JP2012052909A - Electric discharge tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電子線照射装置に用いられる放電管に関する。 The present invention relates to a discharge tube used in, for example, an electron beam irradiation apparatus.
芯線と当該芯線を被覆する被覆部とを備えた電線には、被覆部の表面改質等のために、電子を照射することがある。電線に電子を照射することで、被覆部の外表面(外表層)において当該被覆部を構成する合成樹脂の架橋反応が促進され、被覆部の耐熱性や機械特性が向上する。 An electric wire including a core wire and a covering portion that covers the core wire may be irradiated with electrons for surface modification of the covering portion. By irradiating the electric wire with electrons, the cross-linking reaction of the synthetic resin constituting the covering portion is promoted on the outer surface (outer surface layer) of the covering portion, and the heat resistance and mechanical properties of the covering portion are improved.
前述のように電線に電子を照射する装置としては、例えば、特許文献1に記載された電子線照射装置が知られている。この電子線照射装置は、マイクロ波発生部と、プラズマ発生部と、放電管とを備えている。マイクロ波発生部は、ソリッドステート発振器等を備え、マイクロ波を発生させる。プラズマ発生部は、サーファトロン等を備え、マイクロ波発生部からのマイクロ波を放電管に伝搬し、放電管内でプラズマを発生させる。
As described above, for example, an electron beam irradiation apparatus described in
図5に示すように、放電管101は、図5中で上下方向に延びた中空円柱状の管本体111と、管本体111の底壁から延びた円筒状の電子供給口112と、管本体111の周壁から延びた円筒状の電線支持口116及び図示しない機器接続口とを備えている。電子供給口112、電線支持口116及び機器接続口の内部空間は、管本体111の内部空間と連通している。
As shown in FIG. 5, the
電子供給口112内には、例えばアルゴンガス等の気体が供給される。電子供給口112は、図示しないサーファトロン内に位置付けられ、内部でアルゴンプラズマを発生させる。電線支持口116は、周壁の管本体111の軸心を挟んで互いに相対する部分からそれぞれ管本体111の外方向に延びて一対設けられている。電線108は、一方の電線支持口116、管本体111、他方の電線支持口116に亘って移動する。
A gas such as argon gas is supplied into the
機器接続口は、電線支持口116と直交している。機器接続口は、周壁の管本体111の軸心を挟んで互いに相対する部分からそれぞれ管本体111の外方向に延びて一対設けられている。一方の機器接続口には、減圧装置としての排気装置がゲージポートを介して接続され、機器接続口内即ち管本体111内を排気して減圧する。
The device connection port is orthogonal to the
また、前述した管本体111内には、管本体111の上壁近傍に配されかつ高電圧が印加される電子加速用電極141と、電子供給口112を覆うように配されかつ負電圧が印加された第1メッシュ電極142と、電子加速用電極141と第1メッシュ電極142の間でかつ第1メッシュ電極142の近傍に配されて接地された第2メッシュ電極143とが取り付けられている。
Further, in the
前述した構成の放電管101において、管本体111内は排気装置によって減圧されているので、電子供給口112内で発生したプラズマは、電子供給口112内から管本体111内へと引き寄せられる。そして、プラズマ中のアルゴンイオンは、第1メッシュ電極142に捕獲される。また、プラズマ中の電子は、第1メッシュ電極142を通過し第2メッシュ電極143によってプラズマ中から引き出されて、電子加速用電極141によって当該電子加速用電極141に向かって矢印Eに沿って加速される。そして、この加速された電子が、前述のように移動する電線108に照射される。
In the
前述した放電管の管本体111は、上壁近傍に電子加速用電極141を配し、周壁から電線支持口116や機器接続口が延びている。このため、管本体111の上壁と電線支持口116の図5中で上側の面には段差が生じ、電子加速用電極141の近傍に凹部117が形成される。そして、管本体111内を排気する際に、この凹部117内にアルゴンガスが滞留しやすくなる。
In the above-described tube
凹部117内にアルゴンガスが滞留した状態で電子加速用電極141に高電圧を印加すると、凹部117内のアルゴンガスによって直流放電が起こり、電子加速用電極141に印加した電圧即ちエネルギーの一部が直流放電によって消費されてしまい、電子を十分に加速できなくなるといった問題があった。
When a high voltage is applied to the
本発明は、このような問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、電極に印加した電圧即ちエネルギーの直流放電による損失を低減して、電子をより効率的に加速できる放電管を提供することを目的としている。 The present invention aims to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a discharge tube that can accelerate electrons more efficiently by reducing a loss caused by direct current discharge of a voltage, that is, energy applied to an electrode.
