JP2001311800A

JP2001311800A - 電子線照射用ターゲット

Info

Publication number: JP2001311800A
Application number: JP2000131676A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kajiyama; 雅章梶山; Yoshihiko Naito; 儀彦内藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電子線の照射により局部的な発熱等の問題が
生じても容易に交換可能な電子線照射用ターゲットを提
供することを目的とする。又、広範囲に角度を有して照
射される電子線に対して、その照射を均一に受け、且つ
発熱を均一に生じさせることができる電子線照射用ター
ゲットを提供する。【解決手段】高電圧大電流の電子線を走査して照射す
るターゲットであって、内部に冷却液を流通する多数の
金属管を前記電子線の照射面に沿って配列し、前記金属
管の配列は少なくとも２層であり、第１層の金属管の配
列間の隙間を通して照射される電子線が第２層に配列し
た金属管を照射するように、第１層の金属管と第２層の
金属管とをずらして配置し、該金属管の配列を複数の区
画に分割した。

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、又は例えば樹脂の架橋等の物質の改質に用いられ
る大電流照射用の電子線照射装置等の試験に用いて好適
な電子線照射用ターゲットに関する。具体的には、電子
取出し用の窓箔から電子線を走査しつつ大気中に放出す
る電子線照射装置を試験するに際して、電子線を照射す
る電子線照射用ターゲットに関する。

【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。このような電子線照射装置は、真空中で
高速に加速した大電流の電子線をなるべく広範囲に走査
しつつ大気中に放出する必要がある。このため、電子線
の取出しには高速電子に対して高い透過効率を有するチ
タン等の薄膜からなる窓箔が一般に使用されている。そ
して、電子線の照射は例えば３ｍ×０．６ｍの範囲に電
子線を走査することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる電子線照射装置
の試験においては、高電圧大電流の電子線が走査されつ
つ窓枠から大気中に放出されるが、この電子線の照射を
受けるターゲットを電子線の照射面に配置する必要があ
る。仮に、電子線の被照射物が存在しない状態で電子線
を放出すると、例えば被照射物を収納する部材に電子線
が照射されることになり好ましくない影響が生じるから
である。このような電子線照射用ターゲットとしては、
電子線を完全に遮蔽することができるように、内部に冷
却液を流通する金属管を多数配列して用いるのが一般的
である。これにより、電子線照射により生じる熱が金属
管内部に流通する水等の冷却液により除去され、電子線
の照射による発熱等を処理しつつ電子線照射装置の試験
を行うことができる。

【０００４】しかしながら、電子線の照射は例えば上述
したように３ｍ×０．６ｍの照射面を略矩形状に走査す
ることが行われている。その走査した電子線の照射密度
が高い部分があり、その部分での電子線照射用ターゲッ
トの発熱が大きくなるという問題がある。このように電
子線の照射密度が高い部分で発熱が大きくなると、その
部分で金属管の熱膨張が大きくなるため、金属管が座屈
し易くなるという問題がある。また、冷却水中のＣａイ
オンが飽和限界に達し、Ｃａ化合物（例えばＣａＣ
Ｏ_３）となり析出する。Ｃａ化合物が析出すると、その
部分で熱伝達率が急激に悪化して温度が更に上昇し、加
速度的に析出が進行し、金属管はその温度上昇で破損
し、冷却液漏れ等の問題が生じることになる。

【０００５】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、電子線の照射により局部的な発熱等の問題が生じ
ても容易に交換可能な電子線照射用ターゲットを提供す
ることを目的とする。又、広範囲に角度を有して走査さ
れる電子線に対して、その照射を均一に受け、且つ発熱
を均一に生じさせることができる電子線照射用ターゲッ
トを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、高電圧大電流の電子線を走査して照射するターゲッ
トであって、内部に冷却液を流通する多数の金属管を前
記電子線の照射面に沿って配列し、該金属管の配列を複
数の区画に分割したことを特徴とする電子線照射用ター
ゲットである。

