JP6912629B1 - 電子線照射装置及び電子線照射装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窓箔部材の長寿命化を図ることができる電子線照射装置及び電子線照射装置の製造方法を提供する。【解決手段】電子線照射装置１は、電子線を発生するフィラメントユニット２と、フィラメントユニット２から発生した電子線を通過させる開口部３ａが設けられた真空容器３と、開口部３ａに配置され、開口部３ａを通過した電子線ＥＢを透過させる窓箔９ａを有する窓部材９と、フィラメントユニット２を制御する制御部５０と、を備える。窓箔９ａは、チタンを主成分として含む箔部材であり、窓箔９ａの厚さは、２×１０−３ｍｍ以上且つ１×１０−２ｍｍ以下であり、制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、電子線照射装置及び電子線照射装置の製造方法に関する。

従来の電子線照射装置として、電子線を発生する電子線発生部と、電子線発生部から発生した電子線を通過させる開口部が設けられた筐体と、開口部に配置され、開口部を通過した電子線を透過させる窓箔部材を有する電子線照射窓部と、を備えるものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電子線照射装置では、電源装置から数アンペアの電流、及び別の電源装置から数十ｋＶ〜数百ｋＶの電源電圧がフィラメントに印加され、フィラメントから電子が放出される。フィラメントから放出された電子は、グリッド部によって加速されて電子線となり、窓ユニットに達する。電子線は、例えば長尺状又は矩形状の窓ユニットの窓材を透過してそれぞれライン状又はスポット状に、電子線発生装置の外部へ出射される。

特開２００７−２４０４５４号公報

上述したような電子線照射装置では、更なる長期にわたって電子線を安定して出射できるように、動作安定性の向上が求められている。そのためには、例えば、窓箔部材の温度が適切となるように電子線発生部の駆動電流を設定し、窓箔部材の長寿命化を図ることが考えられる。

そこで、本発明は、窓箔部材の長寿命化を図ることができる電子線照射装置及び電子線照射装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電子線照射装置は、電子線を発生する電子線発生部と、電子線発生部から発生した電子線を通過させる開口部が設けられた筐体部と、開口部に配置され、開口部を通過した電子線を透過させる窓箔部材を有する電子線照射窓部と、電子線発生部を制御する制御部と、を備え、窓箔部材は、チタンを主成分として含む箔部材であり、窓箔部材の厚さは、２×１０^−３ｍｍ以上且つ１×１０^−２ｍｍ以下であり、制御部は、電子線発生部の管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下となるように電子線発生部の駆動電圧を設定し、窓箔部材における電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定する。

この電子線照射装置では、制御部による電子線発生部の駆動電圧及び駆動電流が、窓箔部材における電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下に抑えられるように設定される。その結果、例えばこのような電流面密度の制限なく駆動電圧及び駆動電流を設定する場合と比べて窓箔部材の温度上昇が適切な範囲内に抑制される。よって、窓箔部材の長寿命化を図ることができる。

電流面密度は、電子線発生部の管電流を、窓箔部材における電子線の入射領域の面積で除算して得られる値であってもよい。この場合、窓箔部材における電子線の入射領域の面積値を用いた電流面密度を用いるため、入射領域における一方向の距離の値を用いた電流密度を用いる場合と比べて、電子線の入射領域の全体的について効果的に窓箔部材の長寿命化を図ることができる。

制御部は、一種類の厚さの窓箔部材に対して、駆動電圧が小さくなるほど電流面密度が小さくなるように、駆動電流を制御してもよい。この場合、駆動電圧が小さくなると電子線が電子線照射窓部を透過しづらくなるため、電流面密度が増大し易くなる。よって、電流面密度が小さくなるように駆動電流を制御することで、窓箔部材の温度上昇を適切な範囲内に抑制することができる。

制御部は、電子線発生部の駆動電圧と窓箔部材の厚さとに基づいて、電子線発生部の駆動電圧を変数とする２次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した限界電流面密度近似値以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定してもよい。この場合、一通り定めた窓箔部材の厚さにおいて電子線発生部の駆動電圧が変化しても、２次関数で近似した限界電流面密度近似値を用いて電子線発生部の駆動電流を容易に設定することができる。

制御部は、電子線発生部の駆動電圧と窓箔部材の厚さとに基づいて、窓箔部材の厚さを変数とする１次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した限界電流面密度近似値以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定してもよい。この場合、一通り定めた電子線発生部の駆動電圧において窓箔部材の厚さが変化しても、１次関数で近似した限界電流面密度近似値を用いて電子線発生部の駆動電流を容易に設定することができる。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、窓箔部材の厚さは、３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下であり、制御部は、電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように電子線発生部の駆動電圧を設定し、窓箔部材における電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定してもよい。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、窓箔部材の厚さは、４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下であり、制御部は、電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように電子線発生部の駆動電圧を設定し、窓箔部材における電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定してもよい。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、窓箔部材の厚さは、５×１０^−３ｍｍであり、制御部は、電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように電子線発生部の駆動電圧を設定し、窓箔部材における電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定してもよい。

本発明に係る電子線照射装置の製造方法は、電子線を発生する電子線発生部と、電子線発生部から発生した電子線を通過させる開口部が設けられた筐体部と、開口部に配置され、開口部を通過した電子線を透過させる窓箔部材を有する電子線照射窓部と、電子線発生部を制御する制御部と、を備える電子線照射装置の製造方法であって、制御部による電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定する第１ステップと、窓箔部材における電子線の入射領域の面積を特定する第２ステップと、入射領域の面積に基づいて、窓箔部材における電流面密度が所定の限界電流面密度以下となるように電子線発生部の駆動電流の範囲を設定する第３ステップと、を備える。

この電子線照射装置の製造方法では、制御部による電子線発生部の駆動電圧及び駆動電流が、窓箔部材における電流面密度が限界電流面密度以下に抑えられるように設定される。その結果、例えばこのような電流面密度の制限なく駆動電圧及び駆動電流を設定する場合と比べて窓箔部材の温度上昇が適切な範囲内に抑制される。よって、窓箔部材の長寿命化を図ることができる。

第２ステップは、窓箔部材に代えて蛍光部材を配置するステップと、蛍光部材において電子線の入射により発光する発光領域の面積を入射領域の面積として取得するステップと、発光領域の面積の取得後に蛍光部材を取り外して窓箔部材を配置するステップと、を含んでもよい。この場合、窓箔部材における電子線の入射領域の面積値を用いた電流面密度を用いるため、入射領域における一方向の距離の値を用いた電流密度を用いる場合と比べて、電子線の入射領域の全体的について効果的に窓箔部材の長寿命化を図ることができる。また、蛍光部材の発光領域を利用して入射領域を容易に特定することができる。

上記電子線照射装置の製造方法は、厚さが２×１０^−３ｍｍ以上且つ１×１０^−２ｍｍ以下である窓箔部材を用意する第４ステップを備え、第３ステップでは、一種類の厚さの窓箔部材に対して、第１ステップにおいて設定された駆動電圧の範囲の上限値が小さくなるほど、駆動電流の範囲の上限値を小さく設定してもよい。この場合、駆動電圧が小さくなると電子線が電子線照射窓部を透過しづらくなるため、電流面密度が増大し易くなる。よって、駆動電流の範囲の上限値を小さく設定することで、電流面密度の増大を抑制し、窓箔部材の温度上昇を適切な範囲内に抑制することができる。

