JP3504494B2 - ビーム発生装置 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビーム発生装置に係
り、例えば電子線照射装置等に用いられる高電流の熱電
子発生源の構造に関する。
り、例えば電子線照射装置等に用いられる高電流の熱電
子発生源の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】今、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、ＮＯ
ｘ等の成分に起因していると考えられる。これらのＳＯ
ｘ、ＮＯｘ等の有害成分を除去する方法として、燃焼排
ガスに電子ビ−ム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。
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、ＮＯ
ｘ等の成分に起因していると考えられる。これらのＳＯ
ｘ、ＮＯｘ等の有害成分を除去する方法として、燃焼排
ガスに電子ビ−ム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。
【０００３】図３は、かかる用途に用いられるビーム発
生装置の一例を示す。この燃焼排ガスの処理装置は、直
流高電圧を発生する電源装置１０と、電子線を燃焼排ガ
スに照射するビーム発生装置１１と、その装置１１の電
子線の照射出口である照射窓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
えばチタン等の薄膜からなる照射窓１５から外部に放出
された電子線は、燃焼排ガス中の酸素（Ｏ2）、水蒸気
（Ｈ2Ｏ）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、ＨＯ2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（ＮＨ3）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。
生装置の一例を示す。この燃焼排ガスの処理装置は、直
流高電圧を発生する電源装置１０と、電子線を燃焼排ガ
スに照射するビーム発生装置１１と、その装置１１の電
子線の照射出口である照射窓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
えばチタン等の薄膜からなる照射窓１５から外部に放出
された電子線は、燃焼排ガス中の酸素（Ｏ2）、水蒸気
（Ｈ2Ｏ）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、ＨＯ2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（ＮＨ3）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。
【０００４】ここで、ビーム発生装置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フォーカス用電磁
石１６と、そのビーム径が制御された電子線に磁界を印
加することで偏向する走査用電磁石１７とから主に構成
されている。熱電子発生源１２と加速管１３、それに外
囲器１８ａに囲まれた容器内は高真空雰囲気下に保持さ
れている。また外囲器内の熱電子発生源１２と加速管１
３の外壁と外囲器１８ｂに囲まれた空間は電気的絶縁性
を有するガス、例えばＳＦ6（六フッ化硫黄）やＣＯ2が
高気圧状態で封入されている。形成された高エネルギー
の電子線は、走査用電磁石１７により磁界を印加するこ
とで、偏向、走査され、照射窓１５より排ガスの流路１
９の所定の範囲に出射される。
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フォーカス用電磁
石１６と、そのビーム径が制御された電子線に磁界を印
加することで偏向する走査用電磁石１７とから主に構成
されている。熱電子発生源１２と加速管１３、それに外
囲器１８ａに囲まれた容器内は高真空雰囲気下に保持さ
れている。また外囲器内の熱電子発生源１２と加速管１
３の外壁と外囲器１８ｂに囲まれた空間は電気的絶縁性
を有するガス、例えばＳＦ6（六フッ化硫黄）やＣＯ2が
高気圧状態で封入されている。形成された高エネルギー
