JP2005257476A - 電子線照射装置の電子線取出し窓構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高エネルギー化（高密度化）。
【解決手段】電子線（２７）を生成する真空容器（１）の開口部位（２）に取り付けられる第１桟構造窓枠（３）と、その外側で第１桟構造窓枠（３）に対して取り付けられる第２桟構造窓枠（４）とから構成されている。第１桟構造窓枠（３）と第２桟構造窓枠（４）の間に第１電子線透過膜（６）が挟み付けられて取り付けられ、第２桟構造窓枠（４）と押さえ枠（５）の間に第２電子線透過膜（８）が取り付けられる。第１電子線透過膜（６）と第２電子線透過膜（８）との間は冷却通路（１３又は１４）として形成される。冷却通路に通される気体の圧力は大気圧より低い。冷却通路に通される気体の圧力が低いことは、窓構造を多様に簡素化することができ、強度条件が高くなることはないので、二重の電子線取出し薄膜の合計膜厚を薄く抑え、結果的に高エネルギー化を実現することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子線照射装置の電子線取出し窓構造に関し、特に、透過膜が二重化される電子線照射装置の電子線取出し窓構造に関する。

電子線照射装置は、殺菌、物理的化学的物性の改質のために多用途の開発が期待されている。電子線照射装置は、真空容器の中で生成される電子線を真空容器の一部として形成される電子線透過窓又は電子線照射窓を通して照射対象に照射する。電子線透過窓は、薄い金属薄膜（例示：Ｔｉ薄膜）とそのＴｉ薄膜に強化構造を与える桟とから構成されている。Ｔｉ薄膜は、電子エネルギー線の透過率を高くするために薄く形成されている。Ｔｉ薄膜で吸収される電子線エネルギーは、熱に変換され、Ｔｉ薄膜は高温化する。Ｔｉ薄膜の高温化は、Ｔｉ薄膜の強度の劣化を招く。強度の劣化を招く高温化の回避は、高エネルギー化と高密度化のために重要である。

Ｔｉ薄膜の高温化を回避する技術は多くが知られ、後掲特許文献１に見られるように、薄膜面は液体又は気体で冷却される。Ｔｉ薄膜の強度の向上のためには、Ｔｉ薄膜を厚くすることが通常は考えられる。冷却速度の向上のためには、Ｔｉ薄膜を厚くしないで、Ｔｉ薄膜を二重化して冷却することが望ましい。

二重化される電子線取出し薄膜を用いて高エネルギー化又は高密度化を実現することが求められる。

特開２００２−３３３４９９号 特開２００１−９９９９７号

本発明の課題は、二重化される電子線取出し薄膜を用いて高エネルギー化又は高密度化を実現する電子線照射装置の電子線取出し窓構造を提供することにある。
本発明の他の課題は、更に高密度化する電子線照射装置の電子線取出し窓構造を提供することにある。

本発明による電子線照射装置の電子線取出し窓構造は、電子線（２７）を生成する真空容器（１）と、真空容器（１）の開口部位（２）に取り付けられる第１桟構造窓枠（３）と、第１桟構造窓枠（３）の外側で第１桟構造窓枠（３）に対して取り付けられる第２桟構造窓枠（４）と、第２桟構造窓枠（４）の外側で第２桟構造窓枠（４）に対して取り付けられる押さえ枠（５）とから構成されている。第１桟構造窓枠（３）と第２桟構造窓枠（４）の間に第１電子線透過膜（６）が挟み付けられて取り付けられる。第２桟構造窓枠（４）と押さえ枠（５）の間に第２電子線透過膜（８）が取り付けられる。第１電子線透過膜（６）と第２電子線透過膜（８）との間は冷却通路（１３又は１４）として形成される。冷却通路に通される気体の圧力は大気圧より低い。

冷却通路に通される気体の圧力が低いことは、後述されるように、窓構造を多様に簡素化することができる点で有利である。両膜の間の気圧を大気圧以下にして両膜にかかる圧力を低くすることにより、二重の電子線取出し薄膜の合計膜厚を薄く抑え、且つ、両膜の間に冷却気体を通すことにより両膜を同時的に冷却し、結果的に高エネルギー化を実現することができる。