【０００７】これにより、電子線照射装置の試験に当た
り、電子線照射が局部的に集中し、その部分で発熱が大
きいような場合にも金属管の配列を複数の区画に分割し
てあるので、その部分のみを交換することができる。従
って、電子線照射装置の試験を安全且つ確実に行うこと
ができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記金属管の配
列は少なくとも２層であり、第１層の金属管の配列間の
隙間を通して照射される電子線が第２層に配列に配列し
た金属管を照射するように、第１層の金属管と第２層の
金属管とをずらして配置したことを特徴とする電子線照
射用ターゲットである。

【０００９】これにより、電子線照射装置から照射され
る電子線の全てが金属管に照射されるので、照射用ター
ゲットを通過して電子線が周辺部を照射するという問題
がなくなる。又、第１層側の金属管と第２層側の金属管
の双方に電子線が照射されるので、その両者間での発熱
が分散される。従って、金属管損耗及び金属管内のＣａ
析出を低減し、長期間の使用に耐える電子線照射用ター
ゲットとすることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、高電圧大電流の
電子線を走査して照射するターゲットであって、内部に
冷却液を流通する多数の金属管を前記電子線の照射面に
沿って配列し、前記金属管の配列は少なくとも２層であ
り、第１層の金属管の配列間の隙間を通して照射される
電子線が第２層に配列した金属管を照射するように、第
１層の金属管と第２層の金属管とをずらして配置し、該
金属管の配列を複数の区画に分割したことを特徴とする
電子線照射用ターゲットである。

【００１１】

【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４を参照しながら説明する。

【００１２】図１（ａ）は本発明の電子線照射装置とそ
の試験に用いられる照射用ターゲットの配置を示す。こ
の電子線照射装置は燃焼排ガスの処理に用いられるもの
で、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１
１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_２）、水蒸
気（Ｈ_２Ｏ）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_２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_３）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。

【００１３】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。これらのうち、電子線の発生源、加速用電
極、偏向走査用磁極等は、外囲器（真空容器）１８ａ，
１８ｂ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にそ
れぞれ電源２１，２２より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１９の所定の範囲に出射
される。

【００１４】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の純チタン膜
やチタン合金膜製の窓箔１５が一般に使用されている。
係る電子線照射装置における電子線の照射は、比較的大
きな面積を有する窓箔から万遍なく電子線を放出するよ
うに、上述したように偏向用コイル１６で短手方向に偏
向すると共に走査用コイル１７で長手方向に走査する。
走査用コイル１７には、三角波電流が三角波発生電源２
２から供給され、これにより電子線を図１（ｂ）に示す
ように長手方向（Ｙ方向）に走査する。一方で、偏向用
コイル１６には、台形状の電流が方形波発生電源２１か
ら供給され、これにより電子線は短手方向（Ｘ方向）に
走査される。三角波電流と方形波電流とは同期してお
り、この場合三角波のピークが方形波の立上がりの中点
に一致するように同期している。従って、偏向用コイル
１６及び走査用コイル１７により走査された電子線の軌
道は、図１（ｂ）に符号３１で示すような長六角形状と
なる。

【００１５】電子線照射装置１１の試験運転時において
は、流路１９には電子線の照射対象物である排ガス等が
存在していない。このため、電子線照射装置の試験運転
時に高電圧大電流の電子線が窓箔１５より放出される
と、この電子線はそのまま流路１９の周辺部に到達し、
これを加熱し流路の周辺部そのものを改質してしまう等
の問題が生じる。このため、電子線照射装置の試験運転
時にはターゲット３０を配置し、これに電子線が照射さ
れ、流路の周辺部を遮蔽するようにしている。尚、図１
（ａ）では電子線照射用ターゲット３０を流路１９が塞
がれる位置に配置したが、この位置は適宜変更が可能で
ある。

【００１６】電子線照射用ターゲット３０は、図１
（ｂ）に示すように、５個のブロックに分割されてい
る。各ブロックのターゲットは後述するように多数の内
部に冷却水を流通する金属管から構成されている。図中
符号３１は、電子線の中心部の走査軌跡を示し、図示す
るように電子線の中心部は長六角形の軌道に走査され
る。長手方向の走査において図中Ａ，Ａ′の部分は、電
子線が停滞したり、部分的に発熱密度が高くなる。従っ
て、この部分で電子線の照射により金属管内部に電子線
照射密度が高くなる部分では、Ｃａが析出し更に高温に
なるため金属管が破損する傾向がある。このため、ター
ゲット３０を複数のブロックに分割し、水漏れ等の事故
発生前に交換可能とすることで損耗の著しいブロックを
交換することができる。

