JPH0720294A - 電子線照射装置 - Google Patents
電子線照射装置Info
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- JPH0720294A JPH0720294A JP18719393A JP18719393A JPH0720294A JP H0720294 A JPH0720294 A JP H0720294A JP 18719393 A JP18719393 A JP 18719393A JP 18719393 A JP18719393 A JP 18719393A JP H0720294 A JPH0720294 A JP H0720294A
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- irradiation chamber
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- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 １５０ｋＶ以下の加速電圧で加速された低エ
ネルギー電子線を用いて表面処理を効率よく行うことが
できる電子線照射装置を提供する。 【構成】 窓箔３２には、厚さ１３μｍ〜３０μｍのＡ
ｌ箔を用い、Ａｌ箔の照射室２０側の表面を厚さ０．２
μｍ〜１．０μｍのＴｉで被覆している。これにより、
照射室２０内を空気雰囲気として電子線を照射した場合
でも、照射室２０内で発生したオゾンにより窓箔３２が
酸化されるのをチタンの被覆により防ぐことができる。
しかも、電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上とした場合で
も、電子線を効率よく照射室２０内に取り出すことがで
きると共に、加速電圧を１５０ｋＶ以下とした場合で
も、窓箔３２の温度をその耐熱温度以下に抑えることが
できるので、表面処理を効率よく行うことができる。
ネルギー電子線を用いて表面処理を効率よく行うことが
できる電子線照射装置を提供する。 【構成】 窓箔３２には、厚さ１３μｍ〜３０μｍのＡ
ｌ箔を用い、Ａｌ箔の照射室２０側の表面を厚さ０．２
μｍ〜１．０μｍのＴｉで被覆している。これにより、
照射室２０内を空気雰囲気として電子線を照射した場合
でも、照射室２０内で発生したオゾンにより窓箔３２が
酸化されるのをチタンの被覆により防ぐことができる。
しかも、電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上とした場合で
も、電子線を効率よく照射室２０内に取り出すことがで
きると共に、加速電圧を１５０ｋＶ以下とした場合で
も、窓箔３２の温度をその耐熱温度以下に抑えることが
できるので、表面処理を効率よく行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面処理に利用される
ものであって、特に、インクの硬化（即時乾燥）や表面
殺菌に利用される電子線照射装置に関するものである。
ものであって、特に、インクの硬化（即時乾燥）や表面
殺菌に利用される電子線照射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、インクの硬化（即時乾燥）、表面
殺菌などの表面処理は、紫外線や電子線を用いて行われ
ている。しかし、紫外線を用いる方法では、光重合開始
剤を添加する必要があり、また、紫外線は透過力が弱い
ので、たとえば着色塗料等、不透明な材料の内部までは
処理することができないという問題がある。このため、
かかる表面処理には、主に低エネルギー電子線が利用さ
れている。
殺菌などの表面処理は、紫外線や電子線を用いて行われ
ている。しかし、紫外線を用いる方法では、光重合開始
剤を添加する必要があり、また、紫外線は透過力が弱い
ので、たとえば着色塗料等、不透明な材料の内部までは
処理することができないという問題がある。このため、
かかる表面処理には、主に低エネルギー電子線が利用さ
れている。
【０００３】従来の低エネルギータイプの電子線照射装
置では、線状のフィラメントから放出された熱電子を電
子線として取り出し、この電子線を加速管内の真空空間
で加速した後、照射窓部を介して照射室内に取り出し、
照射室内を搬送される被処理物に照射することにより処
理を行う。照射窓部は、加速管内の真空雰囲気と照射室
内の照射雰囲気とを仕切る窓箔を有する。窓箔には、ピ
ンホールがなく、しかも加速管内の真空雰囲気を十分維
持できる機械的強度を有する金属、たとえば１０〜２０
μｍ厚のチタン箔や２５〜３０μｍ厚のアルミニウム箔
が用いられる。通常は、窓箔３２として、機械的な取扱
いやすさから、厚さ約１３μｍのＴｉ箔が最もよく使用
されている。
置では、線状のフィラメントから放出された熱電子を電
子線として取り出し、この電子線を加速管内の真空空間
で加速した後、照射窓部を介して照射室内に取り出し、
照射室内を搬送される被処理物に照射することにより処
理を行う。照射窓部は、加速管内の真空雰囲気と照射室
内の照射雰囲気とを仕切る窓箔を有する。窓箔には、ピ
ンホールがなく、しかも加速管内の真空雰囲気を十分維
持できる機械的強度を有する金属、たとえば１０〜２０
μｍ厚のチタン箔や２５〜３０μｍ厚のアルミニウム箔
が用いられる。通常は、窓箔３２として、機械的な取扱
いやすさから、厚さ約１３μｍのＴｉ箔が最もよく使用