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、筒状に形成され、内側に電子を照射する被照射物を通す管本体と、前記管本体内を排気して減圧する排気口と、前記管本体内に前記電子を供給する電子供給口と、前記管本体内に配されて、前記管本体内に供給された前記電子を加速する電極と、を備えた放電管であって、前記管本体の前記電極近傍の内面が、滑らかな面によって平坦に形成されたことを特徴とした放電管である。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention described in
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された放電管において、前記電極に連なりかつ当該電極に電圧を印加する電極支持体の表面を覆う絶縁性のコーティング層が設けられたことを特徴とした放電管である。 According to a second aspect of the present invention, in the discharge tube according to the first aspect, an insulating coating layer is provided which covers the surface of the electrode support that is connected to the electrode and applies a voltage to the electrode. This is a discharge tube characterized by
請求項1に記載された発明によれば、管本体の内面が滑らかな面によって平坦に形成されているので、管本体内を排気する際に、管本体内の気体が電極の近傍で滞留することがない。このため、電極に高電圧を印加した際に、滞留した気体による直流放電が起こりにくくなる。そして、電極に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。 According to the first aspect of the present invention, since the inner surface of the tube body is formed flat by a smooth surface, the gas in the tube body stays in the vicinity of the electrode when the tube body is exhausted. There is nothing. For this reason, when a high voltage is applied to the electrodes, direct current discharge due to the retained gas is less likely to occur. The voltage applied to the electrode, that is, energy, is not easily consumed by the direct current discharge, and is consumed for accelerating the electrons. Therefore, energy loss can be reduced and electrons can be accelerated more efficiently.
請求項2に記載された発明によれば、電極支持体の表面がコーティング層で覆われているので、電極支持体の表面における直流放電を防止できる。このため、電極に高電圧を印加した際に、直流放電がさらに起こりにくくなる。そして、電極に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。
According to the invention described in
以下、本発明の一実施形態にかかる放電管を図1ないし図4を参照して説明する。本発明の一実施形態にかかる図2等に示す放電管1は、図1に示す電子線照射装置10に用いられる。
Hereinafter, a discharge tube according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
電子線照射装置10は、例えば、被照射物としての電線8に電子を照射する装置である。本実施形態の電子線照射装置10は、プラズマを発生させて当該プラズマ中の電子を加速して電線8に照射する。電線8に電子を照射することで、被覆部の外表面(外表層)において当該被覆部を構成する合成樹脂の架橋反応が促進され、被覆部の耐熱性や機械特性が向上する。
The electron
電線8は、所謂被覆電線であり、断面円形状に形成されている。電線8は、導電性の芯線と、芯線を被覆した絶縁性の被覆部とを備えている。芯線は、銅や銅合金等の金属材料で構成されている。被覆部は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂やポリ塩化ビニル樹脂等の合成樹脂で構成されている。前記合成樹脂には、必要に応じて、架橋助剤、酸化防止剤、銅害防止剤や難燃剤等の添加剤が添加される。
