(57)【要約】      （修正有）【課題】特に制御グリッドを用いずに、本質的に一様なビームプロファイルを有する電子ビームを発生させる電子ビーム発生器及び電子ビーム殺菌デバイスを提供する。【解決手段】電子ビーム照射によってパッケージング容器を殺菌するための電子ビーム発生器３０であって、電子ビームを放出する電子放出デバイスを備え、前記電子放出デバイスが、螺旋部分３６を有するフィラメントと、前記フィラメントの外側端部に接続された平坦な外側支持素子５０と、を備え、前記外側支持素子５０が、前記電子放出デバイスに機械的及び／又は電気的に接続するため、円周方向に離間した少なくとも３つの接続点５８を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム照射によってパッケージング容器を殺菌するための電子ビーム発生器であって、
電子ビームを放出する電子放出デバイス（３２）とを備え、
前記電子放出デバイス（３２）が、螺旋部分（３６）を有するフィラメント（３４）と、前記フィラメント（３４）の外側端部に接続された平坦な外側支持素子（５０）と、を備え、
前記外側支持素子（５０）が、前記電子放出デバイス（３２）に機械的及び／又は電気的に接続するため、円周方向に離間した少なくとも３つの接続点（５８）を備える、電子ビーム発生器。
【請求項２】
電子ビーム照射によってパッケージング容器を殺菌するための電子ビーム発生器であって、
電子ビームを放出する電子放出デバイス（３２）を備え、
前記電子放出デバイス（３２）が、
螺旋部分（３６）を有するフィラメント（３４）と、
前記フィラメント（３４）の外側端部に接続された平坦な外側支持素子（５０）と、を備え、
前記フィラメント（３４）は、動作温度における熱膨張を補償するため、平面ではなく凹状又は凸状に配置される、電子ビーム発生器。
【請求項３】
電子ビーム照射によってパッケージング容器を殺菌するための電子ビーム発生器であって、
電子ビームを放出する電子放出デバイス（３２）を備え、
前記電子放出デバイス（３２）が、
螺旋部分（３６）を有するフィラメント（３４）と、
前記フィラメント（３４）の外側端部に接続された平坦な外側支持素子（５０）と、を備え、
前記外側支持素子（５０）は、前記外側端部の近傍に形成されたギャップ（５４）と、前記ギャップによって分岐された二つのリブ状構造（５６）を備える、電子ビーム発生器。
【請求項４】
前記リブ状構造（５６）の幅は、前記フィラメント（３４）の巻線（３８）の幅と同一である、請求項３に記載の電子ビーム発生器。
【請求項５】
前記フィラメント（３４）が複数の巻線（３８）を備え、半径方向における巻線（３８）間の距離（ｄ）が、半径方向における巻線（３８）の幅（ｗ）以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子ビーム発生器。
【請求項６】
前記フィラメント（３４）が、３巻から８巻の間、又は３巻から５巻の間の巻線を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子ビーム発生器。
【請求項７】
前記フィラメント（３４）が、内側支持素子（６０）及び／又は外側支持素子（５０）と一体になる接続部分（４２、４４）を備え、前記接続部分（４２、４４）が、半径方向と円周方向との間の屈曲部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電子ビーム発生器。
【請求項８】
前記フィラメント（３４）の螺旋部分（３６）が、長手方向に沿って一定の幅（ｗ）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子ビーム発生器。
【請求項９】
前記フィラメント（３４）の螺旋部分（３６）が、長手方向に沿って変化する幅（ｗ）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電子ビーム発生器。
【請求項１０】
前記螺旋部分（３６）の少なくとも外側巻線（８０）が、長手方向に沿って変化する幅（ｗ）を有することを特徴とする請求項９に記載の電子ビーム発生器。