の電子線は、走査用電磁石１７により磁界を印加するこ
とで、偏向、走査され、照射窓１５より排ガスの流路１
９の所定の範囲に出射される。
【０００５】図４は、従来の熱電子発生源の構造を示
す。熱電子発生源１２は、基本的には真空中で熱電子を
発生させる熱電子発生材料と、その熱電子発生材料を加
熱するヒータと、そのヒータを加熱するための直流もし
くは交流電源などのエネルギー供給源と、真空容器内に
配置されたヒータと大気側にあるエネルギー供給源とを
結ぶ電流供給端子等のコネクタ２４とから構成されてい
る。通常、熱電子発生源においては、例えばタングステ
ン、タンタル等の材料を使用すると、ヒータと熱電子発
生材料とがフィラメント２２として共通の材料となり、
タングステン、タンタル等からなるフィラメント２２に
交流あるいは直流電流を通電し、所定の温度まで昇温す
ることにより十分な量の熱電子を発生することができ
る。
す。熱電子発生源１２は、基本的には真空中で熱電子を
発生させる熱電子発生材料と、その熱電子発生材料を加
熱するヒータと、そのヒータを加熱するための直流もし
くは交流電源などのエネルギー供給源と、真空容器内に
配置されたヒータと大気側にあるエネルギー供給源とを
結ぶ電流供給端子等のコネクタ２４とから構成されてい
る。通常、熱電子発生源においては、例えばタングステ
ン、タンタル等の材料を使用すると、ヒータと熱電子発
生材料とがフィラメント２２として共通の材料となり、
タングステン、タンタル等からなるフィラメント２２に
交流あるいは直流電流を通電し、所定の温度まで昇温す
ることにより十分な量の熱電子を発生することができ
る。
【０００６】フィラメント２２に電流を通電する電流供
給端子２４は、真空容器２１中の真空を保持する真空フ
ランジ２３に、碍子２５などの絶縁体を介して真空フラ
ンジ２３に挿通するように固着されている。フィラメン
ト２２が十分な熱電子を発生するためには、タングステ
ン、タンタルなどの材料を使用した場合には、フィラメ
ント２２の温度を２０００℃〜３０００℃の温度に加熱
することが必要である。真空フランジ２３の電流供給端
子２４を支持する碍子２５は、通常セラミック碍子が用
いられ、これをコバール合金（米国ウェスティングハウ
ス社の商標）等を介して、ステンレス鋼等からなる真空
フランジ２３に銀ロウ付けにより固定する。コバール合
金は、セラミックとステンレス鋼との熱膨張係数が比較
的近いので良好な真空封止ができるが、その使用温度は
３５０℃以下が推奨されている。このためセラミック碍
子の固定部が、３５０℃以上に昇温すると、真空度の悪
化、電気的絶縁の悪化等の問題が懸念されてくる。
給端子２４は、真空容器２１中の真空を保持する真空フ
ランジ２３に、碍子２５などの絶縁体を介して真空フラ
ンジ２３に挿通するように固着されている。フィラメン
ト２２が十分な熱電子を発生するためには、タングステ
ン、タンタルなどの材料を使用した場合には、フィラメ
ント２２の温度を２０００℃〜３０００℃の温度に加熱
することが必要である。真空フランジ２３の電流供給端
子２４を支持する碍子２５は、通常セラミック碍子が用
いられ、これをコバール合金（米国ウェスティングハウ
ス社の商標）等を介して、ステンレス鋼等からなる真空
フランジ２３に銀ロウ付けにより固定する。コバール合
金は、セラミックとステンレス鋼との熱膨張係数が比較
的近いので良好な真空封止ができるが、その使用温度は
３５０℃以下が推奨されている。このためセラミック碍
子の固定部が、３５０℃以上に昇温すると、真空度の悪
化、電気的絶縁の悪化等の問題が懸念されてくる。
【０００７】電流供給端子２４の外部側の接続端子２４
ａ，２４ｂには、通常Ａｌ合金製のヒートシンク（冷却
機構）である冷却フィン２６が固定されている。従っ
て、従来の熱電子発生源の動作は次の通りである。まず
真空容器２１の内部を真空排気し、高真空状態として、
電流供給端子２４ａ，２４ｂの間に交流電流を供給す
る。これによりフィラメント２２が加熱され、熱電子を
生成する。一方の電流供給端子２４ｂには、負の高電圧
が印加されており、真空容器２１内に生成した熱電子を
加速管側に誘導する電界が形成されている。これにより
熱電子は加速管内で加速・収束され、これにより電子線
が形成される。例えば上述した排ガス処理用の電子線照
射装置においては、高電流の電子線が用いられるため、
電流供給端子２４ａ，２４ｂには、一例として１ｋＶＡ
