JP2005233793A - 電子線照射器のｘ線遮蔽構造 - Google Patents

Abstract

【課題】真空容器の中のメンテナンスを容易にすること。
【解決手段】電子発生器（２）を被覆する遮蔽構造体（７）は、本体層（１８）と、本体層（１８）に接合する遮蔽層（１９）とから形成されている。遮蔽構造体（７）は電子線発生器（２）に支持されず、遮蔽構造体（７）と電子線発生器（２）の間には空間が形成されている。このような支持関係によれば、電子線発生器（２）と遮蔽構造体（７）の分離が容易であり、且つ、電子線発生器（２）には鉛板の遮蔽層がなく、電子線発生器（２）が軽量化され、その開閉扉の開閉、又は、電子線発生器の筐体の分解が容易であり、電子線発生器（２）の曲面に鉛をはりつける工程の省略が可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子線照射器のＸ線遮蔽構造に関し、特に、メインテナンスが容易である電子線照射器のＸ線遮蔽構造に関する。

電子線照射装置は、殺菌、物理的物性、化学的物性の改質、その他の処理のために多用途的にその開発が期待されている。物質の原子に対して散乱的に衝突する電子は、電磁的相互作用によりＸ線を生成する。電子線照射装置には、人体の保護又は周囲環境の保全のためにＸ線遮蔽構造が採用される。電子線発生器のケーシングの外周面には、鉛の板が貼り付けられる。後掲特許文献１は、照射対象を搬送するための搬送路にＸ線が外界に通り抜けることを防止するための迷路構造を有するＸ線遮蔽構造を開示している。

電子線発生源を収容する電子線照射装置の外壁を形成する真空容器の表面には鉛の板が隙間なく貼りつけられ、真空容器は鉛で被覆される。真空容器を隙間なく覆い尽くす遮蔽体は、真空容器の形状に合致している。電子発生源のメンテナンスの際に真空容器を分解することは、その遮蔽体の存在により困難であることが多い。真空容器の複雑な曲面に鉛を隙間なく覆い尽くす作業の遂行は困難である。

電子線の照射を受ける真空容器と照射対象物体の周囲は、あらゆる方向にＸ線が飛び交うＸ線充満空間に形成されていて、迷路の一部の領域で発生するＸ線を完全に遮蔽するように幾何学的な迷路を構成することは困難である。フィルムのような長尺状物体が照射対象である場合には、その照射対象を連続的に搬送する搬送路を屈曲的に形成することにより、遮蔽率を高くすることができる。硬い物体、曲げぐせがついてはいけない物体が照射対象である場合には、その搬送を屈曲的に形成することは好ましくない。

真空容器の中のメンテナンスを容易にすることが求められる。更に、直線状搬送路に関して遮蔽率を高くすることが望まれる。

実開平５−２３２００号

本発明の課題は、真空容器の中のメンテナンスを容易にする電子線照射器のＸ線遮蔽構造を提供することにある。
本発明の他の課題は、更に、直線状搬送路に関して遮蔽率を高くする電子線照射器のＸ線遮蔽構造を提供することにある。

本発明による電子線照射器のＸ線遮蔽構造は、電子線発生器（２）と、電子発生器（２）を被覆する遮蔽構造体（７）とから構成されている。遮蔽構造体（７）は、本体層（１８）と、本体層（１８）に接合する遮蔽層（１９）とから形成されている。遮蔽層（１９）のＸ線透過率は本体層（１８）のＸ線透過率より小さい。遮蔽構造体（７）は電子線発生器（２）に支持されず、遮蔽構造体（７）と電子線発生器（２）の間には空間が形成されている。このような支持関係によれば、電子線発生器（２）と遮蔽構造体（７）の分離が容易であり、且つ、電子線発生器（２）には鉛板の遮蔽層がなく、電子線発生器（２）が軽量化され、その開閉扉の開閉、又は、電子線発生器の筐体の分解が容易であり、電子線発生器（２）の曲面に鉛をはりつける工程の省略が可能である。遮蔽構造体（７）を本体層（１８）と遮蔽層（１９）に多層化することにより、構造強化と遮蔽強化を両立させ、且つ、製造原価を低減することができる。電子線照射器（２）から構造的に独立する遮蔽構造体の外側形状面は自由に設計でき、鉛の本体層（１８）に対する貼付けのような接合が容易である。