第３ステップでは、電子線発生部の駆動電圧と窓箔部材の厚さとに基づいて、電子線発生部の駆動電圧を変数とする２次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した限界電流面密度近似値以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定してもよい。この場合、一通り定めた窓箔部材の厚さにおいて電子線発生部の駆動電圧が変化しても、２次関数で近似した限界電流面密度近似値を用いて電子線発生部の駆動電流を容易に設定することができる。

第３ステップでは、電子線発生部の駆動電圧と窓箔部材の厚さとに基づいて、窓箔部材の厚さを変数とする１次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した限界電流面密度近似値以下となるように電子線発生部の駆動電流を設定してもよい。この場合、一通り定めた電子線発生部の駆動電圧において窓箔部材の厚さが変化しても、１次関数で近似した限界電流面密度近似値を用いて電子線発生部の駆動電流を容易に設定することができる。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、上記電子線照射装置の製造方法は、厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である窓箔部材を用意する第４ステップを備え、第１ステップでは、電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部による電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定し、第３ステップでは、窓箔部材における電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、上記電子線照射装置の製造方法は、厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である窓箔部材を用意する第４ステップを備え、第１ステップでは、電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部による電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定し、第３ステップでは、窓箔部材における電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。

上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、上記電子線照射装置の製造方法は、厚さが５×１０^−３ｍｍである窓箔部材を用意する第４ステップを備え、第１ステップでは、電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部による電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定し、第３ステップでは、窓箔部材における電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。

本発明によれば、窓箔部材の長寿命化を図ることができる。

図１は、第１実施形態に係る電子線照射装置の斜視図である。 図２は、図１の電子線照射装置の内部構造を示す一部断面図である。 図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、窓部材の分解斜視図である。 図５は、窓部材及び冷却部のＹＺ平面に沿った分解断面図である。 図６は、図５の冷却部の斜視図である。 図７は、窓部材及び冷却部のＺＸ平面に沿った分解断面図である。 図８は、図１の電子線照射装置の電流面密度の実測値を示す図である。 図９は、図１の電子線照射装置の電流面密度のシミュレーション値を示す図である。 図１０は、図８及び図９の限界電流面密度と管電圧との関係を示す図である。 図１１は、図８及び図９の限界電流面密度と窓箔部材の厚さとの関係を示す図である。 図１２は、電子線照射装置の製造方法を示すフローチャートである。 図１３は、図１２の面積特定処理を示すフローチャートである。 図１４は、第２実施形態に係る電子線照射装置の側断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１に示される電子線照射装置１は、照射対象物への電子線ＥＢの照射によって当該照射対象物のインキの硬化、滅菌、又は表面改質等を行うために使用される。なお、以下、電子線照射装置１によって電子線ＥＢが照射される側である電子線出射側（窓部材９側）を、「前側」として説明する。

図１〜図３に示されるように、電子線照射装置１は、フィラメントユニット２（電子線発生部）、真空容器（筐体部）３、陰極保持部材４、陰極保持部材５、包囲電極６、高電圧導入絶縁部材７、絶縁支持部材８、及び窓部材（電子線照射窓部）９を備えている。フィラメントユニット２は、電子線ＥＢを発生させる電子線発生部である。また、フィラメントユニット２は、長尺状のユニットとなっている。

真空容器３は、金属等の導電性材料によって形成されている。真空容器３は、略円筒状を呈している。真空容器３は、内部に略円柱状の真空空間Ｒを形成する。フィラメントユニット２は、真空容器３の内部において、略円柱状の真空空間Ｒの軸線方向にそって配置されている。真空容器３におけるフィラメントユニット２の前側の位置には、真空空間Ｒと外部の空間とをつなぐ開口部３ａが設けられている。開口部３ａは、フィラメントユニット２から発生した電子線ＥＢを通過させる開口部である。窓部材９は、開口部３ａに対して、その全体を覆って真空封止するように固定されている。窓部材９について詳細は、後述する。

真空容器３におけるフィラメントユニット２の後ろ側の位置には、真空容器３内の空気を排出するための排気口３ｂが設けられている。排気口３ｂに図示しない真空ポンプが接続され、真空ポンプによって真空容器３内の空気が排出される。これにより、真空容器３の内部が真空空間Ｒとなる。略円筒状を呈する真空容器３の両端の開口部３ｃ及び開口部３ｄ（図２参照）は、高電圧導入絶縁部材７のフランジ部７ａ及び蓋部３ｅによってそれぞれ閉じられている。

陰極電位となる一対の陰極保持部材４及び５は、それぞれ真空容器３内に配置される。陰極保持部材４と陰極保持部材５との間には、フィラメントユニット２の一部を構成し、陰極電位である包囲電極６が設けられている。包囲電極６は、断面略Ｃ字状を呈する導電性かつ長尺状の部材である。包囲電極６は、断面略Ｃ字状の開口が前側（窓部材９側）を向くように配置されている。包囲電極６は、内側部分においてフィラメント１０（図３参照）を収容する。例えば、フィラメントユニット２は、真空容器３の蓋部３ｅが取り外された状態において、陰極保持部材５及び絶縁支持部材８に設けられた挿入孔を介して包囲電極６の内側に差し込まれることによって、包囲電極６に保持される。

高電圧導入絶縁部材７は、真空容器３における開口部３ｃ側の端部に設けられている。高電圧導入絶縁部材７の一方の端部は、開口部３ｃを介して真空容器３の外部に突出している。高電圧導入絶縁部材７は、外側に張り出すフランジ部７ａを有し、真空容器３の開口部３ｃを封止する。高電圧導入絶縁部材７は、絶縁材料（例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂、セラミック等）によって形成されている。陰極保持部材４は、接地電位である真空容器３に対して電気的に絶縁された状態で高電圧導入絶縁部材７の他方の端部を保持する。

また、高電圧導入絶縁部材７は、電子線照射装置１の外部の電源装置から高電圧の供給を受けるための高耐電圧型のコネクタである。高電圧導入絶縁部材７には、図示しない電源装置から高電圧供給用プラグが挿入される。高電圧導入絶縁部材７の内部には、外部から供給された高電圧をフィラメントユニット２に供給するための内部配線が設けられている。この内部配線は、高電圧導入絶縁部材７を構成する絶縁材料によって覆われており、真空容器３との絶縁が確保されている。

絶縁支持部材８は、真空容器３における開口部３ｄ側の端部（蓋部３ｅ側の端部）に設けられている。絶縁支持部材８は、絶縁材料（例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂、セラミック等）によって形成されている。陰極保持部材５は、真空容器３に対して電気的に絶縁された状態で絶縁支持部材８を保持する。

図３に示されるように、フィラメントユニット２は、包囲電極６、フィラメント１０、及びグリッド電極１２を備えている。

フィラメント１０は、通電によって加熱されることで電子線ＥＢとなる電子を放出する電子放出部である。フィラメント１０は、線状の部材であり、真空容器３の長軸方向（真空空間ＶＲの軸線方向）に沿って延びる所望軸線上において延在している。フィラメント１０は、高融点金属材料、例えばタングステンを主成分とした材料等によって形成されている。

