(57)【要約】  電子線の照射位置をモニタし、電子線が照射対象物から外れた場合に電子線出力を停止できる電子線照射装置及び電子線照射方法を提供する。  電子線の照射によって照射対象物６０の主成分である元素から放出される特性Ｘ線の波長を第一の波長と呼ぶと、電子線の照射されうる領域のうち照射対象物６０の表面領域以外の領域の少なくとも一部には、第一の波長と異なる第二の波長の特性Ｘ線を放出する外側部材が配置されている。電子線の照射中に、照射対象物６０と外側部材から放出されるＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出結果から異常を発見すると、電子線を停止させる。
2011102320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
前記真空槽内に電子線を放出可能に構成された電子銃と、
を有し、
前記真空槽内に配置される照射対象物に前記電子銃から前記電子線を照射して前記照射対象物を加熱するように構成され、
前記電子線の照射によって前記照射対象物に９０モル％より多く含有される第一の元素から放出される特性Ｘ線の波長を第一の波長とすると、
前記電子線の照射されうる領域のうち前記照射対象物の表面領域以外の領域の少なくとも一部には、前記電子線の照射によって前記第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線を放出する外側部材が配置された電子線照射装置であって、
前記照射対象物と前記外側部材から放出されるＸ線が入射し、入射したＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出結果から異常を発見すると、前記電子線を停止させる異常検知装置と、
を有する電子線照射装置。
【請求項２】
前記外側部材は、前記電子線の照射によって前記第二の波長の特性Ｘ線を放出する第二の元素を前記第一の元素よりも多く含有する請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項３】
前記外側部材は、前記真空槽の槽壁と、前記照射対象物を保持する容器のいずれか一方又は両方である請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記異常検知装置は、
前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が大きい遮断フィルタと、
前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線検出装置が検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも増大すると、前記電子線を停止させる制御装置と、
を有する請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記第一の元素がシリコンである請求項４記載の電子線照射装置であって、
前記遮断フィルタはアルミニウムとマグネシウムのうちいずれか一方の元素又は両方の元素を含有する電子線照射装置。
【請求項６】
前記異常検知装置は、
前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が小さい遮断フィルタと、
前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線検出装置が検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも減少すると、前記電子線を停止させる制御装置と、
を有する請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記異常検知装置は、
入射したＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線検出装置が検出した特定波長のＸ線の強度が、電子線が前記照射対象物に照射されている状態のときの特定波長のＸ線の強度と異なる場合には、前記電子線を停止させる制御装置と、
を有する請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記電子線の軌道に磁界を形成する磁界形成手段と、
前記電子線の照射位置が前記真空槽内に露出する前記照射対象物の表面領域の内側を移動するように前記磁界形成手段による前記磁界の向きと大きさを制御する磁界制御装置とを有する請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項９】
電子線の照射によって照射対象物に９０モル％より多く含有される第一の元素から放出される特性Ｘ線の波長を第一の波長とすると、
前記電子線の照射されうる領域のうち前記照射対象物の表面領域以外の領域の少なくとも一部に配置され、前記電子線の照射によって前記第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線を放出する外側部材を用いて、
真空槽内を真空排気しながら、前記真空槽内に配置された前記照射対象物に電子線を照射して、前記照射対象物を加熱する電子線照射方法であって、
前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出されたＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出結果から異常を発見すると、前記電子線を停止する電子線照射方法。
【請求項１０】
前記外側部材は、前記電子線の照射によって前記第二の波長の特性Ｘ線を放出する第二の元素を前記第一の元素よりも多く含有する請求項９記載の電子線照射方法。
【請求項１１】
前記外側部材は、前記真空槽の槽壁と、前記照射対象物を保持する容器のいずれか一方又は両方である請求項９又は請求項１０のいずれか１項記載の電子線照射方法。
【請求項１２】
前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が大きい遮断フィルタを用いて、
Ｘ線の強度のしきい値をあらかじめ定めておき、
前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出され、前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも増大すると、前記電子線を停止する請求項９記載の電子線照射方法。
【請求項１３】
前記第一の元素がシリコンである請求項１２記載の電子線照射方法であって、
前記遮断フィルタはアルミニウムとマグネシウムのうちいずれか一方の元素又は両方の元素を含有する電子線照射方法。
【請求項１４】
前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が小さい遮断フィルタを用いて、
Ｘ線の強度のしきい値をあらかじめ定めておき、
前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出され、前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも減少すると、前記電子線を停止する請求項９記載の電子線照射方法。
【請求項１５】
前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出されたＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出した特定波長のＸ線の強度が、電子線が前記照射対象物に照射されている状態のときの特定波長のＸ線の強度と異なる場合には、前記電子線を停止する請求項９記載の電子線照射方法。
【請求項１６】
