JPWO2014175065A1 - 電子ビーム照射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)容器内部に電子ビームを照射する電子ビーム照射装置であって、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた電子発生器と、容器内部に挿入可能に真空チャンバより延出し、電子発生器で発生した電子ビームを容器内部に出射させるための出射窓を先端に有する筒状のノズル部材と、真空チャンバに設けられた、電子発生器から出射窓までの電子ビーム軌道の周囲において発生した変動磁気を遮蔽するための真空チャンバ用磁気遮蔽部材と、を備えることを特徴とする電子ビーム照射装置。
を備える(1)の電子ビーム照射装置。
本発明の電子ビーム照射装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた電子発生器と、容器内部に挿入可能に真空チャンバより延出し、電子発生器で発生した電子ビームを容器内部に出射させるための出射窓を先端に有する筒状のノズル部材と、真空チャンバおよびノズル部材に、それぞれ設けられた、電子発生器から出射窓までの電子ビーム軌道の周囲において発生した変動磁気を遮蔽するための真空チャンバ用磁気遮蔽部材およびノズル部材用磁気遮蔽部材と、を備える。真空チャンバを構成する筐体およびノズル部材には、例えば、金属、セラミック、またはこれらの組み合わせが用いられる。なお、ノズル部材用磁気遮蔽部材は、必須の構成部材ではない。
本発明の電子ビーム照射装置では、容器の内部に電子ビームを照射可能な細長いノズル部材が設けられているため、電子発生器から出射窓までの電子ビーム軌道の距離が長く、電子発生器より照射された電子ビームは、細長いノズル部材内を通過する必要がある。このような電子ビーム照射装置では、出射窓より照射される電子ビームの強度は、地磁気や周辺機器の磁気の影響を受けて大きく変化し易い。従って、上記の真空チャンバ用磁気遮蔽部材とともにノズル部材用磁気遮蔽部材を用いることによる電子ビーム強度の安定化効果が顕著に得られる。
このような高透磁率材料としては、主成分としてNiを30〜90重量%含む合金が用いられる。例えば、パーマロイ(Ni−Fe合金)、スーパーマロイ(Ni−Fe−Mo合金)、ミューメタル(Ni−Fe−Cu−Cr合金)、鋼が挙げられる。
これに対しては、上記のように所定の距離だけ離して配置することで、上記の不具合が生じるのを防ぐことができる。
本発明の実施の形態1に係る電子ビーム照射装置を、図1および2を参照しながら説明する。
内側ノズル筒体4aおよび外側ノズル筒体4bは、例えば、厚み0.5〜2.0mmである。
冷却流路7の幅(内側ノズル筒体4aと外側ノズル筒体4bとの間の径方向の間隔d)は、例えば、0.5〜1.5mmである。
図3および4に示すように、第1流路7aおよび第2流路7bは、内側ノズル筒体4aと外側ノズル筒体4bとの間に、ノズル部材4の軸方向に沿って延びる2つの棒状の隔壁11a、11bを設けることで形成されている。隔壁11a、11bにより、第1流路7aおよび第2流路7bが互いに対向するように設けられている。図3に示すように、冷却流路7におけるノズル部材4の軸方向に垂直な断面形状はリング状であり、隔壁11a、11bは、そのリング状の冷却流路7を略均等に2つに分割するように設けられている。
第1流路7a(延長流路17a)は、支持体3aと外側ノズル筒体4bとで形成された、隔壁11a、11bの下方にてそれぞれ開口する開口部7cを介して、第2流路7b(延長流路)に接続されている。冷却水は、第1流路7a、開口部7c、および第2流路7bの順に流れる。
磁気遮蔽筐体5は、2つの構成部品5a、5bで構成され、ノズル部材側と、ノズル部材の反対側とから構成部品5a、5bをそれぞれ真空筐体1上に装着することにより、真空筐体に設置される。
磁気遮蔽筒体6は、磁気遮蔽筒体6を内側ノズル筒体4aの内側に密に嵌入することにより、ノズル部材4に設置することができる。内側ノズル筒体4a内に挿入するだけでノズル部材4に設置することができ、溶接等の接合作業が不要であるため、生産性の面で有利である。
