(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射幅方向に対して交差する方向に搬送される被照射物に向けて電子線を照射する電子線照射装置であって、
電子を放出し、同一平面上かつ照射幅方向に並べて配置された複数のフィラメントと、  前記同一平面上に配置された複数のフィラメントに対して平行に配置され、前記フィラメントから放出された電子を電子線として引出す板状の引出し電極とを備え、
前記引出し電極は互いに同電位のものが電子線の引出し方向に１段以上配置されており、
電子線引出し方向最下流側の引出し電極が照射幅方向に複数の電極片に分割されるとともに、この複数の電極片のうち一の電極片とこれに隣接する他の電極片との間に照射幅方向及び被照射物が搬送される方向のいずれにも交差する方向に第１の隙間が形成されていることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
前記引出し電極が少なくとも２段配置され、
最下流側の引出し電極よりも上流側の引出し電極が照射幅方向に複数の電極片に分割されるとともに、この複数の電極片のうち一の電極片とこれに隣接する他の電極片との間に照射幅方向及び被照射物が搬送される方向のいずれにも交差しかつ照射幅方向に前記第１の隙間とずれた位置に第２の隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照射幅方向に対して交差する方向に搬送される被照射物に向けて電子線を照射する電子線照射装置に関し、より具体的には、引出し電極の熱変形を防止するために引出し電極を複数に分割するとともに、この引出し電極を分割することによって生じる照射幅方向の電子線量分布の均一性が悪化することを防止する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子線照射装置の一例を示す概略断面図を図５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の図３に記載されている。図５において、この電子線照射装置は、電子線１０を走査しない非走査型（またはエリア型）と呼ばれるものであり、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。なお、真空容器２及びシールド電極４には、ぞれぞれ、Ｙ方向に長い長方形状の開口部３、５が形成されている。
【０００３】
電子源６は、電子を放出するものであって、かつ前記Ｙ方向に対して直交する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、これらを前記Ｙ方向に互いに平行にかつ同一平面上に並べた構造をしている。このフィラメント８を並べたＹ方向は、電子線１０の照射幅方向と呼ばれる。Ｘ方向は、被照射物搬送方向と呼ばれる。
【０００４】
電子源６は、更に、フィラメント８を並べた面に対して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１０として引き出す多孔の引出し電極１２を１枚有している。この引出し電極１２は、長方形の板状に形成されており、シールド電極４の開口部５近傍に配置されている。
【０００５】
シールド電極４および引出し電極１２は互いに同電位にされ、それらと各フィラメント８との間には、フィラメント８側を負極にして、電子線１０の引き出し用の引出し電圧Ｖe が印加される。また、真空容器２の開口部３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等の側を負極にして、電子線１０の加速用の加速電圧Ｖa が印加される。
【０００６】
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１０は、窓箔２０を透過して真空容器２外に取り出され、Ｘ方向に搬送される被照射物２２に向けて照射され、被照射物２２の改質等の処理に供される。
【０００７】
なお、各フィラメント８の上部とシールド電極４との間には、この例のように、フィラメント８から放出された電子を引出し電極１２側へ押し戻す作用をするリフレクタ１５を設ける場合がある。
【０００８】
