TWI844184B - 電子線照射裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠抑制屏蔽環的周圍的電場的影響的電子線照射裝置。電子線照射裝置包括：加速管13，沿軸L1方向並排設置有多個加速電極，所述多個加速電極用於產生使電子線加速的電場；以及屏蔽環40，在加速管13的徑向外側以與加速電極成對的方式沿軸L1方向並排設置有多個，與成對的加速電極分別電性連接。而且，電子線照射裝置包括：導電性的屏蔽構件50，包圍包含多個屏蔽環40的環群40G的徑向外側。屏蔽構件50包圍環群40G中的軸L1方向的至少一部分。

Description

電子線照射裝置
本發明是有關於一種電子線照射裝置。
電子線照射裝置是對被照射物照射所生成的電子線的裝置。電子線照射裝置是以謀求被照射物的例如原材料的性質改善或功能附加、殺菌/滅菌為目的等而使用。電子線照射裝置、其中尤其是掃描式電子線照射裝置包括加速管，所述加速管在真空中使自燈絲（filament）所產生的熱電子收斂及加速而成為電子線（例如參照專利文獻1）。在加速管的軸向的一端部設置有燈絲。而且，在加速管沿軸向以等間隔並排設置有多個加速電極。在多個加速電極中，對於越遠離燈絲的加速電極，施加逐漸越高的電壓。藉此，在加速管內產生用於使電子線加速的電場。
而且，專利文獻1的電子線照射裝置在加速管的周圍具有電場緩和用的屏蔽環（shield ring）。屏蔽環與多個加速電極分別對應地設置有多個。各屏蔽環相對於對應的加速電極以成為等電位的方式進行電性連接。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利實開平2-119399號公報
[發明所欲解決之課題] 在如上所述的電子線照射裝置中，有在加速管及屏蔽環的周圍產生不穩定的電場之虞，所述不穩定的電場是例如所述燈絲及對加速電極供給電壓的升壓電路所產生。於是，所述不穩定的電場會對用於使加速管內的電子線加速的電場造成影響，其結果，有無法獲得所需的電子線的特性之虞。
本發明是為了解決所述課題而完成，其目的在於提供一種能夠抑制屏蔽環周圍的電場的影響的電子線照射裝置。 [解決課題之手段]
解決所述課題的電子線照射裝置包括：加速管，沿軸向並排設置有多個加速電極，所述多個加速電極用於產生使電子線加速的電場；以及屏蔽環，在所述加速管的徑向外側以與所述加速電極成對的方式沿所述軸向並排設置有多個，與成對的所述加速電極分別電性連接，且所述電子線照射裝置包括：導電性的屏蔽構件，包圍包含所述多個屏蔽環的環群的徑向外側，所述屏蔽構件包圍所述環群（loop group）中的所述軸向的至少一部分。
根據該結構，可藉由屏蔽構件來抑制屏蔽環的周圍的不穩定的電場對加速管所造成的影響。藉此，變得容易獲得利用加速管加速的電子線的所需特性，其結果，例如可有助於電子線照射裝置的性能的穩定化。
所述電子線照射裝置包括：電源裝置，對所述加速管供給電力；以及壓力罐（pressure tank），收容所述加速管、所述環群、所述屏蔽構件及所述電源裝置。 根據該結構，在壓力罐內，有時自電源裝置發出不穩定的電場，該不穩定的電場會對加速管的周圍造成影響。就此方面而言，根據所述結構，可藉由屏蔽構件而適宜抑制電源裝置中所產生的不穩定的電場對加速管所造成的影響。
