JP5522440B2 - Electron beam irradiation apparatus and electron beam irradiation method - Google Patents
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本発明は、被処理物に電子線照射処理を施すために用いられる電子線照射装置及び電子線照射方法に関するものである。 The present invention relates to an electron beam irradiation apparatus and an electron beam irradiation method used for performing an electron beam irradiation treatment on an object to be processed.
従来から、樹脂製被処理物に電子線照射を施して該被処理物の洗浄・表面改質、殺菌・滅菌等の処理が行われているが、その際、被処理物が電子線照射によって帯電する場合があることが知られている。 Conventionally, treatments such as cleaning, surface modification, sterilization, and sterilization have been performed by irradiating a resin workpiece with the electron beam. At that time, the workpiece is treated by electron beam irradiation. It is known that charging may occur.
電子線照射により樹脂製被処理物が帯電するのを防止するには、例えば除電器を用いることができる。一般に、除電器は、イオンを発生させるイオン発生部を有し、そのイオンを利用して静電気を中和する装置である。電子線照射部にPIGイオン源を配設し、そのPIGイオン源から発生させたイオンを被処理物に向けて噴出することにより被処理物に蓄積された電荷を中和する電子線照射装置が案出されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to prevent the resin workpiece from being charged by electron beam irradiation, for example, a static eliminator can be used. Generally, a static eliminator is an apparatus that has an ion generator that generates ions and neutralizes static electricity using the ions. An electron beam irradiation apparatus that neutralizes charges accumulated in a workpiece by disposing a PIG ion source in the electron beam irradiation section and ejecting ions generated from the PIG ion source toward the workpiece. Has been devised (see, for example, Patent Document 1).
上述したPIGイオン源等の除電器を電子線照射装置に設け、この除電器で発生させたイオンを利用して樹脂製被処理物に蓄積された電荷を中和することにより、樹脂製被処理物の帯電を防止することも可能である。しかしながら、かかる除電器を電子線照射装置に設けると、電子線照射装置が大型となり、製造コストが嵩むという問題がある。このため、樹脂製被処理物に電子線照射処理を施す際に、簡易な構成で、樹脂製被処理物の帯電を防止することができる電子線照射装置の実現が望まれている。 The above-mentioned static eliminator such as the PIG ion source is provided in the electron beam irradiation device, and the charge generated in the resin processed material is neutralized by using the ions generated by this static eliminator, thereby making the resin processed It is also possible to prevent charging of objects. However, when such a static eliminator is provided in the electron beam irradiation apparatus, there is a problem that the electron beam irradiation apparatus becomes large and the manufacturing cost increases. For this reason, when an electron beam irradiation treatment is performed on a resin workpiece, it is desired to realize an electron beam irradiation apparatus that can prevent charging of the resin workpiece with a simple configuration.
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、被処理物に電子線照射処理を施す際に、簡易な構成で被処理物の帯電を低減することができる電子線照射装置及び電子線照射方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an electron beam irradiation apparatus and electron beam irradiation capable of reducing the charging of the object to be processed with a simple configuration when the object to be processed is subjected to an electron beam irradiation process. It is intended to provide a method.
上記の目的を達成するための本発明は、電子線を照射することにより帯電する被処理物に電子線照射処理を施すために用いられる電子線照射装置であって、前記電子線を発生する電子線発生部と、前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われる照射室と、前記電子線発生部内の真空雰囲気と前記照射室内の照射雰囲気とを仕切ると共に前記電子線を前記照射室内に取り出す照射窓部と、前記被処理物に対して希ガス、窒素ガス又は前記希ガス若しくは前記窒素ガスを含む混合ガスを流すためのガス供給部と、を備え、前記被処理物に前記ガス供給部からの前記希ガス、前記窒素ガス又は前記希ガス若しくは前記窒素ガスを含む混合ガスを流しながら前記被処理物に前記電子線を照射するものである。 The present invention for achieving the above object is an electron beam irradiation apparatus used for performing an electron beam irradiation treatment on a workpiece to be charged by irradiating an electron beam, wherein the electron beam is generated by the electron beam irradiation device. A radiation generator, an irradiation chamber in which the object to be processed is irradiated with the electron beam, and a vacuum atmosphere in the electron beam generator and an irradiation atmosphere in the irradiation chamber are partitioned and the electron beam is irradiated in the irradiation chamber. And a gas supply section for flowing a rare gas, nitrogen gas, or a mixed gas containing the rare gas or the nitrogen gas to the object to be processed, and the gas to the object to be processed The object is irradiated with the electron beam while flowing the rare gas, the nitrogen gas, or the mixed gas containing the rare gas or the nitrogen gas from the supply unit.
また、上記の目的を達成するための本発明は、電子線を照射することにより帯電する被処理物に電子線照射処理を施すために用いられる電子線照射方法であって、被処理物にガス供給部からの希ガス、窒素ガス又は希ガス若しくは窒素ガスを含む混合ガスを流しながら、被処理物に電子線を照射するものである。 In addition, the present invention for achieving the above object is an electron beam irradiation method used for performing an electron beam irradiation treatment on a workpiece to be charged by irradiating an electron beam, wherein a gas is applied to the workpiece. An object is irradiated with an electron beam while flowing a rare gas, nitrogen gas, or a mixed gas containing a rare gas or nitrogen gas from a supply unit.
本発明では、被処理物の表面に希ガス、窒素ガス又は希ガス若しくは窒素ガスを含む混合ガスを流しながら、電子線を照射することにより、希ガス又は窒素ガスが電子線によりエネルギーを受けて電離した状態となり、これにより被処理物に滞留した電子が電離したガス雰囲気中に拡散するので、電子線照射処理による被処理物の帯電を低減することができる。ここで、希ガスはアルゴンガスであることが望ましい。また、被処理物の表面というのは、例えば、被処理物がシート状のものである場合は、被処理物の表側の面又は(及び)裏側の面をいい、被処理物が中空状のものである場合は、被処理物の内側の面又は(及び)外側の面をいう。 In the present invention, the rare gas or nitrogen gas receives energy from the electron beam by irradiating the electron beam while flowing a rare gas, nitrogen gas, or a mixed gas containing a rare gas or nitrogen gas over the surface of the object to be processed. As a result of being ionized, the electrons staying in the object to be processed diffuse into the ionized gas atmosphere, so that charging of the object to be processed by the electron beam irradiation process can be reduced. Here, the rare gas is preferably argon gas. Further, the surface of the object to be processed means, for example, when the object to be processed is in a sheet form, the surface on the front side or (and) the back side of the object to be processed, and the object to be processed is hollow. When it is a thing, it means the inner surface or (and) the outer surface of the workpiece.
また、被処理物が、電気的に接地されている導電性支持具によって支持されていることが望ましい。これにより、電子線の照射によって被処理物に滞留した電子を電離したガス雰囲気中に拡散させることができると共に、電離したガス雰囲気を介してアースに逃がすことができるので、電子線照射処理による被処理物の帯電を防止することができる。 Further, it is desirable that the object to be processed is supported by a conductive support that is electrically grounded. As a result, the electrons staying in the object to be processed due to the electron beam irradiation can be diffused into the ionized gas atmosphere and can be released to the ground through the ionized gas atmosphere. The charged product can be prevented from being charged.
