(57)【要約】【課題】電子源、カソード電極、及び照射窓の位置関係の組立て精度を緩和できる構成の電子線照射用の電子線管、電子線制御方法及びそれを用いた電子線照射装置を提供する。【解決手段】電子源を中間にして互いに対向する一対の第１の電極と、その一対の第１電極の側方に前記電子源を中間にして互いに対向する一対の第２電極とをそれぞれ配置する。前記第１電極及び第２電極にそれぞれ個別に所定の電圧を印加することで電子線を制御する。【選択図】　　図１
2004020233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子源、
前記電子源ら放出される電子を加速し、所定の部分に設けた窓を通して外部に電子線を照射するアノード電極、
前記電子源を中間に位置せしめ、互いに対向する一対の第１の電極、
前記一対の第１電極の側方に配置され、前記電子源を中間に位置せしめた互いに対向する一対の第２電極、
前記第１電極及び前記第２電極を互いに電気的に絶縁して支持する絶縁支持体、
前記電子源、前記第１電極、前記第２電極、及び前記絶縁支持体を封止して真空状態に収容する真空容器、および
前記電子源、前記第１電極及び前記第２電極にそれぞれ個別に電圧を印加するように前記真空容器を通して外部に導出した導出導体
を有する電子線管。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極を構成する、少なくとも１つの電極の外形形状が、他の電極と異なる形状をもつ
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線管。
【請求項３】
前記第１電極または前記第２電極のいずれか一方の対向長が他方より短い
ことを特徴とする請求項２に記載の電子線管。
【請求項４】
前記第１電極と前記第２電極とがともに平行平板で構成され、前記第１電極と前記第２電極との平行平板がなす角度が９０度である
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電子線管。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極との平行平板のなす角度が非直角である
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電子線管。
【請求項６】
電子源を中間に位置せしめ、互いに対向する一対の第１の電極、及び前記第１電極の側方に配置され、前記電子源を中間に位置せしめた互いに対向する一対の第２電極を構成している各々の電極に個別に所定の電圧を印加して電子線の収束方向を制御する
ことを特徴とする電子線制御方法。
【請求項７】
前記第１電極または前記第２電極のいずれか一方に印加する電圧のみを制御することにより、
前記第１電極または前記第２電極のいずれかの対向面に垂直な１軸方向の制御を行う
ことを特徴とする請求項６に記載の電子線制御方法。
【請求項８】
前記第１電極及び前記第２電極に印加する電圧を同時に制御することにより、
前記第１電極及び前記第２電極のそれぞれの対向面に垂直な２軸方向の制御を同時に行う
ことを特徴とする請求項６に記載の電子線制御方法。
【請求項９】
前記第１電極及び第２電極を構成している各々の電極のうち少なくとも一つの電極に交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項６に記載の電子線制御方法。
【請求項１０】
前記第１電極及び前記第２電極に直流電圧を印加し、少なくとも一つの電極に交流電圧を重畳させて印加する
ことを特徴とする請求項６に記載の電子線制御方法。
【請求項１１】
電子源に印加する電圧が交流である場合に、
前記重畳させて印加する交流電圧は、前記電子源に印加する電圧の振幅よりも大きな振幅をもつ
ことを特徴とする請求項１０に記載の電子線制御方法。
【請求項１２】
前記重畳させて印加する交流電圧は、前記電子源に印加する交流電圧と異なる周波数である