在所述電子線照射裝置中，所述屏蔽構件電性連接於所述壓力罐而與該壓力罐成為等電位。 根據該結構，藉由使屏蔽構件與壓力罐成為等電位，能夠使屏蔽構件的內側的加速管的周圍的電場適宜穩定。
在所述電子線照射裝置中，所述加速管包括熱電子放出部，所述熱電子放出部向所述加速管的軸向的一端部放出熱電子，在所述加速管的軸向上，將設置所述熱電子放出部的端部側設為上段側，將所述上段側的相反側設為下段側，所述加速管自所述下段側的端部放出經加速的電子線，所述壓力罐具有出射口，所述出射口用於將自所述加速管的所述下段側的端部放出的電子線出射至所述壓力罐的外部。根據該結構，能夠使自加速管放出的電子線通過出射口而出射至壓力罐的外部。
在所述電子線照射裝置中，所述屏蔽構件包圍所述環群的所述軸向的一部分，所述屏蔽構件包圍所述環群中的至少最下段的所述屏蔽環的徑向外側。
根據該結構，屏蔽構件與屏蔽環的電位差越往上段側越大。因而，藉由設為屏蔽構件包圍環群中的下段側的一部分的結構，能夠抑制在屏蔽環與屏蔽構件之間因放電而產生短路（short）的現象。
在所述電子線照射裝置中，所述屏蔽構件包圍所述環群中的所述軸向的整體。 根據該結構，可藉由屏蔽構件更有效果地抑制屏蔽環的周圍的不穩定的電場對加速管所造成的影響。
在所述電子線照射裝置中，所述屏蔽構件具有熱放出孔，所述熱放出孔自所述屏蔽構件的內周側貫穿至外周側。 根據該結構，例如能夠將加速電極中所產生的熱有效率地排出至屏蔽構件的外側。 [發明的效果]
本發明的電子線照射裝置發揮抑制屏蔽環的周圍的電場的影響的效果。
以下，參照圖式對電子線照射裝置的一實施方式進行說明。另外，圖式中，為了便於說明，有時將結構的一部分誇大或簡化。而且，關於各部分的尺寸比率，有時亦與實際不同。
[電子線照射裝置的整體結構] 圖1所示的本實施方式的電子線照射裝置10是掃描式的電子線照射裝置。電子線照射裝置10包括進行熱電子的放出的例如鎢製的燈絲11。燈絲11藉由基於來自電源裝置30中所包含的燈絲用電源12的電源供給的自身的加熱而放出電子。燈絲11設置於加速管13的一端部。加速管13例如以自身的軸L1方向成為水平的姿勢配置。另外，以下，在加速管13的軸L1方向上，將設置燈絲11的端部側設為上段側，將所述上段側的相反側設為下段側來進行說明。
加速管13形成為配置燈絲11的上端部封閉的筒狀。加速管13具有沿自身的軸L1方向並排設置的多個加速電極14。加速電極14是基於來自電源裝置30中所包含的加速電極用電源15的電源供給而產生電場，所述電場使自燈絲11放出的電子收斂，並且向作為軸L1方向的另一端部側的下方加速。即，在加速管13中，在利用加速電極14所產生的電場下，會產生向下方的電子流、即電子線e。各加速電極14例如越往上段側的加速電極14則電位越高，越往下段側的加速電極14則電位越低。
加速管13在下端部連接有掃描管16。加速管13與掃描管16相互由內部空間17連通，在該內部空間17中電子線e自加速管13向掃描管16側前進。掃描管16形成為下述形狀，即，上端部寬度窄，且越向下方，擴開越大。掃描管16在該寬度窄的上端部設置有掃描線圈（scan coil）18。掃描線圈18基於向自身的通電，使利用加速管13所生成的電子線e的朝向偏轉，即進行電子線e的掃描。