電源制御ボックス（１）が追加されている。電子線発生器（２）は電源制御ボックス（１）に支持され、電源制御ボックス（１）は電子線発生器（２）を介さずに床面（３）に支持され、遮蔽構造体（７）は床面（３）に支持されている。このような支持構造によれば、遮蔽構造体（７）と電子線発生器（２）の間は完全に又は実質的に完全に分離され、両者間の解体が容易である。遮蔽構造体（７）が車輪（支持脚２６に代替）を介して床面（３）に支持されることにより、既述の解体の作業が更に簡素化される。

電子線発生器（２）は電源ボックス（１）から概水平方向に突出して配置される設計では、遮蔽構造体（７）はその概水平方向に車輪により移動可能であり、その解体が更に簡素化される。

遮蔽構造体（７）は、第１遮蔽構造体（８）と、第２遮蔽構造体（９）とから形成されることが好ましい。第１遮蔽構造体（８）は第２遮蔽構造体（９）に支持される。第１遮蔽構造体（８）は、搬送方向（Ａ）に延びる上側搬送方向遮蔽構造体（１３）と、反搬送方向に延びる上側反搬送方向遮蔽構造体（１３）と、上側搬送方向遮蔽構造体（１３）と上側反搬送方向遮蔽構造体（１３）との間に配置され、上側搬送方向遮蔽構造体（１３）上側反搬送方向遮蔽構造体（１３）とから鉛直方向上方に延びる上側中央遮蔽構造体（１１，１２）とから構成されている。第２遮蔽構造体（９）は、上側搬送方向遮蔽構造体（１３）の下方側に配置され搬送方向に延びる下側搬送方向遮蔽構造体（１５）と、上側反搬送方向遮蔽構造体（１３）の下方側に配置され反搬送方向に延びる下側反搬送方向遮蔽構造体（１５）と、下側搬送方向遮蔽構造体（１５）と下側反搬送方向遮蔽構造体（１５）との間に配置される下側中央遮蔽構造体（１４）とから構成されている。搬送路は、上側搬送方向遮蔽構造体（１３）と下側搬送方向遮蔽構造体（１３）との間に形成され、且つ、上側反搬送方向遮蔽構造体（１５）と下側反搬送方向遮蔽構造体（１５）との間に形成される。

搬送路は遮蔽構造の中に形成され、搬送路上の処理対象の中で発生するＸ線は遮蔽構造の中に閉じ込められる。上側遮蔽構造と下側遮蔽構造は上下に分割自在に結合することが組立の簡素化のために好ましい。

第２遮蔽構造体（９）を既述の車輪を介して床面に支持することにより、電子線照射器（２）と遮蔽構造体（７）の分離が更に容易である。

電源ボックス（１）が追加される場合には、電子線発生器（２）は電源ボックス（１）に支持され、且つ、電子線発生器（２）は電源ボックス（１）から概水平方向に突出し、電源ボックス（１）は床面（３）に支持され、第２遮蔽構造体（９）は概水平方向に移動可能である。その分離作業が更に簡素化される。

上側搬送方向遮蔽構造体（１３）の下側に配置される上側Ｘ線遮蔽体（１６）と、下側搬送方向遮蔽構造体（１５）の上側に配置される下側Ｘ線遮蔽体（１６）との追加が顕著に好ましい。照射対象（Ｚ）の表裏面は平行な平面（２３，２４）に形成される。照射対象（Ｚ）は上側Ｘ線遮蔽体（１６）と下側Ｘ線遮蔽体（１６）の間に直線方向に通され、照射対象（Ｚ）と上側Ｘ線遮蔽体（１６）の間の隙間幅（Ｔ）は積極的に狭く形成され、且つ、照射対象（Ｚ）と下側Ｘ線遮蔽体（１６）の間の隙間（Ｔ）幅は積極的に狭く形成されている。このような隙間幅（Ｔ）の設定は、Ｘ線の外部への漏れを顕著に防止する。

