JP2001296397A - 電子線照射装置 - Google Patents

電子線照射装置

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JP2001296397A
JP2001296397A JP2000112588A JP2000112588A JP2001296397A JP 2001296397 A JP2001296397 A JP 2001296397A JP 2000112588 A JP2000112588 A JP 2000112588A JP 2000112588 A JP2000112588 A JP 2000112588A JP 2001296397 A JP2001296397 A JP 2001296397A
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昌宏 木我
Atsushi Nakamura
淳 中村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子線を長手方向に往復走査する際に、走査
コイルのヒステリシス特性の問題を回避して、均一に走
査を行うことができる電子線照射装置を提供する。 【解決手段】 三角波発生電源を用いて三角波電流を走
査コイルに供給して電子線を第1の方向に走査すると共
に、方形波発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに
供給して電子線を第1の方向と直交する方向に走査する
電子線照射装置において、三角波発生電源から供給され
る三角波の波形を、走査コイルのヒステリシス特性の影
響をキャンセルするように変形させる制御装置を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば火力発電所
から排出される排ガスの処理等に使用される電子線照射
装置に係り、電子線を走査しつつ電子取出し用の窓箔か
ら大気中に放出する電子線照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、世界的に問題となっている大気汚
染による地球の温暖化や酸性雨等は、例えば火力発電所
等から排出される燃焼排ガス中に存在する、SOx、N
Ox等の成分に起因していると考えられる。これらのS
Ox、NOx等の有害成分を除去する方法として、燃焼
排ガスに電子線を照射することによって、脱硫・脱硝
(SOx、NOx等の有害成分の除去)を行うことが実
施されている。
【0003】図4は、係る用途に用いられる電子線照射
装置の一例を示す。この燃焼排ガスの処理装置は、直流
高電圧を発生する電源装置10と、電子線を燃焼排ガス
に照射する電子線照射装置11と、その装置11の電子
線の照射出口である窓箔15に沿って設けられた燃焼排
ガスの流路19とから主として構成されている。例えば
Ti等の薄板からなる窓箔15から外部に放出された電
子線は、燃焼排ガス中の酸素(O)、水蒸気(H
O)などの分子を照射することにより、これらは非常
に酸化力の強い、OH、O、HO等のラジカルとな
る。そしてこれらのラジカルが、SOx及びNOx等の
有害成分を酸化し、中間生成物である硫酸と硝酸とを生
成する。これらの中間生成物は、あらかじめ投入してお
いたアンモニアガス(NH)と反応し、硫安及び硝安
となり、肥料の原料として回収される。従って、このよ
うな排ガス処理システムにおいては、燃焼排ガス中から
有害なSOx、NOx等の成分を除去することができる
と共に、その副生品として有用な硫安・硝安等の肥料の
原料として回収することができる。
【0004】ここで、電子線照射装置11は、熱電子フ
ィラメント等の熱電子発生源12と、その熱電子発生源
12より放出された電子を加速する加速管13と、その
加速管にて形成された高エネルギーの電子線に磁界を印
加することでそのビーム径を制御すると共に方形波電流
により磁界を印加することで電子線を短手方向に偏向す
る偏向用コイル(電磁石)16と、そのビーム径が制御
された電子線に磁界を印加することで電子線を長手方向
に走査する走査用コイル(電磁石)17とから主に構成
されている。これらは、外囲器(真空容器)18a,1
8b内に収納され、外囲器内は10−6Pa程度の高真
空雰囲気下に保持される。形成された高エネルギーの電
子線は、偏向用コイル16及び走査用コイル17に電流
を供給して電磁石により磁界を形成することで、偏向、
走査されつつ、照射窓(窓箔)15より排ガスの流路1
9の所定の範囲に出射される。
【0005】このような電子線照射装置は、真空中で高