The
電子線照射装置10は、図1に示すように、マイクロ波発生部2と、プラズマ発生部3と、放電管1とを備えている。マイクロ波発生部2は、ソリッドステート発振器21と、ソリッドステート発振器21と同軸ケーブル23で接続されたダブルスラグチューナ22とを備えている。ソリッドステート発振器21は、発振器本体と、アンプと、アイソレータとを備えている。ソリッドステート発振器21は、マイクロ波(1〜100GHz)を発生させ、このマイクロ波を、同軸ケーブル23を介してダブルスラグチューナ22に伝搬する。
As shown in FIG. 1, the electron
ダブルスラグチューナ22は、ソリッドステート発振器21からのマイクロ波のインピーダンス整合をとる。即ち、ダブルスラグチューナ22は、プラズマ発生部3からの反射電力を最低値まで調整することによってプラズマ発生部3に供給される電力を最適化し、プラズマ発生部3にマイクロ波を効率的に伝搬する。
The
プラズマ発生部3は、前述したダブルスラグチューナ22と同軸ケーブル32を介して接続されたサーファトロン31を備えている。サーファトロン31は、金属材料で構成されている。サーファトロン31は、平板ドーナツ形状の底壁31aと、底壁31aの外縁から立設した筒状の外筒部31bと、底壁31aの内縁から立設した筒状の内筒部31cと、外筒部31bの先端に連なり底壁31aと同一形状でかつ底壁31aと平行に配された上壁31dと、外筒部31b内に収容された可動部31eとを備えている。
The
外筒部31bには、ダブルスラグチューナ22に接続された同軸ケーブル32が取り付けられている。同軸ケーブル32は、外筒部31bの外壁を貫通し、端部が外筒部31b内に突出している。同軸ケーブル32は、外筒部31b内にマイクロ波を伝搬する。
A
内筒部31cは、外筒部31b内に配され、外筒部31bと同軸的に配されている。内筒部31cは、外筒部31bより若干短く形成され、その先端が上壁31dと隙間31fをあけている。また、内筒部31cの内側は、外部空間と連通している。内筒部31cは、内側に放電管1の後述する電子供給口12を位置付ける。前述のように外筒部31b内に伝搬されたマイクロ波は、前述した隙間31fを通って、内筒部31c内に配された電子供給口12の外表面に伝搬する。
The
可動部31eは、平板ドーナツ形状に形成され、外筒部31bと内筒部31cの間の空間に配されている。可動部31eの外周面及び内周面には、銅で構成された板ばね状のシールドフィンガー(図示せず)が取り付けられている。可動部31eの外周面に取り付けられたシールドフィンガーは外筒部31bの内面と接触し、可動部31eの内周面に取り付けられたシールドフィンガーは内筒部31cの外面と接触して、マイクロ波の漏洩を防止する。
The
また、可動部31eは、外筒部31b及び内筒部31cの軸心方向(即ちサーファトロン31の軸心方向)に沿って移動自在に設けられている。可動部31eは、前記軸心方向に移動することで、マイクロ波のインピーダンス整合をとる。即ち、可動部31eは、マイクロ波発生部2への反射電力を微調整することによって、内筒部31c内の電子供給口12に供給される電力を最適化し、電子供給口12にマイクロ波を効率的に伝搬する。
The
放電管1は、石英、ガラス、セラミックス等で構成されている。放電管1は、図2に示すように、管本体11と、電子供給口12と、機器接続口13と、電子加速用電極支持部14と、メッシュ電極支持部15とを一体に備えている。
The
管本体11は、円筒状(筒状)に形成されている。管本体11の内面11aは、全体に亘って、滑らかな面によって平坦に形成されている。内面11aは、勿論、後述する電子加速用電極41の近傍においても滑らかな面によって平坦に形成されている。本明細書において「滑らかな面」とは、稜線がない面を意味している。また、本明細書において「平坦」とは、平面と曲面の双方を含むものである。本実施形態において、内面11aは、勿論曲面である。このように内面11aが滑らかな面で平坦に形成されていると、管本体11内を排気して減圧する際に気体の滞留が生じることがない。即ち、管本体11内に後述するアルゴンガス等の滞留を防止でき、滞留したアルゴンガスによる直流放電を防止できる。
The
また、管本体11は、サーファトロン31の軸心方向と直交する方向に配されている。管本体11は、内側に後述する電子加速用電極41、第1メッシュ電極42や第2メッシュ電極43を収容する。また、管本体11は、当該管本体11の長手方向に沿って、内側に電線8を通す。管本体11の長手方向と電線8の長手方向とは平行である。管本体11の両端部11b、11cには、管本体11内の電線8を当該電線8の長手方向に沿って移動させる後述の電線移動部7(図1)が設けられている。
The