前記電子線の照射中には、前記電子線の照射位置を前記真空槽内に露出する前記照射対象物の表面領域の内側で移動させながら前記照射対象物を加熱する請求項９記載の電子線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線照射装置及び電子線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、１０ｋＷ〜３００ｋＷ程度の比較的エネルギーが大きい電子線を照射して照射対象物を溶解、蒸発、昇華等させることができるハイパワーの電子線応用装置は主に真空蒸着や、真空溶解精製に用いられている。
これらの装置は容積が１ｍ3以上の比較的大きな真空槽と、真空排気系と、電子銃と、溶解する金属を保持するための容器（水冷ハース）とを有している。容器は通常熱伝導の良い銅でできている。真空溶解精製で対象とする金属はチタン等の活性な金属、ステンレス等の真空材料、モリブデン及びタンタル等の高融点金属であり、真空蒸着で対象とする金属はアルミニウム、チタン、銅等である。最近は太陽電池用にシリコンの真空溶解精製も行われている。真空排気された真空槽内で、これらの材料に電子線を照射し、精錬や蒸着を行う。
照射対象物に電子線を照射する過程では、電子線が正常な軌道から逸脱し、照射対象物から逸れて、照射対象物以外の装置構成部材に当たると、その部分が溶解し、破損する虞があった。例えば、容器に電子線が当たると穴が開いて、水漏れを起こし、それまでのプロセスの停止、ハースの破損だけでなく、最悪の場合、水蒸気爆発など大きな災害になる可能性がある。真空槽の槽壁に電子線が当たると一瞬にして穴が開き、大きなリークが生じる。大気が真空中にリークすると、高温状態のフィラメントやカソード等の電子銃部品が損傷を起こす。【０００３】
これらの事故を未然に防ぐためには、電子線が照射対象物に照射されていることを常にオンタイムでモニタし、電子線が照射対象物から外れた場合には、すぐに電子線照射を停止し、容器や真空槽などの装置構成部材が溶解、破損するのを防止する必要がある。
通常考えられるモニタ方法は可視光を利用することになるが、照射電子線が４０ｋＷ以上のハイパワーになると、電子線が当たる位置の広い範囲で強く発光するため、可視光では照射位置を確認できないという問題があった。【０００４】
現状では電子線の照射位置をオンタイムでモニタする具体的な方法が無いために、以下の二つの間接的な方法が電子線の異常を検知する主な方法となっている。
（１）制御系の異常（例えば電流異常等）を検知する。
（２）真空容器内の圧力の異常（圧力の急激な上昇）を検知する。
しかしながら、（１）の制御系の異常を検知する方法では、例えばレンズまたは線偏向コイルの電流がゼロになったと表示されたとしても、制御系の表示部分に問題がある場合には、電子線照射位置は正常であるにもかかわらず電子線出力を停止することになるという問題があった。また、電子銃の筐体内部でのカソードの位置のズレや筐体自身の傾斜による照射位置のずれは制御系を監視していても検知できないという問題があった。
また（２）の圧力異常を検知する方法では、圧力上昇の原因が容器に穴が開いてしまうとか、真空槽に穴が開いてしまう等の溶解破損が既に生じてしまったことによるので、被害の拡大を抑えることはできても、被害を未然に防止することはできないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１０８７１号公報
【特許文献２】特開平５−３０６４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、電子線の照射位置をモニタし、電子線が照射対象物から外れた場合に電子線出力を停止できる電子線照射装置及び電子線照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、電子線が照射された物質はその物質の含有する元素に固有の特性Ｘ線を放出することに着目し、Ｘ線は可視光と区別して検出でき、Ｘ線の波長を分析して元素を同定することにより、その元素を含有する部材の位置を特定し、電子線の照射位置を判定できることを見出した。さらに、特定の材料を選択することにより、特定の波長のＸ線をその他の波長のＸ線より大きく減衰させるＸ線遮断フィルタを作ることが可能であり、この遮断フィルタを分光機能を持たないＸ線検知器と組み合わせて使用することにより、安価でかつ高速に元素を同定できることを発見し、本発明を完成させた。【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内に電子線を放出可能に構成された電子銃と、を有し、前記真空槽内に配置される照射対象物に前記電子銃から前記電子線を照射して前記照射対象物を加熱するように構成され、前記電子線の照射によって前記照射対象物に９０モル％より多く含有される第一の元素から放出される特性Ｘ線の波長を第一の波長とすると、前記電子線の照射されうる領域のうち前記照射対象物の表面領域以外の領域の少なくとも一部には、前記電子線の照射によって前記第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線を放出する外側部材が配置された電子線照射装置であって、前記照射対象物と前記外側部材から放出されるＸ線が入射し、入射したＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出結果から異常を発見すると、前記電子線を停止させる異常検知装置と、を有する電子線照射装置である。
本発明は電子線照射装置であって、前記外側部材は、前記電子線の照射によって前記第二の波長の特性Ｘ線を放出する第二の元素を前記第一の元素よりも多く含有する電子線照射装置である。
本発明は電子線照射装置であって、前記外側部材は、前記真空槽の槽壁と、前記照射対象物を保持する容器のいずれか一方又は両方である電子線照射装置である。
本発明は電子線照射装置であって、前記異常検知装置は、前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が大きい遮断フィルタと、前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線検出装置が検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも増大すると、前記電子線を停止させる制御装置と、を有する電子線照射装置である。
本発明は、前記第一の元素がシリコンである電子線照射装置であって、前記遮断フィルタはアルミニウムとマグネシウムのうちいずれか一方の元素又は両方の元素を含有する電子線照射装置である。
本発明は電子線照射装置であって、前記異常検知装置は、前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が小さい遮断フィルタと、前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線検出装置が検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも減少すると、前記電子線を停止させる制御装置と、を有する電子線照射装置である。
本発明は電子線照射装置であって、前記異常検知装置は、入射したＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線検出装置が検出した特定波長のＸ線の強度が、電子線が前記照射対象物に照射されている状態のときの特定波長のＸ線の強度と異なる場合には、前記電子線を停止させる制御装置と、を有する電子線照射装置である。
本発明は電子線照射装置であって、前記電子線の軌道に磁界を形成する磁界形成手段と、前記電子線の照射位置が前記真空槽内に露出する前記照射対象物の表面領域の内側を移動するように前記磁界形成手段による前記磁界の向きと大きさを制御する磁界制御装置とを有する電子線照射装置である。