ことを特徴とする請求項１１に記載の電子線制御方法。
【請求項１３】
前記第１電極及び第２電極を構成しているそれぞれの電極のうち少なくとも２つの電極に交流電圧を印加する場合に、交流電圧を印加するそれぞれの電極に異なる位相をもつ交流電圧を印加する
ことを特徴とする請求項９に記載の電子線制御方法。
【請求項１４】
前記異なる位相をもつ交流電圧の位相差を変化させる
ことを特徴とする請求項１３に記載の電子線制御方法。
【請求項１５】
前記異なる位相の交流電圧の位相差が１２０度である
ことを特徴とする請求項１３に記載の電子線制御方法。
【請求項１６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電子線管を、
請求項６〜請求項１５のいずれかに記載の電子線制御方法により制御して、
前記電子線管の窓を通して電子線を被照射物に照射する
ことを特徴とする電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の生産工程において有機溶剤を含有しない（以下、有機溶剤フリーと記す）インクの乾燥等に用いられる電子線照射装置に関する。特に大気中に置かれた被照射物に照射窓を介して効率良く電子線を照射するための電子線管及び電子線制御方法、並びにそれらを用いた電子線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年環境破壊や人体に有害な有機溶剤の使用が問題視され、電子部品の生産工程などにおいて有機溶剤を使用しない、いわゆる溶剤フリーの生産工程が必要とされている。すなわち、有機溶剤が含まれる塗料やインク等の使用は、その乾燥や硬化時に大量の有機溶剤が大気中に排出されるため、排出ガスの無害化処理に多大の費用が発生していた。そこで有機溶剤を含まない溶剤フリーのインクを用いて電子線照射により乾燥や硬化を行う生産工程が提案されている。
この電子線を照射する電子管として特表平１０−５１２０９２号公報に記載されているような電子線管が市販されるようになってきた。
【０００３】
この真空容器の一部に照射窓が取り付けられ大気中に照射を行う構造の特表平１０−５１２０９２号公報に開示されている従来の電子線管につき図１３〜図１５を参照しつつ説明する。
図１３において、従来の電子線管では、電子線を透過させる窓１０を有する電子加速部１９で封止した真空容器１８内に熱電子放出部１２を設け、熱電子放出部１２から放出される熱電子を電子加速部１９で加速しつつ薄く作った下に詳述するアノードの窓１０を通して大気中に電子線を放出する。この電子線管を用いると被照射物を設置する場所の雰囲気を減圧する必要がなく、減圧用の真空ポンプや真空チャンバが不要となり電子線照射装置の構成が簡素化され、しかも扱いやすくなっている。
【０００４】
電子線管の内部の圧力は、熱電子放出部１２が発生した電子線が減衰しないように１０−６〜１０−８Ｔｏｒｒの真空に減圧されている。一方窓１０は電子線が透過するとき減衰しないように、電子線加速部１９を形成するシリコン単結晶アノード電極の一部をエッチング加工して形成した厚さ数μｍ〜数十μｍの薄膜で形成されている。すなわち窓１０が薄く、しかも単結晶薄膜であることにより低エネルギーの電子線でも減衰しないで透過し、外部への電子線照射が可能となっている。
窓１０の面積が大きいほど発生した電子線を効率よく照射できるが、この窓１０は電子線管の内部の減圧圧力と外部の大気圧を仕切る役割も果たさなければならない。窓１０の面積を大きくすると大きな圧力のため窓１０の薄膜が破損してしまうので、通常一辺が数十μｍの四角形の小さい面積の窓を複数個配列し、長辺が１ｍｍ〜２ｍｍで短辺が数十μｍのスリット状の窓に構成している。
【０００５】
上述のように真空容器１８内にある熱電子放出部１２であるフィラメントから発生した熱電子が、カソード電極１３によって小さな照射窓１０に収束され、大気中に電子線を放出する。図１４に示すように、このカソード電極１３は熱電子放出部１２であるフィラメントの長手方向を囲むよう断面（紙面に垂直な断面）がアーチ型の形状をしており、図１３の電極棒４４に接続されて外部から所定の電位を与えられ電子線４０を収束する。
