JP3324275B2 - 電子線照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線照射装置特に非
走査型の電子線照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばエリア型の電子線照射装置は、筒
状の真空チャンバの内部に電子線を放射するフィラメン
ト部を配置して構成されるが、このフィラメント部に加
速用の高電圧を導入するため、従来では内部に絶縁ガス
が充填されてある圧力タンクを絶縁性のスペースコーン
を介して真空チャンバに連結し、このスペースコーンに
中心導体を貫通し、この中心導体を介してフィラメント
部に高電圧を導入するようにしている。

【０００３】図６はその構成を示し、１は真空チャンバ
で、内部に、フィラメント部２と、このフィラメント部
２をシールドするシールド電極３とよりなる電子線源部
４が配置されている。５は圧力タンクで、内部に絶縁ガ
スが充填されている。６はスペースコーンで樹脂等から
なり、その裾部は真空チャンバ１と圧力タンク５との間
の連結部においてはさまれるようにして取り付けられて
いる。

【０００４】７は中心導体で、スペースコーン６を貫通
しており、真空チャンバ１側の先端にフィラメント部２
が接続されている。そしてスペースコーン６により、電
子線源部４が機械的に片持ち支持されるとともに、真空
チャンバ１、圧力タンク５に対して電気的に絶縁されて
いる。８は中心導体７に接続される加速用電源、９は真
空チャンバ１の周壁に形成されてある照射窓、１０はこ
の照射窓９に設けられてある窓箔である。

【０００５】この構成から理解されるように、スペーサ
コーン６の裾部は、アース電位である真空チャンバ１あ
るいは圧力タンク５に連結されてあり、中心部は高圧の
中心導体７に連結されてあるため、その裾部と中心部と
の間に高電圧が印加されるようになる。このような構成
は加速電圧が低い場合は特に問題とはならないが、加速
電圧が３００ｋＶを超えるようなことになると、スペー
サコーン６の表面に沿う絶縁距離を長くする必要があ
る。

【０００６】しかしこのように絶縁距離を長くすれば、
スペーサコーン６が大型化し、その取り扱いが面倒にな
るとともに、製作費が高くつくようになる。またこのよ
うに絶縁距離を長くすると、その表面積が大きくなるた
め、面積効果の影響を受けて放電が発生しやすくなり、
損傷確率が高くなる。

【０００７】更にフィラメント部２が発した熱がスペー
サコーン６に伝熱するので、スペーサコーン６自身の絶
縁耐力が、その表面の距離効果からバルクの特性に影響
を受けるため、耐熱特性の良い材料が必要となるが、耐
熱特性が良いとされているセラミックなどは、大型のス
ペースコーンの製作に難がある。のみならず、電子線源
部４が長尺状となると、樹脂製のスペースコーンではそ
の機械的耐力から、片持ち支持が困難となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電子線源部
の機械的支持のための機構と、絶縁のための機構とを分
離し、絶縁のための機構を、表面積が少なく、かつ電界
の変動の影響が少ないようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、フィラメント
部と、フィラメント部をシールドしているシールド電極
とを有し、前記フィラメント部を前記シールド電極に機
械的に連結してなる電子線源部の前記シールド電極を、
前記電子線源部が収納され、アース電位とされてある真
空チャンバの壁に、耐熱性材料からなる絶縁性の碍子に
よって機械的に支持するとともに、前記フィラメント部
に接続される中心導体を高電位の導入端子部に連結し、
前記導入端子部と前記真空チャンバとの間を、絶縁リン
グと、リング状電極とを交互にかつ多段に重ね合わした
絶縁機構によって絶縁し、前記各リング状電極間に、前
記絶縁リングの分担電圧を均等とするための分圧抵抗を
接続してなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】絶縁機構のリング状電極に分圧抵抗が接続され
ていることにより、各絶縁リングには、均等な電界が与
えられることになり、従来のスペースコーンのように一
段で受ける電界に比べて安定で、放電時の電界変動の影
響が少なくなる。絶縁リングの表面積が少ないので、面
積効果が減少する。電子線源部は碍子によって中心導体
に対する絶縁に関係なく支持される。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図１によって説明する。な
お図６と同じ符号を付した部分は同一または対応する部
分を示す。本発明にしたがい電子線源部４は、セラミッ
クのような耐熱性の絶縁材料からなる絶縁性の碍子１１
により、アース電位とされている真空チャンバ１の壁１
Ａに対して支持される。１２は碍子１１と壁１Ａとの間
の電界を緩和するためのフープである。碍子１１と電子
線源部との連結のための具体的な構成は後述する。