【請求項１１】
前記電子放出デバイス（３２）がディスク状であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の電子ビーム発生器。
【請求項１２】
内側支持素子（６０）が、前記電子放出デバイス（３２）に機械的及び／又は電気的に接続するための少なくとも一つの接続点（６８）を備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の電子ビーム発生器。
【請求項１３】
電子ビーム照射によってパッケージング容器を殺菌するための電子ビーム殺菌デバイス（１０）であって、
内部空間（１４）を封入し、且つ電子射出窓（３０）を備える筐体（１２）と、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の電子ビーム発生器（３０）とを備える、電子ビーム殺菌デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム発生器、及び電子ビーム照射によってパッケージング容器を殺菌するための電子ビーム殺菌デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体及び部分的に液体の製品を含む食品及び医薬品をパッケージング容器に詰めることは一般的に行われている。このようなパッケージング容器は、例えば、紙又は板紙の少なくとも一つの層と、一つ以上のバリア層（例えば、アルミニウム箔及び／又はポリマー物質（例えばポリエチレン層））とを備える積層体から製造され得る。
【０００３】
特に医薬品及び食品産業において、パッケージ容器は、製品で充填される前に殺菌される。これによって、パッケージング容器の表面に存在し得るバクテリア、菌類、ウイルス、胞子等の微生物が除去される。
【０００４】
パッケージング容器を殺菌する既知の方法は、電荷、特に電子ビームの照射によるものである。既知の電子ビーム殺菌デバイスは、電子射出窓が設けられた真空筐体内に配置された電子ビーム発生器を備える。電子ビーム発生器は、電源に接続されたフィラメントを備える。電流がフィラメントに流されると、フィラメントの電気抵抗が、２０００Ｋ程度等の高温にフィラメントを加熱させる。この加熱が、フィラメントに電子雲を放出させる。フィラメント付近のカソードと電子射出窓（アノードである）との間の高電位差によって、電子を電子射出窓に向けて加速させる。電子の高エネルギーのため、電子は、電子射出窓を通過して、ターゲット領域、つまり殺菌されるパッケージング容器の表面に向かう。
【０００５】
パッケージング容器の内側を殺菌するためにパッケージング容器内に降下させることができる電子ビーム殺菌デバイス又はエミッタが存在している。パッケージング容器の内側殺菌用に構成された既知の電子ビーム殺菌デバイスは、パッケージング容器内に少なくとも部分的に挿入されるように構成された略チューブ状筐体を備える。電子射出窓は、チューブ状筐体の前端に配置され、略円形状を有する。フィラメントは、筐体、つまり真空チャンバ内に配置されて、電子ビームを発生させて、その電子ビームは、高電位差によって、電子射出窓に向けられる。
【０００６】
電子ビーム殺菌デバイス用の既知のフィラメントはリング状である。このようなリング状のフィラメントは、中心にピークを有し、半径方向に減少していく電流密度を有するビームプロファイルを生じさせる。ここで、“ビームプロファイル”との用語は、特に、電子ビームの伝播方向に垂直な方向におけるビーム強度プロファイルに関し、より具体的には、電子射出窓の半径に沿った電流強度又は電流密度に関する。
【０００７】
より均一又は一様なビームプロファイルを生じさせるため、フィラメントと電子射出窓との間にビーム成形グリッドを配置して、電子ビームを成形することが知られている。ビーム成形グリッドは、複数の開口を備え、特に、電子ビームをより均一なビームに拡散するため、及び、電子ビームを電子射出窓に向けて集束させるために用いられる。
【０００８】