第１電子線透過膜（６）と第１桟構造窓枠（３）の間には気体の侵入を防止するパッキングが公知技術と同様に設けられるが、第２電子線透過膜（８）と第２桟構造窓枠（４）の間には気体の侵入を防止するパッキングは不必要であり、且つ、第１電子線透過膜（６）と第２電子線透過膜（８）との間にはパッキングは不要であり、両パンキングは積極的に設けられていない。気体漏洩は冷却効果の低下に関与しない。このため、構造窓枠の全体の厚みを薄くすることができる。その厚みの低減は、電子線の全体の透過量を増大させることができる。第１電子線透過膜（６）と第２桟構造窓枠（４）の間のパッキングも同様に不要であり、第２電子線透過膜（８）と第２桟構造窓枠（４）の間のパッキングも同じ理由により不要である。

冷却通路は、第２桟構造窓枠（４）に形成され特定方向に並ぶ複数の桟（１２）の間に形成される第１冷却通路（１３）と、第１冷却通路（１３）より内側に形成され桟（１２）の内面と第１電子線透過膜（６）との間に形成され第１冷却通路（１３）に接続する第２冷却通路（１４）とから形成されている。第２電子線透過膜（８）と第２桟構造窓枠（４）は第１冷却通路（１３）の中の気体により冷却され、第１電子線透過膜（６）は第２冷却通路（１４）の中の気体により冷却される。桟の間が冷却通路として利用され、冷却効率が有効に高くなる。

電子線（２７）は非対称なエネルギー密度（図８（ｂ））を有し、第１電子線透過膜（６）の一方側でエネルギー密度が高く第１電子線透過膜（６）の他方側でエネルギー密度が低い場合には、気体は冷却通路の中でその他方側からその一方側に流される。このような冷却気体の流れ方向は、膜温度の平滑化の点で顕著に有効である。

気体として空気が用いられることは有効である。冷却通路の上流側に接続する空気供給管（２１）と、冷却通路の下流側に接続する空気吸引管（２３）と、空気吸引管（２３）に介設されるポンプ（２５）とが追加される。空気供給管（２１）の管端（２２）は大気中に開放され、且つ、空気吸引管（２３）の管端（２４）は直接に又は排気ダクトを介して大気中に開放される。冷却通路は負圧化され、空気の侵入の防止は不要であり、従って、冷却気体の循環路を大気中から隔離する必要がなく、冷却装置を簡素化することができる。

第２桟構造窓枠（４）の枠体（１１）の中に枠体内冷却通路（２９）を設けることは有効である。枠体内冷却通路（２９）には水が通されることが有効である。

気体の圧力は真空容器が配置されている周囲環境の大気圧の０．７倍より高く特には０．９倍より低いことが望ましい。実機の性能比較では、構造強化と膜厚の合計値の低減の両面で０． ８気圧が合理的であることが見出されている。第２電子線透過膜（８）の膜厚は第１電子線透過膜（６）の膜厚より薄いことが合理的である。

第１桟構造窓枠は、第１桟と、第２桟と、その他の多くの桟を形成している。第１桟と第２桟はそれぞれに第１面と第２面を有し、第１面と第２面の間の角度は鋭角に形成され、電子線のうち第１桟に向かう第１桟向き第１部分（ｅ［２，Ｒ］）は第１桟の第１面に投射され、電子線のうち第１桟に向かう第１桟向き第２部分（ｅ［２，Ｌ］）は第１桟の第２面に投射され、電子線のうち第２桟に向かう第２桟向き第１部分（ｅ［１，Ｌ］）は第２桟の第１面に投射され、電子線のうち第２桟に向かう第２桟向き第２部分（ｅ［１，Ｒ］）は第２桟の前記第２面に投射される。電子線は第１面と第２面で光学類似的に反射し、桟に吸収される量が大幅に減少し有効に利用され、且つ、桟の発熱により電子線透過膜の温度上昇が顕著に抑制される。この場合に、第１桟は端部側により近い位置に配置され、第２桟は第１桟より中央側により近い位置に配置され、第１桟の既述の鋭角は第２桟の鋭角より小さいことが電子線利用率の向上と発熱抑制の両面で顕著に有効である。