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる低エ
ネルギータイプの電子線照射装置では、電子線を真空空
間で加速するための加速電圧の最小設定値は１５０ｋＶ
であると考えられている。これは、加速電圧が１５０ｋ
Ｖより小さいと、電子線の透過力が極めて弱く、窓箔に
大部分の電子線が吸収されるため、照射室内に効率よく
電子線を取り出すことができず、しかも窓箔の温度がそ
の耐熱温度以上に上昇するおそれがあるからである。
ネルギータイプの電子線照射装置では、電子線を真空空
間で加速するための加速電圧の最小設定値は１５０ｋＶ
であると考えられている。これは、加速電圧が１５０ｋ
Ｖより小さいと、電子線の透過力が極めて弱く、窓箔に
大部分の電子線が吸収されるため、照射室内に効率よく
電子線を取り出すことができず、しかも窓箔の温度がそ
の耐熱温度以上に上昇するおそれがあるからである。
【０００５】また、電子線照射装置を表面処理に利用す
ることができるためには、被処理物の内部に与える影響
が少ないことが要求されるため、被処理物に対する電子
線の浸透深さは小さくなければならない。図４は電子線
の浸透深さと吸収線量との関係を示す図である。ここ
で、図４の縦軸は電子線を照射された被処理物の表面で
受けた線量を１００％とした場合の、深さで受ける線量
の割合を表し、また、同図の横軸は被処理物の単位面積
当たりの質量（面密度ｇ／ｍ2 ）を表す。この浸透深さ
と吸収線量との関係から、被処理物の比重と所定の深さ
とが与えられれば、その深さにおける電子線の透過率を
知ることができる。図４から、加速電圧が低いほど電子
線の透過率が小さいことがわかる。たとえば、加速電圧
が１５０ｋＶである場合、電子線は、比重１ｇ／ｃｍ3
の物質（たとえば水）には約２００μｍまで透過するこ
とができる。
ることができるためには、被処理物の内部に与える影響
が少ないことが要求されるため、被処理物に対する電子
線の浸透深さは小さくなければならない。図４は電子線
の浸透深さと吸収線量との関係を示す図である。ここ
で、図４の縦軸は電子線を照射された被処理物の表面で
受けた線量を１００％とした場合の、深さで受ける線量
の割合を表し、また、同図の横軸は被処理物の単位面積
当たりの質量（面密度ｇ／ｍ2 ）を表す。この浸透深さ
と吸収線量との関係から、被処理物の比重と所定の深さ
とが与えられれば、その深さにおける電子線の透過率を
知ることができる。図４から、加速電圧が低いほど電子
線の透過率が小さいことがわかる。たとえば、加速電圧
が１５０ｋＶである場合、電子線は、比重１ｇ／ｃｍ3
の物質（たとえば水）には約２００μｍまで透過するこ
とができる。
【０００６】しかしながら、インクの付く面が他の面よ
り高くなっている凸版印刷ではインクの厚さは数十μｍ
であり、このインクの乾燥処理を行う場合には、電子線
の浸透深さとして数十μｍ程度あれば十分である。ま
た、表面改質や表面殺菌を行う場合でも、電子線は数μ
ｍ程度透過すれば十分な場合が多い。このため、このよ
うな表面処理を行う場合に、１５０ｋＶの加速電圧で加
速された電子線を照射すると、電子線はインク等の処理
したい物質を透過して被処理物の内部まで届くことにな
るので、被処理物が電子線で劣化するという問題があ
る。したがって、１５０ｋＶ以下の加速電圧で加速され
た低エネルギー電子線を用いて表面処理を効率よく行う
ことができる電子線照射装置の実現が望まれている。
り高くなっている凸版印刷ではインクの厚さは数十μｍ
であり、このインクの乾燥処理を行う場合には、電子線
の浸透深さとして数十μｍ程度あれば十分である。ま
た、表面改質や表面殺菌を行う場合でも、電子線は数μ
ｍ程度透過すれば十分な場合が多い。このため、このよ
うな表面処理を行う場合に、１５０ｋＶの加速電圧で加
速された電子線を照射すると、電子線はインク等の処理
したい物質を透過して被処理物の内部まで届くことにな
るので、被処理物が電子線で劣化するという問題があ
る。したがって、１５０ｋＶ以下の加速電圧で加速され
た低エネルギー電子線を用いて表面処理を効率よく行う
ことができる電子線照射装置の実現が望まれている。
【０００７】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、１５０ｋＶ以下の加速電圧で加速された低エネ
ルギー電子線を用いて表面処理を効率よく行うことがで
きる電子線照射装置を提供することを目的とするもので
ある。
であり、１５０ｋＶ以下の加速電圧で加速された低エネ
ルギー電子線を用いて表面処理を効率よく行うことがで
きる電子線照射装置を提供することを目的とするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、陰極から放出された熱電子を電子線とし
て取り出し、前記電子線を加速する電子線発生部と、被
処理物に前記電子線を照射する照射室と、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取り出す金属箔とを備える電子
線照射装置において、前記金属箔は厚さ１３μｍ〜３０
μｍのアルミニウム箔であって、前記アルミニウム箔の
前記照射室側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μｍのチ
タンで被覆したことを特徴とするものである。
めの本発明は、陰極から放出された熱電子を電子線とし