また、被処理物が中空状の樹脂製容器である場合、被処理物の開口している口部を、電気的に接地されている導電性支持具によって支持すると共に、前記被処理物を搬送するとき、その搬送方向は前記電子線発生部から前記照射窓部を介して前記照射室内に照射される前記電子線の帯状電子線束に直交する方向であり、前記被処理物の向きは前記帯状電子線束に対して平行となるような、或いは、前記搬送方向において前記被処理物の底部が前で前記被処理物の接地されている口部が後となるような、姿勢で保持し、希ガス、窒素ガス又は希ガス若しくは窒素ガスを含む混合ガスを被処理物の開口している口部から被処理物の内部に流しながら被処理物に電子線を照射することが望ましい。これにより、中空状の樹脂製容器である被処理物が電子線照射処理により帯電するのを確実に防止することができる。 When the object to be processed is a hollow resin container, the opening of the object to be processed is supported by a conductive support that is electrically grounded, and the object to be processed is conveyed. The transport direction is a direction perpendicular to the electron beam bundle of the electron beam irradiated into the irradiation chamber from the electron beam generator through the irradiation window, and the direction of the object to be processed is the belt shape. It is held in a posture so that it is parallel to the electron beam bundle, or in such a manner that the bottom of the object to be processed is in front and the mouth of the object to be grounded is in the rear in the transport direction. It is desirable to irradiate the object to be processed with an electron beam while flowing a gas, nitrogen gas, or a mixed gas containing a rare gas or nitrogen gas from the opening portion of the object to be processed into the object to be processed. Thereby, it can prevent reliably that the to-be-processed object which is a hollow resin container can be electrically charged by an electron beam irradiation process.
また、前記電子線照射処理は、殺菌処理、滅菌処理又は表面改質処理であってもよい。ここで、表面改質処理というのは、架橋反応、グラフト重合反応、コーティング、親水性向上、強度向上等を含めた広い意味での表面改質処理をいう。 The electron beam irradiation process may be a sterilization process, a sterilization process, or a surface modification process. Here, the surface modification treatment refers to a surface modification treatment in a broad sense including a crosslinking reaction, graft polymerization reaction, coating, hydrophilicity improvement, strength improvement, and the like.
また、50kVから500kVまでの範囲内の加速電圧で発生させた電子線は、被処理物に対する浸透深さが比較的浅いので、かかる電子線を被処理物に照射すると、被処理物内に電子が滞留しやすい。このため、本発明の適用対象として特に好ましいのは、50kVから500kVまでの範囲内の加速電圧で発生させた電子線を用いて被処理物に電子線照射処理を施す電子線照射装置である。 Further, an electron beam generated at an accelerating voltage in the range of 50 kV to 500 kV has a relatively shallow penetration depth into the object to be processed. Therefore, when the object is irradiated with such an electron beam, electrons are generated in the object to be processed. Tends to stay. Therefore, an electron beam irradiation apparatus that applies an electron beam irradiation treatment to an object to be processed using an electron beam generated at an acceleration voltage within a range of 50 kV to 500 kV is particularly preferable as an application target of the present invention.
本発明の電子線照射装置及び電子線照射方法では、被処理物に電子線照射処理を施す際に、除電器等の特別な装置を用いることなく、簡易な構成で、被処理物の帯電を低減することができる。 In the electron beam irradiation apparatus and the electron beam irradiation method of the present invention, when an electron beam irradiation treatment is performed on a workpiece, the workpiece is charged with a simple configuration without using a special device such as a static eliminator. Can be reduced.
以下に、図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態について説明する。図1(a)は本発明の一実施形態である電子線照射装置の概略構成図、同図(b)及び(c)は被処理物を搬送するときの被処理物の向きを説明するための図、図2はその電子線照射装置の電子線発生部の概略回路図、図3はその電子線照射装置を用いて被処理物に電子線照射処理を施しているときの様子を示す模式図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a schematic configuration diagram of an electron beam irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 1B and 1C are views for explaining the direction of an object to be processed when the object to be processed is conveyed. FIG. 2 is a schematic circuit diagram of an electron beam generator of the electron beam irradiation apparatus, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which an electron beam irradiation process is performed on an object to be processed using the electron beam irradiation apparatus. FIG.
一般に、電子線照射装置は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施すために使用されており、例えば樹脂製容器に電子線を照射することにより滅菌処理を施すために使用される。 Generally, an electron beam irradiation apparatus is used to irradiate an object to be processed with an electron beam and perform a desired process on the object to be processed. For example, an electron beam is applied to a resin container to sterilize the object. Used to apply.
本実施形態の電子線照射装置は、図1及び図2に示すように、電子線発生部10と、照射室20と、照射窓部30と、ビームキャッチャー(電子線捕捉部)24と、ガス供給部40と、を備えるものである。ここでは、具体的に、電子線照射装置として、加速電圧が50kV〜300kVである低エネルギー電子線照射装置を使用している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment includes an electron
電子線発生部10は、電子線を発生するターミナル11と、ターミナル11で発生した電子線を真空空間(加速空間)で加速する加速管12とを有するものである。ターミナル11は、熱電子を放出する線状のフィラメント11aと、フィラメント11aを支持するガン構造体11bと、フィラメント11aで発生した熱電子をコントロールするグリッド11cとを含む。
The
加速管12は円筒形状に形成されており、その中心軸が略水平方向を向くように且つ図1(a)の紙面に対して垂直となるように設置されている。この加速管12の中心軸に沿ってフィラメント11aが配置されている。この加速管12には、電子線照射時に二次的に発生するX線が外部へ漏出しないように、鉛遮蔽が施されている。尚、加速管12(電子線発生部10)の内部は、電子が気体分子と衝突してエネルギーを失うことを防ぐため、及びフィラメント11aの酸化を防止するため、図示しないポンプ等により10−4〜10−5Paの真空に保たれている。
The accelerating
照射室20は、電子線発生部10の下側に設けられている。図1(a)に示すように、中空状の容器である被処理物Aは、照射室20内において、例えば、左側から右側に搬送される。このようにして搬送される被処理物に、照射窓部30の下方で、照射窓部30から取り出された電子線が照射される。その電子線群は図1(a)の紙面に対して垂直に延在する帯状電子線束Bを形成している。被処理物の搬送方向は、帯状電子線束Bに直交する方向に設定されている。具体的には、例えば、被処理物Aは導電性の保持手段により口部が保持されて、その長手方向が図1の紙面に対して垂直になるように配置され、図示しない搬送装置により、照射室20内において搬送される。なお、以下では、照射室20内において照射窓部30の近傍領域を、照射空間21と称することにする。すなわち、照射空間21とは、電子線を被処理物Aに照射する処理が行われる空間のことである。
The
また、照射室20は、電子線照射時に照射室20内で二次的に発生したX線が外部へ漏出しない構造になっている。すなわち、照射室20それ自体がX線遮蔽構造体となっている。この照射室20は、例えば鉛やステンレス等の材料で形成されている。
In addition, the
照射窓部30は、金属箔からなる窓箔31と、窓枠部32と、クランプ板33とを有する。窓枠部32は、窓箔31を冷却すると共に窓箔31を支持するものである。クランプ板33は、照射室20の側から窓箔31を押さえるものである。窓箔31は、電子線発生部10内の真空雰囲気と照射空間21内の照射雰囲気とを仕切ると共に、窓箔31を介して電子線発生部10から照射空間21へ電子線を取り出すためのものである。窓箔31に使用する金属としては、電子線発生部10内の真空雰囲気を十分維持できる機械的強度があって、電子線が透過しやすいように比重が小さくて肉厚が薄く、しかも耐熱性に優れたものが望ましい。
The
ガス供給部40は、被処理物Aに電子線を照射する処理を行う際に、アルゴンガス或いは窒素ガスを照射室内或いは被処理物A内に供給するためのものである。アルゴンガス或いは窒素ガスは、例えばガス供給部40から樹脂製の供給管41とノズル部42を介して、図3に示すように被処理物A内に噴出される。すなわち、本実施形態では、被処理物Aに電子線照射処理を施す際には、中空状容器である被処理物A内にアルゴンガス或いは窒素ガスを流しながら被処理物に電子線を照射する。尚、本発明はアルゴンガスや窒素ガスに限定されるものではなく、希ガスであれば、例えば、ヘリウム、ネオン、クリプトン等であってもよい。また、希ガスと他のガス、例えば窒素ガス等との混合ガスであってもよい。更に、窒素を含む混合ガスであってもよい。また、本発明の供給管41は樹脂製に限定されるものではなく、金属製であってもよい。
