(57)【要約】【課題】  最上流側の引出し電極を構成する引出し電極片の熱変形に起因するＹ方向の電子線量分布の均一性悪化を防止する。【解決手段】  この発明に係る電子源は、電子線１４の引出し方向Ｚに１段以上の引出し電極を有している。その内の最上流側の引出し電極１０ａは、Ｙ方向において複数の引出し電極片２２に隙間２６を設けて分割されている。そしてこの引出し電極１０ａを構成する各引出し電極片２２のＹ方向の長さＬY を、各引出し電極片２２のＸ方向の長さＬX 以下にし、かつ、各引出し電極片２２のＹ方向の両端部に、当該両端部を断面Ｌ形に折り曲げた折曲げ部３０をそれぞれ形成している。【選択図】  図１
2006003300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々はＸ方向に伸びていて電子を放出するものであってしかも互いに同一平面上にかつ前記Ｘ方向と直交するＹ方向に並べて配置された複数のフィラメントと、当該フィラメントに沿って配置されていて当該フィラメントから放出された電子を電子線として引き出す引出し電極とを備えており、かつ当該引出し電極は互いに同電位のものが電子線引出し方向に１段以上に配置されていて、電子線引出し方向の最上流側の引出し電極は前記Ｙ方向において複数の引出し電極片に隙間を設けて分割されている電子源において、
前記最上流側の引出し電極を構成する各引出し電極片の前記Ｙ方向の長さを、当該各引出し電極片の前記Ｘ方向の長さ以下にし、かつ、前記最上流側の引出し電極を構成する各引出し電極片の前記Ｙ方向の両端部に、当該両端部を断面Ｌ形に折り曲げた折曲げ部をそれぞれ形成していることを特徴とする電子線照射装置用の電子源。
【請求項２】
前記最上流側の引出し電極を構成する各引出し電極片の前記Ｘ方向の両端部に、当該両端部を断面Ｌ形に折り曲げた第２の折曲げ部をそれぞれ形成している請求項１記載の電子線照射装置用の電子源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非走査型（エリア型とも呼ばれる）の電子線照射装置に用いられる電子源であって、フィラメントから放出された電子を電子線として引き出す引出し電極を１段以上有していて、電子線引出し方向の最上流側の引出し電極が分割構造の電子源に関し、より具体的には、前記最上流側の引出し電極の熱変形等に起因する電子線量分布の均一性悪化を防止する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子源を備える非走査型の電子線照射装置の一例を図４に示す。なお、これとほぼ同様の構造をした電子線照射装置が特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４８９８号公報（段落００２０、００２１、図１、図２）
【０００４】
図４に示す電子線照射装置は、紙面の表裏方向（Ｙ方向）に長い筒状の真空容器２内に、Ｙ方向に長い筒状をした電界集中緩和用のシールド電極４を配置し、その中にＹ方向に長い電子源６を配置した構造をしている。
【０００５】
電子源６は、電子を放出するものであってＸ方向に伸びた複数本の線状（棒状とも言える）のフィラメント８を有しており、これらを当該Ｘ方向に直交する前記Ｙ方向に、互いに平行にかつ互いに同一平面上に所定の間隔をあけて並べた構造をしている（図２も参照）。このフィラメント８を並べたＹ方向は、電子線１４の照射幅方向とも呼ばれる。Ｘ方向は、被照射物搬送方向とも呼ばれる。
【０００６】
電子源６は、更に、フィラメント８を並べた面に平行に配置されていて、各フィラメント８から放出された電子を電子線１４として引き出す多孔の引出し電極１０、１２を有している。引出し電極１０、１２は、この例では、前記Ｘ方向およびＹ方向に直交する電子線引出し方向Ｚに互いに間をあけて２段に配置されている。両引出し電極１０、１２およびシールド電極４は、互いに電気的に同電位に接続されている。
【０００７】
両引出し電極１０、１２は、多数の電子引出し孔（例えば図５の電子引出し孔２４参照）をそれぞれ有している。この電子引出し孔の形状は、図５に示すような円形に限定されるものではなく、図３に示す四角形等の他の形状でも良い（図１の実施形態においても同様）。多数の電子引出し孔２４が形成された領域を電子引出し孔形成領域２５と呼ぶことにする。
【０００８】
引出し電極は、１段（１枚）でも良いけれども、この例のように２段（２枚）の引出し電極１０、１２を設けると、上流側の引出し電極１０によって、フィラメント８からの輻射熱が下流側の引出し電極１２に達するのを減少させて、引出し電極１２の熱変形を軽減することができると共に、下流側の引出し電極１２によって、後述する加速電圧ＶA による加速電界が遮蔽されて、加速電界が上流側の熱変形しやすい引出し電極１０に及ぶことを防止することができるので、電子線１４の線量分布の均一性を良くすることができる。これと同様の目的で、互いに同電位の引出し電極を３段（３枚）以上設ける場合もある。  