て取り出し、前記電子線を加速する電子線発生部と、被
処理物に前記電子線を照射する照射室と、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取り出す金属箔とを備える電子
線照射装置において、前記金属箔は厚さ１３μｍ〜３０
μｍのアルミニウム箔であって、前記アルミニウム箔の
前記照射室側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μｍのチ
タンで被覆したことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明は前記の構成によって、金属箔として厚
さ１３μｍ〜３０μｍのアルミニウム箔を用い、アルミ
ニウム箔の照射室側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μ
ｍのチタンで被覆したことにより、照射室内を空気雰囲
気として電子線を照射した場合でも、照射室内で発生し
たオゾンにより金属箔が酸化されるのをチタンの被覆に
より防ぐことができる。しかも、ビーム電流を電子線有
効照射幅で割った値である電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ
以上とした場合でも、電子線を効率よく照射室内に取り
出すことができると共に、加速電圧を１５０ｋＶ以下と
した場合でも、金属箔の温度をその耐熱温度以下に抑え
ることができるので、表面処理を効率よく行うことがで
きる。ここで、アルミニウム箔の厚さが１３μｍより薄
いと機械的強度が弱く電子線発生部内の真空雰囲気を維
持できなくなってしまい、３０μｍより厚いと電子線を
効率よく照射室内に取り出せなくなってしまう。また、
チタンの厚さが０．２μｍより薄いと耐食性が悪くな
り、１．０μｍより厚いと箔の取扱いが容易でなくな
る。
さ１３μｍ〜３０μｍのアルミニウム箔を用い、アルミ
ニウム箔の照射室側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μ
ｍのチタンで被覆したことにより、照射室内を空気雰囲
気として電子線を照射した場合でも、照射室内で発生し
たオゾンにより金属箔が酸化されるのをチタンの被覆に
より防ぐことができる。しかも、ビーム電流を電子線有
効照射幅で割った値である電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ
以上とした場合でも、電子線を効率よく照射室内に取り
出すことができると共に、加速電圧を１５０ｋＶ以下と
した場合でも、金属箔の温度をその耐熱温度以下に抑え
ることができるので、表面処理を効率よく行うことがで
きる。ここで、アルミニウム箔の厚さが１３μｍより薄
いと機械的強度が弱く電子線発生部内の真空雰囲気を維
持できなくなってしまい、３０μｍより厚いと電子線を
効率よく照射室内に取り出せなくなってしまう。また、
チタンの厚さが０．２μｍより薄いと耐食性が悪くな
り、１．０μｍより厚いと箔の取扱いが容易でなくな
る。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は本発明の一実施例である電子線
照射装置の概略構成図である。
照して説明する。図１は本発明の一実施例である電子線
照射装置の概略構成図である。
【００１１】図１に示す電子線照射装置は、低エネルギ
ータイプのもので、電子線発生部１０と、照射室２０
と、照射窓部３０とを備えるものである。ここで、低エ
ネルギータイプの電子線照射装置とは、取り出す電子の
エネルギーが３００ｋｅＶ以下のものをいう。
ータイプのもので、電子線発生部１０と、照射室２０
と、照射窓部３０とを備えるものである。ここで、低エ
ネルギータイプの電子線照射装置とは、取り出す電子の
エネルギーが３００ｋｅＶ以下のものをいう。
【００１２】電子線発生部１０は、電子線を発生するタ
ーミナル１２と、ターミナル１２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１４とを有するも
のである。また、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、図
示しない拡散ポンプ等により１０-6〜１０-7Torrの真空
に保たれている。ターミナル１２は、熱電子を放出する
線状のフィラメント１２ａと、フィラメント１２ａを支
持するガン構造体１２ｂと、フィラメント１２ａで発生
した熱電子をコントロールするグリッド１２ｃとを有す
る。
ーミナル１２と、ターミナル１２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１４とを有するも
のである。また、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、図
示しない拡散ポンプ等により１０-6〜１０-7Torrの真空
に保たれている。ターミナル１２は、熱電子を放出する
線状のフィラメント１２ａと、フィラメント１２ａを支
持するガン構造体１２ｂと、フィラメント１２ａで発生
した熱電子をコントロールするグリッド１２ｃとを有す
る。
【００１３】照射室２０は、被処理物に電子線を照射す
る照射空間２２を含むものである。本実施例では、照射
室２０の内部は空気雰囲気としている。また、被処理物
は照射室２０内をコンベア等の搬送手段（不図示）によ