【０００６】
一方図１５に示すように、特開２０００−２４１５９９号公報には同様な薄膜の窓をもつ電子線管において、断面が線状の熱電子発生部４１の長手方向（紙面に垂直な方向）を導電板４７に設けた電界形成電極４６で挟み込むように配置した電子線管が開示されている。
【０００７】
これらの従来の電子線管は、いずれも線状の熱電子発生部を有しているため、窓の長手方向における電子線照射強度のばらつきが大きくなる。そのようなばらつきの影響を少くするため、複数の電子線管を被照射物の移動方向に対して傾斜させて配置しそれぞれの電子線管の窓の長手方向の重なり度を調整することにより、窓の長手方向における電子線照射強度のばらつきを低減した電子線照射装置が特開２００１−１９４５００号公報に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した熱電子の発生源であるフィラメントの長手方向を挟みこむカソード電極を有する従来の電子線管では、組み立てた後に自由に電子線の軌道を変えることができない。したがって電子源であるフィラメントから発生する熱電子を小さな窓に正確に収束させ、効率良く外部に電子線を照射するためには、電子線管を組み立てる工程でフィラメント、カソード及び窓のそれぞれの位置関係を最初からきわめて精度良く配置するため厳しい組立て精度が要求される。
組立て精度が悪いと所望の窓の位置に電子線が収束されず、窓以外の電子線加速部を形成するアノード電極の領域に電子線が衝突してしまい、窓から電子線が照射できなくなるという問題があった。
【０００９】
一方冷陰極のような面状の電子源に対しては窓の長短両方向の電子線の軌道をそれぞれ制御する必要があるが、従来のフィラメントの長手方向を挟みこむカソード電極では短手方向の制御ができないという問題もあった。
【００１０】
本発明は、電子線管内部のフィラメント、カソード、及び窓の位置関係の組立て精度を緩くしても、組立て後に電子線の軌道を自由に制御して窓の位置に収束させることのできる電子線管を提供することを目的とする。さらに電子源がフィラメントのような線状のものだけでなく、冷陰極のような面状の電子源に対しても電子線の軌道が窓の長短手の２軸方向に制御可能な構成の電子線管を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子線管は、電子を放出する電子源、前記電子源から放出される電子を加速し、所定の部分に設けた窓を通して外部に電子線を照射するアノード電極、前記電子源を中間に位置せしめ、互いに対向する一対の第１の電極、前記一対の第１電極の側方に配置され、前記電子源を中間に位置せしめた互いに対向する一対の第２電極、前記第１電極及び前記第２電極を互いに電気的に絶縁して支持する絶縁支持体、前記電子源、前記第１電極、前記第２電極及び前記絶縁支持体を封止して真空状態に収容する真空容器、前記電子源、前記第１電極及び前記第２電極にそれぞれ個別に電圧を印加するように前記真空容器を通して外部に導出した導出導体を有している。
【００１２】
この構成によれば、電子源を中間に位置せしめ互いに対向する一対の第１の電極と、その一対の第１電極の側方で前記電子源を中間に位置せしめた互いに対向する一対の第２電極のそれぞれに外部から個別に電圧を印加することができる。したがって電子源から放出される電子流の収束方向を窓の長手及び短手方向の２軸方向に自由に制御することができる。その結果電子源、第１及び第２電極及び窓の位置関係の組立て精度を緩くしても、組立て後に電子線の軌道を２軸方向に自由に制御して窓の位置に収束させることができる。さらに２次元（面状）に配列している電子源に対しても電子線の軌道が２軸方向に制御可能となる。
【００１３】