【０００９】
各フィラメント８の上部とシールド電極４との間には、図４に示す例のように、各フィラメント８から放出された電子を引出し電極１０、１２側へ押し戻すリフレクタ電極１６を設けておいても良い。この例では、各フィラメント８は、図示しない支持手段によってリフレクタ電極１６から電気的に絶縁して支持されている。引出し電極１０は、複数の絶縁支柱１８を介してリフレクタ電極１６から支持されている。引出し電極１２は、シールド電極４の開口部に取り付けられて、その周縁部がシールド電極４に固定されている。
【００１０】
シールド電極４、引出し電極１０および１２は前記のように互いに同電位に接続されており、それらと各フィラメント８との間には、フィラメント８側を負にして、電子線１４の引出し用の直流の引出し電圧ＶE が図示しない引出し電源から印加される。また、真空容器２の開口部には真空容器２と同電位の窓箔２０が設けられており、これらと引出し電極１２等との間には、引出し電極１２側を負にして、電子線１４の加速用の直流の加速電圧ＶA が図示しない加速電源から印加される。
【００１１】
このようにして、電子源６から引き出され、かつ加速された電子線１４は、真空容器２の内外の雰囲気を分離する窓箔２０を透過して真空容器２外に取り出され、被照射物（図示省略）に照射されて、それの改質等の処理に供される。
【００１２】
ところで、上流側の引出し電極１０に着目すると、当該引出し電極１０は、フィラメント８からの輻射熱を受けて加熱される。前記Ｙ方向の長さを短くして引出し電極１０の上記加熱による熱変形を軽減するために、引出し電極１０は、図５に示す例のように、Ｙ方向において複数の引出し電極片２２に隙間２６を設けて分割されている。各引出し電極片２２の前記Ｙ方向の長さＬY は、必ずしも互いに等しくなくても良いけれども（後述する実施形態においても同様）、従来はいずれの引出し電極片２２の長さＬY も、Ｘ方向の長さＬX よりも大きくしていた。
【００１３】
分割部の、即ち隣り合う引出し電極片２２間の隙間２６は、引出し電極片２２のＹ方向の熱膨張を吸収することができる寸法（幅）を有している。但し、電気的には、全ての引出し電極片２２は図示しない配線によって互いに同電位に接続されており、引出し電極１０は全体として見れば１枚の電極として働く。分割数は、即ち引出し電極片２２の数は、図示例のように三つに限られるものではない（後述する実施形態においても同様）。各引出し電極片２２の四隅は、前記絶縁支柱１８によってそれぞれ支持されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
引出し電極１０を上記のように複数の引出し電極片２２に分割すると、一体の場合に比べてＹ方向の長さが短くなって熱変形は軽減されるけれども、各引出し電極片２２は依然として加熱されて熱変形を起こす。例えば、図５中に二点鎖線で示すように、各引出し電極片２２は、それを支持している絶縁支柱１８を支点にして、矢印Ａ1 、Ａ2 に示すように上流側（フィラメント８側）に凸状に熱変形したり、あるいは矢印Ｂ1 、Ｂ2 に示すように下流側（フィラメント８とは反対側）に凸状に熱変形したりする。１枚の引出し電極片２２において上記両変形が発生する場合もある。
【００１５】
各引出し電極片２２を通して引き出される電子線１４の量は、前記引出し電圧ＶE がどこも同じであるので、各引出し電極片２２とその上方に配置されているフィラメント８との間の距離の２乗に反比例し、各引出し電極片２２に上記のような熱変形が生じると上記距離が変化し、その結果、電子線１４のＹ方向における線量分布に粗密が生じて当該線量分布の均一性が悪化する。この電子線１４の線量分布には、厳密に言うと、Ｙ方向におけるものとＸ方向におけるものとがあるけれども、Ｘ方向における線量分布の不均一性は、被照射物をＸ方向に搬送することによって補償されるので通常はあまり問題にはならない。従ってこの明細書では、Ｙ方向における均一性に着目している。
【００１６】
更に、各引出し電極片２２を通して引き出される電子線１４の方向は、各引出し電極片２２の熱変形によって形成される曲面に応じた方向になる。即ち、上流側に凸状ならば電子線１４は集束し、下流側に凸状ならば電子線１４は発散する。その結果、電子線１４のＹ方向における線量分布に粗密が生じて当該線量分布の均一性が悪化する。特に、矢印Ａ2 、Ｂ2 に示すようにＹ方向に沿って上、下に凸状に変形すると、電子線１４のＹ方向における線量分布の均一性悪化は大きい。
【００１７】
上記二つの理由によって、電子線１４のＹ方向における線量分布の均一性が悪化する。このような課題は、引出し電極が１段の場合にも、上記例のように２段の場合にも、あるいは３段以上の場合にも存在する。即ち、１段以上の引出し電極の最上流側の引出し電極が上記のように分割されている場合に存在する。
【００１８】