り、図１において左側から右側に移動する。尚、電子線
発生部１０及び照射室２０の周囲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。
る照射空間２２を含むものである。本実施例では、照射
室２０の内部は空気雰囲気としている。また、被処理物
は照射室２０内をコンベア等の搬送手段（不図示）によ
り、図１において左側から右側に移動する。尚、電子線
発生部１０及び照射室２０の周囲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。
【００１４】照射窓部３０は、金属箔からなる窓箔３２
と、窓箔３２を冷却すると共に窓箔３２を支持する窓枠
構造体３４とを有するものである。窓箔３２は、電子線
発生部１０内の真空雰囲気と照射室２０内の照射雰囲気
（空気雰囲気）とを仕切るものであり、また窓箔３２を
介して照射室２０内に電子線を取り出すものである。電
子線発生部１０と照射室２０との境界に設ける窓箔３２
には、ピンホールがなく、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り、しかも、電子
線が透過しやすいように比重が小さく肉厚の薄い金属が
望ましい。
と、窓箔３２を冷却すると共に窓箔３２を支持する窓枠
構造体３４とを有するものである。窓箔３２は、電子線
発生部１０内の真空雰囲気と照射室２０内の照射雰囲気
（空気雰囲気）とを仕切るものであり、また窓箔３２を
介して照射室２０内に電子線を取り出すものである。電
子線発生部１０と照射室２０との境界に設ける窓箔３２
には、ピンホールがなく、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り、しかも、電子
線が透過しやすいように比重が小さく肉厚の薄い金属が
望ましい。
【００１５】本実施例では、窓箔３２として、厚さ１３
μｍ〜３０μｍのＡｌ箔であって、Ａｌ箔の照射室２０
側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μｍのＴｉで被覆し
たものを用いている。かかる窓箔３２を用いる理由につ
いて、以下に詳細に説明する。
μｍ〜３０μｍのＡｌ箔であって、Ａｌ箔の照射室２０
側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μｍのＴｉで被覆し
たものを用いている。かかる窓箔３２を用いる理由につ
いて、以下に詳細に説明する。
【００１６】まず、従来の低エネルギータイプの電子線
照射装置では、なぜ加速電圧の最小設定値が１５０ｋＶ
であるのかを考える。図２は１００ｋＶと１５０ｋＶの
加速電圧に対する電流密度と窓箔の温度との関係を示す
図である。ここで、電流密度とは、ビーム電流を電子線
有効照射幅で割った値をいい、また電子線有効照射幅と
は、窓箔を介して電子線発生部から照射室内に取り出
し、被処理物に照射できる電子線の照射幅をいう。図２
から、窓箔として１２．７μｍ厚のＴｉ箔を用いた電子
線照射装置では、加速電圧が１００ｋＶである場合に
は、加速電圧が１５０ｋＶである場合に比べて、電流密
度に対するＴｉ箔の温度上昇率が大きいことがわかる。
これは、加速電圧により電子線の得るエネルギーが異な
り、エネルギーの低い電子線ほど窓箔を透過できないの
で、加速電圧が低いときに窓箔温度が上昇しやすいため
である。また、ビーム電流が大きいほど電子線の量が多
いためである。
照射装置では、なぜ加速電圧の最小設定値が１５０ｋＶ
であるのかを考える。図２は１００ｋＶと１５０ｋＶの
加速電圧に対する電流密度と窓箔の温度との関係を示す
図である。ここで、電流密度とは、ビーム電流を電子線
有効照射幅で割った値をいい、また電子線有効照射幅と
は、窓箔を介して電子線発生部から照射室内に取り出
し、被処理物に照射できる電子線の照射幅をいう。図２
から、窓箔として１２．７μｍ厚のＴｉ箔を用いた電子
線照射装置では、加速電圧が１００ｋＶである場合に
は、加速電圧が１５０ｋＶである場合に比べて、電流密
度に対するＴｉ箔の温度上昇率が大きいことがわかる。
これは、加速電圧により電子線の得るエネルギーが異な
り、エネルギーの低い電子線ほど窓箔を透過できないの
で、加速電圧が低いときに窓箔温度が上昇しやすいため
である。また、ビーム電流が大きいほど電子線の量が多
いためである。
【００１７】本発明者等は経験的に、電子線照射装置に
使用されるＴｉ箔の耐熱温度が約５００℃であると把握
している。一般に、電子線照射装置を用いて行う処理
に、樹脂の硬化、改質、架橋等があるが、これらの処理
を行う場合には、３Ｍｒａｄ以上の線量を必要とする。
そして、通常、処理スピードを５０ｍ／ｍｉｎ以上、電
流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上に設定している。かかる
場合には、図２から、加速電圧を１００ｋＶとするとＴ
ｉ箔の温度がその耐熱温度以上に上がってしまうので、
加速電圧を１００ｋＶに設定できない、言い換えると、
１２．７μｍ厚のＴｉ箔が使用できないということがわ
かる。そこで、本発明者等は、加速電圧を低くしても温
度上昇を抑えることができる、熱伝導率の高いＡｌ箔を
窓箔３２として使用することとした。
使用されるＴｉ箔の耐熱温度が約５００℃であると把握
している。一般に、電子線照射装置を用いて行う処理
に、樹脂の硬化、改質、架橋等があるが、これらの処理