電子ビーム成形グリッドを備える電子ビーム殺菌デバイスが特許文献１に開示されている。グリッドは電圧源に接続される。グリッドに正又は負の電圧を印加することによって、又は印加しないことによって、フィラメントで形成された電子がグリッドを出て行く又は出て行かないようになる。グリッドは、ビームプロファイルを成形するために少なくとも二つの動作部分を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１９２９８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、特に制御グリッドを用いずに、本質的に一様なビームプロファイルを有する電子ビームを発生させる電子ビーム発生器及び電子ビーム殺菌デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本目的は、請求項１に係る電子ビーム発生器及び請求項１１に係る電子ビーム殺菌デバイスを有する本発明によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項、及び、特に添付図面と共に参照される以下の説明に定められている。
【００１２】
電子ビーム発生器は、２０００Ｋ程度等の高温、例えば少なくとも１８００Ｋに加熱された際に電子ビームを放出するように構成された電子放出デバイスを備える。電子放出デバイスは、実質的に平坦な形状を有し、好ましくは平坦な電子放出デバイスの外側部分と内側部分との間に延在する螺旋部分を有するフィラメントを備える。
【００１３】
本発明に係る電子ビーム殺菌デバイスは、電子ビーム照射によって、パッケージング容器、特にパッケージング容器の内側を殺菌するように構成される。電子ビーム殺菌デバイスは、内側空間を封入する筐体を備え、その筐体は電子射出窓を備える。本発明に係る電子ビーム発生器は、電子ビームを発生させるために内側空間内に配置される。電子ビームは、パッケージング容器を殺菌するために電子射出窓を介して筐体から射出する。
【００１４】
本発明の第一態様は、略ディスク状としても説明され得る電子放出デバイスを提供することである。電子ビーム放出デバイスは、好ましくは内部に形成された自由空間を有する実質的に円形のプレートである。ディスク状の電子放出デバイスは、好ましくは最大０．３ｍｍ、好ましくは最大０．２ｍｍの厚さを有する。厚さは、好ましくは一様である（貫通スリット又は開口を除く）。電子放出デバイスの直径は、好ましくは少なくとも１ｃｍ、より好ましくは数センチメートル程度、例えば１．５ｃｍから５ｃｍまでの間である。
【００１５】
本発明の第二態様は、ディスク状電子放出デバイス内部の螺旋フィラメントを提供することである。つまり、ディスク状電子放出デバイスは、螺旋部分を備える。螺旋部分（フィラメント）自体は、平坦な形状、つまり、円形の断面ではなくて、矩形の断面を有する。ディスク状のエミッタは、好ましくは、ディスクの物質に形成された螺旋スリット、を備えることによって、ディスク状の電子放出デバイス内に平坦な螺旋フィラメントを形成する。本発明の電子放出デバイスは、その内部に形成された少なくとも一つのスリットを有するディスクとも記載され得て、ディスクの部分に、螺旋フィラメントが形成される。螺旋フィラメントは、実質的に一様なビームプロファイルを生じさせるので、電子射出窓において一様な温度を生じさせる。
【００１６】
本発明の一実施形態では、電子放出デバイスは、螺旋フィラメントの外側端部に接続された平坦な外側支持素子を備える。つまり、螺旋フィラメントは、平坦な電子放出デバイスの半径全体にわたって延在しておらず、外側端部において支持素子（好ましくはリング状である）と一体になる。この外側支持素子又は支持リングは、フィラメントの巻線の半径方向の広がり（幅）よりも少なくとも数倍大きな半径方向の広がりを有し得る。従って、電子ビーム発生器の螺旋部分と比較したそのサイズ、つまりはその低い温度のため、支持リングは、電子ビーム発生器を動作させる際に、通常は電子を放出しない。つまり、支持リングのサイズは、電子ビーム発生器を動作させる際に電子を放出しないようなものとされる。動作中には、１ミリアンペア（ｍＡ）から１０ｍＡまでの間、好ましくは１ｍＡから４ｍＡまでの電子電流が、電子放出デバイス、特にフィラメントによって放出される。電子放出デバイスに供給される電力は、１００ワット（Ｗ）から４００Ｗ程度であり得る。より大型の電子放出デバイスでは、４ｍＡから６ｍＡまでの間の電子電流が、フィラメントによって放出され得る。そして、供給される電力は略３００〜５００Ｗとなる。