ところが、図５に図示した１枚電極の電子源６を有する電子線照射装置では、フィラメント８からの輻射熱による加熱によって、引出し電極１２のＹ方向における伸びが大きく熱変形してしまう。その結果、引出し電極１２が形成する電子加速電界の歪みが大きくなり、電子の軌道の収束及び発散が生じ、引出し電圧Ｖe による引出し電界が不均一になって電子線１０の引き出しに粗密が生じ、電子線１０のＹ方向における線量分布の均一性が悪化していた。
【０００９】
このような課題を解決するために、例えば特許文献２の図１に、Ｙ方向に複数枚の引出し電極片に分割され、分離された引出し電極を有する電子線照射装置が開示されている。この電子線照射装置に使用される引出し電極とほぼ同様の構成をした引出し電極を図６（ａ）、（ｂ）に図示する。ここで、図６（ａ）は引出し電極１４が分割され、分離された様子を示す概略平面図、図６（ｂ）は照射幅方向Ｙにおける電子線１０の軌道の概略例を示す図である。図６（ａ）において、引出し電極１４を構成する引出し電極片１４ａ、１４ｂ・・・の端面１４１はＸ方向とほぼ平行となっている。また、一の電極片１４ａの端面１４１とこれに隣接する他の電極片１４ｂの端面１４１との間には隙間σ0 を有している。
【００１０】
また、図７に示すように、電子線１０の引出し方向Ｚに互いに間をあけて配置された２枚の引出し電極１６、１８を有する電子源６を備えた電子線照射装置の例もある。この場合、両引出し電極１６および１８は、互いに同じ構造をしており、電気的に同電位に結合されている。このように、２枚の引出し電極１６、１８を有する場合には、Ｚ方向の下流側の引出し電極１８が、前記と同様、Ｙ方向に複数枚の引出し電極片に分割され、分離されている。このとき、引出し電極片１４ａ、１４ｂの端面１４１がＸ方向とほぼ平行であるとともに、一の電極片１４ａの端面１４１とこれに隣接する他の電極片１４ｂの端面１４１との間には隙間σ0 が形成されている（図６（ａ）参照）。
【００１１】
なお、特許文献１の段落〔００２１〕及び図２には、Ｙ方向に複数に分割され、分離された２枚の引出し電極を備えた電子源が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−４８９８号公報（段落００２１、図２、図３）
【特許文献２】特開２００３−４３１９７号公報（段落００５２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献２の図１及び上記特許文献１の図２に記載の電子線照射装置においては、引出し電極１枚当たりの歪みが小さくなるので引出し電極の熱変形による電子線量分布の不均一は解消できる。しかしながら、図６（ｂ）に図示されるように、一の電極片１４ａの端面１４１とこの一の電極片１４ａに隣接する他の電極片１４ｂの端面１４１との間の隙間σ0 の近傍においては、前記加速電圧Ｖａによって加速される加速電界の等電位面Ｅが平坦でなくなり、それによって電子線１０の軌道が不均一に曲げられる。その結果、図６（ｃ）に図示されるように、電子線量分布に偏り（凹凸）が生じてしまう。ここで、図６（ｃ）は、照射幅方向Ｙにおける電子線量の概略例を示す図である。
【００１４】
即ち、一の電極片１４ａの端面１４１とこの一の電極片１４ａに隣接する他の電極片１４ｂの端面１４１との間の隙間σ0 の近傍において電子線量分布の偏りが生じてしまうのは、隙間σ0 から電子線引出し方向Ｚの上流側へ等電位面Ｅが入り込むためである。その結果、これが電子線１０の加速電界を乱し、電子線１０のＹ方向における線量分布の均一性が悪化してしまうという課題がある。
【００１５】
そこで、この発明は、引出し電極の熱変形を防止しつつ、照射幅方向における電子線量分布の偏り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】
【００１６】
この発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するためのこの発明に係る電子線照射装置は、照射幅方向Ｙに対して交差する方向Ｘに搬送される被照射物に向けて電子線を照射する電子線照射装置であって、電子を放出し、同一平面上かつ照射幅方向Ｙに並べて配置された複数のフィラメントと、前記同一平面上に配置された複数のフィラメントに対して平行に配置され、前記フィラメントから放出された電子を電子線として引出す板状の引出し電極とを備え、前記引出し電極は互いに同電位のものが電子線の引出し方向に１段以上配置されており、電子線引出し方向最下流側の引出し電極が照射幅方向Ｙに複数の電極片に分割されるとともに、この複数の電極片のうち一の電極片とこれに隣接する他の電極片との間に照射幅方向Ｙ及び被照射物が搬送される方向のいずれにも交差する方向に第１の隙間が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、第１の隙間が簡単に言えば斜めに形成されていることによって、第１の隙間のＹ方向におけるほぼ中央に対応する被照射位置において電子線量がピークとなるような凹凸が生じることが実験によって確かめられている。従って、Ｘ方向の位置が異なれば被照射物に照射される照射幅方向Ｙの電子線量の凹凸位置が異なることとなる。