【００１７】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ターゲット３
０の全体構成を示し、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）はターゲ
ットの位置Ａ，Ｂ，Ｃにおける長手方向拡大断面を示
し、図４はターゲットの短手方向の拡大断面をそれぞれ
示している。図示するようにターゲット３０は冷却水を
流通する金属管３２，３３が多数配列されたものであ
る。そして、金属管３２，３３は上層及び下層の２層に
配列されている。金属管３２，３３の両側にはヘッダ３
４，３５が配置され、ヘッダにはそれぞれ給排水管３
６，３７がそれぞれ接続されている。従って、一方の給
排水管３６より水がヘッダ３４内に流れ、ヘッダ３４か
ら多数の金属管３２，３３を通して他方のヘッダ３５に
冷却水が流れ、その冷却水は更に給排水管３７を介して
外部に排出される。給排水管３６，３７の端部には、Ｏ
リングタイプの配管シール部材３８，３９が配置され、
外部からの冷却水配管と接続するようにしている。従っ
て、ターゲット３０のブロックの交換に当たっては、こ
の配管シール部材を緩め、容易に給排水管３６，３７を
取り外し及び再装着することができる。

【００１８】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ図２
におけるＡ，Ｂ，Ｃ部の金属管の配置関係を示してい
る。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）において、それぞれ矢印
は電子線の照射方向を示す。即ち、図１に示すように電
子線の照射にあたり、電子線はその長手方向に沿ってか
なり大きな角度で偏向走査される。このため電子線の照
射方向は、図２におけるターゲット３０の端部に近い部
分Ａにおいては、電子線が斜め方向に入射する。これに
対して、より中央部に近いＢ部においては電子線はやや
垂直に近い斜め方向から入射する。そして、より中央部
に近いＣ部においては電子線は垂直に近い方向から入射
する。従って、この電子線の照射方向にあわせて上層の
金属管３２の配置と、下層の金属管３３との配置との間
に適当なずれを設けることで電子線が全てターゲットに
より遮蔽されるように配置することができる。

【００１９】即ち、端部に近いＡ部では２層の金属管３
２，３３を略垂直方向に並べて配置する。これにより斜
め方向から入射する電子線が金属管間の隙間を通過する
ことなくその全てを遮蔽することができる。同様にＢ部
においては、上層の金属管３２と下層の金属管３３との
間を垂直方向から少しずらす。これにより図３（ｂ）に
示す矢印方向の電子線の入射に対して、この全てを金属
管３２，３３で遮蔽することができる。更に、ターゲッ
ト３０の中央部に近いＣ部においては、上層の金属管３
２に対して、下方の金属管３３を千鳥状に近い状態でず
らして配置している。これにより垂直方向に近い矢印方
向の電子線の入射に対してその全てを遮蔽することがで
きる。このようにして、電子線の全てが遮蔽できるよう
に上層側の金属管３２と下層側の金属管３３との配置関
係を調整することで、電子線が金属管の間を通り、その
周辺部に漏洩することを防止できるとともに、上層の金
属管と下層の金属管に電子線を効率よく照射することが
でき、熱放散及び熱吸収を均一に近くすることができる
ため、金属管３２，３３の間で温度差が少なくなるの
で、金属管３２，３３の熱膨張が等しくなり、座屈が生
じにくくなる。