在掃描管16的下端部設置有例如大致長方形狀的開口窗部19。在開口窗部19安裝有大致長方形狀的窗箔20。窗箔20是非常薄的金屬箔，例如由鈦系的金屬材料所製作。窗箔20具有使電子線e透過且使開口窗部19密閉的功能。即，跨越加速管13與掃描管16的內部空間17構成為密閉空間。內部空間17例如藉由連接於掃描管16的真空泵（vacuum pump）21的驅動而至少在產生電子線e的期間成為真空狀態。
所述的燈絲用電源12、加速電極用電源15、掃描線圈18及真空泵21由控制裝置22控制。控制裝置22進行：通過燈絲用電源12及加速電極用電源15的電子線e的輸出調整、通過掃描線圈18的電子線e的掃描控制、及通過真空泵21的加速管13及掃描管16的內部空間17的真空調整等。
並且，對被照射物24照射電子線e，所述電子線e經由安裝於開口窗部19的窗箔20而出射，所述被照射物24例如藉由搬送裝置23沿搬送方向x被搬送。另外，此情況下，電子線照射裝置10是大致長方形狀的開口窗部19的長度方向朝向搬送裝置23的搬送正交方向y的配置。進行包括搬送方向x及搬送正交方向y在內的電子線e的規定掃描，進行與開口窗部19對應的大致長方形狀的照射區域A的照射。作為電子線e向被照射物24的照射效果，可期待例如原材料的性質改善或功能附加、殺菌/滅菌等。
[壓力罐32的結構] 如圖2所示，電源裝置30及加速管單元31收容於壓力罐32的內部。加速管單元31包括：燈絲11、包含各加速電極14的加速管13、下述的屏蔽環40、及下述的屏蔽構件50。在壓力罐32的內部填充例如SF6氣體等絕緣氣體。壓力罐32的內部的氣壓設定為例如0.5 MPa左右的高氣壓。壓力罐32例如包含金屬等導體。另外，壓力罐32例如電接地。壓力罐32具有出射口33，所述出射口33用於將自加速管13放出的電子線e出射至壓力罐32的外部。
[加速管單元31的結構] 如圖3及圖4所示，加速管13形成為例如在軸L1方向上長的圓筒狀。加速管13例如由玻璃等絕緣體形成。在加速管13一體地組裝有多個加速電極14。
加速管單元31在加速管13的周圍具有屏蔽環40。屏蔽環40例如形成為以加速管13的軸L1為中心的環狀。屏蔽環40與多個加速電極14分別對應地設置有多個。多個屏蔽環40沿軸L1方向並排設置。各屏蔽環40相對於對應的加速電極14以成為等電位的方式電性連接。另外，屏蔽環40例如由金屬等導電材料所製作，與加速電極14通過一體或不同體的連接導體41而相互電性連接。屏蔽環40是為了加速管13周圍的電場緩和而設置。另外，各屏蔽環40由支持部42支持於加速管13側。在以下的說明中，有時將多個屏蔽環40合併統稱為環群40G。
加速管單元31包括導電性的屏蔽構件50。屏蔽構件50例如形成為以加速管13的軸L1為中心的大致圓筒狀。屏蔽構件50例如將金屬板成形為圓筒而成。屏蔽構件50包圍環群40G的徑向外側。
如圖4所示，屏蔽構件50中的下段側的端部51連接於壓力罐32。藉此，屏蔽構件50由壓力罐32支持。而且，屏蔽構件50電性連接於壓力罐32而與該壓力罐32成為等電位。而且，屏蔽構件50構成為相對於壓力罐32可裝卸。藉此，在加速管13等的維護（maintenance）時可拆卸屏蔽構件50，從而作業性良好。
屏蔽構件50例如包含環群40G中的軸L1方向的一部分。在軸L1方向上，屏蔽構件50包圍環群40G的範圍是下段側的大約一半的範圍。藉此，屏蔽構件50包圍環群40G中的最下段的屏蔽環40x的徑向外側。
屏蔽構件50具有熱放出孔52，所述熱放出孔52自屏蔽構件50的內周側貫穿至外周側。熱放出孔52例如設置有多個。利用加速電極14所產生的熱自各熱放出孔52有效率地放出至屏蔽構件50的外部。