【００１２】前記のように電子線源部４は、フィラメン
ト部２とシールド電極３とにより主として構成されてい
るが、フィラメント部２がシールド電極３に機械的に連
結されてあるので、シールド電極３を真空チャンバ１の
壁１Ａに対して支持することにより、電子線源部４は壁
１Ａに機械的に支持されることになる。

【００１３】一端がフィラメント部２に接続される中心
導体７の他端は、圧力容器５内にある高電位の導入端子
部１３に接続される。そして導入端子部１３と真空チャ
ンバ１との間に絶縁機構１４が設けてある。絶縁機構１
４は、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁リング１
５と、リング状の電極１６とを交互にかつ多段に重ね合
わして構成されてある。

【００１４】絶縁機構１４の中心を中心導体７が通るよ
うにしてある。絶縁機構１４の電極１６のうちの最終電
極１７は真空チャンバ１のフランジ１８に連結されてい
る。各電極１６間には分圧抵抗１９が接続されてある。
この絶縁機構１４は真空チャンバ１と圧力容器５とを区
画する隔壁の役目を果たす。

【００１５】絶縁機構１４の外周と圧力容器５との間の
電界緩和のために、絶縁機構１４の外周に複数の電界緩
和用リング２０を設ける。電界緩和用リング２０は各電
極１６に接続される。絶縁リング１５の径は、最終電極
１７と中心導体７との間の空間電界が許容される範囲内
で最小となるように選択される。

【００１６】以上の構成において、電子線源部４は碍子
１１により真空チャンバ１に対して機械的に支持され
る。碍子１１は絶縁性でしかも耐熱性であることによ
り、電子線源部４からの伝熱に対して十分に絶縁特性が
維持される。

【００１７】中心導体７と真空チャンバ１および圧力容
器５に対する絶縁は、絶縁機構１４が司る。絶縁機構１
４を構成している絶縁リング１６は、その間の電極１６
とこれに接続されている分圧抵抗１９によって、中心導
体７と真空容器１との間の電界をほぼ均等に分担する。
したがって電界の分担は安定し、電界が変動するような
ことがあっても、その影響は少なくなる。しかも絶縁機
構１４の表面積が少なくてすむので、面積効果を減少す
ることができ、放電の発生を極力回避することができ
る。

【００１８】図１の構成では、碍子１１をシールド電極
３のその長さ方向に沿う中央に設けているが、シールド
電極が長尺に及ぶときは、点線で示す碍子１１Ａのよう
に、２個所またはそれ以上の箇所で支持するようにして
もよい。図１の例は電子線を垂直下方に向けて照射する
構成であるが、これが水平方向に向けて照射する構成の
ものでも本発明は適用される。この場合の碍子１１は図
１と同様に、シールド電極の上部に設けるとよい。

【００１９】図２に碍子１１の取り付けのための具体的
構成を示す。この例では碍子１１の下端面に、ねじ孔を
有する金具２１を埋め込んでおき、この金具２１にねじ
２２を締め込むことによって取付金具２３を固定する。
取付金具２３はねじ２４によりシールド電極３に固定さ
れる。これにより碍子１１の下端は、シールド電極３に
連結される。この場合ねじ２４として、レベル出しので
きるジヤッキ用のものが望ましい。また金具２１はシー
ルド電極３内におさめるようにしてある。