The
また、電子線照射装置には、フィラメント11aを加熱して熱電子を発生させるための加熱用電源71と、フィラメント11aとグリッド11cとの間に電圧を印加する制御用直流電源72と、グリッド11cと窓箔31との間に電圧(加速電圧)を印加する加速用直流電源73とが備えられている。
The electron beam irradiation apparatus includes a
加熱用電源71によりフィラメント11aに電流を通じて加熱するとフィラメント11aは熱電子を放出し、この熱電子は、フィラメント11aとグリッド11cとの間に印加された制御用直流電源72の制御電圧により四方八方に引き寄せられる。このうち、グリッド11cを通過したものだけが電子線として有効に取り出される。そして、このグリッド11cから取り出された電子線は、グリッド11cと窓箔31との間に印加された加速用直流電源73の加速電圧により加速管12内の加速空間で加速された後、窓箔31を突き抜け、照射室20内の照射空間21で被処理物Aに照射される。尚、グリッド11cから取り出された電子線の流れによる電流値はビーム電流と称される。したがって、ビーム電流が大きいほど、電子線の量が多くなる。
When the filament 11a is heated with current by the
一般に、電子線照射装置では、加速電圧、ビーム電流、被処理物の搬送速度等を所定の値に設定して、被処理物に電子線を照射する処理が行われる。電子線に与えられるエネルギーは加速電圧によって決まる。すなわち、加速電圧を高く設定する程、電子線の得る運動エネルギーが大きくなり、その結果、電子線は被処理物の表面から深い位置まで到達することができるようになる。このため、加速電圧の設定値を変えることにより、被処理物に対する電子線の浸透深さを調整することができる。また、被処理物に電子線が照射されるときに被処理物が受けるエネルギーの量は吸収線量という値で表される。適切な吸収線量を被処理物に与えるためには、ビーム電流を制御することになる。通常は、加熱用電源71と加速用直流電源73とを所定の値に設定し、制御用直流電源72を可変にすることにより、ビーム電流の調整を行っている。被処理物が受ける吸収線量は、ビーム電流に比例し、被処理物の搬送速度に反比例する。このため、ビーム電流や被処理物の搬送速度を変えることにより、電子線の吸収線量を調整することができる。
In general, in an electron beam irradiation apparatus, an acceleration voltage, a beam current, a conveyance speed of an object to be processed are set to predetermined values, and a process for irradiating an object with an electron beam is performed. The energy given to the electron beam is determined by the acceleration voltage. That is, as the acceleration voltage is set higher, the kinetic energy obtained by the electron beam increases, and as a result, the electron beam can reach a deep position from the surface of the object to be processed. For this reason, the penetration depth of the electron beam into the workpiece can be adjusted by changing the set value of the acceleration voltage. Further, the amount of energy received by the object to be processed when the object is irradiated with an electron beam is represented by a value called absorbed dose. In order to give an appropriate absorbed dose to the object to be processed, the beam current is controlled. Normally, the beam current is adjusted by setting the
ところで、通常、50kVから300kVまでの範囲内の加速電圧で発生させる電子線は、低エネルギー電子線といわれる。ここで、加速電圧を50kVより小さくすると、照射窓部30から取り出せる電子線の量があまりに少ないので、加速電圧を50kVより小さく設定することは実用的でない。また、300kVから1000kVまでの範囲内の加速電圧で発生させる電子線は、中エネルギー電子線といわれ、1000kVより大きい加速電圧で発生させる電子線は、高エネルギー電子線といわれる。本実施形態では、低エネルギー電子線を発生させる低エネルギー電子線照射装置を用いているが、低エネルギー電子線は、通常、被処理物を透過することができず、電子の一部又は全部が被処理物内に滞留してしまう。これが、電子線照射処理の際に被処理物Aが帯電してしまう原因である。一方、500kVを超える加速電圧で発生させた電子線、及び高エネルギー電子線は、肉厚の薄い中空状の被処理物を透過することができるため、電子線照射処理により被処理物が帯電することは少ない。
By the way, normally, an electron beam generated at an accelerating voltage within a range from 50 kV to 300 kV is called a low energy electron beam. Here, if the acceleration voltage is made smaller than 50 kV, the amount of electron beam that can be extracted from the
また、照射室20内には、ビームキャッチャー24が設けられている。ビームキャッチャー24は、図1(a)に示すように、被処理物Aを介して照射窓部30と対向する位置に設置されている。このビームキャッチャー24は、照射空間21を通過してきた電子線を捕捉するものである。ここで、照射空間21を通過してきた電子線には、被処理物Aに照射されずにそのままビームキャッチャー24に到達した電子線だけでなく、被処理物Aを透過してビームキャッチャー24に到達した電子線も該当する。ビームキャッチャー24は、例えば、ステンレスやアルミニウム等で形成されている。
A
本実施形態では、電子線照射装置として低エネルギー電子線を照射するものを用いているので、被処理物Aに対する電子線の浸透深さは比較的浅い。このため、低エネルギー電子線を被処理物Aに照射すると、電子線の一部は被処理物Aに留まってしまい、被処理物Aが帯電してしまう。そこで、本実施形態では、中空状の被処理物内にアルゴンガス或いは窒素ガスを流しながら、被処理物に電子線照射処理を行っている。被処理物内に流すアルゴンガス或いは窒素ガスは電子線照射によりエネルギーを受けて電離した状態となる。このように、被処理物内をアルゴンガス或いは窒素ガスの電離状態の雰囲気とし、この状態で、被処理物に電子線を照射する。すると、図3に示すように、被処理物にとどまろうとしている電子はアルゴンガス或いは窒素ガスの電離状態となっている電離ガス(雰囲気ガス)45中に拡散し、これにより被処理物の帯電が低減されると推察される。 In the present embodiment, since an electron beam irradiation apparatus that irradiates a low energy electron beam is used, the penetration depth of the electron beam into the workpiece A is relatively shallow. For this reason, when the workpiece A is irradiated with a low-energy electron beam, a part of the electron beam remains on the workpiece A, and the workpiece A is charged. Therefore, in this embodiment, the electron beam irradiation treatment is performed on the workpiece while flowing argon gas or nitrogen gas into the hollow workpiece. Argon gas or nitrogen gas flowing into the object to be processed is ionized by receiving energy by electron beam irradiation. In this way, the inside of the object to be processed is an atmosphere of an ionized state of argon gas or nitrogen gas, and in this state, the object to be processed is irradiated with an electron beam. Then, as shown in FIG. 3, the electrons that are going to stay on the object to be processed diffuse into the ionized gas (atmosphere gas) 45 in an ionized state of argon gas or nitrogen gas, thereby charging the object to be processed. Is estimated to be reduced.
また、本実施形態では、中空状の被処理物の口部を導電性支持具50で支持して、被処理物に電子線照射処理を施している。この導電性支持具は、電子線照射装置の筐体を介してアースに繋がっている。このため、被処理物にとどまろうとしている電子は、直接或いは雰囲気ガスを介して、導電性支持具からアースに流れ、これにより被処理物の帯電が防止されると推察される。
Moreover, in this embodiment, the opening part of a hollow to-be-processed object is supported by the
次に、本実施形態の試験結果に基づいて、上記の被処理物の帯電低減或いは帯電防止の方法について説明する。以下の各試験では、電子線照射装置として岩崎電気株式会社製のEC300/30/30mAの装置を使用し、被処理物としては樹脂製容器を使用している。被処理物Aは窓箔31から被処理物の中心までの距離が約100mmとなるように保持し、この状態で電子線照射処理を行った。
Next, based on the test result of the present embodiment, a method for reducing the charge of the object to be processed or preventing the charge will be described. In each of the following tests, an EC300 / 30/30 mA apparatus manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd. is used as the electron beam irradiation apparatus, and a resin container is used as the object to be processed. The object to be processed A was held so that the distance from the
本実施形態の試験では、電子線照射処理を施した被処理物にろ過水を入れ、そのろ過水の電荷量を測定することで帯電量の評価を行った。この測定では、エーディーシー製8031(0.01μF)のファラデーカップを使用し、エーディーシー製8240のエレクトロメータで測定している。 In the test of the present embodiment, the charged amount was evaluated by putting filtered water into the object to be treated with the electron beam irradiation treatment and measuring the charge amount of the filtered water. In this measurement, an FDC 8031 (0.01 μF) Faraday cup was used, and the measurement was performed with an AD 8240 electrometer.