而且，屏蔽構件50具有凸緣部（flange）53，所述凸緣部53自上段側的端部向徑向外側延伸。凸緣部53例如遍及屏蔽構件50的上段側的端部的整周而設置。藉由設置凸緣部53，屏蔽構件50的上段側的端部不會成為存在被切斷的邊緣（edge）的端部。
對本實施方式的作用進行說明。 在壓力罐32內，例如有時自電源裝置30發出不穩定的電場，該不穩定的電場會對加速管單元31的周圍造成影響。在本實施方式中，屏蔽構件50通過壓力罐32而成為接地電位。因此，在屏蔽構件50的內側，加速管13的周圍的電場穩定在大致同一圓筒狀的電位。因而，各加速電極14的電壓穩定，其結果，變得容易獲得利用加速管13加速的電子線e的所需的特性。
而且，由於屏蔽構件50成為接地電位，因此與加速電極14及屏蔽環40的電位差越往上段側越大。就此方面而言，本實施方式的屏蔽構件50包圍環群40G中的下段側的一部分的範圍，而未包圍環群40G的上段側的範圍。因此，在屏蔽環40與屏蔽構件50之間因放電而產生短路的現象得到抑制。
而且，藉由在屏蔽構件50的上段側的端部設置凸緣部53，使得所述上段側的端部不會成為存在被切斷的邊緣的端部。藉此，在屏蔽構件50的上段側的端部與屏蔽環40之間因放電而產生短路的現象得到抑制。
對本實施方式的效果進行說明。 （1）屏蔽環40在加速管13的徑向外側以與加速電極14成對的方式沿軸L1方向並排設置多個，與成對的加速電極14分別電性連接。導電性的屏蔽構件50包圍包含多個屏蔽環40的環群40G的徑向外側。而且，屏蔽構件50包圍環群40G中的軸L1方向的至少一部分。
根據該結構，可藉由屏蔽構件50來抑制屏蔽環40的周圍的不穩定的電場對加速管13所造成的影響。藉此，變得容易獲得利用加速管13加速的電子線e的所需的特性，其結果，例如可有助於電子線照射裝置10的性能的穩定化。而且，藉由減輕屏蔽環40的周圍的不穩定的電場的影響，依賴於加速管13內的電場的電子線e的射束軌道穩定。藉此，亦可期待加速管13或掃描管16或窗箔20等零件的壽命變長。
（2）電子線照射裝置10包括：電源裝置30，對加速管13供給電力；以及壓力罐32，收容加速管13、環群40G、屏蔽構件50及電源裝置30。根據該結構，在壓力罐32內，有時自電源裝置30發出不穩定的電場，該不穩定的電場會對加速管13的周圍造成影響。壓力罐32的內部是填充絕緣氣體的密閉空間，收容於壓力罐32的內部的電源裝置30所發出的電場對加速管單元31所造成的影響更顯著。就此方面而言，藉由電子線照射裝置10包括屏蔽構件50，可藉由屏蔽構件50適宜抑制電源裝置30中所產生的不穩定的電場對加速管13所造成的影響。
（3）屏蔽構件50電性連接於壓力罐32而與該壓力罐32成為等電位。根據該結構，藉由使屏蔽構件50與壓力罐32成為等電位，能夠使屏蔽構件50的內側的加速管13的周圍的電場適宜穩定。
（4）加速管13包括作為熱電子放出部的燈絲11，所述作為熱電子放出部的燈絲11向加速管13的軸L1方向的一端部放出熱電子。在加速管13的軸L1方向上，將設置燈絲11的端部側設為上段側，將所述上段側的相反側設為下段側，加速管13自下段側的端部放出經加速的電子線e。並且，壓力罐32具有出射口33，所述出射口33用於將自加速管13的下段側的端部放出的電子線e出射至壓力罐32的外部。根據該結構，能夠使自加速管13放出的電子線e通過出射口33出射至壓力罐32的外部。