本発明の電子線照射器のＸ線遮蔽構造は、真空容器の中のメンテナンスを容易にする。遮蔽構造の製造原価の上昇を抑制する。追加的には、直線状搬送路に関して遮蔽率を高くする。

本発明による電子線照射器のＸ線遮蔽構造の実現態は、図に対応して、詳細に記述される。電子線照射装置は、図１に示されるように、電源を内蔵する電源ボックス１と、電子線発生器２とから構成されている。電源制御ボックス１は、図示されない支持台により電子線照射室（例示：物性改質処理工場、殺菌処理工場）の床面３に支持されている。電子線発生器２は、電源制御ボックス１の側面から概ね水平方向に片持ち支持されて突き出ている。電子線発生器２の一端部位が電源制御ボックス１に着脱自在に支持されている。電子線発生器２は、概円筒の真空容器４と電子線発生源５とから形成されている。電子線発生源５は、電源制御ボックス１又は真空容器４に支持されている。真空容器４の下方部位には、電子線取出し窓６が取り付けられている。電子線取出し窓６は、Ｔｉ薄膜とＴｉ薄膜を構造的に保持する桟構造とで形成されている。真空容器４は、ステンレス鋼板で製作されている。

Ｘ線遮蔽構造７は、上側遮蔽構造８と下側遮蔽構造９とで形成されている。上側遮蔽構造８は、真空容器４の上半部分を覆う半円筒状遮蔽体１１と、真空容器４の下半部分を覆う鉛直面形成遮蔽体１２と、水平面上に配置される上側水平面形成遮蔽体１３とから形成されている。鉛直面形成遮蔽体１２は半円筒状遮蔽体１１より下方に半円筒状遮蔽体１１に一体に連続して結合し、又は、分解可能に結合し、上側水平面形成遮蔽体１３は鉛直面形成遮蔽体１２の下端部位に水平方向に両側で一体に連続して結合し、又は、組立自在に結合している。

電子線発生源５により生成される電子線のエネルギーが２００ｋｅＶの程度である標準タイプの低エネルギー型の電子線照射装置では、上側水平面形成遮蔽体１３の一方側部位は搬送方向Ａに１ｍ〜３ｍの長さの幅Ｄを有して延び、上側水平面形成遮蔽体１３の他方側部位は搬送方向Ａの逆方向に１ｍ〜３ｍの長さの幅Ｄを有して延びている。エネルギーがより高くなれば、照射対象に対して電子線が透過する透過率が高くなって、処理能力がかえって低下する。電子線エネルギーは、照射対象のサイズ、物性、照射目的により適正に定められる。電子線エネルギーをより高エネルギー化する場合には、既述の１ｍ〜３ｍの幅を更に増大することが望ましい。

Ｘ線遮蔽構造７は、搬送方向Ａに直交する方向（真空容器４の軸心線Ｌの方向）に延びている。下側遮蔽構造９は、中央下側水平面形成遮蔽体１４と両側水平面形成遮蔽体１５とで形成されている。中央下側水平面形成遮蔽体１４は、半円筒状遮蔽体１１と鉛直面形成遮蔽体１２とに鉛直方向に位置対応して配置されている。両側水平面形成遮蔽体１５は、両側の上側水平面形成遮蔽体１３に鉛直方向に位置対応して上側水平面形成遮蔽体１３の下方に配置されている。両側水平面形成遮蔽体１５は、中央下側水平面形成遮蔽体１４の両側から搬送方向Ａと反搬送方向に既述の幅Ｄを有して延びている。下側遮蔽構造９は、搬送方向Ａに直交する方向に延びている。Ｘ線遮蔽構造７は、更に、軸心線Ｌに直交する側面を形成し、上側遮蔽構造８の側面と下側遮蔽構造９の側面に接合する側面形成遮蔽構造（図示されず）を備えている。