【００１８】
この発明に係る電子線照射装置において、前記引出し電極が少なくとも２段配置され、最下流側の引出し電極よりも上流側の引出し電極が照射幅方向Ｙに複数の電極片に分割されていても良い。このとき、この複数の電極片のうち一の電極片とこれに隣接する他の電極片との間に照射幅方向Ｙ及び被照射物が搬送される方向Ｘのいずれにも交差しかつ照射幅方向に前記第１の隙間とずれた位置に第２の隙間が形成されていることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、第１の隙間に対応する被照射位置における電子線量の凹凸と第２の隙間に対応する被照射位置における電子線量の凹凸とが照射幅方向Ｙにずれる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、第１の隙間のＹ方向におけるほぼ中央に対応する被照射位置において電子線量がピークとなるような凹凸が生じるので、Ｘ方向の位置が異なれば照射幅方向Ｙの電子線量の凹凸位置が異なることとなる。従って、Ｘ方向に搬送される被照射物に対して電子線を照射するとき、被照射物の搬送に伴って、被照射物に対して照射される照射幅方向Ｙの電子線量の凹凸位置が第１の隙間に対応して移動することとなる。その結果、被照射物が搬送された後は、この被照射物に対して照射された照射幅方向Ｙにおける電子線量分布がほぼ均一となる。更に、引出し電極が照射幅方向Ｙに分割され、分離されているので、熱変形をも防止できる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、第１の隙間に対応する被照射位置における電子線量の凹凸と第２の隙間に対応する被照射位置における電子線量の凹凸とが照射幅方向Ｙにずれる。従って、引出し電極が２段以上配置された場合であっても、被照射物が搬送された後、この被照射物に対して照射された照射幅方向Ｙにおける電子線量分布がほぼ均一となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、この発明に係る電子線照射装置の一例を示す概略断面図であって、１枚の引出し電極（第１の引出し電極）２４を備えている。図２は、第１引出し電極２４と被照射物２２との位置関係を表す概略平面図及び被照射物の被照射位置における電子線量分布の概略例を示す図である。図３は、照射幅方向Ｙの位置と非照射物２２に照射された電子線量との関係を示した模式図である。図４は、２枚の引出し電極（第１引出し電極２４及び第２引出し電極２６）を備えるこの発明に係る電子線照射装置における電子源６ｂの斜視図と、この場合における一部の電子線量分布とを示した概略図である。
【００２３】
図１において、この電子線照射装置は、従来例における電子源６に代わる電子源６ａを備えている。
【００２４】
この電子源６ａでは、電子線１０を引き出す引出し電極（第１引出し電極）２４を１枚備えており、この第１引出し電極２４には前記と同様にして引出し電圧Ｖｅおよび加速電圧Ｖａが印加される。
【００２５】
図２において、第１引出し電極２４は、Ｙ方向において複数（例えば三つ）の電極片に分割され、分離されている。このように三つに分割、分離されたそれぞれの電極片を符号２４ａ〜２４ｃで示す。但し電気的には、三つの電極片２４ａ〜２４ｃは同電位に結合されており、第１引出し電極２４は、電気的には全体としてみれば１枚の電極として働く。第１引出し電極２４には、Ｚ方向に第１引出し電極２４を貫通する多数の電子引出し孔２５が形成されている。なお、図２では、縦に４列（Ａ列〜Ｄ列）の電子引出し孔２５が形成された例を示しているが、実際には更に多数列の電子引出し孔２５が形成されている。  
【００２６】