程度のフィラメント加熱のための電力が供給される。こ
のため、フィラメント２２で発生した熱は、電流供給端
子２４を伝わり、フランジ２３に碍子２５を通して伝熱
し、フランジ２３の温度を上昇させる。そして、電流供
給端子２４ａ，２４ｂにそれぞれ固定された冷却フィン
２６に伝熱し、そのフィン部分を介して外部に放熱され
る。このため、電流供給端子２４ａ，２４ｂが冷却され
る。
ａ，２４ｂには、通常Ａｌ合金製のヒートシンク（冷却
機構）である冷却フィン２６が固定されている。従っ
て、従来の熱電子発生源の動作は次の通りである。まず
真空容器２１の内部を真空排気し、高真空状態として、
電流供給端子２４ａ，２４ｂの間に交流電流を供給す
る。これによりフィラメント２２が加熱され、熱電子を
生成する。一方の電流供給端子２４ｂには、負の高電圧
が印加されており、真空容器２１内に生成した熱電子を
加速管側に誘導する電界が形成されている。これにより
熱電子は加速管内で加速・収束され、これにより電子線
が形成される。例えば上述した排ガス処理用の電子線照
射装置においては、高電流の電子線が用いられるため、
電流供給端子２４ａ，２４ｂには、一例として１ｋＶＡ
程度のフィラメント加熱のための電力が供給される。こ
のため、フィラメント２２で発生した熱は、電流供給端
子２４を伝わり、フランジ２３に碍子２５を通して伝熱
し、フランジ２３の温度を上昇させる。そして、電流供
給端子２４ａ，２４ｂにそれぞれ固定された冷却フィン
２６に伝熱し、そのフィン部分を介して外部に放熱され
る。このため、電流供給端子２４ａ，２４ｂが冷却され
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、係る従来
の熱電子発生源の構造においては、フィラメント２２で
多量に発生する熱は、電流供給端子２４ａ，２４ｂに固
定された冷却フィン２６より放散しているため、フラン
ジ部分の温度が上昇する、又フィラメント２２で発生し
た熱が冷却フィン２６側に逃げるため、フィラメント２
２が冷却され、投入電力当たりの熱電子の発生効率が低
下するという問題があった。
の熱電子発生源の構造においては、フィラメント２２で
多量に発生する熱は、電流供給端子２４ａ，２４ｂに固
定された冷却フィン２６より放散しているため、フラン
ジ部分の温度が上昇する、又フィラメント２２で発生し
た熱が冷却フィン２６側に逃げるため、フィラメント２
２が冷却され、投入電力当たりの熱電子の発生効率が低
下するという問題があった。
【０００９】又、真空容器２１を純水によって冷却する
方法が多くの熱電子発生源に用いられている。これは、
真空容器２１の外周に純水による冷却配管２７を配設
し、これに純水供給装置２８より純水を冷却水として供
給するものである。しかしながら、この場合には冷却媒
体である純水が電気的な絶縁体と見なせる程度まで不純
物を取り除く必要があり、この純水の冷却装置が必要で
あり、係る冷却装置の付加は、装置の大型化、複雑化の
要因となっている。
方法が多くの熱電子発生源に用いられている。これは、
真空容器２１の外周に純水による冷却配管２７を配設
し、これに純水供給装置２８より純水を冷却水として供
給するものである。しかしながら、この場合には冷却媒
体である純水が電気的な絶縁体と見なせる程度まで不純
物を取り除く必要があり、この純水の冷却装置が必要で
あり、係る冷却装置の付加は、装置の大型化、複雑化の
要因となっている。
【００１０】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、フィラメントに供給した熱による真空容器の圧力
の悪化を防止すると共に、フィラメントに供給した電力
により良好な効率で熱電子を発生することができるビー
ム発生装置を提供することを目的とする。
ので、フィラメントに供給した熱による真空容器の圧力
の悪化を防止すると共に、フィラメントに供給した電力
により良好な効率で熱電子を発生することができるビー
ム発生装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のビーム発生装置
は、真空容器内に配設されたフィラメントと、該フィラ
メントに電流を供給すると共に該フィラメントを支持す
る電流供給端子と、該電流供給端子を前記真空容器外に
挿通するように碍子を介して支持するフランジと、前記
フィラメントに電流を供給して加熱することにより発生
する熱電子を加速する電極とを備えたビーム発生装置に