上記構成の電子線管において、窓の形状や電子源の位置や形状に応じて、第１電極と第２電極とを構成するそれぞれの電極のうち少なくとも１つの電極の形状を他の電極と異なる形状に変えるのが好ましい。例えば第１電極または第２電極のいずれか一方を他方より対向長を短くすることにより、その電極に平行な方向の電子線の収束を弱める機能を付与することができる。このように電極の形状を異ならせることにより所望の電子線の収束を行うことができる。
【００１４】
第１電極または第２電極が平行平板で構成され、２対の電極のなす角度が９０度となるように配置するのが好ましい。この配置によれば電子線と垂直に交わる窓の長短手の２軸方向への制御が可能となる。
またこの第１電極または第２電極の２対の電極を非直角をなすように配置すると、窓の長手方向に垂直な方向に傾斜した電界を印加することができる。これにより例えばフィラメント電子源のように中心部と端部で電子発生の密度が異なる電子源に対して、実施例２で後述するように電子線の長手方向における電子線の密度差を小さくすることができる。
【００１５】
本発明の電子線制御方法は、電子源を中間に位置せしめ互いに対向する一対の第１の電極、及び前記第１電極の側方に配置され、前記電子源を中間に位置せしめた互いに対向する一対の第２電極を構成している各々の電極に個別に所定の電圧を印加して電子線の収束方向を制御することを特徴とする。
この構成の電子線制御方法によれば、第１の電極及び第２の電極にそれぞれ個別に所定の電圧を印加することにより、それぞれの電極に垂直な方向の電子線を所望の方向に収束させることができる。
例えば第１電極または第２電極のいずれか一方の電極に印加する電圧を制御することにより電圧を印加した電極に垂直な方向の制御を行うことができる。また第１電極及び第２電極の２つの電極にそれぞれ印加する電圧を同時に制御することによりそれぞれの電極に垂直な方向の２軸方向の制御を行うことができる。
【００１６】
上記電子線制御方法において、第１及び第２電極を構成している各々の電極のうち少なくとも一つに交流電圧を印加するのが好ましい。これにより交流電圧を印加した電極に垂直な方向の電子線の収束方向を周期的に振らせることができ、窓の所望の位置に電子線が収束することができる。
上記方法において、第１及び第２電極を構成している各々の電極に所定の直流電圧を印加し、さらに少なくとも一つの電極に同時に交流電圧を重畳して印加するのがさらに好ましい。これにより電子線の収束方向を所望の方向に制御しつつ交流電圧を重畳した電極に垂直な方向の電子線の収束方向を周期的に振りながら効率良く窓の所望の位置に電子線を収束することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の電子線管の好適な実施例について添付の図面を参照しつつ説明する。以下の実施例における電子発生源には線状のフィラメントを用いたものとして説明する。
【００１８】
《実施例１》
図１ないし図３は第１の実施例を示し、図１は本発明の実施例１の電子線管の窓の長手方向から見た断面図、図２は、図１の破線Ａ−Ａ部分における窓側から電極部分を見た断面図である。
図３は実施例１の電子線管を駆動する電気回路図である。
図１及び図２において、実施例１の電子線管はガラス製の円筒形の真空容器２１と真空容器２１の一端に封着されたスリット状の薄膜の窓２５を有するシリコン基板のアノード電極２４とを有し内部の電極部分と大気とを隔離している。
【００１９】
電子線管の内部には、電子源であるタングステン線をコイル状に巻回したフィラメント２０と、その長手方向を挟みこむように一対の板状の第１電極２２ａ、２２ｂが配置されている。またフィラメント２０の長手方向と直角の方向（以下短手方向と略称しておく）に、フィラメントをあたかも挟みこむように一対の板状の第２電極２３ａ、２３ｂが配置されている。
第１電極２２ａ、２２ｂ及び第２電極２３ａ、２３ｂは、それぞれアルミナ製の絶縁支持体２６の４つの側面に接続されて電気的に絶縁され、真空容器２１の内部に支持されている。そしてフィラメント２０、第１電極２２ａ、２２ｂ及び第２電極２３ａ、２３ｂは、真空容器２１から外部に対して気密に貫通したそれぞれの導出導体２０ａ、２２ｃ、２２ｄ、２３ｃ、２３ｄにより接続支持されている。