電子供給口12は、管本体11の長手方向中央に設けられている。電子供給口12は、管本体11の外壁を貫通した孔と、孔の外縁から管本体11内外に向かって延びた円筒部とを備えている。円筒部は、管本体11の長手方向と直交する方向に延びている。円筒部の管本体11外に配された一端部は、円筒部の管本体11内に配された他端部よりも長い。この円筒部の一端部は、サーファトロン31の内筒部31cの内面と僅かな間隔(約0.5mm)をあけて、内筒部31c内に収容されている。
The
また、円筒部の前記一端部側の先端には、ゲージポート12aを介してアルゴンガス供給用のステンレス管16が接続されている(図1)。ステンレス管16を通して、電子供給口12内には微量のアルゴンガス(2.7〜6.7Pa程度)が供給される。
A
前述した円筒部内は、機器接続口13に接続された後述する排気装置によって排気されて減圧されている。そして、円筒部の外表面にはサーファトロン31からマイクロ波が伝搬し、このマイクロ波が円筒部内のアルゴンガスに印加されて、アルゴンガスが電離してプラズマが発生する。円筒部内に発生したプラズマ(即ちプラズマ中の電子)は、電子供給口12の孔を通して管本体11内に供給される。
The inside of the cylindrical portion described above is exhausted and depressurized by an exhaust device described later connected to the
また、電子供給口12の外周部分には、プラズマ収束用磁石(図示せず)が取り付けられている。プラズマ収束用磁石は、プラズマを収束し、プラズマが管本体11の外壁へ衝突して損失することを防止する。そして、管本体11内に供給されたプラズマ中の電子は、円筒部の長手方向と平行な矢印Eで示す方向に沿って加速される。矢印Eは、電子を加速する方向Eをなしている。
A plasma focusing magnet (not shown) is attached to the outer periphery of the
プラズマは、Ar+(以下、アルゴンイオンとよぶ)、電子、アルゴン原子、アルゴンラジカル等から構成されている。なお、本実施形態ではアルゴンガスを電離してプラズマを生成しているが、ヘリウム、酸素、窒素等を用いることもできる。 The plasma is composed of Ar + (hereinafter referred to as argon ions), electrons, argon atoms, argon radicals, and the like. In this embodiment, argon gas is ionized to generate plasma, but helium, oxygen, nitrogen, or the like can also be used.
機器接続口13は、電子供給口12よりも管本体11の両端部11b、11c寄りにそれぞれ設けられて、一対設けられている。一対の機器接続口13は、管本体11の長手方向に沿って並んで設けられている。機器接続口13は、管本体11の外壁を貫通した孔と、孔の外縁から管本体11外に向かって立設した円筒部とを備えている。一対の機器接続口13の円筒部は、管本体11から互いに同方向に突出している。これら円筒部は、管本体11の長手方向と直交する方向、かつ電子を加速する方向Eと直交する方向に沿って延びている。
A pair of
また、これら円筒部の先端には、接地されたゲージポート13aが取り付けられている。そして、一方の機器接続口13は、ゲージポート13aを介して排気装置(図示せず)に接続される。一方の機器接続口13は、特許請求の範囲に記載の排気口をなしている。また、他方の機器接続口13は、ゲージポート13aを介して真空計センサ(図示せず)に接続される。
A grounded
電子加速用電極支持部14は、筒状に形成され、管本体11の外表面から突出している。電子加速用電極41は、管本体11の長手方向中央に設けられ、管本体11の軸心を挟んで電子供給口12と反対側に設けられている。電子加速用電極支持部14は、管本体11から電子供給口12の長手方向と平行な方向(電子を加速する方向E)に突出している。電子加速用電極支持部14は、電子加速用電極41の支柱41aを内側に通して、電子加速用電極41を支持する。なお、電子加速用電極支持部14の先端は気密に保たれている。
The electron
メッシュ電極支持部15は、筒状に形成され、管本体11の外表面から突出している。メッシュ電極支持部15は、管本体11の長手方向中央に設けられ、管本体11の周方向において電子供給口12と電子加速用電極支持部14との間に設けられている。メッシュ電極支持部15は、互いの間に管本体11の軸心を位置付けるように一対設けられ、管本体11から互いに反対方向に突出している。一対のメッシュ電極支持部15は、電子を加速する方向Eと直交する方向に突出している。
The mesh
一方のメッシュ電極支持部15は、第1メッシュ電極42の支柱42aを内側に通して、第1メッシュ電極42を支持する。他方のメッシュ電極支持部15は、一方のメッシュ電極支持部15よりも電子加速用電極支持部14寄りに設けられている。他方のメッシュ電極支持部15は、第2メッシュ電極43の支柱43aを内側に通して、第2メッシュ電極43を支持する。なお、これらメッシュ電極支持部15の先端は気密に保たれている。