速に加速した電子線を上述したように大気中に取出す必
要がある。このため、電子線の取出しには、電子の高い
透過効率を達成するため、厚さが数十μm(例えば40
μm)の純チタン膜やチタン合金膜製の窓箔が一般に使
用されている。この窓箔は、取付けフランジを介して電
子線照射装置の容器18aの端部に取付けられている。
そして、窓箔のサイズは例えば3m×0.6mと大き
く、ここに大気圧である例えば約1000hPa程度の
圧力が容器内部の真空である例えば10−6Pa程度の
窓箔面に対して印加される。
【0006】電子線の偏向及び走査は、次のように行わ
れる。三角波発生電源22より図5(a)に示すような
三角波電流が走査用コイル17に供給され、これにより
電子線は図6のY方向に走査される。方形波発生電源2
1により図5(b)に示すような三角波と同期した方形
波の電流が偏向用コイル16に供給され、これにより電
子線は図6のY方向に直交するX方向に走査される。両
コイル16,17が上記各電流によって励磁されること
により、加速管13により加速され偏向走査部に入った
電子線は、図6に示すような矩形状の軌道上を走査さ
れ、照射窓15を通過し被照射物に照射される。
【0007】ここで、図6における軌道Y1は、図5に
おける時刻T1からT2の間に方形波電流が+Qで一定
の時に、三角波発生電源の電流が+Pから−Pに変化す
ることに伴ない形成される。そして、軌道X1は三角波
電流がピーク(−P)の時(時刻T2)に、方形波電流
が+Qから−Qに瞬間的に変化することにより形成され
る。同様に軌道Y2は時刻T2からT3の間に三角波電
流が−Pから+Pに変化することにより形成され、軌道
X2は時刻T3において、方形波電流が−Qから+Qに
瞬間的に変化することにより形成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図7は、走査用コイル
(電磁石)17の磁気ヒステリシス特性を示す。走査用
コイル17によって電子線を走査する場合、Y方向の両
端部における折り返し点、つまり走査コイルの電流で言
えば、三角波電流のピーク点から立下がり又は立上がり
の過渡部で、走査コイル(電磁石)の電流Iと磁束密度
Bとの関係がヒステリシス特性を有することにより、そ
の範囲で磁束密度Bが電流Iに追従できず電子線の走査
速度が遅くなるという問題がある。即ち、三角波電流I
のピーク値(+P及び−P)が磁束密度Bの飽和領域に
入ると、その前後で電流Iの大きさが変化しても、磁束
密度Bが変化せず、結局電子線の走査速度が変化しその
影響により電子線照射量が不均一になってしまうという
問題である。即ち、図6に示すように、電流Iとを磁束
密度Bのヒステリシス特性から、電流の立下がり時又は
立上がり時に磁束密度Bは電流Iに比例して立下がら
ず、又は立上がらず、少しの間ほぼ一定値となる。この
ことは電子線がその間に走査が停滞し、その部分に停ま
ることになる。このため、図6にハッチングで示すよう
にY方向走査のスタート位置で線量が増加し不均一な分
布になってしまう。この時のY方向に沿った電子線量の
分布を図示すると、図8(a)に示すようになる。尚、
この図はY1とY2を合成した状態を示している。
【0009】それ故、照射窓の窓箔に加わるストレスに
アンバランスが生じ、一部の箔面で温度が異常に上昇
し、窓箔の寿命を縮めてしまう。又窓箔下の被照射物に
均一な電子線を与えられなくなってしまう。そこで、三
角波の立ち下がり時に磁束密度のヒステリシスの遅れを
考慮して、三角波ピーク近傍にデルタ関数的(キックパ
ルスを重畳させた)段差を持たせて照射して、これによ
り電子線照射量の平均化を達成する方法が提案されてい
る。
【0010】しかしながら、電子線照射量を平均化する
ための前記キックパルスを重畳した三角波だけではY方
向の両端部における折り返し点付近での電子線照射量の
不均一性は解消するが、走査方向Y1とY2についてそ
れぞれの電子線の線量分布を実際に計測すると図8
(b)(c)に示すように傾斜を持った分布となってし
まう。
【0011】本発明は、上述した事情に鑑みて為された
もので、電子線を長手方向に往復走査する際に、走査コ
イルのヒステリシス特性の問題を回避して、均一に走査
を行うことができる電子線照射装置を提供することを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、三角波発生電源を用いて三角波電流を走査コイルに
供給して電子線を第1の方向に走査すると共に、方形波
発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに供給して電