【００２０】
電気的には図３に示すように、アノード電極２４は接地され、高圧直流電源３３の負の高圧側に副電源３２及び接地側と絶縁トランスにより絶縁された商用周波数の所定の交流電流が流されるフィラメント２０が接続されている。
ここでフィラメント２０への電圧印加には交流印加に限るものではなく、別の方法として直流印加としてもよい。第１電極２２ａ、２２ｂ及び第２電極２３ａ、２３ｂ（図示省略）には、副電源３２からそれぞれ所定の負の高電圧が印加される。負の高圧が印加されているフィラメント２０に発生した熱電子は接地しているアノード電極２４に向かって加速される。
【００２１】
フィラメント２０には商用周波数の交流電流が流され、２０００℃以上に加熱されて熱電子を発生させる。この実施例１では、タングステンフィラメント４０Ｗ（線径５０μｍ）に対して１Ａの電流を流している。第１電極２２ａ、２２ｂ及び第２電極２３ａ、２３ｂにそれぞれ印加する負の高電圧を調整して熱電子を収束させて電子線としている。この電子線はフィラメント２０に対して接地したアノード電極２４との電位差により加速される。こうして加速された電子線は窓２５から電子線管の外部に照射させる。
【００２２】
図４及び図５は、フィラメント２０から放出され窓２５に向う電子線の収束軌道の図である。そのうち図４はスリット状の窓２５の長手方向に対して垂直方向である断面図を示し、図５はスリット状の窓２５の長手方向に平行な面による断面図を示している。
図５に示すように、フィラメント２０のような線状の電子源に対しては、窓２５は補強用の梁２５ｂを設けて矩形の窓２５ａをフィラメント２０の長手方向に複数個配列させるのが窓の機械的強度を向上できるので好ましい。
【００２３】
フィラメント２０から発生する熱電子はフィラメント２０の全周から全角度の方向に放出されるため、第１電極２２ａ、２２ｂ及び第２電極２３ａ、２３ｂにより窓２５に効率よく電子線を収束させる必要がある。そのためには図４に示す窓２５の長手方向に垂直な電子線と、図５に示す窓２５の長手方向の電子線とをそれぞれスリット状の窓２５の領域に収束させなければならない。
【００２４】
本実施例１の電子線管では、図４及び図５に示すようにフィラメント２０の長手方向を挟みこむように互いに対向する一対の第１電極２２ａ、２２ｂと、フィラメント２０の短手方向を挟みこむようにもう一対の第２電極２３ａ、２３ｂとを配置し、フィラメントと４つの電極とでカソードを構成している。そして第１電極２２ａ、２２ｂと第２電極２３ａ、２３ｂの各々に個別に電圧を印加すれば、第１電極２２ａ、２２ｂとフィラメント２０との電圧差によって生じる第１電極面に垂直方向の電場によって、電子線の加速方向をフィラメント２０の短手方向に制御することができる。また第２電極２３ａ、２３ｂとフィラメント２０との電圧差によって生じる第２電極面に垂直方向の電場によって、電子線の加速方向をフィラメント２０の長手方向に制御することができる。
【００２５】
すなわち第１電極２２ａ、２２ｂと第２電極２３ａ、２３ｂとによってカソードからアノードへの垂直な面における２軸方向の電子線の収束方向の制御を行うことができる。また、第１電極２２ａ、２２ｂ及び第２電極２３ａ、２３ｂとアノード電極２５との電圧差によって、カソードからアノードへの方向の熱電子の加速制御を行うことができる。
【００２６】
これらの電圧差を生じさせるためには、図３に示すように高圧電源３３に対して副電源３２を設けてある。この副電源３２には第１電極２２ａ、２２ｂ、第２電極２３ａ、２３ｂがそれぞれ電気的に絶縁されて接続されており、それぞれの電極２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂに印加する電圧を個別に制御することができる。この副電源３２としては、制御の方法によって直流電源または交流電源などを用いることができる。