先ず、従来の電子線照射装置を用いて被処理物に電子線照射処理を施し、この電子線照射による被処理物の帯電量(水の電荷量)を測定する第一試験を行った。図5は、従来の電子線照射装置で被処理物に電子線照射処理を行ったときの第一試験の結果を示す表である。この第一試験における被処理物を搬送するときの被処理物の向き(以下、単に被処理物の向きとも称する。)は、図1(a)に示すように帯状電子線束に対して被処理物の中心軸が平行となるようにしている。また、被処理物の搬送方法は、被処理物を左側から右側に搬送する。被処理物のビーム電流は5mAに、搬送速度は6m/minに設定し、加速電圧は300kVと、275kVと、250kVに設定した。第一試験では、アルゴンガスや窒素ガスを流すことなく、大気中で被処理物に電子線を照射している。 First, a first test was performed in which an object to be processed was subjected to an electron beam irradiation process using a conventional electron beam irradiation apparatus, and the charge amount (water charge amount) of the object to be processed by the electron beam irradiation was measured. FIG. 5 is a table showing the results of a first test when an electron beam irradiation process is performed on an object to be processed using a conventional electron beam irradiation apparatus. The direction of the object to be processed when the object to be processed in this first test is conveyed (hereinafter also simply referred to as the direction of the object to be processed) is to be processed with respect to the band-shaped electron beam bundle as shown in FIG. The center axis of the object is made parallel. Moreover, the to-be-processed object's conveying method conveys to-be-processed object from the left side to the right side. The beam current of the workpiece was set to 5 mA, the conveyance speed was set to 6 m / min, and the acceleration voltages were set to 300 kV, 275 kV, and 250 kV. In the first test, the workpiece is irradiated with an electron beam in the atmosphere without flowing argon gas or nitrogen gas.
第一試験の一回目の試験(加速電圧300kV)では、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過したときに、被処理物内の水の電荷量をファラデーカップで測定した値は-10745〜-12400(10-9C)となった。また、24時間経過したときに、被処理物内の水の電荷量をファラデーカップで測定した値は-3995〜-4640(10-9C)となった。一回目とは加速電圧が異なる二回目及び三回目の試験も、一回目の試験とほぼ同様の結果となった。
In the first test of the first test (
第一試験の一回目から三回目の試験結果より、従来の電子線照射装置を用いて被処理物に電子線照射処理を施すと、図5に示すように、30分経過しても、その被処理物に収容した水の電荷量は最低でも-8600V(10-9C)、また24時間経過しても、その被処理物に収容した水の電荷量は最低でも-3995(10-9C)という高電荷量であった。 From the first to third test results of the first test, when an electron beam irradiation process is performed on the workpiece using a conventional electron beam irradiation apparatus, as shown in FIG. charge amount of the water contained in the object to be processed is -8600V a minimum (10 -9 C), also after 24 hours, -3995 that charge amount of the water contained in the object to be treated at a minimum (10 -9 C) high charge amount.
次に、本発明の実施形態である電子線照射装置を用いて被処理物に電子線照射処理を施し、この電子線照射による被処理物の帯電量(水の電荷量)を測定する第二試験を行った。図6は、本実施形態の電子線照射装置で中空状の被処理物内にアルゴンガスを流しながら電子線照射処理を行ったときの第二試験の結果を示す表である。第二試験が上述した第一試験と異なるのは、第二試験では、図3に示すように中空状の被処理物A内にガス供給部40からアルゴンガスを流しながら、被処理物に電子線照射処理を施している点、及び被処理物の口部を電気的に接地している導電性支持具で保持している点である。被処理物の搬送速度、ビーム電流等は、第一試験と同じである。流したアルゴンガスは、ガス圧力0.2MPa、ガス流量15L/minである。このアルゴンガスを5分間流して被処理物内を十分に置換した後、試験を行った。東レ製LC-750の酸素濃度計で測定した、被処理物内の酸素濃度は0.05〜0.07%である。第二試験でも、被処理物の搬送方法は左側から右側にし、また被処理物の搬送方向は帯状電子線束Bに直交する方向に設定されている。また、第二試験における被処理物の向きは、一回目の試験では第一試験と同様に、被処理物の中心軸と帯状電子線束とが平行となるように、すなわち、図1(a)に示すように被処理物の中心軸が図1の紙面に対して垂直となるようにしている。二回目の試験では、被処理物の向きは、被処理物の中心軸を帯状電子線束に対して垂直となるようにし、かつ被処理物の搬送方向において被処理物の底部が前で、導電性支持具で保持された口部が後となるようにしている。すなわち、被処理物の向きは、図1(b)に示すようにしている。三回目の試験では、被処理物の向きは、被処理物の中心軸を帯状電子線束に対して垂直となるようにし、かつ被処理物の搬送方向において被処理物の導電性支持具で保持された口部が前で、その底部が後となるようにしている。すなわち、被処理物の向きは、図1(c)及び図4に示すようにしている。なお、図4は電子線照射処理時における帯状電子線束と被処理物との位置関係の一例を説明するための斜視図である。また、上記の第一試験では、加速電圧を変えて三回の試験を行ったが、三回の試験ともほぼ同様の結果が得られた。このため、以下で説明する各試験では、加速電圧を300kVに設定した試験だけを行っている。
Next, the electron beam irradiation apparatus according to the embodiment of the present invention is used to perform the electron beam irradiation treatment on the workpiece, and the charge amount (water charge amount) of the workpiece by the electron beam irradiation is measured. A test was conducted. FIG. 6 is a table showing the results of the second test when the electron beam irradiation processing is performed while flowing argon gas into the hollow object to be processed by the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment. The second test is different from the first test described above. In the second test, as shown in FIG. 3, while argon gas is allowed to flow from the
第二試験の一回目の試験では、電子線照射処理を施した後、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過したときに、被処理物内の水の電荷量をファラデーカップで測定した値は、3つの被処理物とも、検出不可能であった。なお、ファラデーカップで測定した値が検出不可能というのは、ファラデーカップの測定値が-100(10-9C)以下を意味する。この検出不可能という表記は、以下の各試験でも同じことを意味する。 In the first test of the second test, after performing electron beam irradiation treatment, filtered water is put into the object irradiated with the electron beam, and when 30 minutes have passed, the charge amount of water in the object to be processed is determined. The values measured with the Faraday cup were undetectable for all three objects. The fact that the value measured with the Faraday cup cannot be detected means that the measured value of the Faraday cup is -100 (10 -9 C) or less. This notation means the same in the following tests.
第二試験の二回目の試験では、電子線照射処理を施した後、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過したときに、被処理物内のろ過水の電荷量をファラデーカップで測定した値は、3つの被処理物とも、検出不可能であった。 In the second test of the second test, after the electron beam irradiation treatment is performed, filtered water is put into the object to be irradiated with the electron beam, and when 30 minutes have passed, the charge amount of the filtered water in the object to be processed The value measured with a Faraday cup was undetectable for all three workpieces.