One
前述した放電管1の管本体11は、電子加速用電極41(特許請求の範囲に記載の電極に相当する)と、第1メッシュ電極42と、第2メッシュ電極43とを収容している。即ち、放電管1は、電子加速用電極41と第1メッシュ電極42と第2メッシュ電極43とを備えている。
The tube
電子加速用電極41は、円盤状に形成され、電子を加速する方向Eと直交する方向に配されている。電子加速用電極41は、管本体11の軸心を挟んで電子供給口12と反対側に設けられている。電子加速用電極41の一方の外表面の中心には、電極支持体としての支柱41aが立設している。支柱41aは、タングステンで構成され、細円柱状に形成されている。支柱41aは、電子加速用電極支持部14を通って、先端が外部空間に突出している。電子加速用電極41は、支柱41aを介して直流電圧電源51に接続されている(図1)。電子加速用電極41は、直流電圧電源51によって高電圧(30kV程度)を印加され、管本体11内に進入した電子を矢印Eに沿って加速する。
The
また、支柱41aの管本体11内に配される部分の表面は、コーティング層44に覆われている。コーティング層44は、絶縁性の材料で構成され、本実施形態においてはガラスで構成されている。コーティング層44は、支柱41aを覆うことで、電子加速用電極41に高電圧が印加された際に支柱41aの表面において直流放電が発生することを防止する。
Further, the surface of the portion of the
第1メッシュ電極42は、網体で円盤状に形成され、この網体の隙間内を電子等が通過自在に設けられている。第1メッシュ電極42は、ステンレス鋼やタングステン等で構成されている。タングステンの方がアルゴンイオンによる電極表面のスパッタリングをより確実に防止することができ、好ましい。なお、本実施形態においては、第1メッシュ電極42は、線径0.03mm、間隔5mm、400meshの網体で構成され、SUS304(Cr18%とNi8%を含むステンレス鋼)で構成されている。また、第1メッシュ電極42は、電子供給口12の円筒部の内径よりも大きな外径に形成されている。第1メッシュ電極42は、電子加速用電極41と平行に配され、電子供給口12の管本体11内に配された円筒部の開口を覆うように配されている。
The
また、第1メッシュ電極42の外縁には、第1メッシュ電極42の外方向に延びた支柱42aが連なっている。支柱42aは、タングステンで構成され、細円柱状に形成されている。支柱42aは、前述したメッシュ電極支持部15を通って、先端が外部空間に突出している。第1メッシュ電極42は、支柱42aを介して直流可変電圧電源52に接続されている(図1)。第1メッシュ電極42は、直流可変電圧電源52によって負電圧(−10V〜−100V程度)を印加されている。この第1メッシュ電極42に印加される電圧は、後述するように、正電荷を持つアルゴンイオンを捕獲し且つ負電荷を持つ電子を通過させるような値とされている。
Further, struts 42 a extending outward from the
第2メッシュ電極43は、第1メッシュ電極42と同一の材料で構成されているので、前記材料に関する説明は省略する。第2メッシュ電極43は、第1メッシュ電極42の外径よりも大きな外径に形成され、電子加速用電極41の外径と略等しい外径に形成されている。第2メッシュ電極43は、電子加速用電極41と第1メッシュ電極42の間に配され、第1メッシュ電極42の近傍に配されている。第2メッシュ電極43は、電子加速用電極41及び第1メッシュ電極42と平行に配されている。
Since the
また、第2メッシュ電極43の外縁には、第2メッシュ電極43の外方向に延びた支柱43aが連なっている。支柱43aは、タングステンで構成され、細円柱状に形成されている。支柱43aは、前述したメッシュ電極支持部15を通って、先端が外部空間に突出している。この支柱43aの先端は、接地されている。このため、第2メッシュ電極43は、接地されている。第2メッシュ電極43は、電子を加速するための基準電位を与える。第2メッシュ電極43は、管本体11へと引き寄せられたプラズマ中から電子のみを引き出して、電子のみを通過させる。
In addition, the outer edge of the
前述した放電管1において、管本体11の両端部11b、11cには、図1に示すように、管本体11内に通された電線8を移動させる電線移動部7が設けられている。電線移動部7は、管本体11の一端部側11bに配された電線供給部71、電線巻取部72及び第1ローラ部73と、管本体11の他端部11c側に配された第2ローラ部74とを備えている。
In the
電線供給部71は、外部空間に配されている。電線供給部71は、電子を照射される前の電線8が巻き付けられて回転自在に支持されたドラムを備えている。電線巻取部72は、外部空間に配されている。電線巻取部72は、回転自在に支持されかつ電子を照射された後の電線8を巻き取るドラムと、該ドラムを回転駆動する駆動部とを備えている。
The electric