（5）屏蔽構件50包圍環群40G的軸L1方向的一部分。並且，屏蔽構件50包圍環群40G中的最下段的屏蔽環40x的徑向外側。根據該結構，屏蔽構件50與屏蔽環40的電位差越往上段側越大。因而，藉由設為屏蔽構件50包圍環群40G中的下段側的一部分的結構，能夠抑制在屏蔽環40與屏蔽構件50之間因放電而產生短路的現象。而且，藉由抑制在屏蔽環40與屏蔽構件50之間因放電而產生短路的現象，能夠使徑向上的屏蔽構件50與屏蔽環40的間隔構成為更短。其結果，能夠將屏蔽構件50在徑向上小型化。
（6）屏蔽構件50具有熱放出孔52，所述熱放出孔52自屏蔽構件50的內周側貫穿至外周側。 根據該結構，例如能夠將加速電極14中所產生的熱有效率地排出至屏蔽構件50的外側。本實施方式的電子線照射裝置10是使加速管13的軸L1方向朝向水平方向的水平照射型。在水平照射型的電子線照射裝置10中，例如在加速電極14接著於加速管13的情況下，屏蔽構件50的內側成為高溫而接著加速電極14的接著劑熔融時，有加速電極14因自重而自加速管13偏離之虞。就此方面而言，藉由在屏蔽構件50設置熱放出孔52，而抑制屏蔽構件50的內側的溫度上升，藉此能夠抑制加速電極14自加速管13偏離。
（7）屏蔽構件50具有凸緣部53，所述凸緣部53自上段側的端部向徑向外側延伸。藉此，屏蔽構件50的上段側的端部不會成為存在被切斷的邊緣的端部。其結果，能夠抑制在屏蔽構件50的上段側的端部與屏蔽環40之間因放電而產生短路的現象。
本實施方式可如下所述地變更而實施。本實施方式及以下的變更例可在技術上不矛盾的範圍內相互組合實施。 ・如圖5所示，亦可設為屏蔽構件50包含環群40G中的上段側的一部分的結構。此情況下，屏蔽構件50較佳為與上段側（電源裝置30側）的高電位為等電位，而不與壓力罐32為等電位。另外，圖5所示的結構中，屏蔽構件50包圍環群40G中的最上段的屏蔽環40y的徑向外側。而且，圖5所示的結構中，凸緣部53設置於屏蔽構件50的下段側的端部。
・如圖6所示，亦可設為屏蔽構件50包圍環群40G中的軸L1方向的整體的結構。根據該結構，可藉由屏蔽構件50更有效果地抑制屏蔽環40的周圍的不穩定的電場對加速管13所造成的影響。
・屏蔽構件50未必需要包圍最下段的屏蔽環40x或最上段的屏蔽環40y的徑向外側。即，亦可設為屏蔽構件50僅包圍位於環群40G中的軸L1方向的中間部的屏蔽環40的結構。
・在所述實施方式中，設為加速管13的軸L1方向朝向水平方向的水平照射型，但不限於此，例如亦可設為加速管13的軸L1方向朝向鉛垂方向的垂直照射型。而且，亦可構成為，加速管13的軸L1方向朝向除水平方向及鉛垂方向以外的方向。
・在屏蔽構件50中，亦可省略熱放出孔52。在電子線照射裝置10為所述垂直照射型的情況下，藉由加速管13的朝向而減輕加速電極14偏離之虞，因此與水平照射型相比不易產生屏蔽構件50的內側的溫度上升的問題。
・所述實施方式的屏蔽構件50是由金屬板等板狀的原材料所形成，但並不特別限定於此。例如，亦可將屏蔽構件50設為例如針織織入金屬裸線而成的網狀構件。藉由將屏蔽構件50設為網狀構件，可構成散熱性高的屏蔽構件50，其結果，能夠抑制屏蔽構件50的內側的溫度上升。
・在所述實施方式中，壓力罐32成為接地電位，但並不特別限定於此，壓力罐32的電位可根據結構而適宜變更。 ・此次揭示的實施方式及變更例在所有方面僅為例示，本發明並不限定於該些例示。即，本發明的範圍是由申請專利範圍所示，且意圖包含與申請專利範圍均等的含義及範圍內的所有變更。
