JPH09166700A - エリアビーム型電子線照射装置の照射窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窓箔の局部的劣化を防止し、電子取り出し効
率の向上を図ること。 【解決手段】 エリアビーム型電子線照射装置の照射窓
は、水冷のグリッドウインドウ１とその照射領域側に取
り付けられた窓箔を有し、厚み幅と照射幅長さをもつ断
面矩形状の電子ビームを照射領域に取り出す。グリッド
ウインドウ１における電子ビームに応じた幅Ｗと長さＬ
をもつ矩形状の電子ビーム取り出し領域には多数の電子
取り出し孔１ａ，１ａ’が形成されており、窓箔はグリ
ッドウインドウに接触し冷却される。電子取り出し孔の
孔径は電子ビーム取り出し領域の幅方向で変化させてあ
り、電子ビーム密度が大きい幅方向中央部の電子取り出
し孔１ａの孔径より、同密度が小さい幅方向両端部側の
取り出し孔１ａ’の孔径は大きい。多数の電子取り出し
孔内の窓箔部分に生ずる温度差が同じになるようにし、
幅方向両端部側の斜め入射ビームに対する有効開口率が
増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窓箔の劣化が局部
的に生じないようにすると共に電子の取り出し効率を向
上させたエリアビーム型電子線照射装置の照射窓に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子線照射装置における電子ビーム発生
部から電子ビームを照射領域に取り出す場合、電子ビー
ム発生部は真空チャンバ内に収容されていて真空下にあ
り、照射領域は大気（或いは不活性ガス）雰囲気下にあ
るから、電子ビームを取り出す真空チャンバの開口端に
照射窓を設け、これに電子ビームを透過させることがで
きる真空シール用金属箔である窓箔を取り付けて電子ビ
ーム発生部を真空状態に保っている。厚み幅と照射幅長
さをもつ断面矩形状の電子ビームを取り出すエリアビー
ム型電子線照射装置の照射窓の一例について、図４は照
射窓要部の一例の平面図、図５は図４のＡ−Ａ線での断
面図である。

【０００３】真空チャンバの開口端に設けられた照射窓
は、取り付けられた銅のブロックによるグリッドウイン
ドウ１を有し、同ウインドウの大気側である照射領域側
に窓箔２が取り付けられる。グリッドウインドウ１の電
子ビーム取り出し領域、断面矩形状の電子ビームに応じ
た幅（Ｘ軸方向）Ｗと長さ（Ｙ軸方向）Ｌをもつ矩形状
の領域には多数の電子取り出し孔１ａが形成されてお
り、そしてグリッドウインドウは、その周辺内部に冷却
水の通流路１ｂを有し、冷却されている。

【０００４】電子ビーム発生部からの電子ビームｅ
^-は、グリッドウインドウ１の電子ビーム取り出し領域
に形成されている多数の電子取り出し孔１ａから窓箔２
を透過し、照射領域に取り出される。電子ビームが窓箔
２を透過するとき、そのエネルギーの一部が失われ、窓
箔は加熱される。電子ビーム発生部を収容している真空
チャンバ内が真空下にあるから、窓箔２は真空側に吸引
されてグリッドウインドウ１に接触して冷却される。

【０００５】図６に一つの電子取り出し孔１ａ内に位置
する窓箔２の円形箔部分２’を示す。円形箔部分２’に
電子ビームが透過し、ビームエネルギーの吸収に伴う発
生熱は円形箔部分の内部を伝熱して、その縁、電子取り
出し孔の縁にまで伝わり、水冷されているグリッドウイ
ンドウ１で吸収される。円形箔部分２’の中心部の温度
が最も高く、グリッドウインドウ１と接触している円形
箔部分の縁との間に温度差△Ｔが生じている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、照射窓から
照射領域に取り出される電子ビームの分布に対し、電子
ビームが透過する窓箔部分に生ずる温度差の均一化を図
ることにより、窓箔の劣化が局部的に生じないようにす
ると共に、グリッドウインドウに形成されている電子取
り出し孔の内側面に電子ビームが衝突するのを減らし、
電子ビームの取り出し効率を増加させたエリアビーム型
電子線照射装置の照射窓の提供を目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、厚み幅と照射
幅長さをもつ断面矩形状の電子ビームを取り出すエリア
ビーム型電子線照射装置の照射窓において、前記電子ビ
ームに応じた幅と長さをもつ矩形状の電子ビーム取り出
し領域に多数の電子取り出し孔が形成されていて、窓箔
が接触する水冷のグリッドウインドウを備え、このグリ
ッドウインドウの前記電子ビーム取り出し領域におけ
る、幅方向中央部の電子取り出し孔の孔径より、幅方向
両端部側の電子取り出し孔の孔径が大きく形成されてい
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】エリアビーム型電子線照射装置の
照射窓は、厚み幅と照射幅長さをもつ断面矩形状の電子
ビームを照射領域に取り出す。照射窓におけるグリッド
ウインドウの電子ビーム取り出し領域には多数の電子取
り出し孔が形成されており、同領域は前記電子ビームに
応じた幅と長さをもつ矩形状である。電子取り出し孔の
孔径は、グリッドウインドウで冷却される窓箔の伝熱状
況、これは窓箔の最高使用温度の考慮を前提にして、電
子ビームによる発熱と伝熱に基づく電子取り出し孔内の
窓箔部分、円形箔部分に生ずる温度差を考慮して決定さ
れる。この温度差は数１００℃に達し、電子線照射装置
の運転、停止の度に窓箔は膨張、収縮を繰返し、劣化し
ていく。