磁気遮蔽筒体6の厚み0.1mm以上であると、ノズル部材4内の電子ビーム軌道に対する磁気遮蔽効果が十分に得られる。また、磁気遮蔽筒体6を内側ノズル筒体4a内に挿入する際に磁気遮蔽筒体6が変形や破断等することがない、十分な強度が得られる。磁気遮蔽筒体6の厚み0.4mm以下であると、内側ノズル筒体4a内において、電子ビームが通過するのに十分な空間を確保することができる。
なお、磁気遮蔽筒体6の厚みは、上記範囲に限定されるものではなく、電子ビームの出力の大きさや、磁気による影響の度合い等に応じて、適宜変更すればよい。
また、距離L1は、ノズル部材4における直径等の寸法、電子ビーム照射装置の動作条件(電子ビームの強度)等に応じて適宜調整すればよい。
(L1/L2×100)が35%以下であると、磁気遮蔽筒体6の出射窓3までの電子ビーム軌道の周りを囲む領域が十分に確保され、磁気遮蔽効果が十分に得られる。(L1/L2×100)が15%以上であると、磁気遮蔽筒体6が出射窓3付近で生じる熱の影響を受けずに済むため、優れた磁気遮蔽効果が得られる。
ノズル部材4の長さ寸法L2が約400mmの場合、上記の距離L1は、例えば、約100mmである。
なお、先端部材13におけるノズル部材4の軸方向の長さ寸法は、上記のL1およびL2の寸法に比べて非常に小さい。
本発明の実施の形態2に係る電子ビーム照射装置を、図5および6を参照しながら説明する。実施の形態1と重複する部分については、説明を省略する。
磁気遮蔽筒体16は、磁気遮蔽薄板を内側ノズル筒体4aの外側面を覆うように配置した後、所定箇所を溶接することにより、ノズル部材4に設置される。
磁気遮蔽筒体16の厚み0.1mm以上であると、ノズル部材4内の電子ビーム軌道に対する磁気遮蔽効果が十分に得られる。磁気遮蔽筒体16の厚み0.4mm以下であると、内側ノズル筒体4aと外側ノズル筒体4bとの間の冷却流路7の空間を十分に確保することができ、優れたノズル部材4および支持体3aの冷却効果が得られる。
本発明の実施の形態3に係る電子ビーム照射装置を、図7および8を参照しながら説明する。実施の形態1と重複する部分については、説明を省略する。
磁気遮蔽リング26は、磁気遮蔽リング26を内側ノズル筒体4aの外側面に配置した後、所定箇所を溶接することにより、ノズル部材4に設置される。
互いに隣り合う磁気遮蔽リング26の間には、冷却流路7の空間を十分に確保することができ、かつノズル部材4内の電子ビーム軌道に対する磁気遮蔽効果が十分に得られる程度に、所定の間隔が設けられる。
本発明の実施の形態4に係る電子ビーム照射装置を、図10を参照しながら説明する。実施の形態1と重複する部分については、説明を省略する。
Claims (7)
- 容器内部に電子ビームを照射する電子ビーム照射装置であって、
真空チャンバと、
真空チャンバ内に設けられた電子発生器と、
容器内部に挿入可能に真空チャンバより延出し、電子発生器で発生した電子ビームを容器内部に出射させるための出射窓を先端に有する筒状のノズル部材と、
真空チャンバに設けられた、電子発生器から出射窓までの電子ビーム軌道の周囲において発生した変動磁気を遮蔽するための真空チャンバ用磁気遮蔽部材と、
を備えることを特徴とする電子ビーム照射装置。 - ノズル部材に設けられた、電子発生器から出射窓までの電子ビーム軌道の周囲において発生した変動磁気を遮蔽するためのノズル部材用磁気遮蔽部材、
を備える請求項1に記載の電子ビーム照射装置。 - 真空チャンバ用磁気遮蔽部材およびノズル部材用磁気遮蔽部材は、相対透磁率が50000以上である高透磁率材料で構成されている請求項2に記載の電子ビーム照射装置。
- ノズル部材用磁気遮蔽部材は、電子ビーム軌道の周りを囲むように配されている請求項2または3に記載の電子ビーム照射装置。
- ノズル部材用磁気遮蔽部材は、ノズル部材の軸に対して、筒状、リング状、または螺旋状に配されている請求項4に記載の電子ビーム照射装置。
- ノズル部材用磁気遮蔽部材は、ノズル部材の内側に配され、電子ビーム照射時に出射窓付近で生じた熱がノズル部材用磁気遮蔽部材に伝わることでノズル部材用磁気遮蔽部材の相対透磁率が低下しないように、ノズルの先端から当該ノズルの軸方向に沿って所定の距離だけ離して配されている請求項2または3に記載の電子ビーム照射装置。
- ノズル部材は、その側部に、ノズル部材用磁気遮蔽部材と、ノズル部材を冷却するための媒体が流れる冷却流路とを有する請求項2または3に記載の電子ビーム照射装置。
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