を行う場合には、３Ｍｒａｄ以上の線量を必要とする。
そして、通常、処理スピードを５０ｍ／ｍｉｎ以上、電
流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上に設定している。かかる
場合には、図２から、加速電圧を１００ｋＶとするとＴ
ｉ箔の温度がその耐熱温度以上に上がってしまうので、
加速電圧を１００ｋＶに設定できない、言い換えると、
１２．７μｍ厚のＴｉ箔が使用できないということがわ
かる。そこで、本発明者等は、加速電圧を低くしても温
度上昇を抑えることができる、熱伝導率の高いＡｌ箔を
窓箔３２として使用することとした。
【００１８】ところで、照射室２０内を空気雰囲気にし
て、被処理物に電子線を照射すると、酸化力の強いオゾ
ンが発生する。文献「オゾン分解技術（三▲しゅう▼書
房、平成２年）」によれば、次のような一連の反応によ
って、酸素及び窒素の存在する雰囲気からオゾンや窒素
酸化物が生成されることが示されている。 Ｎ2 ，Ｏ2 → Ｎ2 + ，Ｏ2 + （一次イオンの生
成） Ｎ2 + ＋ Ｏ2 → Ｎ2 ＋ Ｏ2 + （電荷の移動） Ｏ2 + ＋ ｅ → ２Ｏ （中和による解
離） Ｎ2 + ＋ ｅ → ２Ｎ （中和による解
離） Ｎ ＋ Ｏ2 → ＮＯ ＋ Ｏ Ｎ ＋ ＮＯ → Ｎ2 ＋ Ｏ Ｏ ＋ ２Ｏ2 → Ｏ3 ＋ Ｏ2 （オゾンの生成） Ａｌ箔は、特公昭４４−１２７７２、特開昭６１−１７
８７００に示されているように、耐食性の点で問題があ
る。すなわち、Ａｌ箔は、照射室２０に存在するオゾン
により容易に酸化してしまうという問題がある。そこ
で、本発明者等は、Ａｌ箔の照射室２０側の表面をＴｉ
で被覆して、耐食性の向上を図ることとした。
て、被処理物に電子線を照射すると、酸化力の強いオゾ
ンが発生する。文献「オゾン分解技術（三▲しゅう▼書
房、平成２年）」によれば、次のような一連の反応によ
って、酸素及び窒素の存在する雰囲気からオゾンや窒素
酸化物が生成されることが示されている。 Ｎ2 ，Ｏ2 → Ｎ2 + ，Ｏ2 + （一次イオンの生
成） Ｎ2 + ＋ Ｏ2 → Ｎ2 ＋ Ｏ2 + （電荷の移動） Ｏ2 + ＋ ｅ → ２Ｏ （中和による解
離） Ｎ2 + ＋ ｅ → ２Ｎ （中和による解
離） Ｎ ＋ Ｏ2 → ＮＯ ＋ Ｏ Ｎ ＋ ＮＯ → Ｎ2 ＋ Ｏ Ｏ ＋ ２Ｏ2 → Ｏ3 ＋ Ｏ2 （オゾンの生成） Ａｌ箔は、特公昭４４−１２７７２、特開昭６１−１７
８７００に示されているように、耐食性の点で問題があ
る。すなわち、Ａｌ箔は、照射室２０に存在するオゾン
により容易に酸化してしまうという問題がある。そこ
で、本発明者等は、Ａｌ箔の照射室２０側の表面をＴｉ
で被覆して、耐食性の向上を図ることとした。
【００１９】次に、本発明者等は、実際にＡｌ箔とその
照射室２側の表面を被覆するＴｉの厚さをどのように設
定すれば、窓箔３２としての望ましい特性を持たせるこ
とができるかを調べた。
照射室２側の表面を被覆するＴｉの厚さをどのように設
定すれば、窓箔３２としての望ましい特性を持たせるこ
とができるかを調べた。
【００２０】まず、耐食性についての実験を行った。こ
の実験では、電子線照射装置として、エナジー・サンエ
ンス社製ラボ装置ＣＢ１７５／１５／１８０を使用し、
また、窓箔として、１３μｍ厚と２５μｍ厚の二種類の
Ａｌ箔の表面に所定の厚さのＴｉを真空蒸着したものを
用いた。そして、加速電圧を１００ｋＶ、ビーム電流を
５ｍＡ、照射室２０内を空気雰囲気とし、約５０時間の
ライフテストを行った後、金属顕微鏡やＸ線マイクロア
ナライザーで腐食の観察を行った。
の実験では、電子線照射装置として、エナジー・サンエ
ンス社製ラボ装置ＣＢ１７５／１５／１８０を使用し、
また、窓箔として、１３μｍ厚と２５μｍ厚の二種類の
Ａｌ箔の表面に所定の厚さのＴｉを真空蒸着したものを
用いた。そして、加速電圧を１００ｋＶ、ビーム電流を
５ｍＡ、照射室２０内を空気雰囲気とし、約５０時間の
ライフテストを行った後、金属顕微鏡やＸ線マイクロア
ナライザーで腐食の観察を行った。
【００２１】ここで、窓箔の製作段階において、１μｍ
より厚いＴｉをＡｌ箔の表面に真空蒸着したものは、箔
がカールしてしまい、取扱いが難しくなる。このため、
このような金属箔は、窓箔３２として使用することがで
きないと考えられる。そして、事前のライフテスト結果
から０．５μｍ厚のＴｉをＡｌ箔の表面に真空蒸着した
ものでも耐食性が良好であることを確認した後、Ａｌ箔
の表面に０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍ厚のＴｉ
を真空蒸着した窓箔のサンプルを作製した。このとき、
１３μｍ厚のＡｌ箔を用いたサンプルは非常に薄いため
に、これらのサンプルを電子線照射装置に取り付ける際
には、特に取扱いに注意が必要であった。
より厚いＴｉをＡｌ箔の表面に真空蒸着したものは、箔
がカールしてしまい、取扱いが難しくなる。このため、
このような金属箔は、窓箔３２として使用することがで
きないと考えられる。そして、事前のライフテスト結果
から０．５μｍ厚のＴｉをＡｌ箔の表面に真空蒸着した
ものでも耐食性が良好であることを確認した後、Ａｌ箔
の表面に０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍ厚のＴｉ
を真空蒸着した窓箔のサンプルを作製した。このとき、
１３μｍ厚のＡｌ箔を用いたサンプルは非常に薄いため