第２桟構造窓枠中に冷却液通路（２９）が形成されることが好ましく、又は、第２桟構造窓枠の外側面に冷却液通路を接合させることが好ましい。第１桟構造窓枠（３）の中に冷却通路が形成され、且つ、第２桟構造窓枠（４）に冷却通路が形成されない場合には、第１桟構造窓枠（３）の中の冷却通路（３２’）で冷却される熱伝達媒体（３２）を第２桟構造窓枠（４）に熱的に接合することが好ましい。薄膜押さえ（５）の外側面に接合する冷却空気案内ヘッダ（３３）の追加は更に好ましい。冷却空気案内ヘッダ（３３）の内部には、冷却通路（１３，１４）に冷却用の気体を送り込む通路（３５）と、冷却通路（１３，１４）からその気体を排出する通路（３５）とが形成され、既述の方向に冷却気体が流される。

窓構造の開口幅の関係の調整は、発熱抑制のために効果的である。第１桟構造窓枠（３）の開口幅（特には反真空側開口縁の位置の開口幅）はＤ１で表され、第２桟構造窓枠（４）の開口幅はＤ２で表され、押さえ枠（５）の開口幅はＤ３で表され、冷却空気案内ヘッダの開口幅はＤ４で表されると、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４であることが効果的である。

本発明による電子線照射装置の電子線取出し窓構造は、発熱抑制による構造安定化を実現し、結果的に、高エネルギー化又は高密度化を促進することができる。

本発明による電子線照射装置の電子線取出し窓構造の実現態は、図に対応して、詳細に記述される。電子線照射装置の出射窓１０は、図１に示されるように、真空容器１に空けられる開口部位２に取り付けられる。出射窓１０は、第１桟構造窓枠３と第２桟構造窓枠４と薄膜押さえ５から構成されている。第１Ｔｉ薄膜６は、第１桟構造窓枠３と第２桟構造窓枠４との間に密着的に接合される。Ｔｉ薄膜に限られず、Ｔｉ合金薄膜、Ａｌ薄膜のような金属薄膜が利用可能である。第２桟構造窓枠４と第１桟構造窓枠３の間にパッキングを介設することができ、更には、第１Ｔｉ薄膜６と第２桟構造窓枠４の間に他のパッキングを介設することができるが、第１桟構造窓枠３と第１Ｔｉ薄膜６の間にのみパッキングを介設することが最善である。第１Ｔｉ薄膜６は、第１桟構造窓枠３の外側面として形成される第１取付け面７に第２桟構造窓枠４により押さえつけられて取り付けられる。第２Ｔｉ薄膜８は、第２桟構造窓枠４の外側面として形成される第２取付け面９に薄膜押さえ５により押さえつけられて取り付けられる。第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８はともに、５μｍ〜１０μｍの程度の厚みに形成されている。

第２桟構造窓枠４は、矩形状の第２周囲枠１１と特定方向Ｘに並ぶ複数の第２桟要素を含む第２桟群１２とから形成されている。１つの第１桟要素は、参照番号１２で代表される。第１桟要素１２は、第１周囲枠１１に一体構造化されている。第１桟要素１２は、特定方向Ｘに直交する直交方向Ｙに延びて第１周囲枠１１に一体的に結合している。第１桟要素１２の厚み（特定方向Ｘと直交方向Ｙに直交する電子線照射基準方向Ｚの厚み）は、第１周囲枠１１の厚みより薄い。特定方向Ｘに隣り合う２つの第１桟要素１２の間は、複数の第１冷却通路１３として形成されている。第１冷却通路１３の中に導入される冷却媒体としては、室温の空気が好適である。冷却媒体の主流の流れ向きは、概ね直交方向Ｙ（矢Ａ）である。複数の第１冷却通路１３の上流側は共通の空気供給通路（図示されず）に接続され、複数の第１冷却通路１３の下流側は共通の空気排出通路（図示されず）に接続されている。

第１桟要素１２の内側面（容器中心側面）より内側空域は、共通の第２冷却通路１４として形成されている。第２冷却通路１４は、第１桟要素１２と第１Ｔｉ薄膜６の電子線照射基準方向Ｚの間の空間に一致している。複数条の第１冷却通路１３と単一（共通）の第２冷却通路１４は、単一冷却流路を形成している。単一冷却流路は、第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８との間に形成されている。