【００２０】碍子１１の上端面にもねじ孔を有する金具
２５を埋め込んでおき、この金具２５にねじこまれるね
じ２６により、フープ１２を介して、真空チャンバ１に
固着されてある金具２７に碍子１１を連結する。このよ
うにしてシールド電極３は真空チャンバ１に取り付けら
れるようになる。なお碍子１１としては、その沿面距離
を長くする必要があるときは、図２中の点線で示すよう
に、ひだ２８を設けても良い。

【００２１】前記のように絶縁機構１４の電極１６及び
アース電位である最終電極１７は、中心導体７の高電界
にさらされる。そこでこの電界緩和のために、図３に示
すように、各電極１６の内端をわん曲させ、アース電位
側にある絶縁リング１５を中心導体７に対して露出しな
いように隠蔽するとよい。特に最終段付近では電極１６
を大きくわん曲させるようにして絶縁リング１５を覆う
ようにするとよい。これにより中心導体７と絶縁機構１
４との間の電界を緩和することができるようになる。

【００２２】図１の点線で示したように、複数の碍子１
１Ａで電子線源部４を支持した場合、シールド電極３が
熱によりその長さ方向に膨張することによって、碍子１
１Ａとの間に応力が作用する恐れがある。これを避ける
ために、図４、図５に示すように、金具２３のねじ２２
が通る孔を長孔２９としておくとよい。これによれば膨
張によるねじ２２の逃げが形成されるため、シールド電
極３と碍子１１Ａとの間に応力が作用するのが回避でき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子線源部のフィラメントに高電圧を給電する中心導体と
真空チャンバとの絶縁を電子線源部の機械的支持に直接
関与しない絶縁機構により絶縁するようにし、この絶縁
機構を絶縁リングとリング状電極とを重ね合わせ、リン
グ状電極に分圧抵抗を接続して構成したので、各絶縁リ
ングは均等な電界を受け、従来のようなスペースコーン
による絶縁構成に比較して安定となり、電界変動の影響
は少なくなるとともに、その表面積を小さくすることが
できるため、面積効果は減少し、放電の発生を極力阻止
することができるようになり、更に電子線源部を耐熱性
の碍子を介して真空チャンバに機械的に支持するように
したので、電子線源部からの伝熱に対して、絶縁特性が
十分に維持されるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】図１の碍子の支持部分を示す拡大断面図であ
る。

【図３】図１の絶縁機構の変形例を示す部分断面図であ
る。

【図４】碍子とシールド電極との連結部分の変形例を示
す部分断面図である。

【図５】図４の底面図である。

【図６】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ 真空チャンバ ２ フィラメント部 ３ シールド電極 ４ 電子線源部 ５ 圧力容器 ７ 中心導体 ８ 加速電源 １１ 碍子 １４ 絶縁機構 １５ 絶縁リング １６ リング状電極 １９ 分圧抵抗 ２０ 電界緩和用リング

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィラメント部と、フィラメント部をシ
   ールドしているシールド電極とを有し、前記フィラメン
   ト部を前記シールド電極に機械的に連結してなる電子線
   源部の前記シールド電極を、前記電子線源部が収納さ
   れ、アース電位とされてある真空チャンバの壁に、耐熱
   性材料からなる絶縁性の碍子によって機械的に支持する
   とともに、前記フィラメント部に接続される中心導体を
   高電位の導入端子部に連結し、前記導入端子部と前記真
   空チャンバとの間を、絶縁リングと、リング状電極とを
   交互にかつ多段に重ね合わした絶縁機構によって絶縁
   し、前記各リング状電極間に、前記絶縁リングの分担電
   圧を均等とするための分圧抵抗を接続してなる電子線照
   射装置。
2. 【請求項２】 絶縁機構のリング状電極を、前記絶縁機
   構の内部において、アース電位側の絶縁リングを中心導
   体に対して隠蔽するように、わん曲させてなる請求項１
   に記載の電子線照射装置。