JP3636015B2 - 電子線照射装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数本の互いに並列接続されたフィラメントを有する電子線照射装置に関し、より具体的には、当該フィラメントの断線を検出する手段の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の電子線照射装置の従来例を図2に示す。この電子線照射装置は、電子線8を加速して引き出す電子線加速器2と、それに必要な電力を供給する電源装置20とを備えている。
【0003】
電子線加速器2は、この例では電子線8を走査しない非走査型のものであり、筒状の真空容器4内に設けられていて互いに並列接続された複数本のフィラメント6から引出し電極10によって引き出した電子線8を、引出し電極10と真空容器4間の電位差によって加速し、かつ窓箔12を透過させて真空容器4外に引き出し、被照射物14に照射する構成をしている。
【0004】
電源装置20は、フィラメント6を加熱する電力および引出し電源28用の交流入力を大地電位部から供給する絶縁変圧器24と、この絶縁変圧器24の2次巻線24bに接続されていて絶縁変圧器24からの電力を変圧(例えば400V/22V)してフィラメント6に供給するフィラメント変圧器26と、フィラメント6と引出し電極10間に前者を負極側にして直流の引出し電圧Ve(例えば400V程度)を印加する引出し電源28と、この引出し電源28に直列接続された引出し電圧制御器30と、引出し電極10およびそれに接続された部分と大地電位部(この例では圧力容器22)との間に前者を負極側にして直流の加速電圧Va(例えば300kV程度)を印加する加速電源32とを備えている。絶縁変圧器24の2次巻線24b以降は負の高電位になる。これらの機器は、絶縁ガス(例えばSF6 ガス)が充填される圧力容器22内に収納して、当該電源装置20の小型化を図っている。この圧力容器22および上記真空容器4は電気的に接地されている。
【0005】
絶縁変圧器24の1次巻線24aには、定電圧電源34から一定の大きさの1次電圧V1 が供給される。
【0006】
上記引出し電源28は、絶縁変圧器24から与えられる交流入力を変圧し(変圧器の図示は省略)かつ整流するものであり、その出力電圧VE は一定である。そのため、上記引出し電圧Veひいては引出し電極10から引き出す電子流の調整は、上記引出し電圧制御器30によって行われる。
【0007】
ところで、上記複数本のフィラメント6の内の1本でも断線すると、電子線8の分布が悪くなるので、この断線を検出する必要がある。しかし、このフィラメント6の1本断線を、大地電位部において絶縁変圧器24の1次電流I1 を計測することで検出することはできない。なぜなら、全フィラメント6に流れる合計のフィラメント電流Ifの変化はフィラメント6の1本断線時には小さい(例えばフィラメントの総本数が16本の場合で、変化は約6.3%)のに加えて、絶縁変圧器24の1次電流I1 には引出し電源28への電力供給用の電流も含まれているので、フィラメント1本断線時の絶縁変圧器24の1次電流I1 の変化は微小なものとなり、その変化を確実にとらえることはできないからである。
【0008】
そのために従来は、高電位部に上記フィラメント電流Ifを計測する電流計測器36を設け、その計測信号を電気/光変換器38および光/電気変換器40を用いて光信号39で大地電位部に伝送して、大地電位部のフィラメント断線検出器42でフィラメント6の1本断線を検出するようにしている。
【0009】
フィラメント断線検出器42は、例えば、上記フィラメント電流Ifを一定の基準電流と比較し、フィラメント電流Ifがこの基準電流よりも小さくなったときにフィラメント断線と判定するものである。これは、この電子線照射装置では、上記のように絶縁変圧器24に一定の大きさの1次電圧V1 が供給されるので、フィラメント6の断線が起こっても各回路の電圧は全て一定であり、従って、並列接続されたフィラメント6の内の何本かが断線すると、その並列合成抵抗値が大きくなってそのぶんフィラメント電流Ifが減少するからである。
【0010】
しかし、この従来の断線検出手段は、サージ電圧に弱く、信頼性が低いという課題がある。これは、電子線加速器2内では、特に真空容器4内のコンディショニング(慣らし)が十分に行われるまでは、加速電圧Vaが印加される引出し電極10等と大地電位部との間で放電が発生することがあり、それによる高圧のサージ電圧が、高電位部にある電気/光変換器38に達してそれを構成する電子部品が故障する可能性が高いからである。
【0011】
また、上記断線検出手段では、高電位部の計測信号を光信号39の形で大地電位部へ正確に伝送する電気/光変換器38および光/電気変換器40(光信号伝送回路)が必要になるので、そのぶん機器構成が複雑になるという課題もある。
【0012】
そこでこの発明は、フィラメントが1本断線した場合でもそれを、サージ電圧の影響の少ない大地電位部において検出することができるようにした電子線照射装置を提供することを主たる目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明の電子線照射装置は、大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧器の1次巻線に供給される1次電圧V1 を計測する1次電圧計測器と、
大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧器の1次巻線に流れる1次電流I1 を計測する1次電流計測器と、
大地電位部に設けられていて、前記電子線の引き出しに伴って前記加速電源に流れる電子線電流IA を計測する電子線電流計測器と、
大地電位部に設けられていて、前記計測された1次電圧V1 、1次電流I1 および電子線電流IA と、定数として与えられる前記引出し電源の出力電圧VE と、前記引出し電源の出力電流に対する前記電子線電流の比であり定数として与えられる引出し効率aとに基づいて、次式の演算を行って、前記フィラメントの点灯に実際に使用された実フィラメント電流IF を求める実フィラメント電流演算手段と、