第１桟構造窓枠３は、矩形状の第１周囲枠１５と特定方向Ｘに並ぶ複数の第１桟要素を含む第１桟群とから形成されている。１つの第１桟要素は、参照番号１６で代表される。第１桟要素１６は、第１周囲枠１５に一体構造化されている。第１桟要素１６は、直交方向Ｙに延びて第１周囲枠１５に一体的に結合している。第１桟要素１６は、特定方向Ｘに第２桟要素１２に位置的に一致して配置されている。第２Ｔｉ薄膜８の内側面（裏面）は、複数の第２桟要素１２の外側面（表面）に密着的に大気圧で押し付けられる。第１Ｔｉ薄膜６の内側面は、複数の第２桟要素１６の外側面に密着的に冷却気体気圧で押し付けられる。薄膜押さえ５は複数のボルト１７で第２桟構造窓枠４に圧着的に取り付けられる。第２周囲枠１１は、図示されない他のボルトで第１桟構造窓枠３に対して圧着的に取り付けられる。薄膜押さえ５は、矩形状開口１８を内側に形成する第３周囲枠１９として形成されている。

真空容器１の中は、真空化される。第２Ｔｉ薄膜８の外側面には、大気圧が作用する。第１冷却通路１３と第２冷却通路１４とで形成される共通冷却通路に導入される冷却気体の気圧は、大気圧の７０％〜９０％に調整されている。第２Ｔｉ薄膜８には、外側から内側に向く０．２気圧が作用する。第１Ｔｉ薄膜６には、外側から内側に向く０．８気圧が作用する。第２Ｔｉ薄膜８は、０．２気圧で第２桟要素１２に圧着する。第１Ｔｉ薄膜６は、０．８気圧で第１桟要素１６に圧着する。外側から圧力を受ける第２Ｔｉ薄膜８を外側で支持する桟構造は不要であり、電子線を吸収する断面積が少なくなる。厚みが薄くなれば、厚みのエキスポーネンシャル関数で電子線透過率が向上し、粒子線密度が高くなり、透過線のエネルギー密度は大きくなる。外側から圧力を受ける第１Ｔｉ薄膜６を外側で支持する桟構造は不要であり、電子線を吸収する断面積は少なく、粒子線のエネルギー減衰と粒子線密度の低下を回避することができる。

電子線は、電子線照射基準方向Ｚにカーテン状に又はコーン状に分布して、複数の第１桟要素１６の間の隙間と第１Ｔｉ薄膜６を透過し、更に、複数の第２桟要素１２の間の隙間と第２Ｔｉ薄膜８を透過して、出射窓１０から出射され、矩形状開口１８を通って、照射対象（例示：改質対象のフィルム）に照射される。電子線は、主として、第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８で吸収され、第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８は高温化する（例示：５００゜Ｃ）。第２冷却通路１４と第１冷却通路１３に同一方向に、空気が流される。第２Ｔｉ薄膜８の内側面は、第１冷却通路１３を流れる空気により冷却される。第１Ｔｉ薄膜６の外側面は、第２冷却通路１４を流れる空気により冷却される。第１冷却通路１３と第２冷却通路１４は、大気圧に対して負圧化され、桟構造が簡素化され、且つ、Ｔｉ薄膜の二重化により合計厚みが従来構造のものより薄く、全体の透過率が高く、且つ、エネルギー減衰率が低くなっていて、高エネルギー化と高密度化が同時に実現される。

図３は、出射窓１０の周囲環境と冷却気体循環系を示している。出射窓１０の上流側側面に冷却気体供給管２１の管端が接合している。冷却気体供給管２１の吸込み側管端２２は、大気中に開放されている。吸込み側管端２２は、出射窓１０から遠く離隔する位置に配置されている。出射窓１０の下流側側面に冷却気体吸引管２３の管端が接合している。冷却気体吸引管２３の排出側管端２４は、大気中に直接に開放され、又は、排気ダクトを介して大気中に開放されていて、吸込み側管端２２と排出側管端２４は結果的に大気中を介して循環的に接続している。排出側管端２４の近くで冷却気体吸引管２３に吸引ポンプ２５が介設されている。吸込み側管端２２を出射窓１０の周辺から遠ざけることにより、電子線２７が照射される照射対象２６から放出されるガス成分が冷却気体に含まれることを回避することができる。温度的に問題がなく、異物混入の問題がなければ、工場内の通常の空気がそのままに用いられる。このような観点から、電子線の照射により照射対象２６から放出される化学物質の混入を回避するために、吸込み側管端２２を出射窓１０の周囲環境から遠くに離すことが望ましい。