【００１７】
外側支持素子又は支持リングは、好ましくは、電子放出デバイスを支持するように構成される。本発明の一実施形態では、外側支持素子は、電子放出デバイスに機械的及び／又は電気的に接続するための少なくとも一つの接続部分を備える。例えば、１個、２個、３個又はそれ以上の接続部分が、外側支持素子に設けられ得る。接続部分は、好ましくは、外側支持素子の円周方向に分布する。接続部分は、支持棒等の支持構造を機械的に取り付けるためのインターフェースであり得る。例えば、外側支持素子は、支持棒を接続する（受け入れる）ための一つ以上の開口を有し得る。他の代替例は、外側支持素子を多数の点において支持筐体に溶接することである。内側支持素子は、支持筐体に接続されたピンに溶接され得る。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、ギャップが外側支持素子に形成される。ギャップ又は孔は、好ましくは、フィラメントが外側支持素子と一体になる又は接続するフィラメントの接続部分に隣接する外側支持素子の部分に形成される。特に、ギャップは、フィラメントの外側接続部分の半径方向外側の外側支持素子の部分に形成され得る。この領域に形成されたギャップは、この領域における物質が少ないので、フィラメントの接続部分近くの外側支持素子の領域の温度を高くする。これは、螺旋フィラメントの外側端部においてビームプロファイルが急激に減少しないようにする。従って、より一様なプロファイルを、特に半径方向外側の部分において達成することができる。
【００１９】
ギャップは、好ましくは外側支持素子の円周方向に延在するスリットとして形成され得る。ギャップは、外側支持素子の内縁とギャップ（開口）自体との間にリブ状の構造を形成又は発生させる。スリットの長さは、１０°から１８０°程度、特に２０°から６０°程度のものとなり得る。
【００２０】
本発明の一実施形態では、フィラメントは複数の巻線を備え、半径方向における巻線間の距離は、巻線の半径方向の広がり（幅）以下である。つまり、巻線の幅は、巻線間のスリットの幅以上である。スリットサイズを最少にすることによって、ビームプロファイルの均一性を更に高めることができる。
【００２１】
本発明の他の実施形態では、フィラメントの外側巻線と外側支持素子との間の距離は、フィラメントの隣接する巻線間の距離よりも大きい。
【００２２】
フィラメントは、３巻から８巻までの巻線、特に３巻から６巻、３巻から５巻、又は３巻から４巻の巻線を備え得る。巻線の数が増えると、特定の放出電流に必要なフィラメント電力が増大して、効率が低下する。電子放出デバイス、特にフィラメントに好ましい物質はタングステンである。
【００２３】
本発明の一実施形態では、フィラメントが外側支持素子に接続されるフィラメントの外側接続点又は接続部分は、フィラメントが内側支持素子に接続されるフィラメントの内側接続点又は接続部分に対して円周方向にずらされる。内側支持素子及び外側支持素子に対するフィラメントの接続点の円周方向のずれは、円周方向におけるより均一なビームプロファイルを提供する。
【００２４】
他の実施形態によると、フィラメントは、内側支持素子及び／又は外側支持素子と一体になる接続部分を備え、接続部分は、特に半径方向と円周方向との間の屈曲部又は湾曲部を備える。つまり、フィラメントは、螺旋部分及び接続部分を備え、接続部分は、螺旋部分と内側接続素子及び／又は外側接続素子との間に配置され、屈曲部を備える。従って、フィラメントの螺旋部分は、直接的には各支持素子と一体にならず、支持素子に向けて湾曲する。
【００２５】
本発明の他の実施形態では、フィラメントの螺旋部分は、その長手方向に沿って一定の幅を有する。一定の幅又は一定の半径方向の広がりは、一様なビームプロファイルを更に促進する。