第１引出し電極２４には、一の電極片２４ａ〜２４ｃとこの一の電極片２４ａ〜２４ｃに隣接する他の電極片２４ａ〜２４ｃとの間に、Ｘ方向およびＹ方向のいずれに対しても交差する方向に第１の隙間σ1 が形成されている。即ち電極片２４ａ〜２４ｃのそれぞれは、Ｙ方向に長い１枚の引出し電極２４を、Ｙ方向に複数枚となるようにＸ方向に対して斜めに分割したものである。第１の隙間σ1 は、互いに隣り合う電極片２４ａ〜２４ｃとの間に形成される隙間である。
【００２７】
なお、電極片２４ａ〜２４ｃは、第１引出し電極２４に形成された電子引出し孔２５を回避するように、Ｙ方向に対して反時計回りの角度θで分割されている。本明細書において、この角度θを分割角度θと呼ぶ。この分割角度θは一例として３０度となっている。但し、この分割角度θは３０度に制限されるものではなく、例えば、０＜θ＜９０°の範囲内で、所望の電子線量分布が得られる角度で分割角度θを選定すれば良い。また、分割角度θは、Ｙ方向に対する反時計回りの角度に代えてＹ方向に対する時計回りの角度であっても良い。ここで、第１の隙間σ1 は、換言すれば、非照射物２２の搬送方向Ｘに対して、従来のように平行ではなく、角度αをもって斜めに形成されている。この角度αは、Ｘ方向とＹ方向とが互いに直交しているので、α＝９０°−θの関係にある。
【００２８】
次に、第１引出し電極２４を斜めに分割した場合におけるＹ方向の電子線量分布について説明する。
【００２９】
図２に図示されるように、被照射物２２に照射されるＹ方向の電子線量分布は、第１の隙間σ1 のＹ方向におけるほぼ中央Ｐに対応した被照射位置でピークとなるような凹凸が生じることが実験によって確かめられている（これは、図６（ｂ）及び（ｃ）からも理解できよう。）。ここで、「中央Ｐに対応した被照射位置」とは、中央Ｐから電子線１０の引出し方向Ｚに延長した仮想線Ｌが被照射物２２と交差する位置を意味する。このように、第１の隙間σ1 が斜めに形成されていることによって、各列ごとにＹ方向における電子線量の凹凸位置が異なる。より具体的に言えば、Ａ列はＢ列〜Ｄ列のそれぞれと、Ｂ列はＡ列、Ｃ列およびＤ列と、Ｃ列は、Ａ列、Ｂ列およびＤ列と、Ｄ列は、Ａ〜Ｃ列のそれぞれと、電子線量の凹凸位置がそれぞれＹ方向に異なっている。従って、Ａ列〜Ｄ列の全てを矢印Ｆで示すようにＸ方向に通過した被照射物２２には、各列Ａ〜Ｄの電子線量分布の凹凸が互いに重ね合わされることによって電子線量の分布が相殺される。その結果、図３に図示されるように、Ｙ方向に実質的に均一となるように電子線１０が被照射物２２に照射されることとなる。これにより、Ｙ方向における電子線量分布の均一性が悪化するというこの発明の課題を解決することができる。なお、被照射物２２への電子線１０の照射は、厳密に言えば、図３に図示されるようにＹ方向に完全に均一に電子線１０が照射されるわけではなく、Ｙ方向にほぼ均一に電子線１０が照射されることとなる。
【００３０】
更に、第１引出し電極２４をＹ方向において複数の電極片２４ａ〜２４ｃに分割する構成をしているので、電極片２４ａ〜２４ｃの１枚当たりのＹ方向の伸びが小さい。また、フィラメント８からの輻射熱による第１引出し電極２４の伸びを第１の隙間σ1 で吸収することができるので、第１引出し電極２４の熱変形を抑制することもできる。
【００３１】
次に、引出し電極を２枚備えた電子線照射装置について、図４を参照しつつ説明する。  
【００３２】
この電子線照射装置における電子源６ｂでは、第２引出し電極２６が第１引出し電極２４のＺ方向上流側に互いに間をあけて平行に配置されている。なお、いずれの引出し電極２４、２６も多数の電子引出し孔２５、２７をそれぞれ有している。また、両引出し電極２４、２６は、互いに電気的に同電位に結合されており、これらの引出し電極２４、２６には、前記のようにして引出し電圧Ｖｅおよび加速電圧Ｖａが印加される。
【００３３】
第１引出し電極２４は、図２に図示されたものと同様である。第２引出し電極２６は、Ｚ方向に第２引出し電極２６を貫通する多数の電子引出し孔２７が形成されているとともに、Ｙ方向において複数（例えば四つ）の電極片２６ａ〜２６ｄに分割され、分離されている。この場合、電極片２６ａ〜２６ｄは同電位に結合されており、第２引出し電極２６は電気的には全体としてみれば１枚の電極として働くこと、電極片２６ａ〜２６ｄはそれぞれＸ方向およびＹ方向のいずれに対しても交差する方向に第２の隙間σ2 が形成されていること、電子引出し孔２７を回避するようにＹ方向に対する反時計回りの分割角度θが一例として３０度となるように分割されていることのそれぞれについては第１引出し電極２４と同様である。即ち、第２の隙間σ2 は、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにも交差することとなる。但し、第２引出し電極２６は、第１の隙間σ1 とＹ方向にずれた位置に（換言すれば、Ｚ方向に第１の隙間σ1 と対応しない位置に）第２の隙間σ2 が形成される点において、第１引出し電極２４と異なる。