グリッド電極１２は、フィラメント１０の前側に包囲電極６の開口部を覆うように配置されている。グリッド電極１２には、複数の孔が形成されている。

フィラメント１０は、通電によって加熱された状態で、マイナス数１０ｋＶ〜マイナス数１００ｋＶといった高い負電圧が印加されることにより、電子を放出する。グリッド電極１２には、所定の電圧が印加される。例えば、グリッド電極１２には、フィラメント１０に印加される負電圧よりも１００Ｖ〜１５０Ｖ程度プラス側の電圧が印加されてもよい。グリッド電極１２は、電子を引き出すとともに拡散を抑制するための電界を形成する。これにより、フィラメント１０から放出された電子は、グリッド電極１２に設けられた孔から電子線ＥＢとして前側に出射される。

次に、窓部材９の詳細について説明する。図４は、窓部材の分解斜視図である。図４に示されるように、窓部材９は、窓箔（窓箔部材）９ａと、支持体９ｂと、窓フランジ９ｃと、封止材９ｄと、押さえフランジ９ｅと、を有している。

窓部材９では、窓フランジ９ｃが真空容器３の開口部３ａを覆うように取り付けられている。窓部材９の内側領域には（つまり、窓部材９を前側から見た場合に窓部材９内に収まるように）、窓箔９ａ、支持体９ｂ、及び封止材９ｄが配置されている。窓フランジ９ｃ及び押さえフランジ９ｅは、例えば無酸素銅（銅を含む材料）からなり、真空空間Ｒの軸線方向を長手方向とする長方形枠状の外形を有している。

窓フランジ９ｃの前面において支持体９ｂが配置される領域の外側には、支持体９ｂを包囲するように延在する溝が設けられており、溝内には、気密封止部材である封止材９ｄが配置されている。封止材９ｄは、例えば樹脂製のＯリングを用いることができる。

窓箔９ａは、薄膜状に形成された金属膜である。窓箔９ａは、開口部３ａを通過した電子線ＥＢを透過させる。窓箔９ａの材料としては、電子線ＥＢの透過性に優れた材料（例えば、ベリリウム、チタン、アルミニウム等）が用いられる。ここでの窓箔９ａは、チタンを主成分として含む箔部材であり、一例として純チタン箔である。窓箔９ａは、支持体９ｂのメッシュ部と接触するように、メッシュ部上に配置されている。窓箔９ａは、真空空間Ｒの軸線方向（所定方向）を長手方向として延在している。窓箔９ａの厚さは、２×１０^−３ｍｍ以上且つ１×１０^−２ｍｍ以下である。窓箔９ａの厚さは、例えば、３×１０^−３ｍｍであってもよいし、４×１０^−３ｍｍであってもよいし、５×１０^−３ｍｍであってもよい。窓箔９ａの厚さは、必ずしも実測値でなくてもよく、窓箔９ａの仕様としての公称値であってもよい。

支持体９ｂは、窓箔９ａよりも真空空間Ｒ側に配置され、窓箔９ａを支持する平板状の部材である。支持体９ｂは、メッシュ状の部材であり、真空空間Ｒの軸線方向（所定方向）を長手方向として延在している。支持体９ｂの材料は、例えば銅、チタン、又はアルミニウムを用いることができる。支持体９ｂは、開口部３ａを覆うメッシュ部を有する。メッシュ部は、例えば複数の貫通孔からなる。貫通孔は、真空容器３の内側から外側に電子線ＥＢを通過させるための孔である。

以上のような構成を有する窓部材９では、窓フランジ９ｃに対して窓箔９ａ、支持体９ｂ、及び封止材９ｄを押圧した状態で、例えば複数のボルトにより窓フランジ９ｃに気密に固定されている。

電子線照射装置１の動作時には、窓箔９ａの中でも電子線透過領域９ｆが特に高温になる。電子線透過領域９ｆは、窓箔９ａにおける電子線ＥＢの入射領域である。窓箔９ａの厚さを薄くすると、窓箔９ａの熱が窓フランジ９ｃ及び押さえフランジ９ｅ側に伝わりにくくなるため、窓箔９ａにおける電子線透過領域９ｆが高温になりやすい。ここでの電子線照射装置１は、窓箔９ａを冷却する冷却部１００を備えている。

図５は、窓部材及び冷却部のＹＺ平面に沿った分解断面図である。図６は、図５の冷却部の斜視図である。図７は、窓部材及び冷却部のＺＸ平面に沿った分解断面図である。図５〜図７に示されるように、窓部材９の電子線透過側には、冷却部１００が設けられている。冷却部１００は、窓箔９ａに気体（例えば窒素等の不活性ガス）を吹き付けて窓箔９ａを冷却する。冷却部１００は、内部を気体が流通する管状部材１０１と、管状部材１０１が固定された固定枠体１１０と、を備えている。

固定枠体１１０は、Ｙ軸方向に延在する一対の長辺部１１１、及びＸ軸方向に延在する一対の短辺部１１２によって、Ｙ軸方向を長手方向とする略長方形枠状の外形をなしている。固定枠体１１０は、その内側に窓部材９を収納するように覆うことができる。固定枠体１１０は、窓部材９を覆った状態で、電子線照射装置１に固定される。

管状部材１０１は、中空な長尺状の円筒形状をなす金属材料からなる部材であり、内部の空間を流路として気体を流通させることが可能となっている。管状部材１０１は、固定枠体１１０の長手方向に沿って配置されている。管状部材１０１の一方側には、給気口１０３ａが設けられた給気用ノズル１０３が連結されており、管状部材１０１の他端側は、封止材１０４によって密閉されている。

管状部材１０１の側壁１０１ｃには、管状部材１０１の内部と外部とを貫通する断面円形状の小径の貫通孔１０１ｄが所定のピッチで複数設けられている。複数の貫通孔１０１ｄは、側壁１０１ｃに対して長手方向に直線状に配列されている。複数の貫通孔１０１ｄは、窓箔９ａを臨むように位置している。そのため、給気口１０３ａから供給された気体は、貫通孔１０１ｄから噴出されることになる。窓箔９ａは、冷却部１００から気体が冷却風として吹き付けられることによって冷却される。なお、窓箔９ａを冷却する冷却部としては、例えばフランジ９ｅに気体を吹き付ける構造を設けてもよいし、窓フランジ９ｃに水冷構造を設けてもよいし、それらを併用してもよい。

上述のような冷却部１００を備えていても、例えばフィラメントユニット２の駆動電流が過大となると、窓箔９ａの温度が許容温度を超えてしまい、窓箔９ａが熱によって破損してしまう可能性がある。そこで、電子線照射装置１は、窓箔９ａの温度上昇が適切な範囲となるようにフィラメントユニット２を制御する制御部５０を備えている。

制御部５０は、プロセッサ、メモリ、及びストレージ等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部５０では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれた所定のソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込みを制御することによって、制御部５０の機能が実現される。制御部５０は、電子回路等によるハードウェアとして構成されてもよい。

制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定する。フィラメントユニット２の管電圧は、窓部材９の電圧とフィラメント１０の電圧との差に相当する電子線ＥＢの加速電圧である。フィラメントユニット２の駆動電圧は、フィラメントユニット２に印加される電圧を意味する。