【０００９】電子ビーム発生部から照射窓のグリッドウ
インドウに入射する電子ビーム密度Ｉの幅方向（Ｘ軸方
向）おける分布特性の一例を図１に示す。幅方向（Ｘ軸
方向）の中心で電子ビーム密度は最大であり、中心の両
側に減少領域を有する。電子取り出し孔の孔径を決める
際には最大の発熱量、最大電子ビーム密度を基準とする
と、グリッドウインドウ１における電子取り出し孔１ａ
の配置領域のＸ軸方向端部では冷却能力が過剰になる。

【００１０】図４及び図６を援用して述べると、窓箔２
における電子取り出し孔１ａ内に位置する円形箔部分
２’については、その中心部の温度が最も高く、グリッ
ドウインドウ１と接触している円形箔部分の縁との間に
温度差△Ｔが生じている。銅のブロックを加工したグリ
ッドウインドウ１は水冷されており、電子取り出し孔１
ａが開いている部分を除く銅ブロック部分の温度は大体
一定である。円形箔部分２’の中心部の温度は電子ビー
ム密度に依存し、円形箔部分２’に生ずる温度差は、グ
リッドウインドウ１の電子ビーム取り出し領域における
幅方向（Ｘ軸方向）中央部に位置する電子取り出し孔内
の箔部分で大きく、幅方向（Ｘ軸方向）の両端部側の電
子取り出し孔内の箔部分になるほど電子ビーム密度の減
少により温度差は小さくなる。この点、全ての電子取り
出し孔１ａの孔径を同じにすると、幅方向中央部の電子
取り出し孔の孔径に合わせて形成することになるから、
幅方向両端部側の円形箔部分２’は温度差が小さくな
り、冷却が過剰に作用していることになる。

【００１１】これは、電子取り出し孔１ａの孔径を電子
ビーム密度の分布特性に合わせて、グリッドウインドウ
の電子ビーム取り出し領域に形成する電子取り出し孔の
孔径を幅方向（Ｘ軸方向）で変化させることにより改善
される。幅方向中央部の取り出し孔の孔径より、幅方向
両端部側の取り出し孔の孔径を大きくする。孔径を大き
くした部分の円形箔部分２’内での温度勾配は緩やかに
なるが、電子ビームの吸収による発熱量が少ないから、
電子取り出し孔１ａの縁にまで大きな距離を伝熱させ、
円形箔部分に生ずる温度差を電子ビーム量が大きく孔径
の小さい円形箔部分の温度差に近づける。これにより、
グリッドウインドウ１の電子ビーム取り出し領域に形成
した多数の電子取り出し孔１ａの円形箔部分に生ずる温
度差が全体として同じになるようにし、グリッドウイン
ドウ１の電子ビーム取り出し領域に形成されている多数
の電子取り出し孔内に位置する円形箔部分の局部的劣化
を防ぐことができる。

【００１２】このように、電子取り出し孔１ａの孔径を
電子ビーム取り出し領域の幅方向（Ｘ軸方向）で変化さ
せると、電子ビームが同孔を通過することができる電子
取り出し孔の有効開口率を増加させることができる。電
子ビームｅ^-の軌道は図５に示すように幅方向両端部に
なるほど斜めになり、電子は取り出し孔１ａの内側面に
衝突するビームが増え、電子取り出し孔１ａを通過する
電子ビーム量が減少する。幅方向両端部側に形成される
電子取り出し孔１ａの孔径を大きくすることにより、図
２に示すように、斜め入射電子ビームの通過限界角であ
る見込み角θを大きくすることができ、斜めに入射する
電子ビームに対する電子取り出し孔１ａの有効開口率が
増加する。