【００２６】
他の好ましい実施形態では、電子放出デバイスは、フィラメントの内側端部に接続された内側（好ましくは平坦な）支持素子を備える。内側支持素子は、フィラメントの巻線の半径方向の広がり（幅）よりも少なくとも数倍大きな半径方向の広がりを有し得る。電子ビーム発生器の螺旋部分と比較したそのサイズ、つまりはその低い温度のため、内側支持素子は、電子ビーム発生器を作動させる際に通常は電子を放出しない。
【００２７】
内側支持素子は、好ましくは、電子放出デバイスを支持するように構成される。本発明の一実施形態では、内側支持素子は、電子放出デバイスに機械的及び／又は電気的に接続するための少なくとも一つの接続部分を備える。接続部分は、支持棒等の支持構造を機械的に取り付けるためのインターフェース、例えば、内側支持素子に形成された開口であり得る。内側支持素子は、特に支持リングであり得る。
【００２８】
内側支持素子は、好ましくはディスク状又はリング状である。内側支持素子は、特に、スリットを有さない完全なディスクであり得る。他の実施形態では、スリット又は孔が内側支持素子に設けられ得る。孔、特に貫通孔は、好ましくは、内側支持素子の中心に形成される。孔は、フィラメントの接続部分近くの外側支持素子の領域の温度を高くして、螺旋フィラメントの内側端部においてビームプロファイルが急激に減少しないようにする。従って、より一様なビームプロファイルを特に半径方向内側の部分において達成すること
ができる。
【００２９】
本発明の他の態様によると、電子放出フィラメントは、内側支持素子（特にプレート又はリング）及び外側支持素子（特にリング）と一体形成され、内側支持素子及び外側支持素子のみによって支持される。内側支持素子及び外側支持素子並びにフィラメントは、ディスクとして共に形成され得て、好ましくは一定の厚さを有する。
【００３０】
一以上の実施形態において、フィラメントの螺旋部分は、長手方向に沿って変化する幅を有する。特に、一以上の実施形態において、螺旋部分の少なくとも外側巻線は、長手方向に沿って変化する幅を有する。このようにして、フィラメントの扇形区域に対して温度を調整することができ、螺旋部分の扇形区域間の変化が小さく、電子の半径方向部分が正確で、窓にわたって一様な電子ビームが達成される。各扇形区域内の電子放出、つまり発生する電子量は、同様なものとなり、利用可能な放出表面領域及びその領域の温度に依存する。
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明を更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る電子ビーム発生器の第一実施形態を示す。
【図２】図１に係る電子ビーム発生器が生じさせるビームプロファイルを示す。
【図３】本発明に係る電子ビーム発生器の第二実施形態を示す。
【図４】本発明の係る電子ビーム発生器の一実施形態の側面図を示す。
【図５】本発明の電子ビーム発生器を備える本発明に係る電子ビーム殺菌デバイスを    示す。
【図６】図５の電子ビーム殺菌デバイスの断面図を示す。
【図７ａ】本発明に係る電子ビーム発生器の第三実施形態を示す。
【図７ｂ】図７ａの実施形態の一部分を誇張して示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
全図面において、同じ又は同様の要素には同じ参照番号が付されている。異なる図面に記されている特徴は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせ可能である。
【００３４】
図５は、パッケージング容器、特に食品又は医薬品容器の内側殺菌用の本発明に係る電子ビーム殺菌デバイス１０を示す。
【００３５】
図６は、図５の電子ビーム殺菌デバイスの断面図を示す。
【００３６】
