JP2001166099A - 電子線照射装置 - Google Patents

電子線照射装置

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JP2001166099A JP35415899A JP35415899A JP2001166099A JP 2001166099 A JP2001166099 A JP 2001166099A JP 35415899 A JP35415899 A JP 35415899A JP 35415899 A JP35415899 A JP 35415899A JP 2001166099 A JP2001166099 A JP 2001166099A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィラメントが1本断線した場合でもそれ
を、サージ電圧の影響の少ない大地電位部において検出
することができるようにした電子線照射装置を提供す
る。 【解決手段】 この電子線照射装置は、実フィラメント
電流演算器52および比較器54を有するフィラメント
断線検出器50を大地電位部に備えている。実フィラメ
ント電流演算器52は、絶縁変圧器24の1次電圧
1 、1次電流I1 および加速電源32に流れる電子線
電流IA の計測値と、共に定数として与えられる引出し
電源28の出力電圧VE および電子線8の引出し効率a
とに基づいて、IF =I1 −IA ・VE /a・V1 なる
演算を行って、フィラメント6の点灯に実際に使用され
た実フィラメント電流IF を求める。比較器54は、こ
の実フィラメント電流IF と所定の基準値Rとを比較し
て、前者IF が後者Rよりも小さいときに断線検出信号
Sを出力する。

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、複数本の互いに
並列接続されたフィラメントを有する電子線照射装置に
関し、より具体的には、当該フィラメントの断線を検出
する手段の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の電子線照射装置の従来例を図2
に示す。この電子線照射装置は、電子線8を加速して引
き出す電子線加速器2と、それに必要な電力を供給する
電源装置20とを備えている。
【0003】電子線加速器2は、この例では電子線8を
走査しない非走査型のものであり、筒状の真空容器4内
に設けられていて互いに並列接続された複数本のフィラ
メント6から引出し電極10によって引き出した電子線
8を、引出し電極10と真空容器4間の電位差によって
加速し、かつ窓箔12を透過させて真空容器4外に引き
出し、被照射物14に照射する構成をしている。
【0004】電源装置20は、フィラメント6を加熱す
る電力および引出し電源28用の交流入力を大地電位部
から供給する絶縁変圧器24と、この絶縁変圧器24の
2次巻線24bに接続されていて絶縁変圧器24からの
電力を変圧(例えば400V/22V)してフィラメン
ト6に供給するフィラメント変圧器26と、フィラメン
ト6と引出し電極10間に前者を負極側にして直流の引
出し電圧Ve(例えば400V程度)を印加する引出し
電源28と、この引出し電源28に直列接続された引出
し電圧制御器30と、引出し電極10およびそれに接続
された部分と大地電位部(この例では圧力容器22)と
の間に前者を負極側にして直流の加速電圧Va(例えば
300kV程度)を印加する加速電源32とを備えてい
る。絶縁変圧器24の2次巻線24b以降は負の高電位
になる。これらの機器は、絶縁ガス(例えばSF6
ス)が充填される圧力容器22内に収納して、当該電源
装置20の小型化を図っている。この圧力容器22およ
び上記真空容器4は電気的に接地されている。
【0005】絶縁変圧器24の1次巻線24aには、定
電圧電源34から一定の大きさの1次電圧V1 が供給さ
れる。
【0006】上記引出し電源28は、絶縁変圧器24か
ら与えられる交流入力を変圧し(変圧器の図示は省略)
かつ整流するものであり、その出力電圧VE は一定であ
る。そのため、上記引出し電圧Veひいては引出し電極
10から引き出す電子流の調整は、上記引出し電圧制御
器30によって行われる。
【0007】ところで、上記複数本のフィラメント6の
内の1本でも断線すると、電子線8の分布が悪くなるの
で、この断線を検出する必要がある。しかし、このフィ
ラメント6の1本断線を、大地電位部において絶縁変圧
器24の1次電流I1 を計測することで検出することは
できない。なぜなら、全フィラメント6に流れる合計の
フィラメント電流Ifの変化はフィラメント6の1本断
線時には小さい(例えばフィラメントの総本数が16本