子線を前記第1の方向と直交する方向に走査する電子線
照射装置において、前記三角波発生電源から供給される
三角波の波形を、前記走査コイルのヒステリシス特性の
影響をキャンセルするように変形させる制御装置を備え
たことを特徴とする電子線照射装置である。
【0013】請求項2に記載の発明は、前記制御装置
は、前記三角波の波形を該三角波の立上り及び立下りが
急傾斜となるように変形させることを特徴とする請求項
1に記載の電子線照射装置である
【0014】請求項3に記載の発明は、前記制御装置
は、前記三角波の波形に、複数の変位点を設け、前記立
上り及び立下りが急傾斜となるように、連続直線状に変
形させることを特徴とする請求項2に記載の電子線照射
装置である。
【0015】請求項4に記載の発明は、三角波発生電源
を用いて三角波電流を走査コイルに供給して電子線を第
1の方向に走査すると共に、方形波発生電源を用いて方
形波電流を偏向コイルに供給して電子線を前記第1の方
向と直交する方向に走査する電子線照射方法において、
前記三角波発生電源から供給される三角波の波形を、前
記走査コイルのヒステリシス特性の影響をキャンセルす
るように変形させて供給することを特徴とする電子線照
射方法である。
【0016】請求項5に記載の発明は、前記三角波の波
形を該三角波の立上り及び立下りを急傾斜となるように
変形させて供給することを特徴とする請求項4に記載の
電子線照射方法である。
【0017】本発明は、電子線を長手方向に走査する三
角波電流において、電子線照射量を一定にするように、
電流と磁束密度のヒステリシスな関係を補正するように
したものである。ヒステリシス特性によれば、三角波電
流の立上り及び立下りの時点で、電流の変化に対して磁
束密度が殆ど変化しない。従って、三角波電流の立上り
及び立下りの時点で、電流の変化を急唆とすることで、
ヒステリシス特性の影響を回避して、略直線状の磁束密
度の変化を得ることができ、これにより、電子線の走査
速度を略一定とすることができる。それ故、従来技術の
問題点である走査コイルのヒステリシスの影響により、
電子線が停滞する(走査速度が遅くなる)という問題が
解決され、電子線量分布を一定とすることができ、窓箔
に加わる電子線量のアンバランスを防止することができ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図1乃至図3を参照しながら説明する。
【0019】図1は、本発明の実施形態の三角波発生電
源から供給される三角波電流の波形(a)及び方形波発
生電源から供給される方形波電流の波形(b)を示す。
ここで、方形波電流の波形は、図5(b)に示す従来技
術と変わらないが、三角波電流の波形は図示するように
立上り及び立下りの時点で急唆になるように変形されて
いる。この波形の変形は三角波発生電源内部の基準信号
発生部(制御装置)にROMを設け、ROMのデータを
書き換えることにより任意の基準信号を発生させ、その
基準信号を増幅器によって増幅して任意の変形した三角
波を発生させている。
【0020】又方形波発生電源から供給される方形波電
流の立ち上がりと三角波電流のピークを同期させている
点も上述した従来技術と同様である。従って、本実施形
態においても、電子線の軌道は図2に示すように、矩形
状になる。即ち、時刻T1において方形波電流が−Qか
ら+Qに移行し、電子線はX1の軌道を瞬間的に移行す
る。次に時刻T1からT2の間に三角波電流が+Pから
−Pに移行し、方形波電流は+Qで一定であるため、電
子線はY1の軌道をこの間に移行する。次に、時刻T2
において方形波電流が+Qから−Qに移行し、電子線は
X2の軌道を瞬間的に移行する。次に時刻T2からT3
の間に三角波電流が−Pから+Pに移行し、方形波電流
は−Qで一定であるため、電子線はY2の軌道をこの間
に移行する。
【0021】この実施形態では、三角波電流を+P→0
の範囲では傾きを鋭くして走査速度を上げ、0→−Pの
範囲で傾きを鈍くし走査速度を下げるように波形を変形
させている。具体的には、変位点A,Bを設け、立下り
又は立上りのピークPからA迄の区間を急唆とし、次の
AからB迄の区間を少し急唆とし、その後の区間が緩傾
斜となるように連続直線状に接続している。これによ
り、電子線をヒステリシスの影響が大きい部分を短い時
間で通過させることで、この影響を補正して線量分布を
一定にすることができる。
【0022】変位点A,Bの設定、即ち三角波電流の波
形の急唆度等の設定にあたっては、まず適当な大きさを
設定し、この波形を基準信号としてROMに書き込み、
その信号を増幅器によって増幅して変形三角波を発生さ
せ、線量分布を計測し、均一でなければ新しい波形を設