おいて、前記フランジに冷却フィンを固設し、前記フィ
ラメントで発生する熱を前記電流供給端子及び碍子を経
て、前記フランジから前記冷却フィンにより外部に放散
するようにしたことを特徴とする。
は、真空容器内に配設されたフィラメントと、該フィラ
メントに電流を供給すると共に該フィラメントを支持す
る電流供給端子と、該電流供給端子を前記真空容器外に
挿通するように碍子を介して支持するフランジと、前記
フィラメントに電流を供給して加熱することにより発生
する熱電子を加速する電極とを備えたビーム発生装置に
おいて、前記フランジに冷却フィンを固設し、前記フィ
ラメントで発生する熱を前記電流供給端子及び碍子を経
て、前記フランジから前記冷却フィンにより外部に放散
するようにしたことを特徴とする。
【００１２】 上記本発明によれば、フランジに冷却フ
ィンを固設したことから、フランジに伝熱される熱を冷
却フィンから外部に放散することができ、これによりフ
ランジの温度を低減することができる。従って、フィラ
メントに供給した熱による真空容器の圧力の悪化が防止
される。又、電流導入端子に直接冷却フィンが固設され
ていないことから、電流供給端子の冷却を防止すること
ができ、これにより、フィラメントに導入する電力に対
する熱電子の発生効率を向上させることができる。
ィンを固設したことから、フランジに伝熱される熱を冷
却フィンから外部に放散することができ、これによりフ
ランジの温度を低減することができる。従って、フィラ
メントに供給した熱による真空容器の圧力の悪化が防止
される。又、電流導入端子に直接冷却フィンが固設され
ていないことから、電流供給端子の冷却を防止すること
ができ、これにより、フィラメントに導入する電力に対
する熱電子の発生効率を向上させることができる。
【００１３】又、前記ビームは、電子ビームであること
を特徴とする。これにより、電子線照射装置等におい
て、真空容器内の真空度の低下を招くことなく、良好な
効率で高電流の電子ビームの生成が行える。
を特徴とする。これにより、電子線照射装置等におい
て、真空容器内の真空度の低下を招くことなく、良好な
効率で高電流の電子ビームの生成が行える。
【００１４】又、前記フィラメントにより放出される熱
電子は、前記電極により加速されてガス分子又は原子と
衝突し、これにより前記ガス分子又は原子をイオン化し
て、イオンビームを生成することを特徴とする。これに
よりイオンビームの発生源としても、同様にフィラメン
トに対する投入電力に対して良好な効率で高電流のイオ
ンビームを形成することができる。又、生成したイオン
ビームに電子を付加することにより、中性原子線を形成
することもできる。
電子は、前記電極により加速されてガス分子又は原子と
衝突し、これにより前記ガス分子又は原子をイオン化し
て、イオンビームを生成することを特徴とする。これに
よりイオンビームの発生源としても、同様にフィラメン
トに対する投入電力に対して良好な効率で高電流のイオ
ンビームを形成することができる。又、生成したイオン
ビームに電子を付加することにより、中性原子線を形成
することもできる。
【００１５】 本発明の熱電子の発生方法は、真空容器
内のフィラメントに電流を供給する電流供給端子を碍子
を介して挿通するフランジを備え、該フランジに冷却フ
ィンを取り付け、前記フィラメントで発生する熱を前記
電流供給端子及び碍子を経てフランジから前記冷却フィ
ンに伝熱して、これにより放熱しつつ、前記フィラメン
トに電流を供給して加熱することにより熱電子を発生す
ることを特徴とする。
内のフィラメントに電流を供給する電流供給端子を碍子
を介して挿通するフランジを備え、該フランジに冷却フ
ィンを取り付け、前記フィラメントで発生する熱を前記
電流供給端子及び碍子を経てフランジから前記冷却フィ
ンに伝熱して、これにより放熱しつつ、前記フィラメン
トに電流を供給して加熱することにより熱電子を発生す
ることを特徴とする。
【００１６】上記本発明によれば、フィラメントで発生
する熱は、電流供給端子を経て碍子及びフランジから冷
却フィンに伝熱して、これにより放熱されるので、フラ
ンジの温度の上昇を防止することができる。これにより
真空容器の一部分が過度に加熱され、真空容器内の真空
圧力の悪化が防止される。又、電流供給端子が碍子を介
してフランジに接続され、冷却フィンに直接接続されて
いないので、フィラメントに生じる熱が冷却フィンに逃