図１に示される閉じた矩形線領域Ｐには、大気又は第２冷却通路１４の中の空気が真空容器１の中に侵入することを防止するためのＯリング又はパッキンが介設される。矩形線領域Ｑを通って第１冷却通路１３又は第２冷却通路１４に侵入する空気は、第１冷却通路１３と第２冷却通路１４の流れに組み込まれる。その侵入空気の温度は、第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８の温度と比較して顕著に低いため、矩形線領域Ｑから侵入し、更に、第２桟構造窓枠４と第１Ｔｉ薄膜６の間から侵入する空気は、冷却気体として作用する。同様に、冷却気体供給管２１に侵入する気体も冷却気体として作用するので、冷却気体供給管２１に漏れ防止構造を組み込む必要がない。パッキンの省略は、枠の厚みの減少を可能にする。このように、循環系の負圧構造は、出射窓１０の二重構造を簡素化し、且つ、吸い込み側配管を簡素化することができる。

図４は、温度上昇抑制の追加的改善例を示している。電子線ビームがカーテン状に又はコーン状に拡がり角度θで第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８に入射する場合には、第１桟構造窓枠３の第２桟要素１６の開口幅Ｄ１と、第２桟構造窓枠４の第１桟要素１２の開口幅Ｄ２と薄膜押さえ５の矩形状開口１８の開口幅Ｄ３は、下記関係で規定され設計される。
Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３
ここで、開口幅は電子線ビームが拡がる方向の開口幅である。第１桟構造窓枠３と第２桟構造窓枠４と薄膜押さえ５の温度は、第１桟構造窓枠３の端面と第２桟構造窓枠４の端面と薄膜押さえ５の開口とでそれぞれに電子線が失うエネルギーに相当して上昇する。第２桟構造窓枠４と薄膜押さえ５の開口の内側縁は、第１桟構造窓枠３の開口幅で規定されるビームの拡がり角度θで示される立体領域の外側に位置し、第１桟構造窓枠３に比較して、第２桟構造窓枠４と薄膜押さえ５で失われる電子線の量が軽減される。このような開口幅の設計は 第１桟構造窓枠３が冷却構造（例示：冷却水使用）を有し、第２桟構造窓枠４が冷却構造を有さない場合に、第１冷却通路１３と第２冷却通路１４に流れる冷却気体の温度上昇を抑制する著しい効果をもたらす。

図５は、温度上昇抑制の他の追加的改善例を示している。第２桟構造窓枠４の中に、冷却媒体液通路２９が刳り抜かれて形成されている。冷却媒体液通路２９は、第２周囲枠１１の中に概ね閉じた通路として形成される。その通路の一端側は冷却水の入り口として形成され、その通路の他端側は冷却水の排出口として形成される。又は、第２周囲枠１１の表面側（大気圧側）に冷却水管３１が取り付けられる。

第２周囲枠１１を冷却することにより、第２周囲枠１１に一体化されている第１桟要素１２が冷却され、第１桟要素１２に案内される冷却空気が第１桟要素１２により冷却される。このような冷却空気の徐熱により、冷却空気による第２Ｔｉ薄膜８の冷却効果が相乗的に増大する。

図６は、温度上昇抑制の更に他の追加的改善例を示している。第２周囲枠１１に冷却水通路を設けることが困難である場合に、積極的に冷却されている第１桟構造窓枠３と第２周囲枠１１との間に伝熱媒体３２を介設することが好ましい。伝熱媒体３２の一端は第２周囲枠１１に熱的に接合し（一体物材料を削りだして熱伝達一体物を製作し、又は、挿入により熱的接合を行って）、伝熱媒体３２の他端は第１桟構造窓枠３の中に通されている冷却水配管３２’に溶接のような手段により熱的に接合する。第２周囲枠１１は、伝熱媒体３２を介して第１桟構造窓枠３により冷却される。