IF =I1 −IA ・VE /a・V1
大地電位部に設けられていて、前記求められた実フィラメント電流と所定の基準値とを比較して、前者が後者よりも小さいときに断線検出信号を出力する比較手段とを備えることを特徴としている。
【0014】
上記構成によれば、実フィラメント電流演算手段によって、上記式の演算を行うことによって、前記フィラメントの点灯に実際に使用された実フィラメント電流IF を大地電位部において求めることができる。この実フィラメント電流IF は、前記絶縁変圧器の1次電流から前記引出し電源の出力に相当する電流を差し引いた残りであるので、前記フィラメントに流れる合計のフィラメント電流をほぼ忠実に表している。
【0015】
従ってこの実フィラメント電流IF を、大地電位部に設けられた比較手段において所定の基準値と比較することによって、フィラメントが1本断線した場合でもそれを、サージ電圧の影響の少ない大地電位部において検出することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明に係る電子線照射装置の一例を示す図である。図2に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【0017】
この電子線照射装置においては、大地電位部に、次のような1次電圧計測器44、1次電流計測器46、電子線電流計測器48およびフィラメント断線検出器50を設けている。
【0018】
1次電圧計測器44は、前記絶縁変圧器24の1次巻線24aに定電圧電源34から供給される1次電圧V1 を計測する。
【0019】
1次電流計測器46は、前記絶縁変圧器24の1次巻線24aに流れる1次電流I1 を計測する。
【0020】
電子線電流計測器48は、前記電子線加速器2からの電子線8の引き出しに伴って、アースを経由して加速電源32に流れる電子線電流IA を計測する。この電子線電流IA は、加速電源32の負荷電流と言うこともできる。
【0021】
フィラメント断線検出器50は、この例では、以下に詳述するような実フィラメント電流演算器(実フィラメント電流演算手段)52および比較器(比較手段)54を備えている。このフィラメント断線検出器50は、コンピュータで構成しても良い。
【0022】
さて、上記のような電子線照射装置においては、引出し電源28の出力電流IE の何割かが電子線8として電子線加速器2から引き出される。この割合(比率)aは、装置の構造等によって定まり、一つの電子線照射装置においてはほぼ一定である。この比率aは引出し効率と呼ばれ、0<a<1である。従って、電子線加速器2から引き出される電子線8の量すなわち前記電子線電流IA と引出し電源28の出力電流IE との間には、次式の関係が成立する。
【0023】
【数1】
IE =IA /a
【0024】
従って、引出し電源28の出力PE は次式で表される。VE は当該引出し電源28の前述した出力電圧である。
【0025】
【数2】
PE =IE ・VE =IA ・VE /a
【0026】
従って、大地電位部で計測した1次電流I1 から、上記出力PE に相当する電流を差し引くことによって、即ち次式の演算を行うことによって、引出し電源28用の電力を除外して、前記フィラメント6の点灯に実際に使用された正味の電流である実フィラメント電流IF を大地電位部において求めることができる。
【0027】
【数3】
IF =I1 −PE /V1
=I1 −IA ・VE /a・V1
【0028】
上記フィラメント断線検出器50を構成する実フィラメント電流演算器52は、この数3の演算を行って実フィラメント電流IF を求め、それを出力する。この演算は、フィラメント断線検出中は常に行う。そのためにこの実フィラメント電流演算器52には、上記1次電圧計測器44で計測された1次電圧V1 、1次電流計測器46で計測された1次電流I1 および電子線電流計測器48で計測された電子線電流IA が入力される。更にこの実フィラメント電流演算器52には、上記引出し電源28の出力電圧VE および上記引出し効率aが定数として与えられる(設定される)。この引出し電源28の出力電圧VE も、装置ごとに決まり一定である。この出力電圧VE および引出し効率aの設定手段は図示を省略しているが、例えばコンピュータのキーボードである。
【0029】
フィラメント断線検出器50を構成する比較器54は、上記実フィラメント電流演算器52から与えられる実フィラメント電流IF と、予め設定された所定の基準値Rとを比較して、前者IF が後者Rよりも小さいときに断線検出信号Sを出力する。この基準値Rの設定手段も図示を省略しているが、例えばコンピュータのキーボードである。
【0030】
上記基準値Rの定め方の例を説明する。今、フィラメント6の並列総本数をn本とする。フィラメント6が1本も断線していない正常時の実フィラメント電流IF は、上記数3から求められ、これをIF0とする。n本のフィラメント6の内の1本が断線すると、実フィラメント電流IF はIF0/nだけ減少するから、1本断線時の実フィラメント電流IF1はIF0(1−1/n)となる。
【0031】
従って、上記基準値Rを次式の範囲内に設定しておけば、フィラメント6の1本断線時には、実フィラメント電流演算器52から与えられる実フィラメント電流IF がこの基準値Rよりも小さくなるので、フィラメント6の1本断線を確実に検出することができる。フィラメント6の断線が2本以上の場合も同様である。
【0032】
【数4】
IF0(1−1/n)<R<IF0
【0033】
具体的には、基準値Rは数4の範囲内の中間位の値に、即ち次式のような値に設定しておけば良い。そのようにすれば、実フィラメント電流IF の多少の変動にも影響されずにフィラメント6の1本断線を確実に検出することができる。
【0034】
【数5】
R≒IF0(1−1/2n)
【0035】
より具体例を示すと、フィラメント6の総本数nを16、引出し電源28の出力電圧VE を400V、引出し効率aを0.2、電子線電流IA を150mAとし、そのときの1次電流I1 を12Aとすると、正常時は上記数3から実フィラメント電流IF は10.5Aとなる。フィラメント1本断線時には実フィラメント電流IF は、その1/16(≒0.66A)が減少するので、9.84Aに低下する。一方、上記数5に従って基準値Rを設定しておけば、基準値Rは約10.17Aであるので、比較器54はこのフィラメント1本断線を確実に検出することができる。フィラメント6の断線が2本以上の場合も同様である。