に、これらのサンプルを電子線照射装置に取り付ける際
には、特に取扱いに注意が必要であった。
【００２２】実験の結果、１３μｍ厚のＡｌ箔の表面に
０．１μｍ厚のＴｉを蒸着したサンプルには、表面に腐
食が観測され、また、２５μｍ厚のＡｌ箔の表面に０．
１μｍ厚のＴｉを蒸着したサンプルには、表面に若干の
腐食が観察された。そして、その他のサンプルについて
は、腐食は観察されなかった。したがって、Ａｌ箔の表
面に０．２μｍ以上の厚さのＴｉを蒸着したものは耐食
性が優れていることがわかった。
０．１μｍ厚のＴｉを蒸着したサンプルには、表面に腐
食が観測され、また、２５μｍ厚のＡｌ箔の表面に０．
１μｍ厚のＴｉを蒸着したサンプルには、表面に若干の
腐食が観察された。そして、その他のサンプルについて
は、腐食は観察されなかった。したがって、Ａｌ箔の表
面に０．２μｍ以上の厚さのＴｉを蒸着したものは耐食
性が優れていることがわかった。
【００２３】次に、上記のような耐食性が優れた窓箔を
用いた場合に、電子線を効率よく照射室２０内に取り出
すことができるか否かを実験した。この実験では、窓箔
として、１３μｍ厚のＡｌ箔の表面を０．２μｍ厚のＴ
ｉで被覆したものと、２５μｍ厚のＡｌ箔の表面を０．
２μｍ厚のＴｉで被覆したものとを用いて、電子線の発
生効率Ｋの測定を行った。
用いた場合に、電子線を効率よく照射室２０内に取り出
すことができるか否かを実験した。この実験では、窓箔
として、１３μｍ厚のＡｌ箔の表面を０．２μｍ厚のＴ
ｉで被覆したものと、２５μｍ厚のＡｌ箔の表面を０．
２μｍ厚のＴｉで被覆したものとを用いて、電子線の発
生効率Ｋの測定を行った。
【００２４】ここで、電子線の発生効率Ｋは、装置個々
の効率を表す定数であって、装置の性能の指標となるも
のである。そして、この電子線の発生効率Ｋは、被処理
物が吸収する線量Ｄ、ビーム電流Ｉ、処理スピードｖに
対して、 Ｋ＝Ｄ（Ｍｒａｄ）×ｖ（ｍ／ｍｉｎ）／Ｉ（ｍＡ） ・・・・（１） で与えられる。たとえば、窓箔として１２．７μｍ厚の
Ｔｉ箔を用いた従来の電子線照射装置では、Ｋ＝１８以
上とする必要がある。
の効率を表す定数であって、装置の性能の指標となるも
のである。そして、この電子線の発生効率Ｋは、被処理
物が吸収する線量Ｄ、ビーム電流Ｉ、処理スピードｖに
対して、 Ｋ＝Ｄ（Ｍｒａｄ）×ｖ（ｍ／ｍｉｎ）／Ｉ（ｍＡ） ・・・・（１） で与えられる。たとえば、窓箔として１２．７μｍ厚の
Ｔｉ箔を用いた従来の電子線照射装置では、Ｋ＝１８以
上とする必要がある。
【００２５】この実験では、ビーム電流を６ｍＡ、処理
スピードを３０ｍ／ｍｉｎに設定し、加速電圧を変えて
吸収線量を測定し、（１）式から電子線の発生効率Ｋを
求めた。この測定結果を図３に示す。図３から、１３μ
ｍ厚のＡｌ箔の表面を０．２μｍ厚のＴｉで被覆したサ
ンプルを用いた場合は、加速電圧が７０ｋＶでも、電子
線の発生効率Ｋが１８よりも大きく、従来の電子線照射
装置に比べて、電子線をかなり効率よく照射室２０内に
取り出すことができることがわかる。また、２５μｍ厚
のＡｌ箔の表面を０．２μｍ厚のＴｉで被覆したサンプ
ルを用いた場合も、加速電圧が約１００ｋＶ以上であれ
ば、従来の電子線照射装置と同じくらい、電子線を効率
よく照射室２０内に取り出すことができる。
スピードを３０ｍ／ｍｉｎに設定し、加速電圧を変えて
吸収線量を測定し、（１）式から電子線の発生効率Ｋを
求めた。この測定結果を図３に示す。図３から、１３μ
ｍ厚のＡｌ箔の表面を０．２μｍ厚のＴｉで被覆したサ
ンプルを用いた場合は、加速電圧が７０ｋＶでも、電子
線の発生効率Ｋが１８よりも大きく、従来の電子線照射
装置に比べて、電子線をかなり効率よく照射室２０内に
取り出すことができることがわかる。また、２５μｍ厚
のＡｌ箔の表面を０．２μｍ厚のＴｉで被覆したサンプ
ルを用いた場合も、加速電圧が約１００ｋＶ以上であれ
ば、従来の電子線照射装置と同じくらい、電子線を効率
よく照射室２０内に取り出すことができる。
【００２６】最後に、窓箔として２５μｍ厚のＡｌ箔の
表面を０．２μｍ厚のＴｉで被覆したものを用いた場合
に、加速電圧を１００ｋＶに設定して、電流密度に対す
る窓箔の温度上昇率を測定した。測定の結果、図２に示
すように、１２．７μｍ厚のＴｉ箔を用い、加速電圧を
１５０ｋＶとして測定した場合とほぼ同等の温度上昇率
を示した。したがって、２５μｍ厚のＡｌ箔の表面を
０．２μｍ厚のＴｉで被覆した窓箔を用いた場合には、
たとえ電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上に設定しても、
窓箔の温度がその耐熱温度以上に上がるのを抑えること
ができる。
表面を０．２μｍ厚のＴｉで被覆したものを用いた場合
に、加速電圧を１００ｋＶに設定して、電流密度に対す
る窓箔の温度上昇率を測定した。測定の結果、図２に示
すように、１２．７μｍ厚のＴｉ箔を用い、加速電圧を
１５０ｋＶとして測定した場合とほぼ同等の温度上昇率
を示した。したがって、２５μｍ厚のＡｌ箔の表面を
０．２μｍ厚のＴｉで被覆した窓箔を用いた場合には、
たとえ電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上に設定しても、
窓箔の温度がその耐熱温度以上に上がるのを抑えること
ができる。
【００２７】尚、窓箔３２としては、ピンホールがな
く、電子線発生部１０内の真空雰囲気を維持できる機械
