JPH1194999A

JPH1194999A - 電子線照射装置

Info

Publication number: JPH1194999A
Application number: JP9267791A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Shimaoka; 義治島岡
Original assignee: Nissin High Voltage Co Ltd
Current assignee: Nissin High Voltage Co Ltd
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】非走査型電子線照射装置において電子源から発
生した金属、絶縁物破片などがグリッドウインドウの桟
や窓箔に溜まると、落下物によって電子ビームが遮られ
る。ガスが発生して放電を誘起する事もある。落下物に
よって電子ビームが遮られないような構造のグリッドウ
インドウを与える事。【解決手段】グリッドウインドウの桟を真空側に隆起
させる。桟と窓箔が上向きに彎曲するので落下物が端に
偏り電子ビームの邪魔にならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電子線照射装置の
照射窓における窓箔を押さえ冷却するためのグリッドウ
インドウの構造に関する。電子線照射装置は真空中で電
子線を発生させ加速して大気中の被処理物に照射させる
装置である。電子線は高分子の架橋、塗膜の硬化、医療
材料の滅菌など広い用途に用いられる。電子線照射装置
は２種類のものがある。ひとつは走査型である。これは
一般に加速電圧が高い。細い電子線を交番磁界によって
左右に走査するものである。左右に走査することによっ
て試料の広い範囲をカバーすることができる。もう一つ
は非走査型である。エリア型ともいう。２次元的な広が
りを持つ複数のカソードフィラメントから広い面積の平
行なビームを出し被処理物の広い範囲に電子線を及ぼす
ものである。

【０００２】

【従来の技術】この発明は両方の電子線照射装置に適用
できる。しかしここでは非走査型の電子線照射装置によ
って説明する。図１は非走査型電子線照射装置の概略断
面図である。横長円筒形の真空チャンバ１の内部は真空
に引かれている。加速チャンバ１内部には下向きに開口
した電子源（カソードシールド）２がある。電子源２の
中にはフィラメント３がある。フィラメントには電流が
流され熱電子が出るようになっている。加速チャンバ１
は正に、フィラメント３は負になるように電圧が印加さ
れる。非走査型の場合はこの間に発生する電界によって
下向きに加速する。電子源２の下方が開口になってい
る。これが電子放出部４であってフィラメント３から出
た電子ｅ^- が放射される。

【０００３】円筒形チャンバ１の下側の開口部に設けら
れる有孔の板がグリッドウインドウ（照射窓）７であ
る。グリッドウインドウ（照射窓）７の下面には広い窓
箔５が張られている。窓箔５は４辺においてグリッドウ
インドウ７と窓箔押さえ板５に挟まれて固定される。窓
箔５の下側は大気、上側が真空になる。窓箔は圧力差に
よって上向きに膨らもうとする。圧力差は１気圧で大き
くて窓箔に強い張力が掛かる。窓箔はＴｉ、Ａｌなどの
金属箔である。フィラメント３で生じた熱電子はフィラ
メント・チャンバ間において加速される。

【０００４】これが下向きの電子線ｅ^- となる。窓箔５
の下には搬送機構が設けられる。搬送機構はコンベヤと
ローラ、ローラの駆動装置などよりなる。コンベヤ８は
無限軌道を周回する。コンベヤ８の上に被処理物９が乗
せられて入口から照射域を経て出口まで運ばれる。ロー
ラ１３、１４、１５、１６、１７、１８等によってコン
ベヤが筐体１２の内外を周回できる。入口でコンベヤに
被処理物を乗せて出口でこれを取り出すようになってい
る。搬送機構を収納した筐体１２内部は大気圧である。
Ｘ線やオゾンの害を防ぐために搬送機構の全体を囲んで
いる。

【０００５】電子線が窓箔５を透過するので窓箔５が加
熱される。窓箔温度が上がると融けてしまうので冷却す
る必要がある。それで窓箔の下側から冷却風を吹き付け
てこれを冷やすようになっている。そのためにガス入口
１０から乾燥空気、窒素ガス等を導入し、窓箔に吹き付
け加熱されたガスはガス出口１１から排出されるように
なっている。グリッドウインドウの側から窓箔を水冷す
ることもある。

【０００６】電子線が被処理物９やコンベヤ８などに当
たるとＸ線が発生する。Ｘ線によって酸素がオゾンにな
ることがある。Ｘ線が外部に洩れないように、筐体１２
の内部はＸ線遮蔽板２１〜２６によって、幾つもの小部
屋に分割されている。入口出口からＸ線の発生する領域
が見えないようにコンベヤを上下に蛇行させることもあ
る。さらにオゾンガスなどを抜くためにガス引き抜き口
２７がある。

【０００７】図２は電子源とグリッドウインドウ（照射
窓）の近傍のみの側面図を示す。チャンバ１の下端のフ
ランジ３１、３２に、枠体形状のグリッドウインドウ７
が固定されさらにその下面に窓箔５が張られている。窓
箔５を窓箔押さえ６によって抑えている。フランジ３
１、３２とグリッドウインドウ７、窓箔押さえ６の間に
はＯリング３５、３６が挟まれて気密を維持するように
なっている。