制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧の範囲として、４０ｋＶ〜１００ｋＶ，４０ｋＶ〜１１０ｋＶ，４０ｋＶ〜１２０ｋＶ，４０ｋＶ〜１３０ｋＶ，４０ｋＶ〜１４０ｋＶ，及び４０ｋＶ〜１５０ｋＶの何れかの範囲となるように、フィラメントユニット２の駆動電圧を設定してもよい。制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧の範囲として、５０ｋＶ〜１００ｋＶ，５０ｋＶ〜１１０ｋＶ，５０ｋＶ〜１２０ｋＶ，５０ｋＶ〜１３０ｋＶ，５０ｋＶ〜１４０ｋＶ，及び５０ｋＶ〜１５０ｋＶの何れかの範囲となるように、フィラメントユニット２の駆動電圧を設定してもよい。なお、制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧の範囲の下限値が、６０ｋＶ，７０ｋＶ，８０ｋＶ，９０ｋＶ，１００ｋＶの何れかとなるように、フィラメントユニット２の駆動電圧を設定してもよい。

制御部５０は、窓箔９ａにおける電流面密度が所定の限界電流面密度以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定する。フィラメントユニット２の駆動電流は、フィラメントユニット２の管電流に相当し、フィラメント１０から窓部材９までの電子線ＥＢの電流（ビーム電流）に相当する。フィラメントユニット２の管電流は、フィラメント１０から窓部材９までの電子線ＥＢの電流を公知の手法によって計測することで取得することができる。

電流面密度は、フィラメントユニット２の管電流を、窓箔９ａにおける電子線透過領域９ｆ（電子線ＥＢの入射領域）の面積で除算して得られる値である。電流面密度の単位は、例えば（ｍＡ／ｍｍ^２）である。限界電流面密度とは、冷却部１００によって窓箔９ａが冷却されていても、窓箔９ａの温度が許容温度を超えて窓箔９ａが熱によって破損する蓋然性が高い電流面密度を意味する。

電子線透過領域９ｆの面積は、例えば、以下のようにして予め取得することができる。まず、窓部材９において、窓箔９ａに代えて蛍光部材を配置する。蛍光部材は、電子線ＥＢの入射により蛍光を発する部材であり、例えば窓箔９ａと同様の外形形状を有する。蛍光部材の厚さは、窓箔９ａの厚さと同等であってもよいし、異なってもよい。続いて、蛍光部材が配置された状態で蛍光部材に電子線ＥＢを入射させる。これにより、蛍光部材において電子線ＥＢが入射した領域が発光する。続いて、電子線ＥＢの入射により発光する発光領域の面積を、電子線透過領域９ｆの面積として取得する。発光領域は、フィラメント１０及びグリッド電極１２の構成に応じた形状を有する。電子線照射装置１においては、長尺状のフィラメント１０及びグリッド電極１２の延在範囲に対応して、例えばフィラメント１０及びグリッド電極１２と対向する矩形状の範囲で発光強度で蛍光部材が発光する。発光領域の面積は、所定の強度以上の発光強度で蛍光部材が発光する領域の面積とすることができる。発光領域の面積は、例えば二値化の手法で取得されてもよい。面積の取得にあたって、発光強度は、ほぼ一様の強度であってもよく、中央部が周辺部よりも強い強度であってもよい。その後、蛍光部材を取り外して窓箔９ａを配置する。

なお、窓箔９ａを取り外さずに、電子線ＥＢの入射により発光する物体を用いて、電子線透過領域９ｆの面積を取得してもよい。例えば、アルミナなどの電子線計測用のセラミック、市販の蛍光体の粉末、又は、ガラスを用いることができる。

限界電流面密度を算出するにあたっては、フィラメントユニット２の管電流として、冷却部１００によって窓箔９ａを冷却している場合に窓箔９ａの温度が許容温度を超えて窓箔９ａが熱によって破損したときのフィラメントユニット２の管電流を用いることができる。このような限界電流面密度を用いて、制御部５０が限界電流面密度以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定することで、冷却部１００によって窓箔９ａを冷却している場合に窓箔９ａの温度が許容温度を超えることが抑制され、窓箔９ａが熱によって破損する可能性が低減される。

図８は、図１の電子線照射装置の電流面密度の実測値を示す図である。図８には、電子線照射装置１を用いた実験により取得された限界電流面密度が、窓箔９ａの厚さ及びフィラメントユニット２の管電圧ごとに示されている。

図８に示されるように、厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１３０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は５．２６ｍＡ／ｍｍ^２であった。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、９０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は２．３８ｍＡ／ｍｍ^２であった。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、７０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は１．２７ｍＡ／ｍｍ^２であった。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、５０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．５１ｍＡ／ｍｍ^２であった。

また、厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１３０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は３．６８ｍＡ／ｍｍ^２であった。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、９０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．９８ｍＡ／ｍｍ^２であった。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、７０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．５６ｍＡ／ｍｍ^２であった。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、５０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．２６ｍＡ／ｍｍ^２であった。

図９は、図１の電子線照射装置の電流面密度のシミュレーション値を示す図である。図９には、電子線照射装置１を模擬するモデルを用いたシミュレーションにより算出された限界電流面密度が、窓箔９ａの厚さ及びフィラメントユニット２の管電圧ごとに示されている。

図９に示されるように、厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１３０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は５．３ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１２０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は４．９ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１１０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は４．０ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１００ｋＶの管電圧における限界電流面密度は３．３ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、９０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は２．６ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、７０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は１．４ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、５０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．６ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。

また、厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１３０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は４．７ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１２０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は３．８ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１１０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は３．１ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１００ｋＶの管電圧における限界電流面密度は２．５ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、９０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は１．９ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、７０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は１．０ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、５０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．５ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。

また、厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１３０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は４．０ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１２０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は２．４ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１１０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は２．０ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、１００ｋＶの管電圧における限界電流面密度は１．６ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、９０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は１．１ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、７０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．６ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、５０ｋＶの管電圧における限界電流面密度は０．３ｍＡ／ｍｍ^２になると算出される。

図１０は、図８及び図９の限界電流面密度と管電圧との関係を示す図である。図１０の横軸は、フィラメントユニット２の管電圧（ｋＶ）であり、縦軸は、限界電流面密度（ｍＡ／ｍｍ^２）である。図１０では、図８の実験値が実線で示されており、図９のシミュレーション値が破線で示されている。図１０では、白抜きの三角形のプロットは、厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合の限界電流面密度の実験値に相当する。塗りつぶしの三角形のプロットは、厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。白抜きの正立する正方形のプロットは、厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。白抜きの傾斜した正方形のプロットは、厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合の限界電流面密度の実験値に相当する。塗りつぶしの傾斜した正方形のプロットは、厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。

図１０に示されるように、限界電流面密度は、全体として、窓箔９ａの厚さごとに、フィラメントユニット２の管電圧の増加に対して実験値とシミュレーション値とで互いに同程度の値をとりつつ単調増加する傾向を示している。例えば、厚さが３×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、限界電流面密度の実験値（白抜きの傾斜した正方形のプロット）及びシミュレーション値（塗りつぶしの傾斜した正方形のプロット）は、フィラメントユニット２の管電圧の増加に対して互いに同様の傾向で単調増加する傾向を示している。また、厚さが５×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、限界電流面密度の実験値（白抜きの三角形のプロット）及びシミュレーション値（塗りつぶしの三角形のプロット）もまた、フィラメントユニット２の管電圧の増加に対して互いに同様の傾向で単調増加する傾向を示している。これらのことから、厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合、限界電流面密度のシミュレーション値（白抜きの正立する正方形のプロット）は、厚さが４×１０^−３ｍｍの窓箔９ａを用いる場合の限界電流面密度の実測値（不図示）と同様の傾向を示すものと考えることができる。