げ難くなり、これによりフィラメントの熱効率が向上
し、熱電子の発生効率を向上することができる。
する熱は、電流供給端子を経て碍子及びフランジから冷
却フィンに伝熱して、これにより放熱されるので、フラ
ンジの温度の上昇を防止することができる。これにより
真空容器の一部分が過度に加熱され、真空容器内の真空
圧力の悪化が防止される。又、電流供給端子が碍子を介
してフランジに接続され、冷却フィンに直接接続されて
いないので、フィラメントに生じる熱が冷却フィンに逃
げ難くなり、これによりフィラメントの熱効率が向上
し、熱電子の発生効率を向上することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図１及び図２を参照しながら説明する。尚、各図
中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
いて、図１及び図２を参照しながら説明する。尚、各図
中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１８】図１は、本発明の一実施の形態の熱電子発
生源を備えたビーム発生装置を示す。このビーム発生装
置１１は、電子線源１２と、加速電極２９と、フォーカ
ス用及び走査用電磁石１６，１７等を備え、加速されて
走査用電磁石１７の磁場により走査された電子線が照射
窓部１５より放出される構成は、図３に示すものと同様
である。
生源を備えたビーム発生装置を示す。このビーム発生装
置１１は、電子線源１２と、加速電極２９と、フォーカ
ス用及び走査用電磁石１６，１７等を備え、加速されて
走査用電磁石１７の磁場により走査された電子線が照射
窓部１５より放出される構成は、図３に示すものと同様
である。
【００１９】この熱電子発生源１２においては、真空容
器２１内に配設されたフィラメント２２と、そのフィラ
メントに電流を供給する電流供給端子２４とを支持する
フランジ２３に、冷却機構である冷却フィン２３を固設
している。冷却フィン２６は、例えばネジ止めにより、
フランジ２３に密着して固定され、フランジ２３に生じ
る熱を外気に放散する。この放熱フィン２６の固定に際
して、放熱フィン２６は電流供給端子２４ａ，２４ｂを
支持する碍子２５に接触しないように、離隔して配置さ
れる。
器２１内に配設されたフィラメント２２と、そのフィラ
メントに電流を供給する電流供給端子２４とを支持する
フランジ２３に、冷却機構である冷却フィン２３を固設
している。冷却フィン２６は、例えばネジ止めにより、
フランジ２３に密着して固定され、フランジ２３に生じ
る熱を外気に放散する。この放熱フィン２６の固定に際
して、放熱フィン２６は電流供給端子２４ａ，２４ｂを
支持する碍子２５に接触しないように、離隔して配置さ
れる。
【００２０】例えば１０Ｖ、１００Ａ程度の電力容量を
有する交流電源３１により通電して、真空中で加熱され
たフィラメント２２からは熱電子が放出される。フラン
ジ２６及び交流電源３１、更に冷却フィン２６は高電圧
電源３０から大地電位に対して高電圧の負電位が印加さ
れている。このため放出された熱電子ｅは負電荷を有す
るため、大地電位の方向に加速される。この際、熱電子
がビームとなり、そのビームの形状は、加速電極２９に
適宜電圧を印加するように接続されたブリーダ抵抗３４
の値、及び負の印加電圧、ビーム電流の大きさ等によっ
て決まってくる。
有する交流電源３１により通電して、真空中で加熱され
たフィラメント２２からは熱電子が放出される。フラン
ジ２６及び交流電源３１、更に冷却フィン２６は高電圧
電源３０から大地電位に対して高電圧の負電位が印加さ
れている。このため放出された熱電子ｅは負電荷を有す
るため、大地電位の方向に加速される。この際、熱電子
がビームとなり、そのビームの形状は、加速電極２９に
適宜電圧を印加するように接続されたブリーダ抵抗３４
の値、及び負の印加電圧、ビーム電流の大きさ等によっ
て決まってくる。
【００２１】ビームは加速管部を出てフォーカス用電磁
石１６によりその径が収束され、更に走査用電磁石１７
により偏向され、走査される。走査されたビームは、真
空容器１８ａの終端にあるチタンなどの合金による照射
窓１５を通過し、電子ビームとして、例えば燃焼排ガス
等に照射される。この真空容器内は、ターボ分子ポンプ
などの真空ポンプ３３により排気され、高真空に保持さ
れる。
石１６によりその径が収束され、更に走査用電磁石１７