そこでこの発明は、最上流側の引出し電極を構成する引出し電極片の熱変形に起因するＹ方向の電子線量分布の均一性悪化を防止することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に係る電子源は、前記最上流側の引出し電極を構成する各引出し電極片の前記Ｙ方向の長さを、当該各引出し電極片の前記Ｘ方向の長さ以下にし、かつ、前記最上流側の引出し電極を構成する各引出し電極片の前記Ｙ方向の両端部に、当該両端部を断面Ｌ形に折り曲げた折曲げ部をそれぞれ形成していることを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、各引出し電極片のＹ方向の長さをＸ方向の長さ以下にすることによって、各引出し電極片のＹ方向の長さが短くなるので、その分、各引出し電極片の熱変形量を小さくすることができる。特に、Ｙ方向における各引出し電極片のうねりを小さくすることができる。
【００２１】
しかも、折曲げ部を形成することによって、各引出し電極片の断面係数が大きくなって機械的強度が増大するので、各引出し電極片の熱変形を小さくすることができる。特に、Ｘ方向における各引出し電極片のたわみを小さくすることができる。
【００２２】
前記最上流側の引出し電極を構成する各引出し電極片の前記Ｘ方向の両端部にも、当該両端部を断面Ｌ形に折り曲げた第２の折曲げ部をそれぞれ形成しておいても良い。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、各引出し電極片のＹ方向の長さをＸ方向の長さ以下にすることによって、各引出し電極片のＹ方向の長さが短くなるので、その分、各引出し電極片の熱変形量を小さくすることができる。特に、Ｙ方向における各引出し電極片のうねりを小さくすることができる。
【００２４】
しかも、折曲げ部を形成することによって、各引出し電極片の断面係数が大きくなって機械的強度が増大するので、各引出し電極片の熱変形を小さくすることができる。特に、Ｘ方向における各引出し電極片のたわみを小さくすることができる。
【００２５】
その結果、上記二つの効果が合わさって、Ｙ方向の電子線量分布の均一性悪化を効果的に防止することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、次のような更なる効果を奏する。即ち、第２の折曲げ部を形成することによって、各引出し電極片の断面係数がより大きくなって機械的強度がより増大するので、各引出し電極片の熱変形をより小さくすることができる。特に、Ｙ方向における各引出し電極片のたわみを小さくすることができる。その結果、Ｙ方向の電子線量分布の均一性悪化をより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、この発明に係る電子源を構成する最上流側の引出し電極周りの一例を示す斜視図である。図２は、図１中の引出し電極の分割部付近を拡大して部分的に示す断面図である。図３は、図１中の引出し電極を拡大して部分的に示す平面図である。図５に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。また、前記引出し電極１０を以下に述べる引出し電極１０ａで置き換えた以外の電子源６の構成および電子線照射装置全体の構成の例は、前記図４およびその説明と同様であるのでそれらを参照するものとし、ここでは重複説明を省略する。
【００２８】
この図１〜図３に示す引出し電極１０ａは、前記引出し電極１０に代わるものであり、当該引出し電極１０ａを構成する複数の前述したような各引出し電極片２２の前記Ｙ方向の長さＬY を、当該各引出し電極片２２の前記Ｘ方向の長さＬX の長さ以下に（即ちＬX ≧ＬY に）している。
【００２９】
各引出し電極片２２のＸ方向の長さＬX は、通常はこの実施形態のように全ての引出し電極片２２において等しい。各引出し電極片２２のＹ方向の長さＬY は、必ずしも互いに等しくなくても良いけれども、いずれの引出し電極片２２の長さＬY も、Ｘ方向の長さＬX 以下にしている。
【００３０】
更に、各引出し電極片２２のＹ方向の両端部に、当該両端部を断面Ｌ形に折り曲げた折曲げ部３０をそれぞれ形成している。各折曲げ部３０は、前記隙間２６に沿ってＸ方向に平行に伸びている。
【００３１】
各折曲げ部３０は、引出し電極が２段以上の場合は、図１に示す実施形態のように、電子線引出し方向Ｚとは反対方向に（即ち上流側に）折り曲げて形成しても良いし、それとは反対に、電子線引出し方向Ｚに（即ち下流側に）折り曲げて形成しても良い。引出し電極が２段以上の場合は、前述したようにこの引出し電極１０ａとその下流側の引出し電極（例えば図４に示す引出し電極１２）とは互いに同電位であるので、折曲げ部３０を下流側に形成しても、それが両引出し電極間の電界を乱す等の悪影響は特に生じない。引出し電極が１段、即ちこの引出し電極１０ａだけの場合は、この引出し電極１０ａのすぐ下流側に前記加速電圧ＶA （図４参照）による加速電界が形成されるので、当該加速電界を乱さないために、各折曲げ部３０は上流側に設けるのが好ましい。以上のことは、後述する第２の折曲げ部３２についても同様である。