第二試験の三回目の試験では、電子線照射処理を施した後、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過したときに、被処理物内の水の電荷量をファラデーカップで測定した値は、-10662〜-11517(10-9C)であった。 In the third test of the second test, after performing the electron beam irradiation treatment, filtered water is put into the object to be treated which has been irradiated with the electron beam, and when 30 minutes have passed, the charge amount of water in the object to be treated is determined. The values measured with the Faraday cup were -1062 to -11517 (10 -9 C).
第二試験の一回目及び二回目の試験結果によれば、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過した後、その被処理物に収容した水の電荷量は検出不可能であった。すなわち、第二試験の一回目及び二回目の試験の電子線照射方法によれば、電子線照射処理による被処理物の帯電を防止することができる。また、第二試験の三回目の試験結果によれば、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過した後、その被処理物に収容した水の電荷量は最低でも、-10662(10-9C)であった。第二試験の一回目から三回目の試験結果より、中空状の被処理物に電子線を照射する場合、被処理物の向きが重要であり、被処理物の向きは、被処理物の中心軸と帯状電子線束とが平行となるようにするか、或いは、被処理物の中心軸を帯状電子線束に対して垂直となるようにし、かつ被処理物の搬送方向において被処理物の底部が前で、電気的に接地している導電性支持具で保持された口部(開口部)が後となるようにする必要があることを確認できた。 According to the first and second test results of the second test, filtered water was put into the workpiece irradiated with the electron beam, and after 30 minutes had passed, the charge amount of the water contained in the workpiece was not detected. It was possible. That is, according to the electron beam irradiation method of the first test and the second test of the second test, it is possible to prevent the workpiece from being charged by the electron beam irradiation process. Moreover, according to the test result of the 3rd time of a 2nd test, after putting filtered water into the to-be-processed object irradiated with the electron beam, and 30 minutes passed, the charge amount of the water accommodated in the to-be-processed object is the minimum, -10662 (10 -9 C). From the first to third test results of the second test, when irradiating a hollow workpiece with an electron beam, the orientation of the workpiece is important, and the orientation of the workpiece is the center of the workpiece. The axis and the band-shaped electron beam bundle are parallel to each other, or the center axis of the object to be processed is perpendicular to the band-shaped electron beam bundle, and the bottom of the object to be processed is in the conveyance direction of the object to be processed. In the front, it has been confirmed that the mouth (opening) held by the electrically conductive support that is electrically grounded needs to be the rear.
次に、本実施形態の電子線照射装置を用いた電子線照射処理により被処理物に留まろうとしている電子が、どのようにして被処理物外に逃げているのかを検証するための試験を行った。図7は本実施形態の電子線照射装置を用いて、被処理物を導電性支持具で保持せず、例えば樹脂製桶60に入れるなどして(図7参照)アースに対して浮かした状態とし、被処理物内にアルゴンガスを流しながら、被処理物に電子線照射処理を行ったときの第三試験の結果を示す表である。第三試験が上述した第一試験と異なるのは、第三試験では、図3に示すように被処理物内にアルゴンガスを流しながら、被処理物に電子線照射処理を行っている点、また照射室内をアルゴンガス雰囲気とした点である。流したアルゴンガスは、ガス圧力0.1MPa、ガス流量15L/minである。このアルゴンガスを5分間流して待機した後、試験を行った。第三試験の被処理物の向きは、被処理物の中心軸と帯状電子線束とが平行となるようにしている。被処理物の搬送速度、ビーム電流等は、第一試験と同じである。 Next, a test for verifying how the electrons that are going to stay on the object to be processed by the electron beam irradiation process using the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment escape from the object to be processed. Went. FIG. 7 shows a state in which the object to be processed is not held by the conductive support using the electron beam irradiation apparatus according to the present embodiment, but is floated with respect to the ground by, for example, placing it in a resin basket 60 (see FIG. 7). And the result of the third test when the electron beam irradiation treatment is performed on the workpiece while flowing argon gas through the workpiece. The third test is different from the first test described above, in the third test, the electron beam irradiation treatment is performed on the workpiece while flowing argon gas into the workpiece as shown in FIG. In addition, the irradiation chamber has an argon gas atmosphere. The flowing argon gas has a gas pressure of 0.1 MPa and a gas flow rate of 15 L / min. The argon gas was allowed to flow for 5 minutes and the test was performed. The direction of the object to be processed in the third test is such that the central axis of the object to be processed and the band-shaped electron beam bundle are parallel to each other. The conveyance speed and beam current of the workpiece are the same as in the first test.
第三試験では、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過したときに、被処理物内の水の電荷量は-978〜-4306(10-9C)となった。 In the third test, filtered water was added to the object irradiated with the electron beam, and when 30 minutes passed, the charge amount of water in the object was -978 to -4306 (10 -9 C). .
第三試験の結果より、本実施形態の電子線照射装置を用いて被処理物を導電性支持具で保持せずに、アースに対して浮かした状態で、被処理物内にアルゴンガスを流しながら、被処理物に電子線照射処理を施すと、電子線照射処理を施した後、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過したときに、その被処理物に収容した水の電位は、第一試験の結果の半分以下の電位となることを確認できた。したがって、第三試験の電子線照射方法は、上記の従来の電子線照射方法に比べて電子線照射処理による被処理物の帯電を低減することができる。すなわち、第三試験の電子線照射方法によれば、被処理物内にアルゴンガスを流通させながら、電子線照射処理を行うことにより、従来の方法に比べて、電子線照射処理による被処理物の帯電を低減することができる。第三試験より、被処理物にとどまろうとしている電子は、電離状態となっているアルゴンガス雰囲気中に拡散していると考えられる。 As a result of the third test, argon gas was allowed to flow into the object to be processed while the object to be processed was floated with respect to the ground without being held by the conductive support using the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment. However, when an electron beam irradiation treatment is performed on the object to be processed, filtered water is put into the object to be processed which has been irradiated with the electron beam after the electron beam irradiation process, and is accommodated in the object to be processed after 30 minutes. It was confirmed that the water potential was less than half that of the first test. Therefore, the electron beam irradiation method of the third test can reduce charging of the object to be processed due to the electron beam irradiation treatment as compared with the conventional electron beam irradiation method. That is, according to the electron beam irradiation method of the third test, the object to be processed by the electron beam irradiation process is performed by performing the electron beam irradiation process while circulating the argon gas in the object to be processed. Can be reduced. From the third test, it is considered that the electrons that are going to stay on the object to be processed are diffused in the argon gas atmosphere in an ionized state.
図8は、本実施形態の電子線照射装置で被処理物内に窒素ガスを流しながら電子線照射処理を行ったときの第四試験の結果を示す表である。第四試験が上述した第二試験と異なるのは、第四試験では、被処理物内に、図3に示すようにガス供給部40から窒素ガスを流しながら、被処理物に電子線照射処理を施している点である。流した窒素ガスは、ガス圧力0.2MPa、ガス流量15L/minである。東レ株式会社製酸素濃度計(LC−750)で計測した、被処理物内の酸素濃度は920〜931ppmである。また、第四試験の被処理物の向きは、被処理物の中心軸が帯状電子線束に対して垂直となるようにし、かつ被処理物の搬送方向において被処理物の底部が前で、電気的に接地されている導電性支持具で保持された口部が後となるようにしている。被処理物の搬送速度、ビーム電流等は、第一試験と同じである。
FIG. 8 is a table showing the results of a fourth test when the electron beam irradiation processing is performed while flowing nitrogen gas into the object to be processed by the electron beam irradiation apparatus of the present embodiment. The fourth test is different from the second test described above. In the fourth test, the object to be processed is irradiated with an electron beam while flowing nitrogen gas from the
第四試験では、電子線照射処理を施した後、電子線を照射した被処理物にろ過水を入れ、30分経過したときに、被処理物内の水の電荷量をファラデーカップで測定した値は、3つの被処理物とも、検出不可能であった。すなわち、第四試験の電子線照射方法によれば、電子線照射処理による被処理物の帯電を防止することができる。第四試験の場合も、本発明者等は、上述したアルゴンガスを流した第二試験の場合と同様に、電子線照射処理により被処理物にとどまろうとしている電子は電離状態となっている窒素ガス雰囲気中に拡散し、また導電性支持具を介してアースに流れていると考えられる。 In the fourth test, after performing electron beam irradiation treatment, filtered water was put into the object irradiated with the electron beam, and when 30 minutes passed, the amount of water in the object to be processed was measured with a Faraday cup. The value was undetectable for all three objects. That is, according to the electron beam irradiation method of the fourth test, it is possible to prevent the workpiece from being charged by the electron beam irradiation treatment. Also in the case of the fourth test, the present inventors, as in the case of the second test in which the above-described argon gas was flowed, are in an ionized state where the electrons that are going to stay on the object to be processed by the electron beam irradiation treatment are ionized. It is considered that it diffuses into the nitrogen gas atmosphere and flows to the ground through the conductive support.