【０００８】窓箔５は金属の箔であるがチャンバ側は真
空であり、被処理物側は大気圧であるから、１気圧の差
圧が掛かっている。強く内側におされるから張力を緩和
するために複数の桟３０がグリッドウインドウ７の短辺
に平行に設けられる。個々の桟３０は直線状の棒であっ
て両端が長手部材と一体化しておりグリッドウインドウ
７となっている。つまりグリッドウインドウ７はここで
は４辺の枠体３４と長手辺をつなぐ多数の桟３０からな
る格子板である。一般には多数の開口がある長方形状の
板である。グリッドウインドウ７は真空チャンバ１の下
部フランジ３１、３２に固定される。桟３０の下面に窓
箔５が貼り付けられている。窓箔５は桟３０によって周
期的に抑えられ差圧が緩和される。桟のある部分は電子
ビームは通らない。桟のない部分が開口部であってここ
に電子ビームが通過する。桟が多数周期的にあるから、
窓箔が差圧を感じる開口部はかなり狭くなっている。

【０００９】桟は窓箔と強く接触して圧力を緩和するだ
けでなく、熱を吸収して放散する作用がある。窓箔は電
子線が透過するのでそのときにかなりのエネルギーを吸
収する。このエネルギーが熱になるがそのまま熱が窓箔
に滞留すると窓箔が融けてしまう。そこで桟を冷却水に
よって冷却することによって窓箔の熱を効率的に吸収し
て窓箔を冷却するようになっている。桟の存在によって
電子線ビームが通る空間は狭くなるがそれはやむを得な
い事である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】真空チャンバ１の内部
で時にゴミが発生する。真空チャンバ内部に残留したゴ
ミや絶縁物の一部のゴミが生ずる。これらが落下すると
やがて窓箔の上や桟の上に溜まる。円筒形のチャンバの
最下点に窓箔が張られているのであるから窓箔の上に落
下物Ｒが溜まる。桟の間隔Ｄよりも大きいものは二つの
桟にまたがるようになる。するとここに二つの問題が生
ずる。

【００１１】１．窓箔の上や桟の上に落下物Ｒが乗る
（図２）ので電子線ビームが落下物によって遮られる。
電子線量が所望の値よりも低下する。被処理物に所定の
電子線が当たらない。電子線照射処理が不完全になる。

【００１２】２．落下物Ｒに電子線が当たるので強く発
熱する。落下物が加熱されてガスを放出する。ガスのた
めに真空度が低下する。また落下物が電子線衝撃によっ
て昇華され粒子が空間に浮かぶ。これも真空度を低下さ
せる。真空度が下がるとフィラメントとチャンバの間で
放電が生ずる事がある。放電が起こると電子ビームの出
力が不安定になる。パワーの揺らぎが著しくなる。さら
にまた局所的な放電であるから窓箔が破損する可能性も
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の電子線照射装置
は、グリッドウインドウの桟の部分の少なくとも下面側
中央部を真空側に凸形状に彎曲させる。中央部の全体を
隆起させても良い。桟に接触している窓箔も当然に凸形
状に彎曲する。窓箔と桟の中央部が隆起しているので落
下物は中央部には滞留しないで、端のほうに寄せられ
る。桟の間隔より小さい落下物の場合は窓箔に落ち転げ
落ちて枠の方へ寄せられる。桟の間隔以上に大きい落下
物の場合は桟にまたがって端の方へ寄る。電子ビームの
通るのは桟の中央部の付近である。落下物が隅に寄せら
れているから電子ビームは落下物によって遮蔽されなく
なる。落下物に電子線が当たらないから電子線量の低下
という問題はない。電子線は落下物によって妨げられず
窓箔を透過して被処理物に照射される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図３によって本発明の実施例にか
かる電子線照射装置のチャンバ部分の構造を説明する。
下部の開口した円筒形の真空チャンバ１の中心には、円
筒形のカバー２を有する電子源４がある。電子源４の中
には広い面積にわたって複数のフィラメント３が張られ
ている。フィラメント３には負電圧が印加され、しかも
フィラメント３自身に電流が流されるので発熱し熱電子
を生ずる。真空チャンバ１は接地電位にある。チャンバ
１の下方開口にはグリッドウインドウ７が設けられる。
グリッドウインドウ７には多数の平行な桟３０がある。
桟３０は上向き（真空側）に凸に彎曲している。上向き
彎曲部つまり隆起３３の存在が本発明の新規な特徴点で
ある。この例では上下面ともに上向きに彎曲している
が、上面は必須ではない。下面が上向きに隆起している
事は必須である。グリッドウインドウ７の下にはＡｌ、
Ｔｉなどの窓箔５が張られている。

【００１５】窓箔は５その下側４辺が窓箔押え板６によ
って抑えられる。フィラメント３とチャンバ１の間には
高電圧が掛かっているから熱電子はこの電圧によって引
き出され、窓箔５を通って被処理物に照射される。電子
ビームの一部は桟に当たって消滅する。電子ビームは窓
箔の中央部を主に通り端は通らない。グリッドウインド
ウ７の桟３０は水冷されることもある。その場合はグリ
ッドウインドウに冷却水路を設けるか冷却水パイプを取
り付ける。