図５及び図６には、電子ビーム殺菌デバイス１０が示されている。電子ビーム殺菌デバイス１０は、内部空間、特に真空空間を封入する筐体１２を備える。筐体１２又は真空チャンバは、長手方向軸Ａ周りで軸対称な実質的にシリンダー形状を有する。筐体１２は、本発明の電子ビーム発生器３０が配置される第一筐体部分１４と、容器の内側を殺菌するようにパッケージング容器内に挿入されるように構成されたチューブ状の第二筐体部分１６とを備える。電子射出窓１８は、第一筐体部分１４に対向する第二筐体部分１６の前端に形成される。電子射出窓１８は、電子透過性箔１９と、箔支持部材２０とを備える。電子加速領域が、電子ビーム発生器３０と電子射出窓１８との間において、特に第二筐体部分１６内において第二筐体部分１６に沿って形成される。加速領域は、単一の電子ｅ−の伝播経路によって例示されている。
【００３７】
真空筐体１２、特に第一筐体部分１４内に配置された電子ビーム発生器３０は、高温、特に２０００Ｋ程度に加熱されると、電子雲を発生させるように構成され、その電子雲は電子射出窓１８に向けて加速される。以下、図１から図４を参照して、本発明に係る電子ビーム発生器の実施形態を説明する。
【００３８】
図１は、本発明に係る電子ビーム発生器３０の第一実施形態を示す。電子ビーム発生器３０は、平坦なディスク状の形状に一体形成されている電子放出デバイス３２を備える。電子放出デバイス３２は、数センチメートル（少なくとも２センチメートル、少なくとも３センチメートル、少なくとも５センチメートル等）の直径を有し得る。電子放出デバイス３２の厚さは、０．０５ミリメートルから０．１５ミリメートルまでの範囲内となり得る。好ましくは、電子放出デバイス３２の厚さは０．２ミリメートル以下である。厚さは、電子放出デバイス３２の半径方向に沿って変化し得るが、全体としては略一定である。
【００３９】
電子放出デバイス３２は、フィラメント３４と、支持素子５０、６０とを備える。フィラメントは略螺旋形状を有する。フィラメント３４は、複数の巻線３８を備える。外側支持素子５０はフィラメント３４を取り囲む。フィラメント３４の第一（外側）端部に配置された第一外側接続部分４２において、フィラメント３４が外側支持素子５０に接続される。外側支持素子５０は、フィラメント３４を取り囲み、好ましくは、フィラメント３４と一体形成される。フィラメント３４及び外側支持素子５０は、共通平面（レベル）内に配置される。
【００４０】
フィラメント３４の第二長手方向端部（内側端部）は、ディスク形状を有する内側支持素子６０に接続される。内側支持素子６０は、好ましくは、フィラメント３４と一体形成され、第二内側接続部分４４においてフィラメント３４に接続される。フィラメント３４、外側支持素子５０、及び内側支持素子６０は、好ましくはタングステン製である。
【００４１】
外側支持素子５０及び内側支持素子６０は、フィラメント３４の各長手方向端部に接続することによってフィラメント３４を支持するように構成される。フィラメント３４は、好ましくは、外側支持素子５０及び内側支持素子６０のみによって支持される。つまり、フィラメント３４は、各長手方向端部においてのみ支持される。外側支持素子５０及び内側支持素子６０のサイズによって、外側支持素子５０及び内側支持素子６０の温度は、フィラメント３４の温度よりも顕著に低く、特に、外側支持素子５０及び内側支持素子６０によってほとんど又は基本的には全く電子が放出されないようになる。
【００４２】
フィラメント３４は、螺旋部分３６と、外側支持素子５０に接続する第一接続部分４２と、内側支持素子６０に接続する第二接続部分４４とを備える。第一接続部分４２は、特に円形である外側支持素子５０の内縁５２に螺旋部分３６を接続するために外巻の屈曲部を有する。第二接続部分４４は、特に円形である内側接続部分６０の外縁６２に螺旋部分３６を接続するために内巻の屈曲部を有する。
【００４３】
第一接続部分４２は、第二接続部分４４に対して円周方向にずらされる。つまり、フィラメント３４の巻線３８の数は整数ではない。フィラメント３４は、複数の完全な巻線３８と、一つの巻線３８部分とを含み、その部分は、好ましくは、完全な巻線３８の２０％から８０％までの間である。好ましい実施形態では、円周方向における第一接続部分３２と第二接続部分４４との間のずれは、４５°から７５°までの間である。
【００４４】