的強度を有する必要があることを考慮すると、Ａｌ箔の
厚さの下限は１３μｍである。また、電子線を効率よく
照射室２０内に取り出せるためには、Ａｌ箔の厚さの上
限は３０μｍであると思われる。
く、電子線発生部１０内の真空雰囲気を維持できる機械
的強度を有する必要があることを考慮すると、Ａｌ箔の
厚さの下限は１３μｍである。また、電子線を効率よく
照射室２０内に取り出せるためには、Ａｌ箔の厚さの上
限は３０μｍであると思われる。
【００２８】上記のように構成された電子線照射装置で
は、フィラメント１２ａに電流を通じて加熱するとフィ
ラメント１２ａは熱電子を放出し、この熱電子は、フィ
ラメント１２ａとグリッド１２ｃとの間に印加された制
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１２ｃ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１２ｃから取り出
された電子線は、グリッド１２ｃと窓箔３２との間に印
加された加速電圧により加速管１４内の真空空間で加速
された後、窓箔３２を突き抜け、照射室２０内に効率よ
く取り出される。そして、この電子線は、照射窓部３０
の下方の照射室２０内を搬送される被処理物に照射され
る。
は、フィラメント１２ａに電流を通じて加熱するとフィ
ラメント１２ａは熱電子を放出し、この熱電子は、フィ
ラメント１２ａとグリッド１２ｃとの間に印加された制
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１２ｃ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１２ｃから取り出
された電子線は、グリッド１２ｃと窓箔３２との間に印
加された加速電圧により加速管１４内の真空空間で加速
された後、窓箔３２を突き抜け、照射室２０内に効率よ
く取り出される。そして、この電子線は、照射窓部３０
の下方の照射室２０内を搬送される被処理物に照射され
る。
【００２９】本実施例の電子線照射装置では、窓箔とし
て厚さ１３μｍ〜３０μｍのＡｌ箔を用い、Ａｌ箔の照
射室側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μｍのＴｉで被
覆したことにより、照射室内を空気雰囲気として電子線
を照射した場合でも、照射室内で発生したオゾンにより
窓箔が酸化されるのをチタンの被覆により防ぐことがで
き、窓箔を耐食性が優れたものとすることができる。し
かも、電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上とした場合で
も、電子線を効率よく照射室内に取り出すことができる
と共に、加速電圧を１５０ｋＶ以下とした場合でも、窓
箔の温度をその耐熱温度以下に抑えることができるの
で、表面処理を効率良く行うことができる。
て厚さ１３μｍ〜３０μｍのＡｌ箔を用い、Ａｌ箔の照
射室側の表面を厚さ０．２μｍ〜１．０μｍのＴｉで被
覆したことにより、照射室内を空気雰囲気として電子線
を照射した場合でも、照射室内で発生したオゾンにより
窓箔が酸化されるのをチタンの被覆により防ぐことがで
き、窓箔を耐食性が優れたものとすることができる。し
かも、電流密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上とした場合で
も、電子線を効率よく照射室内に取り出すことができる
と共に、加速電圧を１５０ｋＶ以下とした場合でも、窓
箔の温度をその耐熱温度以下に抑えることができるの
で、表面処理を効率良く行うことができる。
【００３０】また、本実施例の電子線照射装置では、１
５０ｋＶ以下の加速電圧で表面処理を行うことができる
ので、制動Ｘ線の発生が少なく、自己遮蔽を簡素化する
ことができる。このため、装置を小型化することができ
ると共に、製造コストを低くすることができる。
５０ｋＶ以下の加速電圧で表面処理を行うことができる
ので、制動Ｘ線の発生が少なく、自己遮蔽を簡素化する
ことができる。このため、装置を小型化することができ
ると共に、製造コストを低くすることができる。
【００３１】尚、本発明は、上記の実施例に限定される
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。
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。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属箔として厚さ１３μｍ〜３０μｍのアルミニウム箔を
用い、アルミニウム箔の照射室側の表面を厚さ０．２μ
ｍ〜１．０μｍのチタンで被覆したことにより、金属箔
を耐食性が優れたものとすることができ、しかも、電流
密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上とした場合でも、電子線を
効率よく照射室内に取り出すことができると共に、加速
電圧を１５０ｋＶ以下とした場合でも、金属箔の温度を
その耐熱温度以下に抑えることができるので、表面処理
を効率良く行うことができる電子線照射装置を提供する
ことができる。
属箔として厚さ１３μｍ〜３０μｍのアルミニウム箔を
用い、アルミニウム箔の照射室側の表面を厚さ０．２μ
ｍ〜１．０μｍのチタンで被覆したことにより、金属箔
を耐食性が優れたものとすることができ、しかも、電流