図７は、温度上昇抑制の更に他の追加的改善例を示している。冷却空気案内ヘッダ３３が追加されている。冷却空気案内ヘッダ３３は、薄膜押さえ５の両側の枠部分に外側から接合している。このような冷却空気案内ヘッダ３３は、左右対称に配置される。一方側の冷却空気案内ヘッダ３３は導入用として用いられ、他方側の冷却空気案内ヘッダ３３は排出用として用いられる。図示される冷却空気案内ヘッダ３３は、導入側のものとして示されている。冷却空気案内ヘッダ３３は、共通空気通路３４と隣り合う第１桟要素１２の間の第１冷却通路１３に冷却空気を分配する分配通路３５とを形成している。分配通路３５は、薄膜押さえ５と第２桟構造窓枠４とを貫通して第２冷却通路１４に連通している。冷却空気案内ヘッダ３３の開口幅Ｄ４と薄膜押さえ５の開口幅Ｄ３と第２桟構造窓枠４の開口幅Ｄ２と第１桟構造窓枠３の開口幅Ｄ１とは、既述の関係に更に冷却空気案内ヘッダ３３の開口幅の関係が付加されて、次式で規定されて設計される。
Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４
ここで、開口幅は、既述の通り、電子線ビームが拡がる方向の開口幅である。第１桟構造窓枠３、第２桟構造窓枠４、薄膜押さえ５と冷却空気案内ヘッダ３３の開口の内側縁は、第１桟構造窓枠３の開口幅Ｄ１で規定されるビームの拡がり角度θで示される立体領域の外側に位置し、第１桟構造窓枠３に比較して、第２桟構造窓枠４と薄膜押さえ５と冷却空気案内ヘッダ３３で電子線が失う量が軽減される。このような開口幅の設計は 第１桟構造窓枠３が冷却構造（例示：冷却水使用）を有し、第２桟構造窓枠４と薄膜押さえ５と冷却空気案内ヘッダ３３が冷却構造を有さない場合に、第１冷却通路１３と第２冷却通路１４に流れる冷却気体の温度上昇の抑制に著しい効果をもたらす。冷却空気案内ヘッダ３３の温度を低減することにより冷却気体の上流側の冷却空気案内ヘッダ３３においては、冷却気体の温度低下をもたらし、第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８の冷却に著しい効果をもたらす。

冷却空気案内ヘッダ３３は斜めに傾斜している。このような傾斜の角度を電子線ビームの既述の拡がり角θより大きい角度に設計することにより、既述の通り、冷却空気案内ヘッダ３３の温度を低減することができ、冷却気体の温度低下をもたらし、その結果として、第１Ｔｉ薄膜６と第２Ｔｉ薄膜８の冷却に著しい効果をもたらす。電子線ビームの密度分布が中心面Ｓに対して非対称である場合には、電子線密度が低い側からそれが高い側に冷却空気の流れ方向Ａ（図１参照）を定めることは賢明である。図８（ｂ）に示されるようにビーム強度（断面積密度：エネルギーは概ね一定）が分布している場合には、図８（ａ）に示されるように、密度が低い側から密度が高い側に向く流れ方向Ａが設定される。