各巻線３８の間には、自由空間、距離、又は隙間４８が形成される。図１に見て取れるように、隙間４８は、巻線３８のサイズに略等しいサイズを有する。この場合、“サイズ”との用語は、特に、幅、つまり、半径方向における広がりを称する。距離又は隙間４８の幅には、図面においてｄが付されていて、巻線３８の幅には、図面においてｗが付されている。隙間４８のサイズ、つまり距離ｄは、巻線３８のサイズ、つまり幅ｗよりも小さいことが好ましくなり得る。
【００４５】
図１に係る電子ビーム発生器３０で達成可能なビームプロファイルが、図２に示されている。ビームプロファイルは、電子ビーム発生器３０の中心点に関して実質的に対称であるので、射出窓の半径に沿ってのみ示してある。原点は、射出窓の中心である。図２に表されるグラフは、電子ビーム殺菌デバイス１０の電子射出窓１８で測定された線量に関する。電子放出デバイス３２の中心は、温度が低いので、放出性ではない。中心からの距離が大きくなると、温度が上昇し、長手方向の沿ったフィラメント３４の特定の点において最大値に達する。その後、温度は、外側支持素子５０近くのフィラメント３４の端部において減少する。中心における放出の減少は、中心に向かって散乱される電子を補償するので、望ましい効果である。電子射出窓１８において測定された強度は、電子射出窓１８の半径に沿って実質的に一様であるが、電子射出窓１８の外側円周近くにピークを有する。
【００４６】
螺旋部分３６の直径は、筐体１２の設計、特に第二筐体部分１６（嘴部）の設計と共に、ビームプロファイルの直径を決定する。一実施形態では、フィラメント３４の直径（外側支持素子５０の内径に対応）は、電子射出窓１８の直径に対応する。つまり、外側支持素子５０は、電子射出窓１８の直径よりも大きな直径を有する。
【００４７】
隣接する巻線３８の間の隙間４８のサイズ（スリットサイズ）が、電子がどれ位散乱されるのかと、電子放出デバイス３２の背面からの電流がどれ位第二筐体部分１６（チューブ）に到達することができるのかを決定する。図１及び図３に示される構成が、有利な構成を提供することが分かっている。
【００４８】
電子ビーム発生器３０の第二実施形態が、図３に示されている。本実施形態は、図１に示される実施形態に本質的に対応しており、相違点についてのみ説明する。外側支持素子５０は、フィラメント３４が外側支持素子５０と一体になる外側支持素子５０の部分に位置するギャップ５４（空隙）を備える。ギャップ５４は、円周方向に延在するスリットとして形成されて、フィラメント３４が二つのリブ又はフィン５６に分岐する。リブ５６のサイズは、電子ビーム発生器３０を作動させた際に、温度が、残りの外側支持素子５０の温度よりも高くなるようなものにされる。従って、フィラメント３４の外側端部の温度は、外側支持素子５０と一体になる点において急激に降下しなくなる。好ましくは、リブ５６の幅は、フィラメント３４の巻線３８の幅に本質的に対応する。円周方向におけるギャップ５４又はスリットの広がりは、４５°から１３５°までの間、好ましくは、略９０°である。ギャップ５４は、フィラメント３４の第一接続部分４２の半径方向外側の部分に配置されて、フィラメント３４が、その外側端部において分岐するようになる。つまり、外側支持素子５０は、フィラメント３４の第一接続部分４２に隣接して二つのリブ状構造を備える。
【００４９】
内側支持素子６０は、ギャップ、つまり孔６４も備える。孔６４は、内側支持素子６０の中心に位置して、内側支持素子６０が円形状を有するようになる。孔の中心は軸Ａと整列している。内側支持素子６０の中心の孔は、後述の中心支持棒７２として用いられる。内側支持素子６０と比較して、第二接続部分４４における幅が小さいため、第二接続部分４４における温度は高くなる。
【００５０】