単純に電子線の収束位置及び軌道を一方向に変える場合には、副電源３２には直流電源を用いればよい。
【００２７】
フィラメント２０の長手方向に第１電極２２ａ、２２ｂ、その垂直方向に第２電極２３ａ、２３ｂをそれぞれ配置させた場合、第１電極２２ａ、２２ｂと第２電極２３ａ、２３ｂとの管軸に平行な方向の長さを同じ長さにすると、電子線が中心方向へ収束されすぎて、窓２５の一部分に集中してしまう。電子線が一方向へ集中すると照射領域が狭くなるばかりか、電子線が集中することで熱の集中も起こるため窓２５の破損が生じて真空が破れてしまう。そのため実施例１の電子線管においては、図１に示すように第２電極２３ａ、２３ｂを第１電極２２ａ、２２ｂより短くしているので長尺状のフィラメント２０の長手方向の収束の状態を緩くすることができる。
【００２８】
このように実施例１の電子線管によれば、長尺状のフィラメント２０の長手方向及び短手方向の２軸に対してそれぞれ収束状態を適正に制御することができる。その結果電子線管を組み立てる工程でフィラメント２０及び第１電極２２ａ、２２ｂ、第２電極２３ａ、２３ｂで構成されるカソードと、窓２５との位置関係の組立て精度をそれ程厳密にしなくても窓２５の領域の全般にわたり電子線を効率よく収束することができる。
【００２９】
図６は、実施例１の電子線管におけるスリット状の窓の長手方向での電子線の収束状況をシミュレーションした一例を示す図である。シミュレーションの方法は、Ｉｄａｈｏ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ＬａｂｏｒａｔｏｒｙのＳＩＭＩＯＮ　３Ｄ　ｖｅｒ．７．０のＰＣ用シミュレーションソフトを用いて行った。フィラメント２０上に存在するある点からは数個の熱電子が球状３６０度方向に発生したと仮定して電子の軌跡を計算した。この電子の発生点はランダムに選択しており、必ずしもフィラメント２０の表面における電子発生密度を示すものではない。
なお第２電極２３ａ、２３ｂにはフィラメント２０に対して相対的にプラスの直流電圧を与えて、窓２５の長手方向の領域に最適に収束されるように計算した。この時第１電極２２ａ、２２ｂにはＤＣ　−５０ｋＶ、第２電極２３ａ、２３ｂにはＤＣ　−４９．５ｋＶを与えている。
【００３０】
このシミュレーションの結果が示すように、副電源３２に直流電源を用いることで電子線の収束の位置を適正な位置に移動させ、窓２５の領域に常に正確に電子線を導くことができる。
【００３１】
《実施例２》
図７は、実施例２の電子線管における第１電極及び第２電極とフィラメントとの位置関係を示す平面図である。ここではフィラメント２０の長手方向及び窓の長手方向を矢印ｄで示す。実施例２の電子線管は実施例１のものと第１の電極及び第２の電極とフィラメント２０との位置関係のみが異なるものである。したがって実施例１と同様な部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
図８に示すように、実施例１の電子線管のように第１電極２２ａ、２２ｂと第２電極２３ａ、２３ｂとのなす角度が９０度となるように配置した電子線管においては、電子線の密度は図９の（ａ）に示すようになる。すなわちフィラメント２０のように中心部と端部で電子発生の密度が異なる電子源に対して、窓２５から外部に照射される電子線量のピーク点の分布は図９の（ｂ）に太い実線で示すように、窓の短手方向でピーク点が中心線上に分布する。そして図９の（ｃ）に示すように被照射物５０上における電子線量のピークの軌跡は被照射物５０の移動方向Ｔに平行な直線となる。
【００３２】
これに対して図７に示す実施例２の電子線管では、第１電極２２ｅ、２２ｆと第２電極２３ｅ、２３ｆとのなす角度が非直角をなしている。この場合窓２５から外部に照射される電子線量の分布は図１０の（ａ）に示すように、窓２５の短手方向の中心部Ｃ１ではピーク値を示す。ところが窓２５の短手方向では図１０の（ｂ）に示すように、そのピーク値を示す点が太い実線で示すように傾斜した線上に分布する。したがって図１０の（ｃ）に示すように被照射物５０上における電子線量のピークの軌跡は被照射物５０の移動方向Ｔに平行な点線で示す幅広の領域（斜線の領域）となる。