【００１３】この電子取り出し孔の有効開口率の増加
は、グリッドウインドウ、ひいては照射窓における電子
取り出し効率の増加をもたらすものであるが、これはま
た、グリッドウインドウの電子ビーム取り出し領域にお
ける多数の電子取り出し孔の総面積を同領域面積で除し
たグリッドウインドウ全体の開口率を増加させることに
なり、この点からも照射窓の電子取り出し効率を増加さ
せる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例、厚み幅と照射幅長さをもつ
断面矩形状の電子ビームを取り出すエリアビーム型電子
線照射装置の照射窓の実施例について図面を参照して説
明する。図３は実施例の要部、グリッドウインドウの平
面図である。グリッドウインドウ１には断面矩形状の電
子ビームに応じた幅Ｗと長さＬをもつ矩形状の電子ビー
ム取り出し領域があり、同領域に多数の電子取り出し孔
１ａ，１ａ’が形成されている。

【００１５】グリッドウインドウ１の電子ビーム取り出
し領域に形成されている電子取り出し孔の孔径を幅方向
（Ｘ軸方向）で変化させ、幅方向の中央部に形成されて
いる電子取り出し孔１ａの孔径に比較して、幅方向（Ｘ
軸方向）両端部側の電子取り出し孔１ａ’の孔径は大き
くしてある。これら電子取り出し孔１ａと同１ａ’の配
置域は電子ビーム分布特性、電子ビームの入射軌道を考
慮して決定されるが、例えば、小孔径の電子取り出し孔
１ａは図１の幅方向（Ｘ軸方向）における電子ビーム分
布特性に対して、電子ビーム密度が最大値のほぼ５０％
までのビームが入射する領域に形成され、それより小さ
い電子ビーム密度部分、ビームが拡がり、斜め入射が顕
著となるビーム入射領域には孔径の大きい電子取り出し
孔１ａ’を配置する。ちなみに、銅製のグリッドウイン
ドウ１の厚さは３０ないし４０ｍｍ、電子取り出し孔１
ａの孔径は４ｍｍ程度、電子取り出し孔１ａ’の孔径は
６〜８ｍｍ程度である。

【００１６】上述の実施例では、グリッドウインドウ１
の電子ビーム取り出し領域における幅方向（Ｘ軸方向）
中央部に電子取り出し孔１ａを、同方向両端部側にそれ
より孔径の大きい電子取り出し孔１ａ’を形成し、グリ
ッドウインドウにおける電子ビーム取り出し領域に２種
の異なる孔径の電子取り出し孔を配置したものを示した
が、これに限らず、電子ビーム分布特性及びビームの入
射角度を考慮し、より多くの異なる孔径の電子取り出し
孔を電子ビーム取り出し領域の幅方向に配置してもよ
い。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、グリッ
ドウインドウの電子ビーム取り出し領域に形成した多数
の電子取り出し孔の孔径を同領域の幅方向において変化
させたので、多数の電子取り出し孔内に位置する円形箔
部分の温度差が全体として同じになるようにすることが
でき、これら円形箔部分の局部的劣化を防ぐことができ
る。

【００１８】グリッドウインドウの電子ビーム取り出し
領域に形成した多数の電子取り出し孔の孔径を同領域の
幅方向において変化させたことに伴い、幅方向両端部側
の孔径は中央部の孔径より大きいから、斜めに入射する
電子ビームに対する電子取り出し孔の有効開口率が増加
し、そしてグリッドウインドウにおける電子ビーム取り
出し領域全体の開口率も増加するから、照射窓の電子取
り出し効率を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子ビーム密度の幅方向（Ｘ軸方向）分布の一
例についての特性図である。

【図２】斜め入射電子ビームに対する電子取り出し孔有
効開口率に係る説明図である。

【図３】本発明の実施例の要部、グリッドウインドウの
平面図である。

【図４】従来の照射窓要部の一例の平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線での断面図である。

【図６】電子取り出し孔内に位置する窓箔の円形箔部分
における温度差発生についての説明図である。

【符号の説明】

１ グリッドウインドウ １ａ，１ａ’ 電子取り出し孔 ２ 窓箔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み幅と照射幅長さをもつ断面矩形状の
   電子ビームを取り出すエリアビーム型電子線照射装置の
   照射窓において、前記電子ビームに応じた幅と長さをも
   つ矩形状の電子ビーム取り出し領域に多数の電子取り出
   し孔が形成されていて、窓箔が接触する水冷のグリッド
   ウインドウを備え、このグリッドウインドウの電子取り
   出し孔の孔径を電子ビーム取り出し領域の幅方向におい
   て変化させてあることを特徴とするエリアビーム型電子
   線照射装置の照射窓。