図１０の限界電流面密度の傾向によれば、窓箔９ａの厚さごとに、各曲線の下方の領域に属する電流面密度となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定すれば、当該厚さの窓箔９ａについて、窓箔９ａの温度が許容温度を超えることが抑制され、窓箔９ａが熱によって破損する可能性が低減されるということができる。したがって、制御部５０は、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、フィラメントユニット２の駆動電圧が小さくなるほど電流面密度が小さくなるように、フィラメントユニット２の駆動電流を制御してもよい。なお、この場合、冷却部１００によって窓箔９ａが冷却されていてもよい。

フィラメントユニット２の管電圧に対する限界電流面密度の単調増加の傾向は、例えば２次関数の一部区間に相当すると考えることができる。そこで、フィラメントユニット２の管電圧を変数とし、窓箔９ａの厚さに応じた所定の係数を有する２次関数で近似した限界電流面密度近似値（ｍＡ／ｍｍ^２）に基づいて、フィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧（電子線発生部の駆動電圧）と窓箔９ａの厚さとに基づいて２次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した限界電流面密度近似値以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。所定の係数は、図１０において窓箔９ａの厚さを一通りに定めた場合の複数のプロットに沿うような下に凸の２次関数の軌跡となるように、設定することができる。これにより、一通り定めた窓箔９ａの厚さにおいてフィラメントユニット２の駆動電圧が変化しても、２次関数で近似した限界電流面密度近似値を用いてフィラメントユニット２の駆動電流を容易に設定することができる。

具体的な一例として、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。換言すれば、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。

あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．９ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が３．８ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が２．４ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。換言すれば、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．９ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が３．８ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。

あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が３．１ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が２．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。換言すれば、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が３．１ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。

あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が３．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が２．５ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。換言すれば、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が３．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が２．５ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。

あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が２．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．９ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．１ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。換言すれば、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が２．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．９ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。

あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．４ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が０．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。換言すれば、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．４ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が１．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。

あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が０．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が０．５ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が０．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。換言すれば、制御部５０は、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が０．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。制御部５０は、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が０．５ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。

図１１は、図８及び図９の限界電流面密度と窓箔９ａの厚さとの関係を示す図である。図１１の横軸は、窓箔９ａの厚さ（１０^−３ｍｍ）であり、縦軸は、限界電流面密度（ｍＡ／ｍｍ^２）である。図１１では、図８の実験値が実線で示されており、図９のシミュレーション値が破線で示されている。図１１では、白抜きの丸のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶである場合の限界電流面密度の実験値に相当する。塗りつぶしの丸のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶである場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。「＋印」のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶである場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。「×印」のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が１１００ｋＶである場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。「−印」のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶである場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。塗りつぶしの三角形のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶである場合の限界電流面密度の実験値に相当する。白抜きの三角形のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶである場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。塗りつぶしの正立する正方形のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶである場合の限界電流面密度の実験値に相当する。白抜きの正立する正方形のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶである場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。塗りつぶしの傾斜した正方形のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶである場合の限界電流面密度の実験値に相当する。白抜きの傾斜した正方形のプロットは、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶである場合の限界電流面密度のシミュレーション値に相当する。

図１１に示されるように、限界電流面密度は、全体として、フィラメントユニット２の管電圧ごとに、窓箔９ａの厚さの増加に対して実験値とシミュレーション値とで互いに同程度の値をとりつつ単調減少する傾向を示している。例えば、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶである場合、限界電流面密度の実験値（白抜きの丸のプロット）及び限界電流面密度のシミュレーション値（塗りつぶしの丸のプロット）は、窓箔９ａの厚さの増加に対して互いに同様の傾向で単調減少する傾向を示している。また、フィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶである場合、限界電流面密度の実験値（塗りつぶしの三角形のプロット）及び限界電流面密度のシミュレーション値（白抜きの三角形のプロット）は、窓箔９ａの厚さの増加に対して互いに同様の傾向で単調減少する傾向を示している。また、フィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶである場合、限界電流面密度の実験値（塗りつぶしの正立する正方形）及び限界電流面密度のシミュレーション値（白抜きの正立する正方形）は、窓箔９ａの厚さの増加に対して互いに同様の傾向で単調減少する傾向を示している。また、フィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶである場合、限界電流面密度の実験値（塗りつぶしの傾斜した正方形）及び限界電流面密度のシミュレーション値（白抜きの傾斜した正方形のプロット）は、窓箔９ａの厚さの増加に対して互いに同様の傾向で単調減少する傾向を示している。

窓箔９ａの厚さに対する限界電流面密度の単調減少の傾向は、例えば窓箔９ａの厚さの増加に対して負の傾きを有する１次関数の一部区間に相当すると考えることができる。そこで、窓箔９ａの厚さを変数とし、フィラメントユニット２の管電圧に応じた大きさの負の傾きを有する１次関数で近似した限界電流面密度近似値（ｍＡ／ｍｍ^２）に基づいて、フィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。この場合、制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧（電子線発生部の駆動電圧）と窓箔９ａの厚さとに基づいて１次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した限界電流面密度近似値以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。傾き及び切片は、図１１においてフィラメントユニット２の管電圧を一通りに定めた場合の複数のプロットに沿うような１次関数の軌跡となるように、設定することができる。なお、例えばフィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下の範囲において、フィラメントユニット２の管電圧が高いほど、負の傾きの大きさが大きくなってもよい。これにより、一通り定めたフィラメントユニット２の駆動電圧において窓箔９ａの厚さが変化しても、１次関数で近似した限界電流面密度近似値を用いてフィラメントユニット２の駆動電流を容易に設定することができる。

引き続き、電子線照射装置１の製造方法について説明する。図１２は、電子線照射装置の製造方法を示すフローチャートである。図１２に示される各ステップは、例えば図１に示される電子線照射装置１を製造する際に、制御部５０の制御可能範囲を定める工程の一部として実行される。

図１２に示されるように、電子線照射装置１の製造方法は、例えば、所定の厚さの窓箔９ａを用意するステップＳ０１（第４ステップ）と、フィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定するステップＳ０２（第１ステップ）と、窓箔９ａにおける電子線ＥＢの入射領域（電子線透過領域９ｆ）の面積を特定するステップＳ０３（第２ステップ）と、窓箔９ａにおける電流面密度が所定の限界電流面密度以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定するステップＳ０４（第３ステップ）と、を備える。

ステップＳ０１では、例えば、厚さが２×１０^−３ｍｍ以上且つ１×１０^−２ｍｍ以下である窓箔９ａを用意する。ステップＳ０１では、作業者は、窓箔９ａの形状へと切り出された厚さ４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である窓箔９ａを用意してもよい。ここでのステップＳ０１では、作業者は、例えば、厚さ３×１０^−３ｍｍ、４×１０^−３ｍｍ、又は５×１０^−３ｍｍのチタン箔を用意する。

ステップＳ０２では、作業者は、制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定する。フィラメントユニット２の駆動電圧の範囲とは、電子線照射装置１を使用する際にフィラメントユニット２に印加可能な電圧の範囲を意味する。作業者は、電子線照射装置１の用途に応じて要求される電子線ＥＢの強度を実現できるように、フィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定する。