また、第四試験の場合も、第二試験の場合と同様に、被処理物の向きは、被処理物の中心軸と帯状電子線束とが平行となるようにしても、電子線照射処理による被処理物の帯電を防止することができるが、被処理物の中心軸を帯状電子線束に対して垂直となるようにし、かつ被処理物の搬送方向において、電気的に接地された導電性支持具で保持された被処理物の口部が前で、その底部が後となるようにすると、被処理物の帯電を防止することはできないと推察される。 Also, in the case of the fourth test, as in the case of the second test, the direction of the object to be processed depends on the electron beam irradiation treatment even if the central axis of the object to be processed and the belt-like electron beam bundle are parallel. Although it is possible to prevent the workpiece from being charged, the conductive support has a central axis perpendicular to the band-shaped electron beam bundle and is electrically grounded in the direction of the workpiece. If the mouth of the object to be processed held by the tool is in front and the bottom is in the rear, it is presumed that charging of the object to be processed cannot be prevented.
次に、照射室内のアルゴンガス又は窒素ガスが電子線の照射により、電離状態となっていることを確認するため、発光スペクトルを測定する試験を行った。比較のために、まず、照射室内を大気雰囲気とし、被処理物が無い状態で電子線を照射した際の照射空間からの発光スペクトルを測定した。図9は照射室内を大気雰囲気とし、被処理物が無い状態で電子線を照射したときの照射室内の発光スペクトルを示す図である。図9から分かるように、照射室内を大気雰囲気とし、被処理物が無い状態で電子線を照射したときには、特定の励起、イオン化状態を示す発光スペクトルは検出されなかった。 Next, in order to confirm that the argon gas or nitrogen gas in the irradiation chamber was ionized by irradiation with an electron beam, a test for measuring an emission spectrum was performed. For comparison, first, the emission spectrum from the irradiation space was measured when the irradiation chamber was irradiated with an electron beam in an air atmosphere with no object to be processed. FIG. 9 is a diagram showing an emission spectrum in the irradiation chamber when the irradiation chamber is in an air atmosphere and an electron beam is irradiated in a state where there is no object to be processed. As can be seen from FIG. 9, when the irradiation chamber was in an air atmosphere and the electron beam was irradiated without any object to be processed, an emission spectrum indicating a specific excitation and ionization state was not detected.
図10は照射室内に被処理物を置いて、照射室内を大気雰囲気のままで電子線を照射したときの照射室内の発光スペクトルを示す図である。図10から分かるように、照射室内を大気雰囲気とした状態で、被処理物に電子線を照射したときにも、特定のスペクトルは検出されなかった。 FIG. 10 is a diagram showing an emission spectrum in the irradiation chamber when an object to be processed is placed in the irradiation chamber and an electron beam is irradiated while the irradiation chamber is kept in an air atmosphere. As can be seen from FIG. 10, a specific spectrum was not detected even when the object to be processed was irradiated with an electron beam in an atmosphere in the irradiation chamber.
図11は照射室内に被処理物を置いて、照射室内に窒素ガスを流しながら電子線を照射したときの照射室内の発光スペクトルを示す図である。照射室内に窒素ガスを流しながら電子線照射処理を行うと、窒素分子の内核電子が電子線からエネルギーを得て、励起状態となり、その励起準位にある電子が下準位に遷移するときに、各エネルギー準位間のエネルギーに相当する波長光が光のスペクトルとして検出される。図11において、約342nm、約362nm、約386nm等に励起窒素分子に帰属される発光ピークが認められる。これら発光スペクトルは典型的な窒素プラズマのものと一致しており、窒素ガスが電離気体の状態となっていることが確認された。 FIG. 11 is a diagram showing an emission spectrum in the irradiation chamber when an object to be processed is placed in the irradiation chamber and an electron beam is irradiated while flowing nitrogen gas in the irradiation chamber. When an electron beam irradiation process is performed while flowing nitrogen gas into the irradiation chamber, the inner core electrons of the nitrogen molecule gain energy from the electron beam and enter an excited state, and electrons in the excited level transition to the lower level. The wavelength light corresponding to the energy between the energy levels is detected as a light spectrum. In FIG. 11, emission peaks attributed to excited nitrogen molecules are observed at about 342 nm, about 362 nm, about 386 nm, and the like. These emission spectra are consistent with those of a typical nitrogen plasma, and it was confirmed that the nitrogen gas is in an ionized gas state.
図12は照射室内に被処理物を置いて、照射室内にアルゴンガスを流しながら電子線を照射したときの照射室内の発光スペクトルを示す図である。照射室内にアルゴンガスを流しながら電子線照射処理を行うと、窒素ガスと同様に、アルゴン原子の内核電子が電子線からエネルギーを得て、励起状態に上がり、その励起準位にある電子が下準位に遷移する際に、各エネルギー準位間のエネルギーに相当する波長光が放射され、スペクトルとして観測される。図12において、約700nm、約768nm、約778nm等にピークが認められた。これらはアルゴンの励起状態に帰属されるものであり、典型的なアルゴンプラズマのピークと一致していることから、アルゴンは電離気体の状態になっていることが確認された。特にアルゴンなど希ガスの励起状態には、上述のような光放射を伴う遷移の確率が極めて低く、他原子分子との衝突のみによってそのエネルギーを失う準安定励起と呼ばれる準位が存在するため、電子線照射によって容易に電離気体の状態を得ることが期待される。なお、図12では、340〜400nmにもピークが見られるが、このピークは窒素ガスの発光スペクトルであり、窒素ガスが励起状態となっていることを示している。本試験では、照射室内を完全にアルゴンガスで置換しているわけではなく、空気中の窒素が残っている状態で電子線照射処理を行っているので、窒素ガスの発光スペクトルも測定された。なお、図9で、照射室内に窒素があるにもかかわらず、窒素が励起していないのは、電子線のエネルギーが空気中の酸素分子に取られてしまい、窒素が励起し難くなっていたためと推測される。 FIG. 12 is a diagram showing an emission spectrum in the irradiation chamber when an object to be processed is placed in the irradiation chamber and an electron beam is irradiated while flowing argon gas in the irradiation chamber. When an electron beam irradiation process is performed while flowing argon gas into the irradiation chamber, as with nitrogen gas, the inner core electrons of the argon atoms gain energy from the electron beam and go up to an excited state, and electrons at the excited level are lowered. When transitioning to a level, light having a wavelength corresponding to the energy between the energy levels is emitted and observed as a spectrum. In FIG. 12, peaks were observed at about 700 nm, about 768 nm, about 778 nm, and the like. Since these are attributed to the excited state of argon and coincide with the peak of a typical argon plasma, it was confirmed that argon is in an ionized gas state. Especially in the excited state of rare gas such as argon, there is a level called metastable excitation where the probability of transition with light emission as described above is extremely low and loses its energy only by collision with other atomic molecules, It is expected that an ionized gas state can be easily obtained by electron beam irradiation. In FIG. 12, although a peak is also observed at 340 to 400 nm, this peak is an emission spectrum of nitrogen gas, indicating that the nitrogen gas is in an excited state. In this test, the irradiation chamber was not completely replaced with argon gas, and the electron beam irradiation treatment was performed with nitrogen remaining in the air, so the emission spectrum of nitrogen gas was also measured. In FIG. 9, although nitrogen is present in the irradiation chamber, nitrogen is not excited because the energy of the electron beam is taken up by oxygen molecules in the air, making it difficult to excite nitrogen. It is guessed.