図９は、温度上昇抑制の更に他の追加的改善例を示している。本実現例は、更に高密度化を促進する。図９は、図１の中央側面断面を示している。電子線源は、特定方向Ｘに拡がる扇状ビームを生成する線状源として抽象化されて示されている。図には、記述の便宜のために、３つの角度位置に配置される５つの第１桟要素１２と第２桟要素１６が示されている。第１桟要素１２と第２桟要素１６のそれぞれの内側縁は、先鋭に線状化されている。５つの第１桟要素１２は、それぞれに、左右反射面を有する。角度θｊ（ｊ＝１，２，３）の位置に配置される第１桟要素の左右反射面の角度は、各基準角度θｊに対して、θ［ｊ，Ｌ］とθ［ｊ，Ｒ］で示されている。
０＝θ［３，Ｒ］＜θ［２，Ｒ］＜θ［１，Ｒ］
θ［１，Ｌ］＜θ［２，Ｌ］＜θ［３，Ｌ］
ここで、Ｒ（右）とＬ（左）は、鏡面対称に表示されている。反射面角度がθ［３，Ｒ］である反射面に電子線ｅ［３，Ｒ］が入射する入射角度は零である。より中央側にあり反射面角度がθ［１，Ｒ］である右側反射面に電子線ｅ［１，Ｒ］が入射する入射角度は、より端側にあり反射面角度がθ［２，Ｒ］である右側反射面に電子線ｅ［２，Ｒ］が入射する入射角度より大きい。このような反射面角度の設計は自由に行われ、各桟要素の位置に対応して左右の反射角度を調整することにより、ビームをより端側に寄せ、又は、ビームを中央側に寄せ、そのビームの反射偏向角度を自由に設計して、照射対象に照射される電子線に適正な確率密度分布を調整的に与えることができる。確率分布的には、電子線の反射法則は光の反射法則に同じである（入射角度は反射角度に同じである。）。既述の反射面の角度分布は、第２桟要素１６に対して同じである。このように桟形状を幾何学的に工夫することにより、ビーム分布を自由に設計することができ、且つ、反射線密度を高くすることにより発熱を抑制して高密度化に資することができる。

第１桟要素１２の内側端が先鋭に形状化されていない場合には、特に、その内側端面が電子線に対して直角に形成されている場合には（入射角度が９０度であれば）、その電子線が第１桟要素１２に熱を与えるが、入射角度が小さい電子線は大きい確率で反射し、第１桟要素１２に与える熱が小さくなる。このような反射面形成桟は、出射窓１０から出射する電子線ビーム密度の角度分布を調整し、電子線ビームを全角度的に均等化することのような電子線ビームの偏向性の適正化を容易に可能にし、第１桟要素１２の中で失うエネルギー量を顕著に低減することができる。このような適正化は、第２桟要素に対しても可能である。

図１は、本発明による電子線照射装置の電子線取出し窓構造の実現態を示す断面図である。 図２は、図１Ｉ−ＩＩ線断面図である。 図３は、本発明による電子線照射装置の電子線取出し窓構造の追加的な実現態を示す斜軸投影図である。 図４は、図１の一部を示す断面図である。 図５は、冷却構造の他の実現態を示す断面図である。 図６は、冷却構造の更に他の実現態を示す断面図である。 図７は、冷却構造の更に他の実現態を示す断面図である。 図８（ａ），（ｂ）は、冷却構造の更に他の実現態を示し、同図（ａ）は断面を示し、同図（ｂ）はグラフである。 図９は、桟の実現態を示す断面図である。

符号の説明

１…真空容器
３…第１桟構造窓枠
４…第２桟構造窓枠
５…押さえ枠
６…第１電子線透過膜
８…第２電子線透過膜
１１…枠体
１２…桟
１３…冷却通路（第１冷却通路）
１４…冷却通路（第２冷却通路）
２１…空気供給管
２２…管端
２３…空気吸引管
２４…管端
２５…ポンプ
２７…電子線
２９…枠体内冷却通路
ｅ［２，Ｒ］…第１桟向き第１部分
ｅ［２，Ｌ］…第１桟向き第２部分
ｅ［１，Ｌ］…第２桟向き第１部分
ｅ［１，Ｒ］…第２桟向き第２部分

Claims (20)