【００３３】
例えば図１１に示すような平面形の被照射物５０を図中の両方向矢印のように移動させながらその表面に照射を行う場合には、実施例２の電子線管では、窓２５の長手方向ｄに対して照射量の差を小さくすることができる。
図１１のｃ２線上の各位置ｄにおいて照射量を観測すると、実施例１の電子線管では図１２に曲線（ｉ）で示すように鋭いピークをもつ分布となり、実施例２の電子線管では曲線（ｋ）で示すようになだらかなピークをもつ分布となる。すなわち実施例２の電子線管の曲線（ｋ）の方が実施例１の曲線（ｉ）に比べてｃ２線上での照射量の分布がより広くになっていることがわかる。すなわち第１電極と第２電極とを非直角をなすように配置した電極構造の方が、直角をなすように配置したものにくらべて積算された照射量がよりゆるく広い分布となる。
【００３４】
《実施例３》
実施例３の電子線制御方法は、上述した実施例１の電子線管においても、電子線の収束位置を窓領域付近で、周期的にある幅で振りながら、窓領域に周期的に電子線を導く方法である。この方法は実施例１の電子線管で説明した第１及び第２電極に直流電圧を印加する方法に比べると照射に利用できる電子線量は少なくなるものの、電子線が周期的に窓領域に導かれる。このため窓領域に正確に電子線を導く必要がなく、第１及び第２電極に印加する電圧の制御を非常に厳密正確にしなくてもよいと言う利点がある。
【００３５】
したがって例えば図３に示す副電源３２に交流を発生させる電源を用いれば良い。特に図２のようなフィラメントの電子源２０と窓２５に対しては、窓２５の長手方向に垂直に電子線を周期的に振らせることにより往復の一周期に対して２回は窓２５の領域に電子線が導かれる。そのためには第１電極の少なくとも一方の電極に交流電圧を印加すればよい。この場合、例えば第１電極及び第２電極の対向する各電極に直流電圧を印加してより正確に窓領域に収束するとともに、第１電極の少なくとも一方の電極に交流電圧を重畳して印加することで可能である。
【００３６】
さらにフィラメント２０に交流電流を流して加熱する場合は、第１または第２電極を構成している各々の電極に直流電圧を印加し、少なくとも一つの電極に重畳して印加する交流電圧は、フィラメント２０に流す交流成分の振幅よりも大きな振幅をもつ交流成分をもつか、または異なる周波数を持つことが好ましい。このことによりフィラメントの交流成分による電子線発生のばらつきが無視できるようになる。好ましくは振幅および周波数が各々フィラメントの交流と比べて１０倍以上あるとよい。
【００３７】
また少なくとも２つ以上の交流電圧を印加する場合、これらの交流電圧に異なる位相を持たせて制御することも好ましい。例えば一対を構成する第１電極、第２電極の各々の電極に印加される交流電圧が異なる位相の場合、第１電極によって第１電極の対向面に垂直方向に作られる電場が、異なる位相をもつ交流波形の重ね合わせとして作られる。第２電極の対向面に垂直方向の電場も同様にできる。
【００３８】
例えば第１電極の対向する各電極に印加される交流が振幅は同じで位相差が原理的に１８０度の場合、第１電極間に存在する電子から見ると、電極間の電圧差が電場となるため原理的に元の交流振幅の２倍となり、制御振幅は２倍となる。また、例えば同様に対向する電極間の電圧が原理的に位相差が０の場合、電場が打消しあって制御振幅が０となる。これらは第２電極についても同様である。このことから位相を固定せず、位相差を調整することによって電子線の制御振幅を自在に調整することができる。
特に第１電極と第２電極の各々に印加する交流電圧のうちの２つ以上が、各々１２０度の位相差を持つ場合、交流波形のひずみの原因となる第３高調波成分が打ち消され制御波形が理想的な交流波形に近づきより正確な制御ができる。
