置の一例を示す断面図である。図２は、図１中の中
央電極および照射窓の一例を示す平面図である。但し、
図２では、図を簡素化するため、図６に示した冷却水路
３８の図示は省略している。図３ないし図６に示した例
と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下に
おいては従来例との相違点を主に説明する。

【００１６】この電子線照射装置においては、前記真空
容器２の開口部６付近に、当該開口部６に沿って（即ち
前記Ｙ方向に沿って）、真空容器２と同電位（即ちこの
例では接地電位）の細長い中央電極４２を配置してい
る。

【００１７】より具体的に説明すると、この例では、中
央電極４２は円管状をしており、これを、開口部６のＸ
方向の中央に配置している。照射窓２０の中央には、こ
の例では前記非開口部３６が存在するので、中央電極４
２はこの非開口部３６の真上に位置している。また引出
し電極１６の中央には、この例では前記非開口部３２が
存在するので、中央電極４２はこの非開口部３２の真下
に位置しているとも言える。この明細書で上下方向と
は、図１中に示すように、前記Ｘ方向およびＹ方向に直
交するＺ方向のことであり、換言すれば電子１８の取り
出し方向に沿う方向のことである。

【００１８】なお、この例では、照射窓２０の非開口部
３６の幅Ｗ（図２参照）は約５０ｍｍであり、中央電極
４２の直径（外径）は約４８ｍｍであり、非開口部３６
の幅Ｗよりも小さくしている。

【００１９】中央電極４２の前記Ｚ方向の位置は、この
例では、中央電極４２の上面が真空容器２の平坦部５よ
りわずかに下になる位置としている。そのようにする
と、等電位面Ｅが最も平坦になることが、実験によって
確かめられたからである。

【００２０】この電子線照射装置によれば、中央電極４
２は真空容器２と同電位であるため、この中央電極４２
によって、真空容器２の開口部６付近の等電位面Ｅの照
射窓２０側への膨らみが抑えられる。図１に示すよう
に、開口部６の上部付近の等電位面Ｅをほぼ平坦にする
ことも可能である。その結果、加速電圧Ｖ_A によって加
速中の電子１８の外側への拡がりが抑えられるので、照
射窓２０の支持体２４等に当たる電子１８の割合が減
り、即ち照射窓２０の開口３４を通して外部へ取り出さ
れる電子１８の割合が向上し、電子１８の取出し効率が
向上する。

【００２１】しかも、従来の電子線照射装置では、図４
に示すように、真空容器２の開口部６付近の等電位面Ｅ
が照射窓２０側へ膨らむことによって、開口部６の角部
８付近での電位傾度が大きくなるため、角部８付近で異
常放電が発生しやすかったけれども、この電子線照射装
置では、図１に示すように、開口部６付近の等電位面Ｅ
の照射窓２０側への膨らみを抑えることによって、開口
部６の角部８付近での電位傾度が小さくなるため、即ち
角部８付近での電界集中が緩和されるため、角部８付近
での異常放電が発生しにくくなる。その結果、例えば、
当該電子線照射装置の動作の安定性の向上、同じ寸
法の装置での印加可能な加速電圧Ｖ_A の増大、または
同じ加速電圧Ｖ_A での装置寸法の縮小、等を図ることが
可能になる。

【００２２】なお、真空容器２やシールド電極１２等の
形状は基本的にＸ方向において左右対称であり、従って
等電位面Ｅも基本的に左右対称であるから、中央電極４
２は、この例のように開口部６のＸ方向の中央または中
央付近に設けるのが好ましい。

【００２３】この中央電極４２の上下方向（Ｚ方向）の
位置を調整する調整機構を設けても良い。それによっ
て、開口部６付近の等電位面Ｅの照射窓２０側への膨ら
み具合、ひいては電子１８の発散・集束状態を簡単に調
整することができる。例えば、電子１８の外側への拡が
りが大き過ぎる場合は、中央電極４２の位置を上げて等
電位面Ｅを持ち上げてその照射窓２０側への膨らみを小
さくすれば良い。電子１８が中央に集まり過ぎる場合
は、中央電極４２の位置を下げて等電位面Ｅを照射窓２
０側へ少し膨らませれば良い。