により偏向され、走査される。走査されたビームは、真
空容器１８ａの終端にあるチタンなどの合金による照射
窓１５を通過し、電子ビームとして、例えば燃焼排ガス
等に照射される。この真空容器内は、ターボ分子ポンプ
などの真空ポンプ３３により排気され、高真空に保持さ
れる。
【００２２】熱電子を発生する際、フィラメント２２に
は数十〜数百Ａの電流が流れフィラメント２２が加熱さ
れる。フィラメント２２に生じた熱は、電流供給端子２
４及び碍子２５を介して真空フランジ２６に流れ、これ
により放熱フィン２６から放散される。この実施の形態
においては、従来冷却フィンを電流導入端子に接続して
いたところを、真空フランジに直接接続することとした
ものである。これにより真空フランジ２３の熱は速やか
に冷却フィン２６より外部に放散され、真空フランジの
不要な加熱を防ぐことになる。これにより真空フランジ
の温度が上昇しないため、電流導入端子の損傷などによ
る真空破壊の弊害が防止され、又真空フランジ及びその
周囲の真空容器の過熱が防止され、これにより真空度が
悪化することが防止される。
は数十〜数百Ａの電流が流れフィラメント２２が加熱さ
れる。フィラメント２２に生じた熱は、電流供給端子２
４及び碍子２５を介して真空フランジ２６に流れ、これ
により放熱フィン２６から放散される。この実施の形態
においては、従来冷却フィンを電流導入端子に接続して
いたところを、真空フランジに直接接続することとした
ものである。これにより真空フランジ２３の熱は速やか
に冷却フィン２６より外部に放散され、真空フランジの
不要な加熱を防ぐことになる。これにより真空フランジ
の温度が上昇しないため、電流導入端子の損傷などによ
る真空破壊の弊害が防止され、又真空フランジ及びその
周囲の真空容器の過熱が防止され、これにより真空度が
悪化することが防止される。
【００２３】更に、従来の電流供給端子が放熱フィンに
より冷却されるという問題が無くなるため、フィラメン
ト２２への電力供給による温度上昇が効率的に行われ、
効率的に熱電子を発生することができる。即ち一例とし
て、従来の冷却構造では十分な熱電子の発生に必要な投
入電力量が１ｋＶＡ程度であったものが、本発明の冷却
構造では０．７ｋＶＡ程度で十分である。又、このよう
にフィラメントに投入する必要電力量が低減することと
相まって、真空容器への熱の伝達が低減するため、熱電
子発生時の真空度の劣化は、従来と比較して１桁以上改
善される。
より冷却されるという問題が無くなるため、フィラメン
ト２２への電力供給による温度上昇が効率的に行われ、
効率的に熱電子を発生することができる。即ち一例とし
て、従来の冷却構造では十分な熱電子の発生に必要な投
入電力量が１ｋＶＡ程度であったものが、本発明の冷却
構造では０．７ｋＶＡ程度で十分である。又、このよう
にフィラメントに投入する必要電力量が低減することと
相まって、真空容器への熱の伝達が低減するため、熱電
子発生時の真空度の劣化は、従来と比較して１桁以上改
善される。
【００２４】図２は、上述の熱電子発生源１２で発生さ
せた熱電子ｅを、アルゴン、又はキセノン等のガスを配
管３３から導入したプラズマ発生空間３２にて、ガスと
衝突させて、ガスをイオン化させ、プラズマＰを発生
し、イオンビームの発生源としたものである。この場合
には、イオン源側に正の高電圧を印加し、生成したイオ
ンのプラズマ空間３２に正電圧を与えることで、イオン
を加速して、イオンビームとすることができる。更に、
このイオンビームの下流側に電子を付与する空間を設
け、この空間を通過させることによりイオンに電子を付
加して中性粒子に変換し、高速原子線として照射対象物
に照射するようにしてもよい。
せた熱電子ｅを、アルゴン、又はキセノン等のガスを配
管３３から導入したプラズマ発生空間３２にて、ガスと
衝突させて、ガスをイオン化させ、プラズマＰを発生
し、イオンビームの発生源としたものである。この場合
には、イオン源側に正の高電圧を印加し、生成したイオ
ンのプラズマ空間３２に正電圧を与えることで、イオン
を加速して、イオンビームとすることができる。更に、
このイオンビームの下流側に電子を付与する空間を設
け、この空間を通過させることによりイオンに電子を付
加して中性粒子に変換し、高速原子線として照射対象物
に照射するようにしてもよい。
【００２５】上述の熱電子発生源１２によれば、フィラ
メント２２を支持する真空フランジ２３の温度が上昇し