本発明は、電子線の照射によって照射対象物に９０モル％より多く含有される第一の元素から放出される特性Ｘ線の波長を第一の波長とすると、前記電子線の照射されうる領域のうち前記照射対象物の表面領域以外の領域の少なくとも一部に配置され、前記電子線の照射によって前記第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線を放出する外側部材を用いて、真空槽内を真空排気しながら、前記真空槽内に配置された前記照射対象物に電子線を照射して、前記照射対象物を加熱する電子線照射方法であって、前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出されたＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出結果から異常を発見すると、前記電子線を停止する電子線照射方法である。
本発明は電子線照射方法であって、前記外側部材は、前記電子線の照射によって前記第二の波長の特性Ｘ線を放出する第二の元素を前記第一の元素よりも多く含有する電子線照射方法である。
本発明は電子線照射方法であって、前記外側部材は、前記真空槽の槽壁と、前記照射対象物を保持する容器のいずれか一方又は両方である電子線照射方法である。
本発明は電子線照射方法であって、前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が大きい遮断フィルタを用いて、Ｘ線の強度のしきい値をあらかじめ定めておき、前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出され、前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも増大すると、前記電子線を停止する電子線照射方法である。
本発明は、前記第一の元素がシリコンである電子線照射方法であって、前記遮断フィルタはアルミニウムとマグネシウムのうちいずれか一方の元素又は両方の元素を含有する電子線照射方法である。
本発明は電子線照射方法であって、前記第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、前記第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が小さい遮断フィルタを用いて、Ｘ線の強度のしきい値をあらかじめ定めておき、前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出され、前記遮断フィルタを透過したＸ線の強度を検出し、検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも減少すると、前記電子線を停止する電子線照射方法である。
本発明は電子線照射方法であって、前記電子線の照射中には、前記照射対象物と前記外側部材から放出されたＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出した特定波長のＸ線の強度が、電子線が前記照射対象物に照射されている状態のときの特定波長のＸ線の強度と異なる場合には、前記電子線を停止する電子線照射方法である。
本発明は電子線照射方法であって、前記電子線の照射中には、前記電子線の照射位置を前記真空槽内に露出する前記照射対象物の表面領域の内側で移動させながら前記照射対象物を加熱する電子線照射方法である。【０００９】
電子線を照射された物質からのＸ線の放出現象について説明する。
電子線を物質に照射すると、照射電子線のエネルギーとほぼ同じ範囲の連続したエネルギーを持つ制動Ｘ線（白色Ｘ線とも呼ばれる）と、物質の含有する元素に特有の特性Ｘ線が発生する。
特性Ｘ線は白色Ｘ線に比べて桁違いに強度が強く、一般にＸ線の検知にはこれらの特性Ｘ線を対象としており、本発明でも特性Ｘ線を対象としてＸ線検知器を選択している。【００１０】
特性Ｘ線は主に二種類のエネルギーを持つ。
それぞれエネルギーの低い方からＫα線、Ｋβ線と呼ばれる。また、Ｋα線、Ｋβ線は原子番号の大きいものほどエネルギーが大きくなる。従って、Ｋα線、Ｋβ線のエネルギー（又は波長）を知ることにより元の元素を高感度に同定できる。この原理は元素分析装置に利用されている。Ｋα線、Ｋβ線は元素の原子軌道におけるＫ殻電子を励起してたたき出したときに生じるＸ線を示す。
重い元素ではＫ殻電子を励起するのに必要なエネルギーが大きくなり、照射電子線のエネルギーを超えるとＫ殻電子をたたき出すことができなくなる。その場合は、Ｋ殻の外側の電子軌道であるＬ殻にある電子を励起して、たたき出すことになり、この場合に生じる特性Ｘ線はＬα線、Ｌβ線と呼ばれる。【００１１】
Ｘ線は材料に吸収されるとき、材料の元素で決まる特定のエネルギーのところで強く吸収される。このエネルギーの位置は吸収端と呼ばれる。ある元素の吸収端のエネルギーは同じ元素から発生する特性Ｘ線エネルギーより高く、従ってその元素自身には吸収されにくい。しかし、原子番号が１〜２小さい元素には強く吸収される。
【発明の効果】
【００１２】
１０ｋＷ以上のハイパワーの電子線照射中に、照射対象物以外の場所への電子線照射をオンタイムに検知し、電子線の緊急停止を行うことが可能となる。
これにより、ハイパワーの電子線が照射対象物以外の構成部材に当たるトラブルが生じても、電子線が構成部材を溶解して破壊し、場合によっては人身事故にまで及ぶことを未然に防ぎ、時間やコスト、及び人災等による生産資源の大幅な損失を無くすことができ、極めて安全な運転を行うことが可能となる。
分光機能を持たないＸ線検知器を用いれば、ハイパワーの電子線を用いる全ての装置に低コストで本発明を付帯させることができる。例えば、高速の連続巻き取り蒸着装置、高融点金属の溶解精製装置、活性金属の溶解精製装置、太陽電池向け高純度シリコン生成用シリコン溶解精製装置等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明である第一例の電子線照射装置の内部構成図
【図２】第一例の電子線照射装置のＸ線検出装置の内部構成図
【図３】スリット板の平面図
【図４】電子銃の内部構成図
【図５】本発明である第二例の電子線照射装置の内部構成図
【図６】本発明である第三例の電子線照射装置の内部構成図
【図７】第二例の電子線照射装置のＸ線検出装置の内部構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第一例の電子線照射装置の構造＞
本発明である第一例の電子線照射装置の構造を、シリコン（Ｓｉ）を主成分とする照射対象物を溶解精製する装置を例に説明する。本発明で「主成分」とはその物質に９０モル％より多く含有される元素をいう。
図１は第一例の電子線照射装置１０の内部構成図を示している。
第一例の電子線照射装置１０は、真空槽１１と、真空槽１１内を真空排気する真空排気装置１３と、真空槽１１内に電子線を放出可能に構成された電子銃３０とを有している。
また真空槽１１の材質はステンレス又は鉄であり、鉄の元素をシリコンの元素よりも多く含有している。
真空排気装置１３は真空槽１１に接続され、真空槽１１内を真空排気可能に構成されている。
真空槽１１内には照射対象物６０を保持する容器５０が配置されている。容器５０は、外側容器５１と、外側容器５１の内側に配置された内側容器５２とを有している。
【００１５】
外側容器５１の内部には流路５３が設けられ、流路５３内には温度管理された液体を流すことができるようなっている。内側容器５２は内側に照射対象物６０を保持できるように構成されている。
ここでは外側容器５１の材質は銅であり、銅の元素をシリコンの元素よりも多く含有している。内側容器５２の材質はグラファイトである。