【0036】
以上のようにこの電子線照射装置によれば、フィラメント6が1本断線した場合でもそれを、サージ電圧の影響の少ない大地電位部において確実に検出することができる。従って、サージ電圧に強く信頼性も高い。また、従来必要だったフィラメント電流計測のための光信号伝送回路等が不要になるので、そのぶん機器構成の簡素化を図ることができる。
【0037】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、上記実フィラメント電流演算手段によって、フィラメントの点灯に実際に使用された実フィラメント電流を大地電位部において求めることができ、この実フィラメント電流を大地電位部に設けられた比較手段において所定の基準値と比較するようにしたので、フィラメントが1本断線した場合でもそれを、サージ電圧の影響の少ない大地電位部において確実に検出することができる。従って、サージ電圧に強く信頼性も高い。また、従来必要だったフィラメント電流計測のための光信号伝送回路等が不要になるので、そのぶん機器構成の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電子線照射装置の一例を示す図である。
【図2】従来の電子線照射装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
2 電子線加速器
6 フィラメント
8 電子線
10 引出し電極
20 電源装置
24 絶縁変圧器
28 引出し電源
32 加速電源
44 1次電圧計測器
46 1次電流計測器
48 電子線電流計測器
50 フィラメント断線検出器
52 実フィラメント電流演算器(実フィラメント電流演算手段)
54 比較器(比較手段)
Claims (1)
- 複数本の互いに並列接続されたフィラメントと、このフィラメントから放出させた電子を電子線として引き出す引出し電極と、交流入力を整流して前記フィラメントと前記引出し電極との間に前者を負極側にして直流の引出し電圧を印加する引出し電源と、前記フィラメントを加熱する電力および前記引出し電源用の前記交流入力を大地電位部から供給する絶縁変圧器と、前記引出し電極と大地電位部との間に前者を負極側にして直流の加速電圧を印加する加速電源とを備えていて、前記絶縁変圧器の1次巻線に一定の大きさの1次電圧が供給される電子線照射装置において、
大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧器の1次巻線に供給される1次電圧V1 を計測する1次電圧計測器と、
大地電位部に設けられていて、前記絶縁変圧器の1次巻線に流れる1次電流I1 を計測する1次電流計測器と、
大地電位部に設けられていて、前記電子線の引き出しに伴って前記加速電源に流れる電子線電流IA を計測する電子線電流計測器と、
大地電位部に設けられていて、前記計測された1次電圧V1 、1次電流I1 および電子線電流IA と、定数として与えられる前記引出し電源の出力電圧VE と、前記引出し電源の出力電流に対する前記電子線電流の比であり定数として与えられる引出し効率aとに基づいて、次式の演算を行って、前記フィラメントの点灯に実際に使用された実フィラメント電流IF を求める実フィラメント電流演算手段と、
IF =I1 −IA ・VE /a・V1
大地電位部に設けられていて、前記求められた実フィラメント電流と所定の基準値とを比較して、前者が後者よりも小さいときに断線検出信号を出力する比較手段とを備えることを特徴とする電子線照射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35415899A JP3636015B2 (ja) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | 電子線照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35415899A JP3636015B2 (ja) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | 電子線照射装置 |
Publications (2)
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JP2001166099A JP2001166099A (ja) | 2001-06-22 |
JP3636015B2 true JP3636015B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=18435688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35415899A Expired - Lifetime JP3636015B2 (ja) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | 電子線照射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3636015B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP4742223B2 (ja) * | 2008-05-12 | 2011-08-10 | 株式会社日本Aeパワーシステムズ | 監視装置付き電子線照射装置 |
-
1999
- 1999-12-14 JP JP35415899A patent/JP3636015B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JP2001166099A (ja) | 2001-06-22 |
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