ないので、真空フランジ及び真空容器の温度の過昇が防
止され、このため、従来必要であった真空容器に対する
純水冷却装置等も不要となり、大幅な装置構成の簡略化
が図れる。しかしながら、特に真空容器の温度上昇を防
止したいような場合には、純水冷却装置をそのまま付け
加えるようにしても勿論よい。
メント２２を支持する真空フランジ２３の温度が上昇し
ないので、真空フランジ及び真空容器の温度の過昇が防
止され、このため、従来必要であった真空容器に対する
純水冷却装置等も不要となり、大幅な装置構成の簡略化
が図れる。しかしながら、特に真空容器の温度上昇を防
止したいような場合には、純水冷却装置をそのまま付け
加えるようにしても勿論よい。
【００２６】尚、上記実施の形態においては、冷却機構
として冷却フィンを用いる例について述べたが、ヒート
シンク等の他の形式の冷却機構を用いてもよいのは、勿
論のことである。このように本発明の趣旨を逸脱するこ
となく、種々の変形実施例が可能である。
として冷却フィンを用いる例について述べたが、ヒート
シンク等の他の形式の冷却機構を用いてもよいのは、勿
論のことである。このように本発明の趣旨を逸脱するこ
となく、種々の変形実施例が可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フランジの温度上昇を防止し、真空度の悪化を防止する
ことができると共に、フィラメントに投入する電力に対
する熱電子の発生効率を向上させることができる。
フランジの温度上昇を防止し、真空度の悪化を防止する
ことができると共に、フィラメントに投入する電力に対
する熱電子の発生効率を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施の形態のビーム装置の概要を示
す一部透視の説明図である。
す一部透視の説明図である。
【図２】イオンビーム発生装置の要部を示す説明図であ
る。
る。
【図３】電子ビーム照射装置の概要を示す説明図であ
る。
る。
【図４】従来の熱電子発生源の一部透視の説明図であ
る。
る。
１２ 熱電子発生源
２１ 真空容器
２２ フィラメント
２３ フランジ
２４ 電流供給端子
２５ 碍子
２６ 放熱フィン
２９ 電極
３０ 高電圧直流電源
３１ 低電圧交流電源
ｅ 電子
Ｐ プラズマ
Ａｒ+ アルゴンイオン
Ｘｅ+ キセノンイオン
Claims (4)
- 【請求項１】 真空容器内に配設されたフィラメント
と、該フィラメントに電流を供給すると共に該フィラメ
ントを支持する電流供給端子と、該電流供給端子を前記
真空容器外に挿通するように碍子を介して支持するフラ
ンジと、前記フィラメントに電流を供給して加熱するこ
とにより発生する熱電子を加速する電極とを備えたビー
ム発生装置において、 前記フランジに冷却フィンを固設し、前記フィラメント
で発生する熱を前記電流供給端子及び碍子を経て、前記
フランジから前記冷却フィンにより外部に放散するよう
にしたことを特徴とするビーム発生装置。 - 【請求項２】 前記ビームは、電子ビームであることを
特徴とする請求項１に記載のビーム発生装置。 - 【請求項３】 前記フィラメントにより放出される熱電
子は、前記電極により加速されてガス分子又は原子と衝
突し、これにより前記ガス分子又は原子をイオン化し
て、イオンビームを生成することを特徴とする請求項１
に記載のビーム発生装置。 - 【請求項４】 真空容器内のフィラメントに電流を供給
する電流供給端子を碍子を介して挿通するフランジを備
え、該フランジに冷却フィンを取り付け、前記フィラメ
ントで発生する熱を前記電流供給端子及び碍子を経てフ
ランジから前記冷却フィンに伝熱して、これにより放熱
しつつ、前記フィラメントに電流を供給して加熱するこ
とにより熱電子を発生することを特徴とする熱電子の発
生方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09241398A JP3504494B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | ビーム発生装置 |