なお、本発明の容器５０は上記構成に限定されず、内側容器５２を省いて、外側容器５２の内側に直接照射対象物６０を載置するように構成してもよい。
【００１６】
電子銃３０は、後述するように円筒形状に形成され、一端に銃口１１４を有している。電子銃３０は銃口１１４が真空槽１１の内側に位置するように真空槽１１の側壁に気密に挿設されている。
電子銃３０には電子銃電源４０が電気的に接続され、電子銃電源４０から電力を供給されると、電子銃３０は容器５０内の照射対象物６０に電子線を照射して加熱できるように構成されている。
電子線の照射によって照射対象物６０の主成分である第一の元素（ここでは、シリコン）から放出される特性Ｘ線の波長を第一の波長とすると、電子線の照射されうる領域のうち照射対象物６０の表面領域以外の領域の少なくとも一部には、電子線の照射によって第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線を放出する外側部材が配置されている。
本実施例では外側部材は、真空槽１１の槽壁と、照射対象物を保持する容器５０のいずれか一方又は両方であり、電子線の照射によって第二の波長の特性Ｘ線を放出する第二の元素（ここでは、鉄又は銅）を第一の元素よりも多く含有している。
第一例の電子線照射装置１０は、照射対象物６０と外側部材から放出されるＸ線が入射し、入射したＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出し、検出結果から異常を発見すると、電子線の照射を停止させる異常検知装置８０を有している。
本実施例では、異常検知装置８０は、照射対象物６０から放出されるＸ線と外側部材から放出されるＸ線とが入射する位置に配置され、第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、第一の波長のＸ線の強度の減衰率の方が大きい遮断フィルタ２２と、遮断フィルタ２２を透過したＸ線の強度を検出するＸ線検出装置２０と、Ｘ線検出装置２０が検出したＸ線の強度が所定のしきい値よりも増大すると、前記電子線を停止させる制御装置７０とを有している。
図２は遮断フィルタ２２とＸ線検出装置２０の内部構成図を示している。
Ｘ線検出装置２０は一端に開口が設けられた有底筒状のケース２１を有している。ケース２１はＸ線を遮断する材質で形成されている。
ケース２１の内側にはＸ線検知部２４と検知窓２３が、ケース２１の底部から開口に向かってこの順に並んで配置されている。Ｘ線検知部２４にはＸ線検出装置電源２５が電気的に接続されている。
【００１７】
本実施形態での電子線のエネルギーは後述するように数ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度であるので、電子線を照射された対象物から放出されるＸ線のエネルギーも同様の範囲となる。Ｘ線検知部２４はこの範囲のエネルギー（波長）のＸ線に感度を持つ検知器が使用される。
Ｘ線検知部２４は上記要件を満たすならば、市販されている検知器の中から特徴を選んで様々なタイプのものを使用することができる。
例えば、ガスの電離を利用するタイプの検知器にはＧＭカウンタ（ガイガーミュラーカウンタ）や比例計数管が代表的なものとしてある。しかしながら、これらのガス検知器は原理的にサイズが大きくなるので、ガス検知器よりも半導体ダイオード検出器に代表される固体検知器を使用する方が望ましい。
検知器としてＸ線によって引き起こされる閃光（シンチレーション：ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ）を利用するシンチレーションカウンタも使用できる。この方式はＸ線により発生した閃光を光電子増倍管で検出するものである。光を発生させる材料（シンチレータ）としては気体、液体、固体を問わず数多く存在するが、よく使用されるのは微量のヨウ化タリウムを添加したヨウ化ナトリウム（ＮａＩ（Ｔｌ））結晶である。
【００１８】
検知窓２３には上述した市販の検知器に付けられている物がそのまま使用できる。一般に、検知窓２３には広いエネルギー範囲を持つＸ線を透過できる材料を選ぶ必要があるが、高いエネルギーのＸ線ほど透過する力が大きいので、低いエネルギーのＸ線も透過できる材料を選べばよく、従って、検知窓２３の材料には低原子番号の元素でできている材料が一般に選ばれる。たとえば、金属ではＢｅ材が用いられ、非金属ではガラス類やプラスチック材料が用いられる。
遮断フィルタ２２は、ここでは照射対象物６０の主成分であるシリコンより原子番号が１〜２小さい元素であるアルミニウム（Ａｌ）とマグネシウム（Ｍｇ）のうちいずれか一方の元素又は両方の元素を含有している。従って、遮断フィルタ２２はシリコンから放出される特性Ｘ線の波長（第一の波長）のＸ線を他の波長のＸ線より大きく減衰させるように構成されている。
遮断フィルタ２２は、ケース２１の開口より大きい平板形状に形成され、ケース２１の開口を気密に蓋するように配置されている。
【００１９】
遮断フィルタ２２は真空壁としてケース２１内部の気密を保つために十分な強度を有し、Ｘ線検出装置２０が真空排気された真空槽１１内に配置されたとき、ケース２１内部のＸ線検知部２４と検知窓２３は真空槽１１内の真空雰囲気から隔離されるように構成されている。
遮断フィルタ２２上、すなわち遮断フィルタ２２から見て検知窓２３とは逆側には円板状のスリット板２６が遮断フィルタ２２に平行に配置されている。スリット板２６の中心には回転軸２７が垂直に固定され、回転軸２７にはモーター２８が取り付けられている。
モーター２８にはモーター用外部電源７３が電気的に接続され、回転制御装置７４から制御信号を受けると、モーター２８はスリット板２６を回転軸２７の中心軸線の周りに回転させるように構成されている。
【００２０】
図３はスリット板２６の平面図を示している。スリット板２６には帯状のスリット穴７５が設けられている。
図１を参照し、Ｘ線検出装置２０は真空槽１１内でここでは容器５０の真上位置に配置され、遮断フィルタ２２を真下方向に向けられている。
従って照射対象物６０から放出されたＸ線と、真空槽１１の槽壁から放出されたＸ線と、容器５０から放出されたＸ線とが遮断フィルタ２２に入射する。
ここでは遮断フィルタ２２は上述のように第一の波長のＸ線を吸収する元素が含有されており、照射対象物６０から放出された特性Ｘ線は他の波長のＸ線よりも大きく減衰される。
遮断フィルタ２２を透過したＸ線はＸ線検出装置２０のＸ線検知部２４に入射して強度を検出される。
【００２１】
制御装置７０はＸ線検出装置２０に接続されている。制御装置７０はＸ線検出装置２０で検出されたＸ線の強度をモニタし、ここでは検出されたＸ線の強度が所定のしきい値よりも増大し、すなわち電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの強度よりも増大すると、電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させるように構成されている。
【００２２】
＜電子銃の構造＞
次に上述の電子銃３０の構造を説明する。図４は電子銃３０の内部構成図を示している。
電子銃３０は一端に開口である銃口１１４が設けれた有底筒状の筐体３１を有している。
筐体３１の内側には中心軸線上にガン室１１０と接続路１１１と中間室１１２と放出路１１３とが、筐体３１の底部から銃口１１４に向かってこの順に並んで設けられている。
ガン室１１０と中間室１１２にはそれぞれ電子銃用真空排気部１１７ａ、１１７ｂが接続され、電子銃用真空排気部１１７ａ、１１７ｂは各室１１０、１１２内をそれぞれ真空排気可能に構成されている。接続路１１１は内周がガン室１１０や中間室１１２よりも小さく形成され、ガン室１１０内と中間室１１２内を接続するように構成され、従って、ガン室１１０と中間室１１２と接続路１１１とで差動排気構造を成している。接続路１１１の内側には仕切バルブ３９が配置されている。