10:電子線照射裝置 11:燈絲（熱電子放出部） 12:燈絲用電源 13:加速管 14:加速電極 15:加速電極用電源 16:掃描管 17:內部空間 18:掃描線圈 19:開口窗部 20:窗箔 21:真空泵 22:控制裝置 23:搬送裝置 24:被照射物 30:電源裝置 31:加速管單元 32:壓力罐 33:出射口 40:屏蔽環 40G:環群 40x:最下段的屏蔽環 40y:最上段的屏蔽環 41:連接導體 42:支持部 50:屏蔽構件 51:下段側的端部 52:熱放出孔 53:凸緣部 A:照射區域 e:電子線 L1:軸 x、y:方向
圖1是實施方式中的電子線照射裝置的概略結構圖。 圖2是表示所述實施方式中的電子線照射裝置的概略結構的示意平面圖。 圖3是表示所述實施方式中的加速管單元的示意側面圖。 圖4是表示所述實施方式中的加速管單元的示意平面圖。 圖5是表示變更例中的加速管單元的示意平面圖。 圖6是表示變更例中的加速管單元的示意平面圖。
13:加速管
31:加速管單元
32:壓力罐
40:屏蔽環
40G:環群
40x:最下段的屏蔽環
50:屏蔽構件
51:下段側的端部
52:熱放出孔
53:凸緣部
L1:軸

Claims (8)

  1. 一種電子線照射裝置，包括：加速管，沿軸向並排設置有多個加速電極，多個所述加速電極用於產生使電子線加速的電場；連接導體；屏蔽環，在所述加速管的徑向外側以與所述加速電極成對的方式沿所述軸向並排設置有多個，通過所述連接導體與成對的所述加速電極分別電性連接；以及導電性的屏蔽構件，包圍包含多個所述屏蔽環的環群的徑向外側，其中所述屏蔽構件沿所述軸向包圍所述環群的至少一部分。
  2. 如請求項1所述的電子線照射裝置，包括：電源裝置，對所述加速管供給電力；以及壓力罐，收容所述加速管、所述環群、所述屏蔽構件及所述電源裝置。
  3. 如請求項2所述的電子線照射裝置，其中所述屏蔽構件電性連接於所述壓力罐而與所述壓力罐成為等電位。
  4. 如請求項3所述的電子線照射裝置，其中所述加速管包括熱電子放出部，所述熱電子放出部向所述加速管的軸向的一端部放出熱電子，在所述加速管的軸向上，將設置所述熱電子放出部的端部側 設為上段側，將所述上段側的相反側設為下段側，所述加速管自所述下段側的端部放出經加速的電子線，所述壓力罐具有出射口，所述出射口用於將自所述加速管的所述下段側的端部放出的電子線出射至所述壓力罐的外部。
  5. 如請求項4所述的電子線照射裝置，其中所述屏蔽構件沿所述軸向包圍所述環群的一部分，所述屏蔽構件包圍所述環群中的至少最下段的所述屏蔽環的徑向外側。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項所述的電子線照射裝置，其中所述屏蔽構件沿所述軸向包圍所述環群的整體。
  7. 如請求項1至請求項5中任一項所述的電子線照射裝置，其中所述屏蔽構件具有熱放出孔，所述熱放出孔自所述屏蔽構件的內周側貫穿至外周側。
  8. 如請求項6所述的電子線照射裝置，其中所述屏蔽構件具有熱放出孔，所述熱放出孔自所述屏蔽構件的內周側貫穿至外周側。
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