【００３２】
各折曲げ部３０は、できる限り長い距離に亘って連続して設けるのが、加工が簡単でしかも強度が大きくなるので好ましいけれども、必ずしもそれに限られるものではない。必要に応じて一部分を省略しても良い。例えば図１に示す実施形態のように、絶縁支柱１８と干渉する部分は省略しても良い。これは、後述する第２の折曲げ部３２についても同様である。
【００３３】
上記構成によれば、引出し電極１０ａのＹ方向における分割を従来技術よりも更に細かくして、各引出し電極片２２のＹ方向の長さＬY をＸ方向の長さＬX 以下にすることによって、各引出し電極片２２のＹ方向の長さＬY が従来技術の場合よりも短くなるので、その分、各引出し電極片２２の熱変形量を小さくすることができる。特に、Ｙ方向における各引出し電極片２２のうねりを小さくすることができる。
【００３４】
しかも、折曲げ部３０を形成することによって、各引出し電極片２２の断面係数が大きくなって機械的強度が増大するので、各引出し電極片２２の熱変形を小さくすることができる。特に、Ｘ方向における各引出し電極片２２のたわみを小さくすることができる。
【００３５】
その結果、上記二つの効果が合わさって、電子線１４のＹ方向における線量分布の均一性悪化を効果的に防止することができる。
【００３６】
この引出し電極１０ａは、前記引出し電極１０と同様に、２段の引出し電極の上流側（即ち最上流側）の引出し電極の場合の例であるけれども、前述したように、引出し電極が１段の場合は、その引出し電極が最上流側の引出し電極でもあるので、当該引出し電極を構成する引出し電極片を上記のような構成にすれば良い。また、引出し電極が３段以上の場合は、最上流側の引出し電極を構成する引出し電極片を上記のような構成にすれば良い。
【００３７】
図２を参照して、各隙間２６の寸法（幅）ａは、前記のように、引出し電極片２２のＹ方向の熱膨張を吸収することができる大きさにしている。その両側の各折曲げ部３０の高さｂは、ａ≧ｂにするのが好ましい。これは、フィラメント８は前述したように所定の間隔をあけて並設されていて、各フィラメント８から放出される電子の殆どは湾曲して引出し電極１０ａに引きつけられることになり、その際に、ａ≧ｂにしておくと、上記電子が隙間２６を通して引き出される際に折曲げ部３０が邪魔になりにくく、隙間２６を電子引き出しにより有効に利用することができるからである。
【００３８】
また、各隙間２６の寸法ａは、図３を参照して、各電子引出し孔２４のＹ方向の寸法（幅）ｃと同じかほぼ同じにするのが好ましい。各電子引出し孔２４が図３に示す例のように四角形の場合は特にそうである。そのようにすると、電子引出し孔形成領域２５における開口率と、隙間２６およびそれを挟んで沿う左右１列ずつの電子引出し孔２４付近の開口率とが同程度になって、そこから引き出される電子線量も同程度になり、電子線１４のＹ方向における線量分布の均一性が良くなるからである。
【００３９】
更に、図１中に二点鎖線で示すように、各引出し電極片２２のＸ方向の両端部にも、当該両端部を断面Ｌ形に折り曲げた第２の折曲げ部３２をそれぞれ形成しておくのが好ましい。
【００４０】
この折曲げ部３２を形成することによって、各引出し電極片２２の断面係数がより大きくなって機械的強度がより増大するので、各引出し電極片２２の熱変形をより小さくすることができる。特に、Ｙ方向における各引出し電極片２２のたわみを小さくすることができる。その結果、電子線１４のＹ方向における線量分布の均一性悪化をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明に係る電子源を構成する最上流側の引出し電極周りの一例を示す斜視図である。
【図２】図１中の引出し電極の分割部付近を拡大して部分的に示す断面図である。
【図３】図１中の引出し電極を拡大して部分的に示す平面図である。
【図４】電子源を備える非走査型の電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。
【図５】従来の電子源を構成する最上流側の引出し電極周りの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
６  電子源
８  フィラメント
１０ａ  引出し電極（最上流側の引出し電極）
１２  引出し電極
１４  電子線
２２  引出し電極片
２５  電子引出し孔形成領域
２６  隙間
３０、３２  折曲げ部
【図１】
2006003300.tif 000003
【図２】
2006003300.tif 000004
【図３】
2006003300.tif 000005
【図４】
2006003300.tif 000006
【図５】
2006003300.tif 000007