の場合で、変化は約6.3%)のに加えて、絶縁変圧器
24の1次電流I1 には引出し電源28への電力供給用
の電流も含まれているので、フィラメント1本断線時の
絶縁変圧器24の1次電流I1 の変化は微小なものとな
り、その変化を確実にとらえることはできないからであ
る。
【0008】そのために従来は、高電位部に上記フィラ
メント電流Ifを計測する電流計測器36を設け、その
計測信号を電気/光変換器38および光/電気変換器4
0を用いて光信号39で大地電位部に伝送して、大地電
位部のフィラメント断線検出器42でフィラメント6の
1本断線を検出するようにしている。
【0009】フィラメント断線検出器42は、例えば、
上記フィラメント電流Ifを一定の基準電流と比較し、
フィラメント電流Ifがこの基準電流よりも小さくなっ
たときにフィラメント断線と判定するものである。これ
は、この電子線照射装置では、上記のように絶縁変圧器
24に一定の大きさの1次電圧V1 が供給されるので、
フィラメント6の断線が起こっても各回路の電圧は全て
一定であり、従って、並列接続されたフィラメント6の
内の何本かが断線すると、その並列合成抵抗値が大きく
なってそのぶんフィラメント電流Ifが減少するからで
ある。
【0010】しかし、この従来の断線検出手段は、サー
ジ電圧に弱く、信頼性が低いという課題がある。これ
は、電子線加速器2内では、特に真空容器4内のコンデ
ィショニング(慣らし)が十分に行われるまでは、加速
電圧Vaが印加される引出し電極10等と大地電位部と
の間で放電が発生することがあり、それによる高圧のサ
ージ電圧が、高電位部にある電気/光変換器38に達し
てそれを構成する電子部品が故障する可能性が高いから
である。
【0011】また、上記断線検出手段では、高電位部の
計測信号を光信号39の形で大地電位部へ正確に伝送す
る電気/光変換器38および光/電気変換器40(光信
号伝送回路)が必要になるので、そのぶん機器構成が複
雑になるという課題もある。
【0012】そこでこの発明は、フィラメントが1本断
線した場合でもそれを、サージ電圧の影響の少ない大地
電位部において検出することができるようにした電子線
照射装置を提供す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、大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧器の
1次巻線に供給される1次電圧V1 を計測する1次電圧
計測器と、大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧
器の1次巻線に流れる1次電流I 1 を計測する1次電流
計測器と、大地電位部に設けられていて、前記電子線の
引き出しに伴って前記加速電源に流れる電子線電流IA
を計測する電子線電流計測器と、大地電位部に設けられ
ていて、前記計測された1次電圧V1 、1次電流I1
よび電子線電流IA と、定数として与えられる前記引出
し電源の出力電圧VE と、前記引出し電源の出力電流に
対する前記電子線電流の比であり定数として与えられる
引出し効率aとに基づいて、次式の演算を行って、前記
フィラメントの点灯に実際に使用された実フィラメント
電流IF を求める実フィラメント電流演算手段と、 IF =I1 −IA ・VE /a・V1 大地電位部に設けられていて、前記求められた実フィラ
メント電流と所定の基準値とを比較して、前者が後者よ
りも小さいときに断線検出信号を出力する比較手段とを
備えることを特徴としている。
【0014】上記構成によれば、実フィラメント電流演
算手段によって、上記式の演算を行うことによって、前
記フィラメントの点灯に実際に使用された実フィラメン
ト電流IF を大地電位部において求めることができる。
この実フィラメント電流IFは、前記絶縁変圧器の1次
電流から前記引出し電源の出力に相当する電流を差し引
いた残りであるので、前記フィラメントに流れる合計の
フィラメント電流をほぼ忠実に表している。
【0015】従ってこの実フィラメント電流IF を、大
地電位部に設けられた比較手段において所定の基準値と
比較することによって、フィラメントが1本断線した場
合でもそれを、サージ電圧の影響の少ない大地電位部に
おいて検出することができる。
【0016】
【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図である。図2に示した従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
【0017】この電子線照射装置においては、大地電位
部に、次のような1次電圧計測器44、1次電流計測器
46、電子線電流計測器48およびフィラメント断線検
出器50を設けている。