ステップＳ０３では、より詳しくは、図１３に示される面積特定処理が行われてもよい。図１３は、図１２の面積特定処理を示すフローチャートである。図１３に示されるように、面積特定処理は、一例として、窓箔９ａに代えて蛍光部材を配置するステップＳ１１と、蛍光部材において電子線ＥＢの入射により発光する発光領域の面積を入射領域の面積として取得するステップＳ１２と、発光領域の面積の取得後に蛍光部材を取り外して窓箔９ａを配置するステップＳ１３と、を含む。

ステップＳ１１では、作業者は、窓部材９において、窓箔９ａに代えて蛍光部材を配置する。ステップＳ１２では、作業者は、蛍光部材が配置された状態で蛍光部材に電子線ＥＢを入射させる。これにより、蛍光部材において電子線ＥＢが入射した領域が発光する。作業者は、電子線ＥＢの入射により発光する発光領域の面積を、入射領域の面積（電子線透過領域９ｆの面積）として取得する。所定の限界電流面密度は、ステップＳ１２で面積を取得した後、蛍光部材を取り外して窓箔９ａを配置して、フィラメントユニット２の駆動電流を徐々に増加させていき、熱で窓箔９ａが破損したときの電流面密度として求めることができる。なお、作業者は、上記ステップＳ１１を省略して、窓箔９ａを取り外さずに、電子線ＥＢの入射により発光する物体を用いて、入射領域の面積を取得してもよい。

ステップＳ１３では、作業者は、蛍光部材を取り外して窓箔９ａを配置する。なお、上記ステップＳ１１を省略した場合には、蛍光部材を取り外して窓箔９ａを配置することに代えて、電子線ＥＢの入射により発光する物体を除去する。その後、作業者は、真空容器３内が真空となるように真空容器３から排気する。

図１２に戻り、ステップＳ０４では、作業者は、窓箔９ａにおける電流面密度が所定の限界電流面密度以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定する。フィラメントユニット２の駆動電流の範囲とは、ステップＳ０２において設定された範囲に属するフィラメントユニット２の駆動電圧の条件で、フィラメントユニット２に印加可能な駆動電流の範囲を意味する。作業者は、例えば、ステップＳ０２において設定された範囲に属するようにフィラメントユニット２の駆動電圧を所定の管電圧に選択し、当該管電圧及び窓箔９ａの厚さに応じた限界電流面密度を例えば図８又は図９から算出し、窓箔９ａにおける電流面密度が当該限界電流面密度以下となるように、フィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定する。

一例として、ステップＳ０４では、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、ステップＳ０２において設定された駆動電圧の範囲の上限値が小さくなるほど、駆動電流の範囲の上限値を小さく設定してもよい。

具体的には、ステップＳ０１において厚さが３×１０^−３ｍｍである窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が４．９ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が３．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が２．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が１．４ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が０．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。

あるいは、ステップＳ０１において厚さが４×１０^−３ｍｍである窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が３．８ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が３．１ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が２．５ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が１．９ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が１．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が０．５ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。

あるいは、ステップＳ０１において厚さが５×１０^−３ｍｍである窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、第３ステップで窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１２０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が２．４ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１１０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が２．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１００ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が１．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が９０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、第３ステップで窓箔９ａにおける電流面密度が１．１ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が７０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、第３ステップで窓箔９ａにおける電流面密度が０．６ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が５０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、第３ステップで窓箔９ａにおける電流面密度が０．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。

以上の各ステップにより、電子線照射装置１が使用可能な状態に製造される。

以上説明したように、電子線照射装置１は、制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧及び駆動電流が、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下に抑えられるように設定される。その結果、例えばこのような電流面密度の制限なく駆動電圧及び駆動電流を設定する場合と比べて窓箔９ａの温度上昇が適切な範囲内に抑制されるため、窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。また、窓箔９ａの冷却も効率化される。

電流面密度は、フィラメントユニット２の管電流を、窓箔９ａにおける電子線ＥＢの入射領域の面積で除算して得られる値である。これにより、窓箔９ａにおける電子線透過領域９ｆの面積値を用いた電流面密度を用いるため、電子線透過領域９ｆにおける一方向の距離の値を用いた電流密度を用いる場合と比べて、電子線透過領域９ｆの全体的について効果的に窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。

制御部５０は、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、駆動電圧が小さくなるほど電流面密度が小さくなるように、駆動電流を制御する。例えば、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である場合、制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。あるいは、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、制御部５０は、フィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるようにフィラメントユニット２の駆動電流を設定してもよい。駆動電圧が小さくなると電子線ＥＢが窓部材９を透過しづらくなるため、電流面密度が増大し易くなるが、電流面密度が小さくなるように駆動電流を制御することで、窓箔９ａの過熱を抑制することができる。

上記電子線照射装置の製造方法は、制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧及び駆動電流が、窓箔９ａにおける電流面密度が限界電流面密度以下に抑えられるように設定される。その結果、例えばこのような電流面密度の制限なく駆動電圧及び駆動電流を設定する場合と比べて窓箔９ａの温度上昇が適切な範囲内に抑制されるため、窓箔９ａの冷却が効率化される。よって、窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。

上記電子線照射装置の製造方法において、ステップＳ０３は、窓箔９ａに代えて蛍光部材を配置するステップＳ１１と、蛍光部材において電子線ＥＢの入射により発光する発光領域の面積を電子線透過領域９ｆの面積として取得するステップＳ１２と、発光領域の面積の取得後に蛍光部材を取り外して窓箔９ａを配置するステップＳ１３と、を含む。これにより、窓箔９ａにおける電子線透過領域９ｆの面積値を用いた電流面密度を用いるため、電子線透過領域９ｆにおける一方向の距離の値を用いた電流密度を用いる場合と比べて、電子線透過領域９ｆの全体的について効果的に窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。また、蛍光部材の発光領域を利用して電子線透過領域９ｆを容易に特定することができる。

上記電子線照射装置の製造方法は、厚さが２×１０^−３ｍｍ以上且つ１０×１０^−３ｍｍ以下である窓箔９ａを用意するステップＳ０１を備えている。ステップＳ０４では、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、ステップＳ０２において設定された駆動電圧の範囲の上限値が小さくなるほど、駆動電流の範囲の上限値を小さく設定する。例えば、ステップＳ０１において厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０１において厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０１において厚さが５×１０^−３ｍｍである窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２でフィラメントユニット２の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０によるフィラメントユニット２の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４で窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。これにより、駆動電圧が小さくなると電子線ＥＢが窓部材９を透過しづらくなるため、電流面密度が増大し易くなる。よって、駆動電流の範囲の上限値を小さく設定することで、電流面密度の増大を抑制し、窓箔９ａの温度上昇が適切な範囲内に抑制することができる。

［第２実施形態］
図１４は、第２実施形態に係る電子線照射装置１Ａの側断面図である。電子線照射装置１に代えて、図１４に示されるような電子線照射装置１Ａにおいても、上記第１実施形態で例示された窓部材９及び冷却部１００を適用しつつ、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下に抑えられるように、制御部５０Ａによるフィラメントユニット２の駆動電圧及び駆動電流を設定することが可能である。

図１４に示されるように、電子線照射装置１Ａは、電子線通過領域２０を形成するチャンバ（筐体部）３０と、電子線通過領域２０の後端２０ａを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた電子銃（電子線発生部）４０と、電子線通過領域２０の前端２０ｂを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた窓部材９と、を備えている。電子銃４０が発生した電子線ＥＢは、電子線通過領域２０をＺ軸方向前側に進行し、窓部材９を透過して外部に出射する。なお、電子線照射装置１Ａによって電子線ＥＢが照射される側を前側、その反対側を後側とする。