図４に示されるように、ディスク状電子放出デバイス３２は、支持構造７０によって支持される。支持構造７０は、支持筐体７４と、複数の支持棒（バー又はロッド）７２とを備える。中心の支持棒７２は、内側支持素子６０に接続され、一つ以上の外側の支持棒７２は、外側支持素子５０に接続される。各接続について、外側支持素子５０は一つ以上の接続点５８を備え、内側支持素子６０は一つ以上の接続点６８を備える。接続点５８、６８は、外側支持素子５０と内側支持素子６０の孔であり得る。電子ビーム発生器を作動させるための電気接続は、支持棒７２に沿って又は支持棒７２に通して配線される。この支持構造７０は、全ての実施形態に対して有効である。他の接続代替案は溶接であり、つまり、外側支持素子が、多数の点において支持筐体に溶接される。図面において、ディスク状電子放出デバイス３２は平坦であり、つまり、ディスクが平坦であり、平面内に延在する。しかしながら、ディスク状電子放出デバイスは、動作温度において最適な構成が得られるように支持構造内に配置されることに留意されたい。ディスク状電子放出デバイスの最適構成は、必ずしも完全な平坦ではない。動作温度における熱膨張を補償するために室温においてはディスク状電子放出デバイスを平坦ではないように配置することが必要になり得る。従って、ディスク状電子放出デバイスは、支持構造内に凹状又は凸状にも配置され得る。
【００５１】
電子放出デバイス３２の第三実施形態が、図７ａ及び図７ｂに示されている。図７ａの電子放出デバイスは、図３のものと同様に見え、図７ｂの電子放出デバイスは、螺旋部分のみが示されていて、図７ａと同様であるが、見易いように特徴が誇張されている。第三実施形態は、図３に示される実施形態に本質的に対応するので、相違点のみを説明する。これまでの実施形態では、螺旋部分３６は長手方向に沿って一定の幅を有する。本実施形態では、代わりに、螺旋部分は、長手方向に沿って変化する幅を有する。特に、螺旋部分３６の最も外側の巻線である外側巻線８０が、長手方向に沿って変化する幅を有する。幅の変化は、人間の目に見易いものではなく、図７ａでは認識し辛い。一方、図７ｂでは、見易いように、また、変化する幅を説明し易いように、変化が誇張されている。外側巻線８０は、図７ｂに示される仮想線１、２、３及び４によって、扇形区域ａ１、ａ２、ａ３及びａ４に分割されている。
【００５２】
第一接続部分４２において、幅はｗ０であり、これは開始幅であり、残りの巻線の幅である。第一扇形区域ａ１の外側巻線８０は、この幅、つまり幅ｗ０を有する。第二扇形区域ａ２において、幅は増大していく。線１における幅は幅ｗ０に等しいが、幅は線２に向けて滑らかに増大していき、線２において幅はｗ０＋ｄｗである。第三扇形区域ａ３における幅は一定であり、線３までｗ０＋ｄｗに等しい。第四扇形区域ａ４において、幅は、線４においてｗ０に戻るように滑らかに減少していく。
【００５３】
線１と線２との間の角度は略１２０°であり、線２と線３との間の角度は略４０°であり、線３と線４との間の角度は略１００°であり、線４と線１との間の角度は略１００°である。螺旋部分の幅の変化は多数な方法で行うことができるものであり、図７ｂは多数の方法のうち一つを示すものでしかない点を理解されたい。角度は異なるものとなり得て、より多くの又はより少ない扇形区域が存在し得る。更に、幅は、外側巻線においてのみ変化するものではなく、他のいずれの巻線でも変化し得る。それと同時に、外側巻線の幅が一定となり得る。
【００５４】
本実施形態において、ギャップ５４近くのリブ５６ａは、第一接続部分４２の他方の側のリブ５６ｂよりも広い幅を有する。リブ５６ｂもギャップ５４近くにある。リブ５６ａの幅は、幅５６ｂの略二倍である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  電子ビーム殺菌デバイス
１２  筐体
１４  第一筐体部分
１６  第二筐体部分
１８  電子射出窓
１９  箔
２０  箔支持部材
３０  電子ビーム発生器
３２  電子放出デバイス
３４  フィラメント
３６  螺旋部分
３８  巻線
４２  第一接続部分
４４  第二接続部分
４８  隙間
５０  外側支持素子
５２  内縁
５４  ギャップ
５６  リブ
５８  接続点
６０  内側支持素子
６２  外縁
６４  孔
６８  接続点
７０  支持構造
７２  支持棒
７４  指示筐体
８０  外側巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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