上側遮蔽構造８と下側遮蔽構造９の間、特に、両側の上側水平面形成遮蔽体１３と両側の両側水平面形成遮蔽体１５の間の複数箇所で、概水平方向Ｘ線遮蔽体１６が介設されている。概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の上面は上側水平面形成遮蔽体１３の下面に密着的に接合し、概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の下面は両側水平面形成遮蔽体１５の上面に密着的に接合している。概水平方向Ｘ線遮蔽体１６と上側水平面形成遮蔽体１３との間に隙間はない。概水平方向Ｘ線遮蔽体１６と両側水平面形成遮蔽体１５との間に隙間はない。複数の概水平方向Ｘ線遮蔽体１６は、搬送方向に適正間隔で離隔的に配置されている。概水平方向Ｘ線遮蔽体１６は、電子線取出し窓６の下方領域には存在しない。概水平方向Ｘ線遮蔽体１６には、搬送方向に貫通し照射対象Ｚを搬送方向Ａに通過させる通過空間又は通過穴１７が開けられている。一方側の上側水平面形成遮蔽体１３と一方側の両側水平面形成遮蔽体１５との間に介設されている２体の概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の間の離隔距離は、概ね既述の幅Ｄである。他方側の上側水平面形成遮蔽体１３と他方側の両側水平面形成遮蔽体１５との間に介設されている２体の概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の間の離隔距離は、概ね既述の幅Ｄである。

図２は、鉛直面形成遮蔽体１２、上側水平面形成遮蔽体１３、又は、両側水平面形成遮蔽体１５の一部分を示している。以下、鉛直面形成遮蔽体１２が代表される。鉛直面形成遮蔽体１２は、本体層１８と遮蔽体層１９とから形成されている。本体層１８は構造（強化）部分であり、金属（例示：鉄板）で形成されている。遮蔽体層１９は、本体層１８の材料の遮蔽率より高い遮蔽率を有する金属（例示：鉛）で形成されている。本体層１８と遮蔽体層１９の内外関係は特には規定されない。図３は、半円筒状遮蔽体１１の一部分を示している。半円筒状遮蔽体１１は、本体層１８と遮蔽体層１９とから形成されている。半円筒状遮蔽体１１の本体層１８と遮蔽体層１９の内外関係は特には規定されない。

図４は、概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の詳細を示している。概水平方向Ｘ線遮蔽体１６は、本体部分２１と本体部分２１の外側面を完全に被覆する被覆部分２２とから形成されている。本体部分２１は鉄製であり、被覆部分２２は鉛製である。上側の被覆部分２２と下側の被覆部分２２が対向する対向面２３，２４は、搬送面に概ね平行である。通過穴１７を通る照射対象Ｚの上面と上側対向面２３との間の隙間幅Ｔ、又は、照射対象Ｚの下面と下側対向面２４との間の隙間幅Ｔは、設計的に可能である限り狭く形成されている。照射対象Ｚと概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の接触による弊害がなければ、隙間幅Ｔは零に設計される。又は、隙間幅Ｔは、設計的に許容される照射対象Ｚの上下方向揺れ幅の程度に設計される。その揺れ幅を小さくするために、照射対象Ｚを適正位置で支持し又は挟持するローラの追加は好ましい。

図１に示されるように、電源制御ボックス１の全面（全外側面、全周面）を被覆する遮蔽構造２５の追加は好ましい。その場合に、Ｘ線遮蔽構造７と遮蔽構造２５は、着脱可能に結合される。Ｘ線遮蔽構造７と遮蔽構造２５の接合部分の接合線又は接合面を被覆する遮蔽構造が更に追加される。真空容器４の軸心線Ｌの方向に移動自在に真空容器４を電源制御ボックス１に連結する場合には、真空容器４を移動台車（図示されず）の上に支持することが好ましい。この場合には、下側遮蔽構造９を支持する支持脚２６は車輪（図示されず）に代えられる。