第1ローラ部73は、管本体11の一端部11bと電線供給部71及び電線巻取部72との間に設けられている。第1ローラ部73は、管本体11にゲージポート73aを介して取り付けられかつ差動排気装置(図示せず)が取り付けられたケース73bと、ケース73b内に回転自在に支持されて電線8が掛け渡される複数のローラ73cとを備えている。
The
第2ローラ部74は、管本体11の他端部11cに設けられている。第2ローラ部74は、管本体11にゲージポート74aを介して取り付けられたケース74bと、ケース74b内に回転自在に支持されて電線8が掛け渡される複数のローラ74cとを備えている。ローラ73c、74cは、掛け渡された電線8を電子加速用電極41と第2メッシュ電極43との間に位置付けることができる位置に設けられている。
The
前述した電線移動部7によって、電子を照射される前の電線8は、電線供給部71から引き出された後に、第1ローラ部73を通って管本体11内に進入して第2ローラ部74に向かって矢印A(図1)に沿って管本体11内を通り抜ける(進路A)。その後、電線8は、第2ローラ部74で折り返され、第1ローラ部73に向かって矢印B(図1)に沿って管本体11内を通り抜ける(進路B)。そして、電線8は、第1ローラ部73で折り返され、第1ローラ部73と第2ローラ部74とに所定ターン掛け渡された後に、第1ローラ部73を通って外部空間に引き出されて、回転駆動する電線巻取部72に巻き取られる。こうして、電線8は管本体11内を往復移動し、進路Aに沿って移動する際に被覆部の径方向の一方の外表面に電子が照射され、進路Bに沿って移動する際に他方の外表面に電子が照射されて、被覆部の外表面全体に電子が照射される。
The
以下、前述した構成の放電管1における電子の移動について説明する。管本体11内は、排気装置によって減圧されている。このため、電子供給口12内で発生したプラズマは、全体として電子供給口12から管本体11内へと引き寄せられる。なお、前述した電子供給口12内のアルゴンプラズマの圧力は2.7〜6.7Pa程度とされ、管本体11内のアルゴンプラズマの圧力は0.05〜1.5Pa程度とされている。
Hereinafter, the movement of electrons in the
そして、プラズマ中のアルゴンイオンは、第1メッシュ電極42に引き寄せられて当該第1メッシュ電極42の外表面上に捕獲される。また、プラズマ中の電子は、第1メッシュ電極42を通過し第2メッシュ電極43によってプラズマ中から引き出されて、電子加速用電極41によって矢印Eに沿って加速される。
The argon ions in the plasma are attracted to the
このように電子が加速されても、当該電子が他の粒子等に衝突すると電子加速用電極41まで到達できないので、アルゴンガスや、プラズマ中に微量に存在するアルゴン原子やアルゴンラジカルを排除するために、管本体11内及び電子供給口12内を排気装置によって排気して減圧している。
Even if the electrons are accelerated in this way, the electrons cannot reach the
以上のように、第1メッシュ電極42によってアルゴンイオンが排除され、排気装置によってアルゴンガス、プラズマ中のアルゴン原子やアルゴンラジカルが排除されることで、電子がこれら粒子に衝突することがなくなり、電子が効率的に電子加速用電極41へと向かって加速され、電線8に照射される。なお、第1メッシュ電極42は、アルゴンイオンを排除することよって、当該アルゴンイオンが電子と衝突することを防止するだけでなく、アルゴンイオンが電線8の被覆部に衝突して被覆部を熱変形させることも防止している。
As described above, argon ions are eliminated by the
前述した構成の電子線照射装置10を用いて電線8に電子を照射する際には、まず、マイクロ波発生部2でマイクロ波を発生させ、該マイクロ波をスラグチューナ22を介してサーファトロン31に伝搬させて、放電管1の電子供給口12にマイクロ波を伝搬させる。そして、電子供給口12内に供給されたアルゴンガスにマイクロ波を印加して、アルゴンガスを電離してプラズマを生成させる。
When irradiating the
このプラズマは、排気装置によって管本体11内に引き寄せられる。そして、プラズマ中のアルゴンイオンは第1メッシュ電極42によって排除され、プラズマ中の電子は第2メッシュ電極43によって引き出されて電子加速用電極41によって矢印Eに沿って電子加速用電極41に向かって加速される。このとき、電線移動部7によって電線8が第2メッシュ電極43と電子加速用電極41の間を往復移動させ、被覆部の外表面に電子を照射する。こうして、電線8に電子を照射して、被覆部を構成する合成樹脂の架橋反応を促進し、被覆部の耐熱性や機械特性を向上させる。
This plasma is drawn into the