上記の試験結果から、本発明者等は、電子線照射によって、処理室内に供給されるアルゴンガス或いは窒素ガスが電離状態、即ち導電性を有するプラズマ状態となり、電子線照射処理により被処理物に蓄積される電子は、直接又はアルゴンガス雰囲気或いは窒素ガス雰囲気を介して被処理物を保持する導電性支持具からアースに流れており、これにより被処理物への帯電が抑制されるものと推察している。特に本発明の手法によれば、導電性の媒体である電離気体は被処理物の表層のみならず、ある程度内部層にも拡散すると予想され、被処理物表面層および内部層に電荷として蓄積する電子を効果的にアースに輸送するものと考えられる。 From the above test results, the present inventors have found that the argon gas or nitrogen gas supplied into the processing chamber is ionized, that is, a plasma state having conductivity, by electron beam irradiation, and the electron beam irradiation treatment causes the object to be processed. The accumulated electrons flow from the conductive support holding the workpiece directly or through an argon gas atmosphere or a nitrogen gas atmosphere to the ground, and it is presumed that this suppresses the charging of the workpiece. doing. In particular, according to the method of the present invention, the ionized gas that is a conductive medium is expected to diffuse not only to the surface layer of the object to be processed but also to the inner layer to some extent, and accumulates as charges on the surface layer and inner layer of the object to be processed. It is thought that the electron is effectively transported to the ground.
また、上記の第一試験及び第二試験の結果、並びに発光スペクトル測定により得られたアルゴンガス或いは窒素ガスが電子線照射により電離状態となるという知見により、中空状の樹脂製容器である被処理物に対して電子線照射処理を行うときには、被処理物を電気的に接地された導電性支持具で保持し、被処理物内にアルゴンガス或いは窒素ガスを流しながら電子線照射処理を行うことが望ましいことが分かった。この電子線照射処理を行う際に、被処理物内にアルゴンガス或いは窒素ガスを適量流せば、電子線照射処理による被処理物の帯電を防止することができる。 In addition, based on the results of the first test and the second test described above, and the knowledge that argon gas or nitrogen gas obtained by emission spectrum measurement is ionized by electron beam irradiation, the object to be treated is a hollow resin container. When performing an electron beam irradiation process on an object, the object to be processed is held by an electrically grounded conductive support, and an electron beam irradiation process is performed while flowing argon gas or nitrogen gas into the object to be processed. Was found to be desirable. When performing an electron beam irradiation process, if an appropriate amount of argon gas or nitrogen gas is allowed to flow into the object to be processed, charging of the object to be processed due to the electron beam irradiation process can be prevented.
上記の本実施形態によれば、電子線として低エネルギーのものを用いているので、電子線を被処理物Aに照射すると、電子線の一部は被処理物A中に滞留し、被処理物Aが帯電する。しかしながら、電気的に接地した導電性支持具で被処理物を保持した状態で、被処理物の向きを、被処理物の中心軸と帯状電子線束とが平行となるように、或いは、被処理物の中心軸が帯状電子線束に対して垂直となるようにし、かつ被処理物の搬送方向において被処理物の底部が前で、電気的に接地している導電性支持具で保持された口部が後となるようにし、被処理物内にアルゴンガス或いは窒素ガスを流しながら、電子線照射処理を施すことにより、被処理物に留まろうとしている電子は、直接又はアルゴンガス雰囲気或いは窒素ガス雰囲気を介して被処理物を保持する導電性支持具からアースに流れ、電子線照射処理による被処理物の帯電を防止することができる。 According to the present embodiment, since an electron beam having a low energy is used, when the object A is irradiated with the electron beam, a part of the electron beam stays in the object A to be processed. Object A is charged. However, in a state where the object to be processed is held by an electrically grounded conductive support, the direction of the object to be processed is set so that the central axis of the object to be processed and the band-shaped electron beam bundle are parallel, or the object to be processed A mouth that is held by a conductive support that is electrically grounded so that the center axis of the object is perpendicular to the band-shaped electron beam bundle and the bottom of the object to be processed is in front in the conveyance direction of the object to be processed The electron that is going to stay on the workpiece by directing the electron beam irradiation treatment while flowing argon gas or nitrogen gas into the workpiece is directly or in an argon gas atmosphere or nitrogen. It is possible to prevent the object to be processed from being charged by the electron beam irradiation process by flowing from the conductive support holding the object to be processed through the gas atmosphere to the ground.
また、上記の本実施形態の第二試験及び第四試験によれば、上述したように、ガス供給部40からアルゴンガス或いは窒素ガスを被処理物内に供給しながら、被処理物に電子線照射処理を施している。このように照射室20の全体ではなく被処理物A内にアルゴンガス或いは窒素ガスを供給しながら電子線照射処理を行うので、本実施形態の電子線照射装置は、照射室20内の全体にアルゴンガス或いは窒素ガスを供給して電子線照射処理を行う場合に比べて、高価なアルゴンガス或いは窒素ガスの使用量を減らして、電子線照射処理を行う際のコストの低減を図ることができる。
Further, according to the second test and the fourth test of the present embodiment, as described above, while supplying argon gas or nitrogen gas from the
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary.
例えば、上記の実施形態では、被処理物の向きを、被処理物の中心軸と帯状電子線束とが平行となるように、或いは、被処理物の中心軸が帯状電子線束に対して垂直となるようにし、かつ被処理物の搬送方向において被処理物の底部が前で、電気的に接地している導電性支持具で保持された口部が後となるようにする場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、被処理物の向きは、被処理物の搬送方向において被処理物の底部が前で、電気的に接地している導電性支持具で保持された口部が後となるようにすればよく、被処理物の搬送方向に対して被処理物の中心軸が斜めになるようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the direction of the object to be processed is set so that the central axis of the object to be processed and the band-shaped electron beam bundle are parallel, or the center axis of the object to be processed is perpendicular to the band-shaped electron beam bundle. The case has been described in which the bottom of the object to be processed is the front in the conveyance direction of the object to be processed and the mouth held by the electrically conductive support that is electrically grounded is the rear. However, the present invention is not limited to this, and the direction of the object to be processed is held by a conductive support that is electrically grounded in front of the bottom of the object to be processed in the conveyance direction of the object to be processed. What is necessary is just to make the made opening part back, and you may make it the central axis of a to-be-processed object become diagonal with respect to the conveyance direction of a to-be-processed object.
また、上記の実施形態では、被処理物が中空状の樹脂製容器である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被処理物はフィルム状のものであってもよい。この場合、被処理物であるフィルムの表側の面若しくは裏側の面、或いは両面にアルゴンガス又は窒素ガス等を流しながら、被処理物に電子線照射処理を施すことになる。また、この場合、中空状の被処理物の場合と同様に、フィルムの少なくとも一方の端、及び(又は)、電子線照射処理を行っているフィルムの部分を電気的に接地している導電性支持具で保持することが望ましい。 In the above embodiment, the case where the object to be processed is a hollow resin container has been described. However, the present invention is not limited to this, and the object to be processed may be in the form of a film. Good. In this case, the object to be processed is subjected to electron beam irradiation while flowing argon gas, nitrogen gas, or the like on the front side surface, the back side surface, or both sides of the film to be processed. Further, in this case, as in the case of the hollow object to be processed, the conductive material that electrically grounds at least one end of the film and / or the film portion on which the electron beam irradiation treatment is performed. It is desirable to hold it with a support.