真空容器４は、電源制御ボックス１に支持されるが、Ｘ線遮蔽構造７には支持されていない。Ｘ線遮蔽構造７は電子線発生器２に支持されていない。Ｘ線遮蔽構造７は、電源制御ボックス１に支持されず、電源制御ボックス１を支持する床面３に支持されている。上側遮蔽構造８と下側遮蔽構造９の一体構成物であるＸ線遮蔽構造７は、電子線発生器２に接触していない。Ｘ線遮蔽構造７の上側遮蔽構造８と下側遮蔽構造９は、同体に真空容器４から無接触に軸心線Ｌの方向に引き抜かれ、又は、無接触に軸心線Ｌの方向に外挿（又は、外装）される。このような無接触引き抜きと無接触外挿は、支持脚２６が車輪である場合に特に便利である。真空容器４は、Ｘ線遮蔽構造７又はＸ線遮蔽構造７の上側遮蔽構造８による被覆から容易に開放される。メンテナンス作業員は、このように開放される真空容器４を分割し、又は、その真空容器４の側面の開閉扉を開き、真空容器４の内部に入り込んで、又は、作業用道具を真空容器４の内部に差し込んで、電子線発生源５の補修又は取替えを容易に行うことができる。電子線発生源５は、電子放出フィラメント、グリッド電極のような電子加速器（図示されず）を含んでいる。Ｘ線遮蔽構造７は一体構造化されていて、１度の作業で遮蔽構造の全体の無接触引き抜き又は無接触外挿が可能である。

真空容器４の内部の電子線が真空容器４で吸収される際に生成されるＸ線は、真空容器４を容易に透過するが、半円筒状遮蔽体１１の遮蔽体層１９、又は、鉛直面形成遮蔽体１２の遮蔽体層１９で吸収される。上側遮蔽構造８を透過して上側遮蔽構造８の外側にＸ線が透過する確率は小さい。電子線取出し窓６を透過し更に照射対象Ｚを透過するＸ線は、中央下側水平面形成遮蔽体１４の遮蔽体層１９で吸収される。

図５は、照射対象Ｚに突き当たる電子線が照射対象Ｚの点Ｐで吸収されることに起因して生成されるＸ線の遮蔽の効果を示している。点Ｐで生成されるＸ線は、照射対象Ｚの中で進む間にやがて照射対象Ｚの中の点Ｐ’で吸収される。点Ｐで生成され概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の端縁Ｑに向かうＸ線の軌跡と照射対象Ｚの中心平面（中心水平面）との間の角度θは非常に小さく、隙間幅がＴである隙間を通過するＸ線の量は非常に小さい。点Ｐから点Ｑに向かうＸ線は、その軌跡の大半が照射対象の中にあり、途中で照射対象に吸収される確率が高い。照射対象の表面近傍で生成されるＸ線であり点Ｑを通るＸ線の量は極めて少ない。そのようなＸ線が上側水平面形成遮蔽体１３の端に配置されている概水平方向Ｘ線遮蔽体１６の隙間を通り抜ける確率は更に非常に小さい。

図６は、照射対象Ｚに突き当たる電子線が照射対象Ｚの点Ｒで吸収されることに起因して生成されるＸ線の遮蔽を示している。点Ｒで生成されるＸ線は、照射対象Ｚの中で進む間にやがて照射対象Ｚの中の点Ｒ’で吸収される。点Ｒで生成され上側水平面形成遮蔽体１３の端部の端縁Ｓに向かうＸ線の軌跡と照射対象Ｚの中心平面（中心水平面）との間の角度θは非常に小さく、隙間幅がＴである隙間を通過するＸ線の量は非常に小さい。

図１は、本発明による電子線照射器のＸ線遮蔽構造の実現態を示す断面図である。 図２は、図１の一部を示す断面図である。 図３は、図１の他の部分を示す断面図である。 図４は、図１の更に他の一部を示す断面図である。 図５は、Ｘ線吸収を示す断面図である。 図６は、他のＸ線吸収を示す断面図である。