【００２４】中央電極４２は、中実（例えば丸棒状）で
も良いけれども、この例のように中空（例えば円管状）
にすれば、軽くなるし、中に冷却水を通して水冷構造に
することもできる。水冷構造にすれば、フィラメント１
４からの輻射熱や電子１８が当たることによる中央電極
４２の温度上昇を抑えて、中央電極４２の変形を簡単に
防止することができる。

【００２５】また、中央電極４２は、中空または中実で
断面円形以外の棒状または板状等でも良いけれども、そ
の場合は、電界集中緩和のために、角を丸めておくのが
好ましい。この観点からは、中央電極４２は、中空また
は中実で断面円形のもの、即ち円管状または丸棒状のも
のが好ましい。

【００２６】上記中央電極４２は、この例のように、照
射窓２０の中央部の非開口部３６および引出し電極１６
の中央部の非開口部３２を有している場合に設けるのが
好適である。なぜなら、非開口部３６を有している場合
は、通常は開口部６および照射窓２０のＸ方向の寸法が
大きく、従って等電位面Ｅの照射窓２０側への膨らみも
大きくなり勝ちだからである。また、非開口部３２を有
している場合は、そこからの電子１８の放出はないの
で、中央電極４２に当たる電子１８が少ないからであ
る。しかし、このような非開口部３６および３２を有し
ていない場合にも、勿論、上記中央電極４２を設けるこ
とによって、前述したような、等電位面Ｅの照射窓２０
側への膨らみ防止および開口部６の角部８付近の電位傾
度低減の効果を奏することができる。

【００２７】また、真空容器２が平坦部５を有しておら
ず、その円筒状の側面に開口部６が設けられている場合
も、当該開口部６付近での等電位面Ｅの照射窓２０側へ
の膨らみが生じるのは図１の例の場合と同様であり、こ
の場合も中央電極４２を設けることによって上記と同様
の効果を奏する。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記中
央電極によって、真空容器の開口部付近の等電位面の照
射窓側への膨らみを抑えることができる。その結果、加
速中の電子の外側への拡がりが抑えられるので、照射窓
の開口を通して外部へ取り出される電子の割合が向上
し、電子の取出し効率が向上する。

【００２９】しかも、このようにして真空容器の開口部
付近の等電位面の照射窓側への膨らみを抑えることによ
って、開口部の角部付近での電位傾度が小さくなるた
め、即ち角部付近での電界集中が緩和されるため、角部
付近で異常放電が発生しにくくなる。その結果、当該電
子線照射装置の動作の安定性向上等を図ることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電子線照射装置の一例を示す断
面図である。

【図２】図１中の中央電極および照射窓の一例を示す平
面図である。

【図３】従来の電子線照射装置の一例を簡略化して示す
斜視図である。

【図４】従来の電子線照射装置の詳細例を示す断面図で
ある。

【図５】図１および図４中の引出し電極の一例を示す平
面図である。

【図６】図１および図４中の照射窓の一例を示す平面図
である。

【符号の説明】

２ 真空容器 ６ 開口部 １０ 電子源 １８ 電子 ２０ 照射窓 ４２ 中央電極 Ｅ 等電位面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の容器であって、その側面部に当該
   容器の軸に沿って設けられた開口部を有する真空容器
   と、電子を放出するものであって、前記真空容器内に当
   該真空容器の軸に沿って設けられており、かつ前記真空
   容器との間に電子加速用の加速電圧が印加される電子源
   と、前記真空容器の開口部に接続枠体を介して取り付け
   られていて、前記真空容器の内外を分離すると共に前記
   電子源からの電子を透過させる窓箔を有する照射窓とを
   備える電子線照射装置において、前記真空容器の開口部
   付近に、当該開口部に沿って、前記真空容器と同電位の
   細長い中央電極を配置していることを特徴とする電子線
   照射装置。