【0018】1次電圧計測器44は、前記絶縁変圧器2
4の1次巻線24aに定電圧電源34から供給される1
次電圧V1 を計測する。
【0019】1次電流計測器46は、前記絶縁変圧器2
4の1次巻線24aに流れる1次電流I1 を計測する。
【0020】電子線電流計測器48は、前記電子線加速
器2からの電子線8の引き出しに伴って、アースを経由
して加速電源32に流れる電子線電流IA を計測する。
この電子線電流IA は、加速電源32の負荷電流と言う
こともできる。
【0021】フィラメント断線検出器50は、この例で
は、以下に詳述するような実フィラメント電流演算器
(実フィラメント電流演算手段)52および比較器(比
較手段)54を備えている。このフィラメント断線検出
器50は、コンピュータで構成しても良い。
【0022】さて、上記のような電子線照射装置におい
ては、引出し電源28の出力電流I E の何割かが電子線
8として電子線加速器2から引き出される。この割合
(比率)aは、装置の構造等によって定まり、一つの電
子線照射装置においてはほぼ一定である。この比率aは
引出し効率と呼ばれ、0<a<1である。従って、電子
線加速器2から引き出される電子線8の量すなわち前記
電子線電流IA と引出し電源28の出力電流IE との間
には、次式の関係が成立する。
【0023】
【数1】IE =IA /a
【0024】従って、引出し電源28の出力PE は次式
で表される。VE は当該引出し電源28の前述した出力
電圧である。
【0025】
【数2】PE =IE ・VE =IA ・VE /a
【0026】従って、大地電位部で計測した1次電流I
1 から、上記出力PE に相当する電流を差し引くことに
よって、即ち次式の演算を行うことによって、引出し電
源28用の電力を除外して、前記フィラメント6の点灯
に実際に使用された正味の電流である実フィラメント電
流IF を大地電位部において求めることができる。
【0027】
【数3】 IF =I1 −PE /V1 =I1 −IA ・VE /a・V1
【0028】上記フィラメント断線検出器50を構成す
る実フィラメント電流演算器52は、この数3の演算を
行って実フィラメント電流IF を求め、それを出力す
る。この演算は、フィラメント断線検出中は常に行う。
そのためにこの実フィラメント電流演算器52には、上
記1次電圧計測器44で計測された1次電圧V1 、1次
電流計測器46で計測された1次電流I1 および電子線
電流計測器48で計測された電子線電流IA が入力され
る。更にこの実フィラメント電流演算器52には、上記
引出し電源28の出力電圧VE および上記引出し効率a
が定数として与えられる(設定される)。この引出し電
源28の出力電圧VE も、装置ごとに決まり一定であ
る。この出力電圧VE および引出し効率aの設定手段は
図示を省略しているが、例えばコンピュータのキーボー
ドである。
【0029】フィラメント断線検出器50を構成する比
較器54は、上記実フィラメント電流演算器52から与
えられる実フィラメント電流IF と、予め設定された所
定の基準値Rとを比較して、前者IF が後者Rよりも小
さいときに断線検出信号Sを出力する。この基準値Rの
設定手段も図示を省略しているが、例えばコンピュータ
のキーボードである。
【0030】上記基準値Rの定め方の例を説明する。
今、フィラメント6の並列総本数をn本とする。フィラ
メント6が1本も断線していない正常時の実フィラメン
ト電流IF は、上記数3から求められ、これをIF0とす
る。n本のフィラメント6の内の1本が断線すると、実
フィラメント電流IF はIF0/nだけ減少するから、1
本断線時の実フィラメント電流IF1はIF0(1−1/
n)となる。
【0031】従って、上記基準値Rを次式の範囲内に設
定しておけば、フィラメント6の1本断線時には、実フ
ィラメント電流演算器52から与えられる実フィラメン
ト電流IF がこの基準値Rよりも小さくなるので、フィ
ラメント6の1本断線を確実に検出することができる。
フィラメント6の断線が2本以上の場合も同様である。
【0032】
【数4】IF0(1−1/n)<R<IF0
【0033】具体的には、基準値Rは数4の範囲内の中
間位の値に、即ち次式のような値に設定しておけば良
い。そのようにすれば、実フィラメント電流IF の多少
の変動にも影響されずにフィラメント6の1本断線を確
実に検出することができる。
【0034】
【数5】R≒IF0(1−1/2n)
【0035】より具体例を示すと、フィラメント6の総
本数nを16、引出し電源28の出力電圧VE を400
V、引出し効率aを0.2、電子線電流IA を150m
Aとし、そのときの1次電流I1 を12Aとすると、正
常時は上記数3から実フィラメント電流IF は10.5