【００１６】絶縁物の破片や真空チャンバ内の残留物な
どが窓箔や桟の上に落下する。彎曲部があるので、落下
物Ｒが窓箔や桟の突出部（中央部）には止まらず滑り落
ちて端部に寄せられる。グリッドウインドウ７には彎曲
部の根元に切り欠き３７、３８があってここに落下物Ｒ
が入り込むこともある。切り欠き３７、３８によってい
っそう落下物Ｒを枠側３４に押し込めることができる。
電子ビームの幅がかなり広くなっても、電子ビームの邪
魔にならない。

【００１７】

【実施例】

［実施例：横桟を多数設けたもの］これまでに説明し
た例であり図３に示すものである。図４にグリッドウイ
ンドウの平面図、図５に側断面図、図６に縦断正面図を
示す。Ｃｒ、ＣｒメッキＣｕなどの金属でなり概略四角
形であり４辺に枠３４がある。４辺の枠３４の中に適当
な間隔で短辺に平行な桟３０を設けている。その桟３０
が上向きに彎曲している。上向き彎曲部３３の高さや彎
曲の幅などは目的により適当に決定する事ができる。落
下物Ｒが長手枠の近傍へころがり落ちるための隆起であ
る。また落下物Ｒをさらに隅に引き寄せるための切り欠
き３７、３８がある。これは省いても良い。枠にはＯリ
ング溝４０、４１が形成される。

【００１８】［実施例：中央に縦ばりを有するもの］
グリッドウインドウ７の形状が中央部で真空側に彎曲し
ていることが本発明の要点であり、グリッドウインドウ
７の開口の形状は任意である。図７には横桟３０の他に
縦方向に支持ばり４３を形成した実施例を示す。支持ば
り４３によって桟３０が補強される。図４の平面図にお
いて縦方向に棒が付加されたような形状である。その他
の形状は図４〜図６と同様である。グリッドウインドウ
７自体は上面下面ともに上向きに彎曲している。

【００１９】［実施例：下面だけを上向きに彎曲させ
たもの］図８に示すグリッドウインドウ７の例はこれま
でのものと少し違う。上面４８は平坦であり、下面４７
が上向きに彎曲している。窓箔は下面に接触しているか
ら窓箔の形状は下面で決まる。彎曲下面４７のために窓
箔は上向きに凸になる。窓箔が上向き彎曲しているか
ら、窓箔上への落下物は、グリッドウインドウの端枠側
に偏る。本発明のグリッドウインドウは少なくとも下面
が上向き彎曲していれば良い。結局、桟の下側を凸にす
るのは、窓箔上の落下物をビ−ムの当たらない所へ逃が
すためであり、桟の上側を凸にするのは桟上の落下物
（桟の開口部に落ちなかったもの）を逃がすためであ
る。落下物が小さいものに限られるならば、全て開口部
に落ちると考えられるので、桟の下側だけ凸であれば良
い。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、非走査型電子線照射装置にお
いて、グリッドウインドウの桟を真空側に隆起させたの
で落下物が桟や窓箔の端部に滑り落ちて堆積する。落下
物が電子ビームの通過範囲になく、電子ビームを遮蔽す
ることがない。そのため、被処理物に入射する電子ビー
ムの線量低下が起こらない。つねに所定の線量を与える
事ができる。落下物に電子ビームが当たることによって
ガスが発生するが本発明では、このようなガス発生がな
い。ガスによる放電が起こらず、電子ビームが安定す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例にかかる非走査型電子線照射装置の概略
断面図。

【図２】従来例にかかる非走査型電子線照射装置の真空
チャンバの近傍のみの断面図。

【図３】本発明の実施例に係る非走査型電子線照射装置
の真空チャンバ近傍の断面図。

【図４】第１の実施例に係るグリッドウインドウの平面
図。

【図５】同じ実施例に係るグリッドウインドウの縦断側
面図。

【図６】同じ実施例に係るグリッドウインドウの縦断正
面図。

【図７】第２の実施例にかかるグリッドウインドウの縦
断正面図。

【図８】第３の実施例に係るグリッドウインドウの縦断
正面図。

【符号の説明】

１真空チャンバ２電子源３フィラメント４電子放出部５窓箔６窓箔押え板７グリッドウインド３０桟３１チャンバ下部フランジ３２チャンバ下部フランジ３３真空側への彎曲部３４グリッドウインドウの枠体３５Ｏリング３６Ｏリング３７切り欠き３８切り欠き４０、４１Ｏリング溝４３縦支持ばり４７彎曲下面４８平坦上面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空チャンバによって囲まれた真空中に
おいて電子線を発生し加速しグリッドウインドウによっ
て支持される窓箔を通して電子線を大気中に取りだし被
処理物に照射するようにした電子線照射装置において、
真空側と大気側との境に設けられる窓箔を押さえ支持し
冷却するための開口部を有するグリッドウインドウの少
なくとも下側を真空側に彎曲させたことを特徴とする電
子線照射装置。