中間室１１２内は放出路１１３を介して銃口１１４に接続されている。
以下、筐体３１の銃口１１４に対して底部側を上流、その逆側を下流と呼ぶ。
【００２３】
ガン室１１０内には、筐体３１の中心軸線上にフィラメント３２とカソード３３とウェーネルト３４とアノード３５とが、筐体３１の上流から下流に向かってこの順に並んで配置されている。
フィラメント３２にはフィラメント電源４１が電気的に接続されている。フィラメント電源４１はフィラメント３２に電流を流してフィラメント３２を加熱できるように構成されている。
フィラメント３２とカソード３３にはカソード加熱電源４２が電気的に接続されている。カソード加熱電源４２はフィラメント３２に対してカソード３３の電位が正になるように、フィラメント３２とカソード３３との間に電圧を印加可能に構成されている。
【００２４】
ウェーネルト３４はカソード３３よりも内周の大きい無底の円筒形状に形成され、自身の中心軸線が筐体３１の中心軸線と一致するように向けられている。ウェーネルト３４はカソード３３に電気的に接続されている。
アノード３５は無底の円筒形状に形成され、自身の中心軸線が筐体３１の中心軸線と一致するように向けられている。アノード３５は筐体３１に電気的に接続されている。
【００２５】
筐体３１とカソード３３には高電圧電源４３が電気的に接続されている。高電圧電源４３は筐体３１の電位、すなわちアノード３５の電位に対してカソード３３の電位が負になるように筐体３１とカソード３３との間に電圧を印加可能に構成されている。
アノード３５よりも下流には筐体３１の中心軸線に沿って第一のレンズ３６と第二のレンズ３７と揺動コイル（磁界形成手段）３８がこの順に並んで配置されている。
ここでは第一のレンズ３６は接続路１１１の外側に接続路１１１を囲むように配置され、第二のレンズ３７は放出路１１３の外側に放出路１１３を囲むように配置されている。
第一、第二のレンズ３６、３７にはそれぞれレンズ電源４４が電気的に接続されている。レンズ電源４４は第一、第二のレンズ３６、３７にそれぞれ電流を流して、それぞれ接続路１１１、放出路１１３内に磁界を形成できるように構成されている。
【００２６】
揺動コイル（磁界形成手段）３８は放出路１１３の外側で銃口１１４を囲むように配置されている。揺動コイル３８にはコイル電源４５が電気的に接続されている。コイル電源４５は揺動コイル３８に電流を流して、銃口１１４の内側（電子線の軌道）に磁界を形成できるように構成されている。
コイル電源４５には磁界制御装置４９が接続されている。磁界制御装置４９はコイル電源４５から揺動コイル３８に供給される電流を変更して、電子線の軌道に形成する磁界の向きと大きさを制御するように構成されている。
電子銃３０の電源装置を電子銃電源４０と呼ぶと、電子銃電源４０はフィラメント電源４１とカソード加熱電源４２と高電圧電源４３とレンズ電源４４とコイル電源４５とで構成されている。
【００２７】
＜電子線照射方法＞
次に上述の電子線照射装置１０を用いた電子線照射方法を説明する。
異常発見の判断に用いるＸ線の強度のしきい値を、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの強度がしきい値以下になるように、あらかじめ定めておく。
図１を参照し、真空排気装置１３により、真空槽１１内を真空排気する。以後、真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しておく。
Ｘ線検出装置２０のスリット板２６を遮断フィルタ２２上（すなわち遮断フィルタ２２の露出する表面と対面する位置）で回転させておく。
真空槽１１の側壁には溶解材料追加装置１２が気密に挿設されている。溶解材料追加装置１２は、真空槽１１内の真空雰囲気を維持したまま、真空槽１１の外側から内側に照射対象物６０を搬入し、照射対象物６０を内側容器５２の内側に載置可能に構成されている。
溶解材料追加装置１２を動作させて、真空槽１１内の真空雰囲気を維持したまま、真空槽１１内に照射対象物６０を搬入し、内側容器５２の内側に照射対象物６０を載置する。
外側容器５１の内部に設けられた流路５３内に温度制御された液体を循環させる。以後、温度制御された液体の循環を継続しておく。
【００２８】
図４を参照し、真空槽１１内を真空排気すると、真空槽１１の側壁に気密に挿設された電子銃３０の筐体３１内も真空排気される。
真空槽１１内の圧力が１０-2Ｐａ台に入ったら、電子銃用真空排気部１１７ａ、１１７ｂにより電子銃３０のガン室１１０と中間室１１２内を真空排気し、仕切バルブ３９を開く。
中間室１１２を設けて作動排気構造にしているため、以後、真空槽１１内の圧力が電子線照射等により上昇し、１×１０-1Ｐａ程度になってもガン室１１０内の圧力を５×１０-3Ｐａ以下に保つことができる。このことにより、ガン室１１０内での異常放電を防ぎ、フィラメント３２及びカソード３３の焼損を防ぐことができる。
電子銃３０の筐体３１、アノード３５、真空槽１１、容器５０をいずれも電気的に接地しておく。
【００２９】
フィラメント３２の電位に対してカソード３３の電位が正になるようにフィラメント３２とカソード３３の間に電圧を印加しておく。さらに、アノード３５の接地電位（０Ｖ）に対してカソード３３の電位が負（ここでは−４０ｋＶ）になるようにカソード３３とアノード３５の間に電圧を印加しておく。また、第一、第二のレンズ３６、３７に電流を流して、接続路１１１と放出路１１３にそれぞれ磁界を形成しておき、揺動コイル３８に電流を流して銃口１１４に磁界を形成しておく。
中間室１１２内が１０-3Ｐａ台、ガン室１１０内が１０-4Ｐａ台に入ったら、フィラメント電源４１からフィラメント３２に電流を流し、フィラメント３２を加熱する。フィラメント３２が高温になると（ここでは２８００Ｋ）、フィラメント３２から熱電子が発生する。
熱電子はカソード３３に向かって加速され、カソード３３に衝突し、カソード３３を加熱する。
【００３０】
加熱されたカソード３３から熱電子が発生する。熱電子の発生量はカソード３３の温度が高いほど多くなる。カソード３３の温度はカソード加熱電源４２により制御され、従って、熱電子発生量はカソード加熱電源４２により制御される。
ウェーネルト３４はカソード３３と同電位であり、カソード３３からの電子の発散を抑え、アノード３５へ導く役割を果たす。
アノード３５の円筒形の内側を通過した電子は第一のレンズ３６の磁界で収束され、仕切バルブ３９の開口を通り、中間室１１２を通過した後、第二のレンズ３７の磁界で再度収束される。さらに、電子は揺動コイル３８の磁界で軌道補正を加えられ、真空槽１１内に放出される。
このようにカソード３３から生成した電子は電子銃３０の筐体３１内部で線状に整形されて輸送されるので、通常電子線と呼ばれる。
【００３１】
上述のように電子銃３０の筐体３１、アノード３５、真空槽１１、容器５０はいずれも電気的に接地されており、容器５０を介して照射対象物６０も電気的に接地されている。
電子線は最初にカソード３３の電位（ここでは４０ｋＶ）とアノード３５の接地電位（０Ｖ）との差（４０ｋＶ）で加速され、４０ｋｅＶのエネルギーを獲得する。その後は接地電位の空間（すなわち電界フリーの空間）を通り、４０ｋｅＶのエネルギーで接地電位にある照射対象物６０に照射され、照射対象物６０は加熱される（図１参照）。
【００３２】
電子線の照射によって照射対象物６０の主成分であるシリコンから、１．７３９ｋｅＶ（Ｋα線）又は１．８４０ｋｅＶ（Ｋβ線）のエネルギー（第一の波長）の特性Ｘ線が放出される。
照射対象物６０から放出されたＸ線は遮断フィルタ２２に入射する。遮断フィルタ２２には第一の波長のＸ線を吸収する元素が含有されているので、入射するＸ線は遮断フィルタ２２で他の波長のＸ線より大きく減衰される。