Aとなる。フィラメント1本断線時には実フィラメント
電流IF は、その1/16(≒0.66A)が減少する
ので、9.84Aに低下する。一方、上記数5に従って
基準値Rを設定しておけば、基準値Rは約10.17A
であるので、比較器54はこのフィラメント1本断線を
確実に検出することができる。フィラメント6の断線が
2本以上の場合も同様である。
【0036】以上のようにこの電子線照射装置によれ
ば、フィラメント6が1本断線した場合でもそれを、サ
ージ電圧の影響の少ない大地電位部において確実に検出
することができる。従って、サージ電圧に強く信頼性も
高い。また、従来必要だったフィラメント電流計測のた
めの光信号伝送回路等が不要になるので、そのぶん機器
構成の簡素化を図ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記実
フィラメント電流演算手段によって、フィラメントの点
灯に実際に使用された実フィラメント電流を大地電位部
において求めることができ、この実フィラメント電流を
大地電位部に設けられた比較手段において所定の基準値
と比較するようにしたので、フィラメントが1本断線し
た場合でもそれを、サージ電圧の影響の少ない大地電位
部において確実に検出することができる。従って、サー
ジ電圧に強く信頼性も高い。また、従来必要だったフィ
ラメント電流計測のための光信号伝送回路等が不要にな
るので、そのぶん機器構成の簡素化を図ることができ
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図
である。
【図2】従来の電子線照射装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
2 電子線加速器 6 フィラメント 8 電子線 10 引出し電極 20 電源装置 24 絶縁変圧器 28 引出し電源 32 加速電源 44 1次電圧計測器 46 1次電流計測器 48 電子線電流計測器 50 フィラメント断線検出器 52 実フィラメント電流演算器(実フィラメント電流
演算手段) 54 比較器(比較手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数本の互いに並列接続されたフィラメ
    ントと、このフィラメントから放出させた電子を電子線
    として引き出す引出し電極と、交流入力を整流して前記
    フィラメントと前記引出し電極との間に前者を負極側に
    して直流の引出し電圧を印加する引出し電源と、前記フ
    ィラメントを加熱する電力および前記引出し電源用の前
    記交流入力を大地電位部から供給する絶縁変圧器と、前
    記引出し電極と大地電位部との間に前者を負極側にして
    直流の加速電圧を印加する加速電源とを備えていて、前
    記絶縁変圧器の1次巻線に一定の大きさの1次電圧が供
    給される電子線照射装置において、 大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧器の1次巻
    線に供給される1次電圧V1 を計測する1次電圧計測器
    と、 大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧器の1次巻
    線に流れる1次電流I 1 を計測する1次電流計測器と、 大地電位部に設けられていて、前記電子線の引き出しに
    伴って前記加速電源に流れる電子線電流IA を計測する
    電子線電流計測器と、 大地電位部に設けられていて、前記計測された1次電圧
    1 、1次電流I1 および電子線電流IA と、定数とし
    て与えられる前記引出し電源の出力電圧VE と、前記引
    出し電源の出力電流に対する前記電子線電流の比であり
    定数として与えられる引出し効率aとに基づいて、次式
    の演算を行って、前記フィラメントの点灯に実際に使用
    された実フィラメント電流IF を求める実フィラメント
    電流演算手段と、 IF =I1 −IA ・VE /a・V1 大地電位部に設けられていて、前記求められた実フィラ
    メント電流と所定の基準値とを比較して、前者が後者よ
    りも小さいときに断線検出信号を出力する比較手段とを
    備えることを特徴とする電子線照射装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009139399A1 (ja) * 2008-05-12 2009-11-19 株式会社日本Aeパワーシステムズ 監視装置付き電子線照射装置

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