1. 電子線を生成する真空容器と、
   前記真空容器の開口部位に取り付けられる第１桟構造窓枠と、
   前記第１桟構造窓枠の外側で前記第１桟構造窓枠に対して取り付けられる第２桟構造窓枠と、
   前記第２桟構造窓枠の外側で前記第２桟構造窓枠に対して取り付けられる押さえ枠と、
   前記第１桟構造窓枠と前記第２桟構造窓枠の間に取り付けられる第１電子線透過膜と、
   前記第２桟構造窓枠と前記押さえ枠の間に取り付けられる第２電子線透過膜とを具え、
   第１電子線透過膜と前記第２電子線透過膜との間は冷却通路として形成され、前記冷却通路に通される気体の圧力は大気圧より低い
   電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
2. 前記第１電子線透過膜と前記第１桟構造窓枠の間には前記気体の侵入を防止するパッキングが設けられるが、前記第１桟構造窓枠と前記第２桟構造窓枠の間には前記気体の侵入を防止するパッキングは設けられない
   請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
3. 前記第１電子線透過膜と前記第１桟構造窓枠の間には前記気体の侵入を防止するパッキングが設けられるが、前記第２電子線透過膜と前記第２桟構造窓枠の間には前記気体の侵入を防止するパッキングは設けられない
   請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
4. 前記第１電子線透過膜と前記第２桟構造窓枠の間には前記気体の侵入を防止するパッキングは設けられない
   請求項２又は３の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
5. 前記電子線は非対称なエネルギー密度を有し、前記第１電子線透過膜の一方側で前記エネルギー密度が高く前記第１電子線透過膜の他方側で前記エネルギー密度が低く、前記気体は前記冷却通路の中で前記他方側から前記一方側に流される
   請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
6. 前記冷却通路は、
   前記第２桟構造窓枠に形成され特定方向に並ぶ複数の桟の間に形成される第１冷却通路と、
   前記第１冷却通路より内側に形成され前記桟の内面と第１電子線透過膜との間に形成され前記第１冷却通路に接続する第２冷却通路とを形成し、
   前記第２電子線透過膜は前記第１冷却通路の中の前記気体により冷却され、前記第１電子線透過膜は前記第２冷却通路の中の前記気体により冷却される
   請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
7. 前記気体は空気が用いられ、
   前記冷却通路の上流側に接続する空気供給管と、
   前記冷却通路の下流側に接続する空気吸引管と、
   前記空気吸引管に介設されるポンプとを更に具え、
   前記空気供給管の管端は大気中に開放され、且つ、前記空気吸引管の管端は前記大気中に開放される
   請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
8. 前記第２桟構造窓枠の枠体の中に枠体内冷却通路が形成される
   請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
9. 前記枠体内冷却通路には水が通される
   請求項５の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
10. 前記気体の前記圧力は前記真空容器が配置されている周囲環境の大気圧の０．７倍より高い
    請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
11. 前記第２電子線透過膜の膜厚は前記第１電子線透過膜の膜厚より薄い
    請求項８の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
12. 前記第１桟構造窓枠は、
    第１桟と、
    第２桟を形成し、
    前記第１桟と前記第２桟はそれぞれに第１面と第２面を有し、前記第１面と前記第２面の間の角度は鋭角に形成され、
    前記電子線のうち前記第１桟に向かう第１桟向き第１部分は前記第１桟の前記第１面に投射され、前記電子線のうち前記第１桟に向かう第１桟向き第２部分は前記第１桟の前記第２面に投射され、前記電子線のうち前記第２桟に向かう第２桟向き第１部分は前記第２桟の前記第１面に投射され、前記電子線のうち前記第２桟に向かう第２桟向き第２部分は前記第２桟の前記第２面に投射される
    請求項１〜１１から選択される１請求項の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
13. 前記第１桟は端部側により近い位置に配置され、前記第２桟は前記第１桟より中央側により近い位置に配置され、前記第１桟の前記鋭角は前記第２桟の鋭角より小さい
    請求項１０の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
14. 前記第１桟構造窓枠の開口幅はＤ１で表され、前記第２桟構造窓枠の開口幅はＤ２で表され、Ｄ１＜Ｄ２である
    請求項１の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
15. 前記押さえ枠の開口幅はＤ３で表され、Ｄ２＜Ｄ３である
    請求項１４の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
16. 第２桟構造窓枠中に冷却液通路が形成されている
    請求項１〜１５から選択される１請求項の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
17. 第２桟構造窓枠の外側面に冷却液通路が接合している
    請求項１〜１５から選択される１請求項の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
18. 前記第１桟構造窓枠の中に冷却通路が形成され、前記第１桟構造窓枠は熱的に前記第１桟構造窓枠に接合する
    請求項１〜１５から選択される１請求項の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
19. 薄膜押さえの外側面に接合する冷却空気案内ヘッダを更に具え、
    冷却空気案内ヘッダの内部には、前記冷却通路に前記気体を送り込む通路と、前記冷却通路から前記気体を排出する通路とが形成されている
    請求項１〜１８から選択される１請求項の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。
20. 前記冷却空気案内ヘッダの開口幅はＤ４で表され、Ｄ３＜Ｄ４である
    請求項１５の電子線照射装置の電子線取出し窓構造。

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