【００３９】
実施例１〜実施例３では電子源として熱電子を発生させるフィラメントのような線状のものをもつ例について説明したが、平面状の電子源（例えば、冷陰極などの２次元に形成される電子源を用いても同様の効果が得られる。）であってもよいのはいうまでもない。この場合は電子線の照射領域を線状の電子源に比べて広くできるので、本発明の第１及び第２電極による２軸方向の電子線収束が必要条件となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上実施例で詳細に説明したように、本発明の電子線管によれば、第１及び第２電極による２軸方向の電子線収束により窓に正確に電子線を収束するために、１次元の線状電子源および２次元の面状電子源に対して、電子管を組み立てる工程でフィラメント、カソード、窓の位置関係の組立て精度をゆるやかにすることができる。
また電子源の発生電子密度分布が大きい場合に、第１電極と第２電極とを非直角をなすように配置することによって、積算照射量の分布ををより広くすることができる。
【００４１】
本発明の電子線制御方法によれば、カソードを構成する第１及び第２の各電極に交流電圧を印加することによって、窓領域に対して電子線の収束方向を振らせることができ、さらに組立て精度をゆるくすることができる。
また印加する交流電圧に位相差を持たせることによって、より実用的な電子線の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の電子線管の構成を示す窓の長手方向から見た断面図
【図２】図１のＡーＡにおける窓側からみた断面図
【図３】本発明の実施例１の電子線管における電子線発生原理を示す回路図
【図４】実施例１の電子線管における窓の長手方向から見た電子線の窓に対する収束軌道図
【図５】実施例１の電子線管における窓の短手方向から見た電子線の窓に対する収束軌道図
【図６】本発明の実施例１の電子線制御方法による電子線の収束状況をシミュレーションした結果を示す図
【図７】本発明の実施例２の電子線管における第１電極及び第２電極の配置を示す平面図
【図８】本発明の実施例１の電子線管における第１電極及び第２電極の配置を示す平面図
【図９】（ａ）　実施例１の電子線管におけるフィラメントのような中心部と端部で電子発生の密度が異なる電子源を用いた場合の窓の位置での電子線密度の分布を示すグラフ
（ｂ）　実施例１の電子線管における窓領域での電子線量のピーク点の分布を示す図
（ｃ）　実施例１の電子線管における被照射物上での電子線量のピーク点の軌跡を示す図
【図１０】（ａ）　実施例２の電子線管におけるフィラメントのような中心部と端部で電子発生の密度が異なる電子源を用いた場合の窓の中央位置での電子線密度の分布を示すグラフ
（ｂ）　実施例２の電子線管における窓領域での電子線量のピーク点の分布を示す図
（ｃ）　実施例２の電子線管における被照射物上での電子線量のピーク点の軌跡を示す図
【図１１】被照射物に対して照射される電子線を示す斜視図
【図１２】図１１の被照射物のＣ２線上における電子線の照射量を表すグラフ
【図１３】従来の電子線管の断面図
【図１４】図１３における熱電子発生部を横方向から見た断面図
【図１５】従来の別の熱電子発生部とカソード電極の構成を示す部分断面図
【符号の説明】
２０　　　フィラメント
２０ａ　導出導体（フィラメント）
２１　　　真空容器
２２ａ、２２ｂ、２２ｅ、２２ｆ　　　第１電極
２２ｃ、２２ｄ　導出導体（第１電極）
２３ａ、２３ｂ、２３ｅ、２３ｆ　　　第２電極
２３ｃ、２３ｄ　導出導体（第２電極）
２４　　　アノード電極
２５　　　窓
２６　　　絶縁物
３２　　　副電源
３３　　　高圧直流電源
４０　　電子線
５０　　被照射物
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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