符号の説明

１…電源制御ボックス
２…電子発生器
３…床面
７…遮蔽構造体
８…第１遮蔽構造体
９…第２遮蔽構造体
１１，１２…上側中央遮蔽構造体
１３…上側搬送方向遮蔽構造体又は上側反搬送方向遮蔽構造体
１５…下側搬送方向遮蔽構造体又は下側反搬送方向遮蔽構造体
１６…上側Ｘ線遮蔽体
１８…本体層
１９…遮蔽層
２３，２４…平面
Ｔ…隙間幅
Ｚ…照射対象

Claims (8)

1. 電子線発生器と、
   前記電子発生器を被覆する遮蔽構造体とを具え、
   前記遮蔽構造体は
   本体層と、
   前記本体層に接合する遮蔽層とを備え、
   前記遮蔽層のＸ線透過率は前記本体層のＸ線透過率より小さく、
   前記遮蔽構造体は前記電子線発生器に支持されず、前記遮蔽構造体と前記電子線発生器の間には空間が形成されている
   電子線照射器のＸ線遮蔽構造。
2. 電源ボックスを更に具え、
   前記電子線発生器は前記電源ボックスに支持され、前記電源ボックスは床面に支持され、前記遮蔽構造体は前記床面に支持されている
   請求項１の電子線照射器のＸ線遮蔽構造。
3. 前記遮蔽構造体は車輪を介して前記床面に支持される
   請求項２の電子線照射器のＸ線遮蔽構造。
4. 前記電子線発生器は前記電源ボックスから概水平方向に突出し、
   前記遮蔽構造体は前記概水平方向に前記車輪により移動可能である
   請求項３の電子線照射器のＸ線遮蔽構造。
5. 前記遮蔽構造体は、
   第１遮蔽構造体と、
   第２遮蔽構造体とを備え、
   前記第１遮蔽構造体は前記第２遮蔽構造体に支持され、
   前記第１遮蔽構造体は、
   搬送方向に延びる上側搬送方向遮蔽構造体と、
   反搬送方向に延びる上側反搬送方向遮蔽構造体と、
   前記上側搬送方向遮蔽構造体と前記上側反搬送方向遮蔽構造体との間に配置され、前記上側搬送方向遮蔽構造体と前記上側反搬送方向遮蔽構造体とから鉛直方向上方に延びる上側中央遮蔽構造体とを具え、
   前記第２遮蔽構造体は、
   前記上側搬送方向遮蔽構造体の下方側に配置され搬送方向に延びる下側搬送方向遮蔽構造体と、
   前記上側反搬送方向遮蔽構造体の下方側に配置され反搬送方向に延びる下側反搬送方向遮蔽構造体と、
   前記下側搬送方向遮蔽構造体と前記下側反搬送方向遮蔽構造体との間に配置される下側中央遮蔽構造体とを具え、
   搬送路は、前記上側搬送方向遮蔽構造体と前記下側搬送方向遮蔽構造体との間に形成され、且つ、前記上側反搬送方向遮蔽構造体と前記下側反搬送方向遮蔽構造体との間に形成される
   請求項２の電子線照射器のＸ線遮蔽構造。
6. 前記第２遮蔽構造体は車輪を介して前記床面に支持される
   請求項５の電子線照射器のＸ線遮蔽構造。
7. 電源ボックスを更に具え、
   前記電子線発生器は前記電源ボックスに支持され、且つ、前記電子線発生器は前記電源ボックスから概水平方向に突出し、前記電源ボックスは前記床面に支持され、前記第２遮蔽構造体は前記概水平方向に移動可能である
   請求項６の電子線照射器のＸ線遮蔽構造。
8. 前記上側搬送方向遮蔽構造体の下側に配置される上側Ｘ線遮蔽体と、
   前記下側搬送方向遮蔽構造体の上側に配置される下側Ｘ線遮蔽体とを更に具え、
   照射対象の表裏面は平行な平面に形成され、
   前記照射対象は上側Ｘ線遮蔽体と下側Ｘ線遮蔽体の間に直線方向に通され、前記照射対象と前記上側Ｘ線遮蔽体の間の隙間幅は積極的に狭く形成され、且つ、前記照射対象と前記下側Ｘ線遮蔽体の間の隙間幅は積極的に狭く形成されている
   請求項５の電子線照射器のＸ線遮蔽構造。

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