【００２０】次にこの電子線照射用ターゲットの使用方
法について説明する。電子線照射装置の試験に際して
は、電子が放出される部分にこのターゲット３０を配置
する。このターゲットは、上述したようにブロック３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅと分割されている
ので、これらを個別に電子線の照射予定部分に搬入して
適当な枠体等を用いて配置する。そして、外部より給排
水用のパイプをそれぞれ配管シール部材３８，３９を用
いて給排水管３６，３７に接続する。そして、外部より
冷却水を流通しつつ、電子線照射装置の運転試験を行
う。この時各ブロックの上層と下層の金属管３２，３３
の配置関係は、上述したように電子線の入射角度に対応
してずれを持たせている。これにより広角に走査される
電子線がターゲット３０により完全に遮蔽され、周辺部
にターゲット３０を通して漏出することがない。そし
て、上層及び下層の金属管３２，３３の双方に均一に電
子線が照射され、熱放散を均一化することができる。電
子線照射装置の試験において電子線の走査の過程で、上
述したように長手方向走査の端部Ａ，Ａ′で電子線が停
滞しその部分で局部的に過熱されることがあったり、部
分的に電子線の密度の高くなる部分がある。このような
場合には、その部分で金属管３２，３３が損耗するが、
このような場合には水漏れ等の事故に到る前にそのブロ
ックを交換することができる。交換は、配管シール部材
３８，３９を外して、同形のブロックに置き換え、再び
外部給排水間と接続するようにすればよい。これにより
容易に試験を続行することができる。電子線照射装置の
試験の終了後は、それぞれのブロック及び外部よりの給
排水管を除去することで、容易にターゲット３０を撤去
することができる。

【００２１】尚、上述した説明においてはターゲット３
０をブロック３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ
の５分割により構成したが、この分割数は使用現場等の
状況に合わせて適宜変更できることは勿論である。又、
上述した実施形態においては、金属配管を上層と下層の
２層に配置する例について示したが、３層以上に配置す
るようにしてもよい。しかしながら各層の熱放散を均一
にするという観点からは２層とすることが好ましい。
又、冷却水として水を使用する場合を述べたが、その他
の冷却媒体を使用しても良いことも勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子線照
射用ターゲットによれば、これを複数のブロックに分割
したので、その交換が容易であり、これにより水漏れ等
の問題を生じることなく安定に電子線照射装置の試験を
行うことができる。又、ターゲットにおいて上層の金属
管と下層の金属管の間に電子線照射方向に対応したずれ
を持たせることで、上層と下層のそれぞれの金属管に均
一に電子線が照射するようにでき、これにより電子線の
集中による金属管の損耗を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は電子線照射装置とターゲットの配置関
係を示す図であり、（ｂ）は電子線照射用ターゲットに
おける電子線の走査軌跡例を示す図である。

【図２】電子線照射用ターゲットの全体構成を示す図で
あり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその長手方向に沿
った断面図、（ｃ）はその短手方向に沿った断面図であ
る。

【図３】（ａ）は図２（ａ）のＡ部における金属管の配
置を示す図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＢ部における
金属管の配置を示す図であり、（ｃ）は図２（ａ）のＣ
部における金属管の配置を示す図である。

【図４】ターゲットの短手方向に沿った拡大断面図であ
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３０電子線照射用ターゲット３１電子線走査軌跡３２上層（第一層）側の金属管３３下層（第二層）側の金属管３４，３５ヘッダ３６，３７給排水管３８，３９配管シール部材Ａ，Ａ′ 電子線軌道の折り返し点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高電圧大電流の電子線を走査して照射す
るターゲットであって、内部に冷却液を流通する多数の
金属管を前記電子線の照射面に沿って配列し、該金属管
の配列を複数の区画に分割したことを特徴とする電子線
照射用ターゲット。
【請求項２】高電圧大電流の電子線を走査して照射す
るターゲットであって、内部に冷却液を流通する多数の
金属管を前記電子線の照射面に沿って配列し、前記金属
管の配列は少なくとも２層であり、第１層の金属管の配
列間の隙間を通過して照射される電子線が第２層に配列
した金属管を照射するように、第１層の金属管と第２層
の金属管とをずらして配置したことを特徴とする電子線
照射用ターゲット。
【請求項３】高電圧大電流の電子線を走査して照射す
るターゲットであって、内部に冷却液を流通する多数の
金属管を前記電子線の照射面に沿って配列し、前記金属
管の配列は少なくとも２層であり、第１層の金属管の配
列間の隙間を通過して照射される電子線が第２層に配列
した金属管を照射するように、第１層の金属管と第２層
の金属管とをずらして配置し、該金属管の配列を複数の
区画に分割したことを特徴とする電子線照射用ターゲッ
ト。