【００３４】
このように、Ｚ方向に第１の隙間σ1 と第２の隙間σ2 とがＹ方向に互いにずれるように第１引出し電極２４および第２引出し電極２６をそれぞれ分割した場合、第１の隙間σ1 に対応する被照射位置における電子線量の凹凸と第２の隙間σ2 に対応する被照射位置における電子線量の凹凸とがＹ方向にずれることとなる。従って、引出し電極が２段配置された場合であっても、被照射物２２がＸ方向に搬送されると、この被照射物２２に対して照射された照射幅方向Ｙにおける電子線量がほぼ均一となる。また、この均一化の効果は、両隙間σ1 、σ2 を互いにＹ方向にずらさない場合に比べて大きい。これは、第１の隙間σ1 及び第２の隙間σ2 のそれぞれに対応する凹凸位置がＹ方向に互いにずれるからである。
【００３５】
なお、本実施形態では引出し電極が１枚および２枚の電子源６ａ、６ｂを備えた電子線照射装置について説明したが、これらに限られるものではない。例えば、３枚の引出し電極を備えた電子源を備えた電子線照射装置についても、この発明を適用することができる。
【００３６】
また、電子線引出し方向最下流側の引出し電極とは、必ずしも引出し電極を複数枚備えた電子源を有する電子線照射装置に限られるものではなく、引出し電極が１枚の場合には、この引出し電極が電子線引出し方向最下流側の引出し電極となる。
【００３７】
また、本実施形態において、第１引出し電極２４および第２引出し電極２６の分割角度θがＹ方向に対して同じ角度となっているが、これに限られず、第１引出し電極２４の分割角度と第２引出し電極２６の分割角度とが異なっていても良い。更に、第１引出し電極２４の分割角度がＹ方向に対して反時計回りの角度、第２引出し電極２６の分割角度がＹ方向に対して時計回りの角度となっていても良く、又はその逆であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明に係る電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】第１引出し電極と被照射物との位置関係を表す概略平面図及び被照射物の被照射位置における電子線量分布の概略例を示す図である。
【図３】照射幅方向の位置と非照射物に照射された電子線量との関係を示した模式図である。
【図４】２枚の引出し電極を備えるこの発明に係る電子線照射装置における電子源６ｂの斜視図と、この場合における一部の電子線量分布とを示した概略図である。
【図５】従来の電子源を備える電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は引出し電極が分割され、分離された様子を示す概略平面図、（ｂ）は照射幅方向における電子線の軌道の概略例を示す図、（ｃ）は照射幅方向における電子線量の概略例を示す図である。
【図７】２枚の引出し電極を有する電子源を備えた電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２  真空容器
３  開口部
４  シールド電極
５  開口部
６  電子源
６ａ〜ｂ  電子源
８  フィラメント
１０  電子線
１２  引出し電極
１４  引出し電極
１４ａ  電極片
１４ｂ  電極片
１６  引出し電極
１８  引出し電極
２０  窓箔
２２  被照射物
２４  第１引出し電極
２４ａ〜２４ｃ  電極片
２５  電子引出し孔
２６  第２引出し電極
２６ａ〜２６ｃ  電極片
２７  電子引出し孔
Ｖｅ  引出し電圧
Ｖａ  加速電圧
σ0   隙間
σ1   第１の隙間
σ2   第２の隙間
θ  分割角度
【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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