遮断フィルタ２２を通過したＸ線はＸ線検出装置２０に入射し、強度が検出される。制御装置７０はＸ線検出装置２０で検出されるＸ線の強度の値をモニタしている。
真空槽１１内に露出する照射対象物６０の表面領域（照射面と呼ぶ）に電子線が照射されている間、Ｘ線検出装置２０で検出されるＸ線の強度はほぼ一定（ノイズの範囲内）であり、所定のしきい値以下である。
このとき揺動コイル３８の磁界を制御して、電子線の照射位置が照射対象物６０の照射面内を移動するように電子線の軌道を揺動させてもよい。照射対象物６０の照射面が均一に加熱されるので、局所的な加熱によって照射面に凹凸が生じることを防止できる。
【００３３】
電子線を照射中に例えば揺動コイル３８に異常な電流が供給され、電子線の照射位置が照射対象物６０の照射面から外れると、電子線は照射面の外側である内側容器５２と外側容器５１に順に当たる。
ここでは外側容器５１の材質は銅（Ｃｕ）であり、銅の元素をシリコンの元素よりも多く含有しているので、電子線を照射された外側容器５１からは銅の特性Ｘ線のエネルギー（第二の波長）である８．０４０ｋｅＶ（Ｋα線）又は８．９７９ｋｅＶ（Ｋβ線）のＸ線が第一の波長のＸ線よりも大きな強度で放出される。
容器５０から放出されたＸ線は遮断フィルタ２２に入射する。第二の波長のＸ線は第一の波長のＸ線よりは減衰されずに遮断フィルタ２２を通過し、Ｘ線検出装置２０に入射する。
従って、Ｘ線検出装置２０で検出されるＸ線の強度は、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの強度より増大し、所定のしきい値より増大する。制御装置７０は電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させる。
これによって、外側容器５１が溶解、破損する前に電子線の放出を停止でき、外側容器５１に穴が開いて真空中に水漏れが生じることを防止できる。
【００３４】
電子線を照射中に例えば揺動コイル３８に異常な電流が供給され、電子線の照射位置が照射対象物６０の照射面から上記場合よりも大きく外れると、電子線は照射面の外側である真空槽１１の槽壁に当たる。
ここでは真空槽１１の材質はステンレス又は鉄であり、鉄（Ｆｅ）の元素をシリコンの元素よりも多く含有しているので、電子線を照射された真空槽１１の槽壁からは鉄の特性Ｘ線のエネルギー（第二の波長）である６．３９８ｋｅＶ（Ｋα線）又は７．１１０ｋｅＶ（Ｋβ線）のＸ線が第一の波長のＸ線よりも大きな強度で放出される。
真空槽１１の槽壁から放出されたＸ線は遮断フィルタ２２に入射する。第二の波長のＸ線は第一の波長のＸ線よりは減衰されずに遮断フィルタ２２を通過し、Ｘ線検出装置２０に入射する。
従って、Ｘ線検出装置２０で検出されるＸ線の強度は、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの強度より増大し、所定のしきい値より増大する。制御装置７０は電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させる。
これによって、真空槽１１の槽壁が溶解、破損する前に電子線の放出を停止でき、真空槽１１の槽壁に穴が開いて真空槽１１内に大気が入り、高温状態のカソード３３やフィラメント３２が損傷するのを防止できる。
【００３５】
電子線の照射中に、例えば揺動コイル３８がショートして、照射対象物６０の照射面を局所的に加熱し続けると、照射対象物６０に穴が開いて、電子線は内側容器５２の内側表面に当たる。内側容器５２は薄いため瞬時に穴が開き、電子線は外側容器５１の内側表面に当たる。
外側容器５１の材質は銅であり、銅の元素をシリコンの元素よりも多く含有しているので、電子線を照射された外側容器５１からは銅の特性Ｘ線のエネルギー（第二の波長）である８．０４０ｋｅＶ（Ｋα線）又は８．９７９ｋｅＶ（Ｋβ線）のＸ線が第一の波長のＸ線よりも大きな強度で放出される。
【００３６】
外側容器５１から放出されたＸ線は遮断フィルタ２２に入射する。第二の波長のＸ線は第一の波長のＸ線よりは減衰されずに遮断フィルタ２２を通過し、Ｘ線検出装置２０に入射する。
従って、Ｘ線検出装置２０で検出されるＸ線の強度は、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの強度より増大し、所定のしきい値より増大する。制御装置７０は電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させる。
これによって、外側容器５１を溶解、破損する前に電子線の放出を停止でき、外側容器５１に穴が開いて、溶解した照射対象物６０が外側容器５１の外側に漏れ出すことを防止できる。
つまり、本発明の電子線照射装置１０では、電子線の照射によって照射対象物６０の主成分である第一の元素（シリコン）から放出される特性Ｘ線の波長を第一の波長とすると、電子線の照射されうる領域のうち照射対象物６０の表面領域以外の領域の少なくとも一部には、電子線の照射によって第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線を放出する外側部材が配置され、遮断フィルタ２２は第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、第一の波長のＸ線の減衰率の方が大きくされている。
【００３７】
本実施形態においては、照射電子線のパワーは電子線の電流で決まる。電流が１Ａの場合は、４０ｋＶ×１Ａ＝４０ｋＷとなる。
電子線が照射され、加熱された照射対象物６０は、溶解され、照射対象物６０に含有されている不純物が蒸発する。
蒸気がＸ線検出装置２０の遮断フィルタ２２に付着堆積すると、遮断フィルタ２２のＸ線透過量が減少し、Ｘ線検出装置２０の検知感度の減少に繋がるのだが、ここでは遮断フィルタ２２上（すなわち遮断フィルタ２２の露出する表面と対面する位置）でスリット板２６を回転させているので、遮断フィルタ２２に蒸気が到達することが抑制されている。
スリット板２６のスリット穴７５の幅を変えることで遮断フィルタ２２への蒸気の到達量を調整できる。スリット穴７５の幅を狭くして、蒸気の到達量を減少させると、遮断フィルタ２２に入射するＸ線の量も減少することになるが、本実施形態において照射対象物６０から放出されるＸ線の強度はＸ線検知部２４の検知性能に比べて十分に大きく、Ｘ線の強度測定上の問題はない。
真空槽１１内は真空排気されているため、不純物の蒸気は除去されて、照射対象物６０の精製が行われる。
【００３８】
容器５０には傾斜機構５６が接続されている。傾斜機構５６は容器５０を水平位置から所定角度（ここでは９０度）傾けることができるように構成されている。
溶解精製が終了した後、傾斜機構５６を動作させて、溶解した照射対象物６０は真空槽１１内に設置されている鋳型容器５７内に空けられる。
次に、傾斜機構５６を動作させて容器５０を水平位置に戻し、溶解材料追加装置１２を動作させて照射対象物６０を内側容器５２内に載置し、再び電子銃３０から電子線を照射対象物６０に照射し、溶解精製を行う。
このサイクルを繰り返し、鋳型容器５７が満杯になったら、真空槽１１を大気に解放し、鋳型容器５７から精製した照射対象物を取り出したあと、鋳型容器５７を真空槽１１内の元の位置に戻し、真空槽１１内の真空排気を再開し、次の溶解精製サイクルに入る。
【００３９】
上記説明では本発明をシリコンの真空溶解精製を例に説明したが、１０ｋＷ以上のハイパワーの電子線を照射対象物６０に照射して加熱する工程を有するならば本発明はこれに限定されず、チタン等の活性な金属、ステンレス等の真空材料、モリブデン及びタンタル等の高融点金属の溶解精製にも利用できる。また、アルミニウム、チタン、銅等の真空蒸着にも利用できる。
照射対象物６０の種類によって電子線のパワーを調整する。シリコン、チタン、ステンレス鋼に比べて高融点金属であるタンタルやタングステンを溶解するためには、より大きなパワーを必要とする。