本実施形態によれば、管本体11の内面11aが滑らかな面によって平坦に形成されているので、管本体11内を排気する際に、アルゴンガスが電子加速用電極41の近傍で滞留することがない。このため、電子加速用電極41に高電圧を印加した際に、滞留したアルゴンガスによる直流放電が起こりにくくなる。そして、電子加速用電極41に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。
According to this embodiment, since the
また、電子加速用電極41の支柱41aの表面がコーティング層44で覆われているので、電極支持体の表面における直流放電を防止できる。このため、電子加速用電極41に高電圧を印加した際に、直流放電がさらに起こりにくくなる。そして、電子加速用電極41に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。
Moreover, since the surface of the support |
前述した実施形態においては、電子加速用電極41の支柱41aの表面がコーティング層44で覆われていたが、コーティング層44は必ずしも設けなくてもよい。また、前述した実施形態においては、被照射物として電線8を例にして説明したが、電線8以外のものであってもよい。また、前述した実施形態においては、プラズマ中の電子を加速させる形式の電子線照射装置10に用いられた放電管1について説明したが、放電管1を、例えばフィラメントから放出される電子を加速させる形式の電子線照射装置10に用いてもよいし、他の形式の電子線照射装置10に用いてもよい。
In the embodiment described above, the surface of the
(実施例1)
本発明者らは、前述した電子線照射装置10を、電線8を通さない状態で作動させ、電子加速用電極41に印加する電圧(加速電圧)を適宜変更して、管本体11内の電子加速用電極41近傍で直流放電が起こるかどうかを目視で確認するとともに、このときに電子加速用電極41に流れる電流値を測定した。なお、プラズマ源となるガスはアルゴンガスとし、マイクロ波発生部2からの入射電力は60Wとし、第1メッシュ電極42に印加する電圧は−100Vとし、管本体11内の圧力は0.07Paとした。また、加速電圧は、10kV、20kV、30kV、40kV及び50kVに変化させた。
Example 1
The inventors operate the above-described electron
また、比較例として、図5に示す従来の放電管101を備えた電子線照射装置を用いて、実施例1と同じ条件において、放電管101内で直流放電が起こるかどうかを確認した。なお、比較例において、加速電圧は、10kV、20kV及び30kVに変化させた。結果を図3に示す。
As a comparative example, using an electron beam irradiation apparatus including the
図3では、直流放電の発生した範囲(放電発生範囲)をドットで示している。従来の放電管101(図3中で放電管I)では、加速電圧が10kVのときは直流放電の発生が見られず、20kV以上のときに直流放電が発生した。また、本発明の放電管1(図3中で放電管II)においては、加速電圧が10kV〜30kVのときは直流放電の発生が見られず、40kV以上のときに直流放電が発生した。このように、本発明の放電管1においては、従来の放電管101より高い加速電圧を印加しても直流放電が発生しないことが確認された。
In FIG. 3, the range where the DC discharge occurs (discharge generation range) is indicated by dots. In the conventional discharge tube 101 (discharge tube I in FIG. 3), no DC discharge was observed when the acceleration voltage was 10 kV, and DC discharge was generated when the acceleration voltage was 20 kV or more. In the discharge tube 1 (discharge tube II in FIG. 3) of the present invention, no DC discharge was observed when the acceleration voltage was 10 kV to 30 kV, and DC discharge was generated when the acceleration voltage was 40 kV or more. Thus, in the
(実施例2)
次に、本発明者らは、前述した電子線照射装置10を用いて、加速電圧を適宜変更して電線8に電子を照射し、この電線8で架橋反応が進行しているかを確認した。なお、プラズマ源となるガスはアルゴンガスとし、マイクロ波発生部2からの入射電力は60Wとし、第1メッシュ電極42に印加する電圧は−100Vとし、管本体11内の圧力は0.07Paとした。また、加速電圧は、0kV、20kV、30kV及び40kVに変化させた。また、電線8は、被覆部をポリエチレン樹脂とし、管本体11内を5m/minで移動させ、第1ローラ部73と第2ローラ部74の間に5ターン(5往復)掛け渡した。