また、上記の実施形態では、電子線照射処理が滅菌処理である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子線照射処理は殺菌処理であってもよいし、また、架橋反応、グラフト重合反応、コーティング、親水性向上、強度向上等を含めた広い意味での表面改質処理であってもよい。 In the above embodiment, the case where the electron beam irradiation process is a sterilization process has been described. However, the present invention is not limited to this, and the electron beam irradiation process may be a sterilization process. , Surface modification treatment in a broad sense including crosslinking reaction, graft polymerization reaction, coating, hydrophilicity improvement, strength improvement and the like.
また、上記の実施形態では、アルゴンガス或いは窒素ガスの流量が15L/minである場合について説明したが、これらの雰囲気ガスの流量はこれに限定されるものではない。雰囲気ガスの流量は、被処理物の形状、大きさ等により適量とする。 In the above embodiment, the case where the flow rate of argon gas or nitrogen gas is 15 L / min has been described. However, the flow rates of these atmospheric gases are not limited thereto. The flow rate of the atmospheric gas is set to an appropriate amount depending on the shape and size of the object to be processed.
更に、上記の実施形態では、本発明を低エネルギー電子線照射装置に適用した場合について説明したが、当然のことながら、本発明を中・高エネルギー電子線照射装置に適用してもよい。例えば、被処理物の肉厚が厚い場合には、中・高エネルギー電子線を電線に照射しても、電子線が電線の被覆部を透過できずに、その被覆部中に滞留してしまうことがある。このような場合、本発明を適用した中・高エネルギー電子線照射装置は特に効果を発揮し、簡易な構成で、電子線照射処理による被処理物の帯電を低減することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a low energy electron beam irradiation apparatus has been described. However, as a matter of course, the present invention may be applied to a medium / high energy electron beam irradiation apparatus. For example, when the thickness of the workpiece is thick, even if a medium or high energy electron beam is irradiated on the electric wire, the electron beam cannot pass through the electric wire covering portion and stays in the covering portion. Sometimes. In such a case, the medium / high energy electron beam irradiation apparatus to which the present invention is applied is particularly effective, and the charging of the object to be processed by the electron beam irradiation process can be reduced with a simple configuration.
以上説明したように、本発明の電子線照射装置及び電子線照射方法では、被処理物に電子線照射処理を施す際に、除電器等の特別な装置を用いることなく、簡易な構成で、被処理物の帯電を低減することができる。したがって、本発明は、例えば中空状の樹脂製容器に電子線を照射する電子線照射装置、特に低エネルギー電子線照射装置に用いるのに好適である。 As described above, the electron beam irradiation apparatus and the electron beam irradiation method of the present invention have a simple configuration without using a special device such as a static eliminator when performing an electron beam irradiation process on an object to be processed. The charge of the object to be processed can be reduced. Therefore, the present invention is suitable for use in, for example, an electron beam irradiation apparatus that irradiates a hollow resin container with an electron beam, particularly a low energy electron beam irradiation apparatus.
10 電子線発生部
11 ターミナル
11a フィラメント
11b ガン構造体
11c グリッド
12 加速管
20 照射室
21 照射空間
41 供給管
24 ビームキャッチャー
42 ノズル部
30 照射窓部
31 窓箔
32 窓枠部
40 ガス供給部
45 電離ガス
50 導電性支持具
60 樹脂製桶
71 加熱用電源
72 制御用直流電源
73 加速用直流電源
A 被処理物
B 帯状電子線束
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電子線を発生する電子線発生部と、
前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われる照射室と、
前記電子線発生部内の真空雰囲気と前記照射室内の照射雰囲気とを仕切ると共に前記電子線を前記照射室内に取り出す照射窓部と、
前記被処理物に対して希ガス、窒素ガス又は前記希ガス若しくは前記窒素ガスを含む混合ガスを流すためのガス供給部と、を備え、
前記被処理物は中空状の樹脂製容器であり、
前記被処理物の開口している口部が、電気的に接地されている導電性支持具によって支持され、
前記被処理物が搬送されるとき、その搬送方向は前記電子線発生部から前記照射窓部を介して前記照射室内に照射される前記電子線の帯状電子線束に直交する方向であり、前記被処理物の向きは前記帯状電子線束に対して略平行となるような、或いは、前記搬送方向において前記被処理物の底部が前で前記被処理物の開口している口部が後となるような、姿勢で保持され、
前記ガス供給部からの前記希ガス、前記窒素ガス又は前記希ガス若しくは前記窒素ガスを含む混合ガスを前記被処理物の開口している口部から前記被処理物の内部に流しながら前記被処理物に前記電子線を照射することを特徴とする電子線照射装置。 An electron beam irradiation apparatus used for performing an electron beam irradiation treatment on a workpiece to be charged by irradiation with an electron beam,
An electron beam generator for generating the electron beam;
An irradiation chamber in which processing for irradiating the electron beam to the object to be processed is performed;
An irradiation window section that partitions the vacuum atmosphere in the electron beam generating section and the irradiation atmosphere in the irradiation chamber and takes out the electron beam into the irradiation chamber;
A gas supply unit for flowing a rare gas, nitrogen gas or a mixed gas containing the rare gas or the nitrogen gas to the object to be processed,
The object to be processed is a hollow resin container,
The opening of the workpiece is supported by a conductive support that is electrically grounded,
When the workpiece is transported, the transport direction is a direction orthogonal to the band-shaped electron beam bundle of the electron beam irradiated into the irradiation chamber from the electron beam generating section through the irradiation window section, and The direction of the object to be processed is substantially parallel to the band-shaped electron beam bundle, or the bottom part of the object to be processed is in front and the opening part of the object to be processed is behind in the transport direction. Held in a posture,
The object to be processed while flowing the noble gas, the nitrogen gas, or the mixed gas containing the noble gas or the nitrogen gas from the gas supply unit into the object to be processed through the opening of the object to be processed An electron beam irradiation apparatus for irradiating an object with the electron beam.
前記被処理物が中空状の樹脂製容器である場合に、前記被処理物の開口している口部を、電気的に接地されている導電性支持具によって支持すると共に、前記被処理物が搬送されるときの前記被処理物の搬送方向を前記電子線の帯状電子線束に直交する方向とし、前記被処理物が搬送されるときの前記被処理物の向きを、前記帯状電子線束に対して略平行となるような、或いは、前記搬送方向において前記被処理物の底部が前で前記被処理物の開口している口部が後となるような向きにしておき、
ガス供給部からの希ガス、窒素ガス又は前記希ガス若しくは前記窒素ガスを含む混合ガスを前記被処理物の開口している口部から前記被処理物の内部に流しながら、前記被処理物に前記電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法。 An electron beam irradiation method used for performing an electron beam irradiation treatment on a workpiece to be charged by irradiation with an electron beam,
When the object to be processed is a hollow resin container, the opening of the object to be processed is supported by a conductive support that is electrically grounded, and the object to be processed is The transport direction of the object to be processed when transported is a direction orthogonal to the band-shaped electron beam bundle of the electron beam, and the direction of the object to be processed when the object to be processed is transported with respect to the band-shaped electron beam bundle Or in such a direction that the bottom of the object to be processed is in front and the mouth part of the object to be opened is in the rear in the transport direction,
A rare gas, nitrogen gas, or a mixed gas containing the rare gas or the nitrogen gas from a gas supply unit is allowed to flow into the object to be processed from the opening of the object to be processed. An electron beam irradiation method comprising irradiating the electron beam.
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