チャンバ３０は、電子銃４０が取り付けられた金属製の円柱部３１を有している。円柱部３１には、アライメントコイル２１及び集束コイル２２が設けられている。電子銃４０から出射した電子線ＥＢは、アライメントコイル２１によって、電子線ＥＢの中心線が電子線通過領域２０の中心線ＣＬに一致するように調整された後、集束コイル２２によって、窓部材９に集束される。なお、円柱部３１には、真空ポンプが接続される排気管２３が設けられており、これにより、チャンバ３０内（すなわち、電子線通過領域２０）が真空引きされる。

チャンバ３０は、偏向管（筐体部）３２を有している。偏向管３２は、例えば四角柱状の外形を有している。電子線通過領域２０のうち偏向管３２によって形成される部分である電子線通過領域２４の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状となっている。偏向管３２の外側には、偏向管３２の内側を通過する電子線ＥＢを偏向する偏向コイル２５が取り付けられている。集束コイル２２によって集束されて電子線通過領域２４を通過する電子線ＥＢは、偏向コイル２５によってＹ軸方向に偏向される。

更に、チャンバ３０は、偏向管３２の前端面に固定された走査管（筐体部）３３を有している。走査管３３は、前側に向かって末広がりの四角柱状の外形を有している。電子線通過領域２０のうち走査管３３によって形成される部分である電子線通過領域２６の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状となっている。なお、走査管３３の前端部には、フランジ３４が設けられている。

窓部材９は、電子線通過領域２０の前端２０ｂの開口部２０ｃを覆って封止するように、走査管３３に固定されている。走査管３３と窓部材９とは、フランジ３４と窓フランジ９ｃとが封止材９ｄを介して接触した状態で、例えば複数のボルトにより気密に固定されている。

電子線照射装置１Ａは、窓箔９ａの温度が適切となるように電子銃４０を制御する制御部５０Ａを備えている。制御部５０Ａの詳細な説明については、上記第１実施形態におけるフィラメントユニット２が電子銃４０に置き換わる以外、上記第１実施形態で開示される制御部５０の説明と同様であるため、重複する説明を省略する。

第２実施形態の窓部材９及び冷却部１００の詳細な構成は、フランジ３４への取り付けに伴う形状及び寸法等の構成変更を除いて、上記第１実施形態の窓部材９の構成の要部と同様であるため、重複する説明を省略する。

なお、電子線照射装置１Ａの製造方法については、図１２及び図１３に示される各ステップが、例えば図１４に示される電子線照射装置１Ａに対して、開口部２０ｃに配置される窓部材９を準備する状況において、電子線照射装置１Ａの製造の作業者により実行される。電子線照射装置１Ａの製造方法の詳細については、ステップＳ０４においてフィラメントユニット２が電子銃４０に置き換わる以外、図１２及び図１３に示される各ステップと同様であるため、重複する説明を省略する。

以上説明した電子線照射装置１Ａにおいても、電子線照射装置１と同様、電子線照射装置１Ａは、制御部５０Ａによる電子銃４０の駆動電圧及び駆動電流が、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下に抑えられるように設定される。その結果、例えばこのような電流面密度の制限なく駆動電圧及び駆動電流を設定する場合と比べて窓箔９ａの過熱が抑制されるため、窓箔９ａの冷却が効率化される。よって、窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。

電流面密度は、電子銃４０の管電流を、窓箔９ａにおける電子線ＥＢの入射領域の面積で除算して得られる値である。これにより、窓箔９ａにおける電子線透過領域９ｆの面積値を用いた電流面密度を用いるため、電子線透過領域９ｆにおける一方向の距離の値を用いた電流密度を用いる場合と比べて、電子線透過領域９ｆの全体的について効果的に窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。

制御部５０Ａは、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、駆動電圧が小さくなるほど電流面密度が小さくなるように、駆動電流を制御する。例えば、窓箔９ａの厚さが３×１０^−３ｍｍである場合、制御部５０Ａは、電子銃４０の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように電子銃４０の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように電子銃４０の駆動電流を設定してもよい。あるいは、窓箔９ａの厚さが４×１０^−３ｍｍである場合、制御部５０Ａは、電子銃４０の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように電子銃４０の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように電子銃４０の駆動電流を設定してもよい。あるいは、窓箔９ａの厚さが５×１０^−３ｍｍである場合、制御部５０Ａは、電子銃４０の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように電子銃４０の駆動電圧を設定し、窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように電子銃４０の駆動電流を設定してもよい。これにより、駆動電圧が小さくなると電子線ＥＢが窓部材９を透過しづらくなるため、電流面密度が増大し易くなる。よって、電流面密度が小さくなるように駆動電流を制御することで、窓箔９ａの過熱を抑制することができる。

上記電子線照射装置１Ａの製造方法は、制御部５０Ａによる電子銃４０の駆動電圧及び駆動電流が、窓箔９ａにおける電流面密度が限界電流面密度以下に抑えられるように設定される。その結果、例えばこのような電流面密度の制限なく駆動電圧及び駆動電流を設定する場合と比べて窓箔９ａの温度上昇が適切な範囲内に抑制されるため、窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。また、窓箔９ａの冷却も効率化される。

上記電子線照射装置１Ａの製造方法において、ステップＳ０３は、窓箔９ａに代えて蛍光部材を配置するステップＳ１１と、蛍光部材において電子線ＥＢの入射により発光する発光領域の面積を電子線透過領域９ｆの面積として取得するステップＳ１２と、発光領域の面積の取得後に蛍光部材を取り外して窓箔９ａを配置するステップＳ１３と、を含む。これにより、窓箔９ａにおける電子線透過領域９ｆの面積値を用いた電流面密度を用いるため、電子線透過領域９ｆにおける一方向の距離の値を用いた電流密度を用いる場合と比べて、電子線透過領域９ｆの全体的について効果的に窓箔９ａの長寿命化を図ることができる。また、蛍光部材の発光領域を利用して電子線透過領域９ｆを容易に特定することができる。

上記電子線照射装置１Ａの製造方法は、厚さが２×１０^−３ｍｍ以上且つ１×１０^−２ｍｍ以下である窓箔９ａを用意するステップＳ０１を備えている。ステップＳ０４では、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、ステップＳ０２において設定された駆動電圧の範囲の上限値が小さくなるほど、駆動電流の範囲の上限値を小さく設定する。例えば、ステップＳ０１において厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２では、電子銃４０の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０Ａによる電子銃４０の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４では、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０１において厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２では、電子銃４０の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０Ａによる電子銃４０の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４では、窓箔９ａにおける電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。ステップＳ０１において厚さが５×１０^−３ｍｍである窓箔９ａを用意する場合、ステップＳ０２では、電子銃４０の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように制御部５０Ａによる電子銃４０の駆動電圧の範囲を設定し、ステップＳ０４では、窓箔９ａにおける電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように駆動電流の範囲を設定してもよい。これにより、駆動電圧が小さくなると電子線ＥＢが窓部材９を透過しづらくなるため、電流面密度が増大し易くなる。よって、駆動電流の範囲の上限値を小さく設定することで、電流面密度の増大を抑制し、窓箔９ａの温度上昇を適切な範囲内に抑制することができる。