| CNB991041380A CN1154150C (zh) | 1998-03-20 | 1999-03-19 | 射线束发生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09241398A JP3504494B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | ビーム発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271500A JPH11271500A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3504494B2 true JP3504494B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=14053739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09241398A Expired - Fee Related JP3504494B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | ビーム発生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504494B2 (ja) |
| CN (1) | CN1154150C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102365372B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2022-02-21 | 한국원자력연구원 | 공기 정화 시스템 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4113032B2 (ja) * | 2003-04-21 | 2008-07-02 | キヤノン株式会社 | 電子銃及び電子ビーム露光装置 |
| JP5797037B2 (ja) * | 2011-07-14 | 2015-10-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電子線照射装置 |
| CN103198996B (zh) * | 2013-03-18 | 2015-05-20 | 核工业理化工程研究院 | 用于控制强流电子束高频交变磁场的真空装置 |
| KR20230056063A (ko) * | 2013-11-14 | 2023-04-26 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 멀티-전극 전자 광학 |
| CN105960087B (zh) * | 2016-06-02 | 2018-04-06 | 燕山大学 | 一种大气压环境下可控等离子体射流源 |
| CN109671602B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-05-21 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的复合电子源 |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP09241398A patent/JP3504494B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-19 CN CNB991041380A patent/CN1154150C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102365372B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2022-02-21 | 한국원자력연구원 | 공기 정화 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1238551A (zh) | 1999-12-15 |
| CN1154150C (zh) | 2004-06-16 |
| JPH11271500A (ja) | 1999-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031209 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031210 |
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