定してROMに書き込み、再び線量分布を計測するとい
う作業を繰り返すことになる。
【0023】図1に示すように+P→0の範囲で変位点
A、Bを設定し、傾きを3段階に設定するため、+P→
0の範囲の時間をTc、0→−Pの範囲の時間をTdと
すると、Tc<Tdになる。図1に示す三角波電流によ
る走査させた電子線の線量分布は図3に示すように長手
方向走査幅Y1又はY2において均一な分布を示してい
る。
【0024】尚、上記実施形態においては、三角波電流
の波形を、2個の変位点A,Bを用いて連続直線状に変
形する例について述べたが、変位点の数は適宜設定する
ことができることは勿論である。又、連続直線状ではな
く、曲線状に接続してよいことも勿論である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子線軌道を矩形状に走査し偏向させるにあたり、走査
方向のどの点でも電子線の分布が均一化され、窓箔の劣
化を軽減でき、又被照射物に均一に電子線を照射するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の(a)三角波電流波形、及
び(b)矩形波電流波形を示す図である。
【図2】電子線の軌道を示す平面図である。
【図3】本発明の電子線の走査経路における電子線量分
布を示す図である。
【図4】電子線照射装置の概要を示す図である。
【図5】従来の(a)三角波電流波形、及び(b)矩形
波電流波形を示す図である。
【図6】電子線の軌道を示す平面図であり、ハッチング
部が電子線の走査速度が遅い領域を示す。
【図7】走査コイルのヒステリシス特性例を示す図であ
る。
【図8】従来の電子線の走査経路における電子線量分布
を示す図である。
【符号の説明】
11 電子線照射装置 15 窓箔 16 偏向用コイル(電磁石) 17 走査用コイル(電磁石) 19 流路 21 方形波発生電源 22 三角波発生電源 A,B 変位点 X1,X2,Y1,Y2 電子線偏向走査経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21K 5/04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三角波発生電源を用いて三角波電流を走
    査コイルに供給して電子線を第1の方向に走査すると共
    に、方形波発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに
    供給して電子線を前記第1の方向と直交する方向に走査
    する電子線照射装置において、前記三角波発生電源から
    供給される三角波の波形を、前記走査コイルのヒステリ
    シス特性の影響をキャンセルするように変形させる制御
    装置を備えたことを特徴とする電子線照射装置。
  2. 【請求項2】 前記制御装置は、前記三角波の波形を該
    三角波の立上り及び立下りが急傾斜となるように変形さ
    せることを特徴とする請求項1に記載の電子線照射装
    置。
  3. 【請求項3】 前記制御装置は、前記三角波の波形に、
    複数の変位点を設け、前記立上り及び立下りが急傾斜と
    なるように、連続直線状に変形させることを特徴とする
    請求項2に記載の電子線照射装置。
  4. 【請求項4】 三角波発生電源を用いて三角波電流を走
    査コイルに供給して電子線を第1の方向に走査すると共
    に、方形波発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに
    供給して電子線を前記第1の方向と直交する方向に走査
    する電子線照射方法において、前記三角波発生電源から
    供給される三角波の波形を、前記走査コイルのヒステリ
    シス特性の影響をキャンセルするように変形させて供給
    することを特徴とする電子線照射方法。
  5. 【請求項5】 前記三角波の波形を該三角波の立上り及
    び立下りを急傾斜となるように変形させて供給すること
    を特徴とする請求項4に記載の電子線照射方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017518935A (ja) * 2014-06-11 2017-07-13 シデル パルティシパションSidel Participations パルス電子衝撃による容器のキャップまたは首部の汚染除去方法およびシステム

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