密度を０．７ｍＡ／ｃｍ以上とした場合でも、電子線を
効率よく照射室内に取り出すことができると共に、加速
電圧を１５０ｋＶ以下とした場合でも、金属箔の温度を
その耐熱温度以下に抑えることができるので、表面処理
を効率良く行うことができる電子線照射装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明の一実施例である電子線照射装置の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】１００ｋＶと１５０ｋＶの加速電圧に対する電
流密度と窓箔の温度との関係を示す図である。
流密度と窓箔の温度との関係を示す図である。
【図３】加速電圧と電子線の発生効率との関係を示す図
である。
である。
【図４】電子線の浸透深さと吸収線量との関係を示す図
である。
である。
１０ 電子線発生部 １２ ターミナル １２ａ フィラメント １２ｂ ガン構造体 １２ｃ グリッド １４ 加速管 ２０ 照射室 ２２ 照射空間 ３０ 照射窓部 ３２ 窓箔 ３４ 窓枠構造体
Claims (1)
- 【請求項１】 陰極から放出された熱電子を電子線とし
て取り出し、前記電子線を加速する電子線発生部と、被
処理物に前記電子線を照射する照射室と、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取り出す金属箔とを備える電子
線照射装置において、 前記金属箔は厚さ１３μｍ〜３０μｍのアルミニウム箔
であって、前記アルミニウム箔の前記照射室側の表面を
厚さ０．２μｍ〜１．０μｍのチタンで被覆したことを
特徴とする電子線照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18719393A JPH0720294A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 電子線照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18719393A JPH0720294A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 電子線照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720294A true JPH0720294A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=16201734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18719393A Pending JPH0720294A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 電子線照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720294A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003514241A (ja) * | 1999-11-05 | 2003-04-15 | エナジー サイエンシーズ，インコーポレイティド | 粒子ビーム処理装置 |
| WO2021240920A1 (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電子線照射装置及び電子線照射装置の製造方法 |
| CN113929245A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-01-14 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种气田高氯采出水的资源化方法及系统 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP18719393A patent/JPH0720294A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003514241A (ja) * | 1999-11-05 | 2003-04-15 | エナジー サイエンシーズ，インコーポレイティド | 粒子ビーム処理装置 |
| JP2010048823A (ja) * | 1999-11-05 | 2010-03-04 | Energy Sciences Inc | 粒子ビーム処理装置 |
| WO2021240920A1 (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電子線照射装置及び電子線照射装置の製造方法 |
| CN113929245A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-01-14 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种气田高氯采出水的资源化方法及系统 |
| CN113929245B (zh) * | 2021-09-10 | 2024-02-09 | 中国石油化工集团有限公司 | 一种气田高氯采出水的资源化方法及系统 |
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