照射対象物６０がチタン（Ｔｉ）の場合は、遮断フィルタ２２としてスカンジウム（Ｓｃ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）のうちいずれか一種類の元素又は二種類以上の元素を含有する材料を用いればよい。カルシウムとカリウムは酸素との反応性が高いのでそれらの化合物を利用してもよい。
【００４０】
照射対象物６０が原子番号の大きい元素の場合、例えばタンタル（Ｔａ）や、タングステン（Ｗ）の場合は、Ｋα線、Ｋβ線の励起に必要な電子エネルギーが４０ｋｅＶを超えるため、本実施形態の電子線のエネルギーではＫα線、Ｋβ線は発生しないので、このエネルギーで発生するＬα線、Ｌβ線の遮蔽を考える。この場合は遮断フィルタ２２の材料として、鉄又は銅のうちいずれか一方の元素又は両方の元素を含有する材料を用いることができる。鉄や銅をフィルタにした場合、それらの吸収端は自身の特性Ｘ線より大きいので、真空槽１１の槽壁や容器５０から生じる鉄や銅の特性Ｘ線は吸収されずに透過させることができる。
【００４１】
本発明で使用する遮断フィルタ２２は、第一、第二の波長のＸ線の強度のいずれか一方を他方より大きく減衰させるハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタ機能を有している限りでは、上記のように第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、第一の波長のＸ線の減衰率の方が大きく形成されている場合に限定されず、第二の波長のＸ線の強度の減衰率よりも、第一の波長のＸ線の減衰率の方が小さく形成されていてもよい。
例えばシリコンの真空溶解精製の場合には、遮断フィルタ２２は銅より原子番号が１〜２小さい元素と、鉄より原子番号が１〜２小さい元素が含有され、第一の波長のＸ線の強度よりも第二の波長のＸ線の強度を大きく減衰させるように構成し、制御装置７０は、検出されたＸ線の強度が電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの強度よりも減少し、所定のしきい値よりも減少すると、電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させるように構成する。
なお、ハイパスフィルタは対象とするエネルギー以下のＸ線をそれ以上のエネルギーを持つＸ線より大きく減衰させる機能であり、バンドパスフィルタは対象とする範囲外のエネルギーのＸ線を、範囲内のエネルギーのＸ線より大きく減衰させる機能である。
第一例の電子線照射装置１０では、分光機能を持たないＸ線検知器２０を使うために安価であり、ハイパワーの電子線を用いる全ての装置に低コストで本発明を付帯させることができる。また、分光機能を持ったＸ線検知器に比べて、特定波長のＸ線の強度の検出速度が速く、電子線が照射対象物から外れた場合の被害をより小さくできる。
【００４２】
＜第二例の電子線照射装置の構造＞
本発明の第二例の電子線照射装置の構造を説明する。
図５は本発明を用いた電子線照射装置の第二例の実施形態を説明するための図であり、第二例の電子線照射装置１０’の内部構成図である。第二例の電子線照射装置１０’のうち、第一例の電子線照射装置１０の構造と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
第二例の電子線照射装置１０’では、第一例の電子線照射装置１０とは異なり、異常検知装置８０ｃの遮断フィルタ２２とＸ線検出装置２０は、真空槽１１内で容器５０の横方向（水平方向）に容器５０からできるだけ離れて配置されている。
一般に蒸気が到達する量は、蒸発源（本発明では照射対象物６０）からの距離の二乗に反比例する。また蒸気の角度分布は蒸発源の真上方向を０度とし、そこからの角度をΦとすると、ｃｏｓnΦに比例する（ｎは４〜８の値を取る）。従って、蒸気が横方向へ放出される量はｃｏｓn９０°＝０となる。また、壁に到達する蒸気は、壁に付着し、堆積するので、壁で反射することはほとんど無い。従って、第二例の電子線照射装置１０’ではＸ線検出装置２０に蒸気はほとんど到達しない。
【００４３】
一方、Ｘ線は真空槽１１の内壁や他の構造部材（すなわち電子銃３０の筐体３１、溶解材料追加装置１２、容器５０）で反射する割合が大きいので、照射対象物６０から放出された特性Ｘ線はＸ線検出装置２０に入射し、強度が検出される。
従って、第二例の電子線照射装置１０’では、Ｘ線検出装置２０の遮断フィルタ２２への蒸気の付着堆積が減り、遮断フィルタ２２の交換頻度を減少できる。さらに、Ｘ線検出装置２０からスリット板２６、回転軸２７、モーター２８を除くこともできる。
第二例の電子線照射装置１０’を用いた電子線照射方法は、第一例の電子線照射装置１０を用いた電子線照射方法と同様であり、説明を省略する。
＜第三例の電子線照射装置の構造＞
本発明の第三例の電子線照射装置の構造を説明する。
図６は第三例の電子線照射装置１１０の内部構成図である。第三例の電子線照射装置１１０のうち、第一例の電子線照射装置１０の構造と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
第三例の電子線照射装置１１０は、第一例の電子線照射装置１０の異常検知装置８０とは異なる構成の異常検知装置１８０を有している。すなわち、第三例の電子線照射装置１１０の異常検知装置１８０は、照射対象物６０から放出されるＸ線と外側部材から放出されるＸ線とが入射する位置に配置され、入射したＸ線のうち特定波長のＸ線の強度を検出するＸ線検出装置１２０と、Ｘ線検出装置１２０が検出した特定波長のＸ線の強度が、電子線が照射対象物６０に照射されているときの特定波長のＸ線の強度と異なる場合には、電子線を停止させる制御装置１７０とを有している。
図７はＸ線検出装置１２０の内部構成図を示している。第一例の電子線照射装置１０のＸ線検出装置２０と構造が同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
Ｘ線検出装置１２０のケース２１の内側にはＸ線検知部１２４が配置されている。Ｘ線検知部１２４にはＸ線検出装置電源２５が電気的に接続されている。
本実施形態での電子線エネルギーは数ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度であるので、電子線を照射された対象物から放出されるＸ線のエネルギーも同様の範囲となる。Ｘ線検知部１２４には、この範囲のエネルギー（波長）のＸ線に感度を持つ、Ｘ線用として市販されている元素分析用の検出器（回折格子を使用したタイプやリチウムドリフト型半導体タイプ）が使用される。
ケース２１の開口には検知窓１２３がケース２１の内側を気密に蓋するように配置されている。検知窓１２３はＸ線を透過させるために薄く（１０μｍ〜５０μｍ）かつ真空壁としてケース２１内部の気密を保つために十分な強度を有するものが用いられ、本実施例では低原子番号のＢｅ金属箔やプラスチックフィルムに金属メッシュが補強剤として組み合わされたものが用いられる。
制御装置１７０はＸ線検出装置１２０に接続され、Ｘ線検出装置１２０で検出された特定波長のＸ線の強度（特定波長ごとの強度の分布、分光スペクトル）をモニタし、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの特定波長のＸ線の強度との波長ごとの差分を求め、検出された特定波長のＸ線の強度が、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの特定波長のＸ線の強度と異なる場合には、電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させるように構成されている。