(Example 2)
Next, the present inventors used the electron
架橋反応の確認は、電子を照射した(または未照射の)電線8を所定の長さに切断し、120℃のキシレン中に24時間浸して未架橋のポリエチレン樹脂を溶融させ(溶融処理)、溶融処理前後の被覆部の重量を計測して行った。(溶融処理後の被覆部の重量)/(溶融処理前の被覆部の重量)をゲル分率(%)とした(n=4)。
For confirmation of the crosslinking reaction, the electron-irradiated (or unirradiated)
また、比較例として、図5に示す従来の放電管101を備えた電子線照射装置を用いて、実施例2と同じ条件において、加速電圧を適宜変更して電線8に電子を照射し、この電線8で架橋反応が進行しているかを確認した。なお、比較例において、加速電圧は、20kV及び30kVに変化させた。結果を図4に示す。
Further, as a comparative example, using the electron beam irradiation apparatus provided with the
図4に示すように、加速電圧が等しい場合は、本発明の放電管1(放電管II)では、従来の放電管101(放電管I)よりもゲル分率が高く、架橋反応がより進行していることが確認された。また、本発明の放電管1では、加速電圧が40kVの場合は、加速電圧が30kVの場合よりも架橋反応が進行していなかった。これは、加速電圧が40kVの場合は、直流放電が起こって電子加速用電極41に印加した電圧即ちエネルギーの一部が直流放電によって消費され、より高い加速電圧であるにもかかわらず電子を十分に(加速電圧が30kVのときよりも)加速できなかったためである。
As shown in FIG. 4, when the accelerating voltages are equal, the discharge tube 1 (discharge tube II) of the present invention has a higher gel fraction than the conventional discharge tube 101 (discharge tube I), and the crosslinking reaction proceeds more. It was confirmed that In the
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 The above-described embodiments are merely representative examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 放電管
8 電線(被照射物)
11 管本体
11a 内面
12 電子供給口
13 機器接続口(排気口)
41 電子加速用電極(電極)
41a 支柱(電極支持体)
44 コーティング層
1
11
41 Electron acceleration electrode
41a support (electrode support)
44 Coating layer
Claims (2)
前記管本体内を排気して減圧する排気口と、
前記管本体内に前記電子を供給する電子供給口と、
前記管本体内に配されて、前記管本体内に供給された前記電子を加速する電極と、を備えた放電管であって、
前記管本体の前記電極近傍の内面が、滑らかな面によって平坦に形成されたことを特徴とする放電管。 A tube body that is formed in a cylindrical shape and passes an object to be irradiated with electrons inside,
An exhaust port for exhausting and depressurizing the inside of the tube body;
An electron supply port for supplying the electrons into the tube body;
An electrode arranged in the tube main body and accelerating the electrons supplied into the tube main body,
The discharge tube according to claim 1, wherein an inner surface of the tube body in the vicinity of the electrode is formed flat by a smooth surface.
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