［変形例］
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。

上記第１及び第２実施形態において、電流面密度は、フィラメントユニット２又は電子銃４０の管電流を、窓箔９ａにおける電子線ＥＢの入射領域の面積で除算して得られる値であったが、これに限定されない。例えば、電流面密度は、フィラメントユニット２又は電子銃４０の駆動電流を、窓箔９ａにおける電子線ＥＢの入射領域の面積で除算して得られる値であってもよい。

上記第１及び第２実施形態において、制御部５０及び制御部５０Ａは、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、駆動電圧が小さくなるほど電流面密度が小さくなるように、駆動電流を制御したが、これに限定されない。例えば、一種類の厚さの窓箔９ａに対して、駆動電圧によらず、窓箔９ａにおける電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下の一定の所定値となるように駆動電流を制御してもよい。

以上に記載された実施形態及び種々の変形例の少なくとも一部が任意に組み合わせられてもよい。

１，１Ａ…電子線照射装置、２…フィラメントユニット（電子線発生部）、３…真空容器（筐体）、３ａ，２０ｃ…開口部、９…窓部材（電子線照射窓部）、９ａ…窓箔（窓箔部材）、９ｆ…電子線透過領域（入射領域）、３０…チャンバ（筐体）、３２…偏向管（筐体）、３３…走査管（筐体）、４０…電子銃（電子線発生部）、ＥＢ…電子線。

Claims (16)

1. 電子線を発生する電子線発生部と、
   前記電子線発生部から発生した前記電子線を通過させる開口部が設けられた筐体部と、
   前記開口部に配置され、前記開口部を通過した前記電子線を透過させる窓箔部材を有する電子線照射窓部と、
   前記電子線発生部を制御する制御部と、を備え、
   前記窓箔部材は、チタンを主成分として含む箔部材であり、
   前記窓箔部材の厚さは、２×１０^−３ｍｍ以上且つ１×１０^−２ｍｍ以下であり、
   前記制御部は、前記電子線発生部の管電圧が４０ｋＶ以上且つ１５０ｋＶ以下となるように前記電子線発生部の駆動電圧を設定し、前記窓箔部材における電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、電子線照射装置。
2. 前記電流面密度は、前記電子線発生部の管電流を、前記窓箔部材における前記電子線の入射領域の面積で除算して得られる値である、請求項１に記載の電子線照射装置。
3. 前記制御部は、一種類の前記厚さの前記窓箔部材に対して、前記駆動電圧が小さくなるほど前記電流面密度が小さくなるように、前記駆動電流を制御する、請求項１又は２に記載の電子線照射装置。
4. 前記制御部は、前記電子線発生部の駆動電圧と前記窓箔部材の厚さとに基づいて、前記電子線発生部の駆動電圧を変数とする２次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した前記限界電流面密度近似値以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、請求項３に記載の電子線照射装置。
5. 前記制御部は、前記電子線発生部の駆動電圧と前記窓箔部材の厚さとに基づいて、前記窓箔部材の厚さを変数とする１次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した前記限界電流面密度近似値以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、請求項１〜４の何れか一項に記載の電子線照射装置。
6. 前記窓箔部材の厚さは、３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下であり、
   前記制御部は、前記電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように前記電子線発生部の駆動電圧を設定し、前記窓箔部材における電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、請求項１〜５の何れか一項に記載の電子線照射装置。
7. 前記窓箔部材の厚さは、４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下であり、
   前記制御部は、前記電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように前記電子線発生部の駆動電圧を設定し、前記窓箔部材における電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、請求項６に記載の電子線照射装置。
8. 前記窓箔部材の厚さは、５×１０^−３ｍｍであり、
   前記制御部は、前記電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように前記電子線発生部の駆動電圧を設定し、前記窓箔部材における電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、請求項７に記載の電子線照射装置。
9. 電子線を発生する電子線発生部と、
   前記電子線発生部から発生した前記電子線を通過させる開口部が設けられた筐体部と、
   前記開口部に配置され、前記開口部を通過した前記電子線を透過させる窓箔部材を有する電子線照射窓部と、
   前記電子線発生部を制御する制御部と、を備える電子線照射装置の製造方法であって、
   前記制御部による前記電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定する第１ステップと、
   前記窓箔部材における前記電子線の入射領域の面積を特定する第２ステップと、
   前記入射領域の面積に基づいて、前記窓箔部材における電流面密度が所定の限界電流面密度以下となるように前記電子線発生部の駆動電流の範囲を設定する第３ステップと、を備える、電子線照射装置の製造方法。
10. 前記第２ステップは、前記窓箔部材に代えて蛍光部材を配置するステップと、前記蛍光部材において前記電子線の入射により発光する発光領域の面積を前記入射領域の面積として取得するステップと、前記発光領域の面積の取得後に前記蛍光部材を取り外して前記窓箔部材を配置するステップと、を含む、請求項９に記載の電子線照射装置の製造方法。
11. 厚さが２×１０^−３ｍｍ以上且つ１×１０^−２ｍｍ以下である前記窓箔部材を用意する第４ステップを備え、
    前記第３ステップでは、一種類の前記厚さの前記窓箔部材に対して、前記第１ステップにおいて設定された前記駆動電圧の範囲の上限値が小さくなるほど、前記駆動電流の範囲の上限値を小さく設定する、請求項９又は１０に記載の電子線照射装置の製造方法。
12. 前記第３ステップでは、前記電子線発生部の駆動電圧と前記窓箔部材の厚さとに基づいて、前記電子線発生部の駆動電圧を変数とする２次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した前記限界電流面密度近似値以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、請求項１１に記載の電子線照射装置の製造方法。
13. 前記第３ステップでは、前記電子線発生部の駆動電圧と前記窓箔部材の厚さとに基づいて、前記窓箔部材の厚さを変数とする１次関数で近似した限界電流面密度近似値を算出し、算出した前記限界電流面密度近似値以下となるように前記電子線発生部の駆動電流を設定する、請求項９〜１２の何れか一項に記載の電子線照射装置の製造方法。
14. 厚さが３×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である前記窓箔部材を用意する第４ステップを備え、
    前記第１ステップでは、前記電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように前記制御部による前記電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定し、
    前記第３ステップでは、前記窓箔部材における電流面密度が５．３ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように前記駆動電流の範囲を設定する、請求項９〜１３の何れか一項に記載の電子線照射装置の製造方法。
15. 前記第４ステップでは、厚さが４×１０^−３ｍｍ以上５×１０^−３ｍｍ以下である前記窓箔部材を用意し、
    前記第１ステップでは、前記電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように前記制御部による前記電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定し、
    前記第３ステップでは、前記窓箔部材における電流面密度が４．７ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように前記駆動電流の範囲を設定する、請求項１４に記載の電子線照射装置の製造方法。
16. 前記第４ステップでは、厚さが５×１０^−３ｍｍである前記窓箔部材を用意し、
    前記第１ステップでは、前記電子線発生部の管電圧が１３０ｋＶ以下となるように前記制御部による前記電子線発生部の駆動電圧の範囲を設定し、
    前記第３ステップでは、前記窓箔部材における電流面密度が４．０ｍＡ／ｍｍ^２以下となるように前記駆動電流の範囲を設定する、請求項１５に記載の電子線照射装置の製造方法。

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