第三例の電子線照射装置１１０を用いた電子線照射方法は、第一例の電子線照射装置１０を用いた電子線照射方法と比べて、異常検知方法以外は同じであり、異常検知方法以外の説明を省略する。
第三例の電子線照射装置１１０を用いた電子線照射方法の異常検知方法を説明する。
第一例の電子線照射装置１０を用いた電子線照射方法と同様にして、電子銃３０から照射対象物６０に電子線を照射すると、照射対象物６０の主成分であるシリコンから、第一の波長の特性Ｘ線が放出され、Ｘ線検出装置１２０に入射する。制御装置１７０はＸ線検出装置１２０で検出される特定波長のＸ線の強度をモニタしている。
電子線を照射中に例えば揺動コイル３８に異常な電流が供給され、電子線の照射位置が照射対象物６０の照射面から外れると、電子線は照射面の外側である容器５０や真空槽１１の壁面に当たる。
外側容器５１の材質は銅（Ｃｕ）であり、銅の元素をシリコンの元素よりも多く含有しているので、電子線を照射された外側容器５１からは第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線が放出される。
また真空槽１１の材質はステンレス又は鉄であり、鉄の元素をシリコンの元素よりも多く含有しているので、電子線を照射された真空槽１１の槽壁からは第一の波長とは異なる第二の波長の特性Ｘ線が放出される。
容器５０や真空槽１１の槽壁から放出された第二の波長の特性Ｘ線はＸ線検出装置１２０に入射し、Ｘ線検出装置１２０は、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの特定波長のＸ線の強度とは異なる特定波長のＸ線の強度を検出する。制御装置１７０は電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させる。
これによって、容器５０や真空槽１１の槽壁が溶解、破損する前に電子線の放出を停止できる。
第一例の電子線照射装置１０では照射対象物６０の種類に応じて所定の元素を含有する遮断フィルタ２２が必要であったが、第三例の電子線照射装置１１０では遮断フィルタ２２が不要になるという利点がある。
第三例の電子線照射装置１１０のＸ線検出装置１２０の配置は上記構成に限定されず、第二例の電子線照射装置１０’と同様に、容器５０の横方向（水平方向）に容器５０からできるだけ離れて配置された構成も本発明に含まれる。この場合には、Ｘ線検出装置１２０への蒸気の付着が減り、Ｘ線検出装置１２０の交換頻度を減少できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０、１０’、１１０……電子線照射装置
１１……真空槽
１３……真空排気装置
２０、１２０……Ｘ線検出装置
２２……遮断フィルタ
３０……電子銃
３８……磁界形成手段（揺動コイル）
４９……磁界制御装置
５２……るつぼ部
６０……照射対象物
７０、１７０……制御装置
８０、１８０……異常検知装置
【図１】
2011102320.tif 000003
【図２】
2011102320.tif 000004
【図３】
2011102320.tif 000005
【図４】
2011102320.tif 000006
【図５】
2011102320.tif 000007
【図６】
2011102320.tif 000008
【図７】
2011102320.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月6日(2012.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
外側容器５１の内部には流路５３が設けられ、流路５３内には温度管理された液体を流すことができるようになっている。内側容器５２は内側に照射対象物６０を保持できるように構成されている。
ここでは外側容器５１の材質は銅であり、銅の元素をシリコンの元素よりも多く含有している。内側容器５２の材質はグラファイトである。
なお、本発明の容器５０は上記構成に限定されず、内側容器５２を省いて、外側容器５１の内側に直接照射対象物６０を載置するように構成してもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
＜電子銃の構造＞
次に上述の電子銃３０の構造を説明する。図４は電子銃３０の内部構成図を示している。
電子銃３０は一端に開口である銃口１１４が設けられた有底筒状の筐体３１を有している。
筐体３１の内側には中心軸線上にガン室１１０と接続路１１１と中間室１１２と放出路１１３とが、筐体３１の底部から銃口１１４に向かってこの順に並んで設けられている。
ガン室１１０と中間室１１２にはそれぞれ電子銃用真空排気部１１７ａ、１１７ｂが接続され、電子銃用真空排気部１１７ａ、１１７ｂは各室１１０、１１２内をそれぞれ真空排気可能に構成されている。接続路１１１は内周がガン室１１０や中間室１１２よりも小さく形成され、ガン室１１０内と中間室１１２内を接続するように構成され、従って、ガン室１１０と中間室１１２と接続路１１１とで差動排気構造を成している。接続路１１１の内側には仕切バルブ３９が配置されている。
中間室１１２内は放出路１１３を介して銃口１１４に接続されている。
以下、筐体３１の銃口１１４に対して底部側を上流、その逆側を下流と呼ぶ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図４を参照し、真空槽１１内を真空排気すると、真空槽１１の側壁に気密に挿設された電子銃３０の筐体３１内も真空排気される。
真空槽１１内の圧力が１０-2Ｐａ台に入ったら、電子銃用真空排気部１１７ａ、１１７ｂにより電子銃３０のガン室１１０と中間室１１２内を真空排気し、仕切バルブ３９を開く。
中間室１１２を設けて差動排気構造にしているため、以後、真空槽１１内の圧力が電子線照射等により上昇し、１×１０-1Ｐａ程度になってもガン室１１０内の圧力を５×１０-3Ｐａ以下に保つことができる。このことにより、ガン室１１０内での異常放電を防ぎ、フィラメント３２及びカソード３３の焼損を防ぐことができる。
電子銃３０の筐体３１、アノード３５、真空槽１１、容器５０をいずれも電気的に接地しておく。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
電子線を照射中に例えば揺動コイル３８に異常な電流が供給され、電子線の照射位置が照射対象物６０の照射面から外れると、電子線は照射面の外側である内側容器５２と外側容器５１に順に当たる。
ここでは外側容器５１の材質は銅（Ｃｕ）であり、銅の元素をシリコンの元素よりも多く含有しているので、電子線を照射された外側容器５１からは銅の特性Ｘ線のエネルギー（第二の波長）である８．０４０ｋｅＶ（Ｋα線）又は８．９７９ｋｅＶ（Ｋβ線）のＸ線が第一の波長のＸ線よりも大きな強度で放出される。
容器５０から放出されたＸ線は遮断フィルタ２２に入射する。第二の波長のＸ線は第一の波長のＸ線よりは減衰されずに遮断フィルタ２２を通過し、Ｘ線検出装置２０に入射する。
従って、Ｘ線検出装置２０で検出されるＸ線の強度は、電子線が照射対象物６０に照射されている状態のときの強度より増大し、所定のしきい値より増大する。制御装置７０は電子銃電源４０に停止信号を送信して、電子銃３０からの電子線の放出を停止させる。
これによって、外側容器５１が溶解、破損する前に電子線の放出を停止でき、外側容器５１に穴が開いて真空中に水漏れ現象が生じることを防止できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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【国際調査報告】
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