(57)【要約】  【課題】処理効率の高効率化、構成の単純化による小型、薄型、軽量化および低コスト化を可能にする。  【解決手段】面状の電子放出部を有する冷電子放出素子１と、この冷電子放出素子１の電子放出部の電子放出表面前方に対向配置される窓部２とを備え、電子放出部から放出される電子を加速して窓部２から外部に放射するための加速手段を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の電子放出部を有する冷電子放出素子と、この冷電子放出素子の電子放出部の電子放出表面前方に対向配置される窓部とを備え、前記電子放出部から放出される電子を加速して前記窓部から外部に放射するための加速手段を設けてなることを特徴とする電子放射装置。
【請求項２】
前記冷電子放出素子は、前記電子放出部として、ナノ結晶シリコン層と、このナノ結晶シリコン層の表面および裏面側にそれぞれ設けられる表面電極および裏面電極とを含む断面構造を有し、前記加速手段は、前記表面電極および前記裏面電極間に接続されその表面電極に正電圧を印加する電源を含むことを特徴とする請求項１記載の電子放射装置。
【請求項３】
前記窓部側にアノード電極を有し、前記加速手段は、前記アノード電極に対して、前記電子放出部から放出される電子を牽引加速する電圧を印加する電源を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電子放射装置。
【請求項４】
前記窓部は前記アノード電極を含み、このアノード電極はグリッド状またはメッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の電子放射装置。
【請求項５】
前記冷電子放出素子は、前記冷電子放出素子と前記窓部との間に一体に介設される絶縁層を有し、この絶縁層には複数の孔が穿設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子放射装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、前記加速手段は、前記電子放出部から放出される電子を加速して１ｅＶから５０ＫｅＶのエネルギーを付与することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、前記加速手段は、前記電子放出部から放出される電子を加速して紫外線領域のエネルギーを付与することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれかに記載の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、前記加速手段は、前記電子放出部から放出される電子を加速して電離領域のエネルギーを付与することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子を外部に放射する電子放射装置およびこれを含む装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の電子放射装置（電子線照射装置）の構成図である。図４において、電子放射装置は、窓部を持つ有底筒状に形成される本体１００と、この本体１００内の底側に配置され、０．１ｅＶ程度かそれ以下のエネルギーを持つ電子（熱電子）を放出する熱フィラメント１０１と、この熱フィラメント１０１からの電子を上記窓部側に加速する高加速電圧発生部１０２と、この高加速電圧発生部１０２により加速された電子を走査するスキャナ１０３と、このスキャナ１０３の前方の上記窓部を閉塞する板状の窓箔１０４とを備えている。そして、熱フィラメント１０１が酸化等で断線ないし劣化するのを防止し、また高加速電圧発生部１０２での異常放電を抑えて正常動作を可能にするため、本体１００内は、この窓部を窓箔１０４で閉塞して高真空状態に保持される。
【０００３】
上記構成の電子放射装置では、熱フィラメント１０１に電流を供給することにより、熱フィラメント１０１が加熱して高温となり、その表面から熱電子が放出される。この熱電子は、高電圧を発生して電子の走行方向に高電位差を生じさせる高加速電圧発生部１０２から、電界によりエネルギーを受け、窓箔１０４を透過して外部に放射する。
【０００４】
これにより、外部における窓箔１０４の前方に被処理物を配置しておけば、外部が通常の大気圧下の環境であっても、その被処理物に電子を放射することができる。
【０００５】
なお、上記のような電子放射装置から放射される電子を殺菌などに利用することが提案されている（特許文献１，非特許文献１等参照）。例えば、特許文献１には、飼料原料を流動化させながら移動させて連続的に供給しつつ、その飼料原料に、加速電圧１〜１０ＭｅＶで加速した電子線を吸収線量２．５〜３０ｋＧｙで照射することにより、飼料原料の殺菌を変色、栄養素の破壊などの品質低下を生じることなく、低温においてかつ容易に行うことができ、さらに多量の飼料原料の殺菌を連続的に行える飼料原料の電子線殺菌方法が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３０８５０８号公報
【非特許文献１】錦織  宏介等、“殺菌への紫外線・電子線利用”、照明学会誌第８１巻第７号（１９９７年７月）Ｐ５７１−５７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図４のような電子放射装置では、電子放出部となる熱フィラメントが点または線状であるため、放出電子が点または線状となるので、大きな面の被処理物を一括して処理することができず、処理効率が低いという課題がある。
【０００７】
大きな面の被処理物をスキャナやその制御部により順次処理することは可能であるが、処理効率を上げるべく放出電子を面状にするには熱フィラメントを複数配列しなければならず、また、本体内を高真空状態に保持するために本体に対して高真空用の特別な構造および材料が要求されるので、装置全体として、構成が複雑となり、大型で重量がかさみ、コストも高くなる。
【０００８】
高加速電圧発生部により、本体の軸方向の奥行き寸法が大きくなるので、装置の薄型・小型化が難しく、設計の自由度が低くなるほか、高電圧を発生させるために装置が大型、大重量となり、コストも高くなる。さらに、スキャナのために縦方向の寸法を確保しなければならず、本体の縦方向の寸法も大きくなる。
【０００９】
電子を高エネルギーで加速して高エネルギーの電子線を発生させると、それが物質と衝突することによりＸ線のような高エネルギーの放射線が発生し、被照射物が放射化するので、それを防止するための複雑な構造が装置に要求され、大型で重量がかさみ、コストも高くなる。また、法律（原子力法や労働安全衛生法など）の規制を受け、科学技術庁への届出や放射線取扱主任者の選任などの特殊な管理が必要となる。
【００１０】
また、放射する電子エネルギーが高いため、処理により被処理物の変質させたくない部分（例えば基材や包装材等）にまで影響したり、あるいは影響する可能性があるので、処理可能な被処理物が限定される。
【００１１】
窓部の窓箔で電子が散乱してロスとなるため、そのロスにより加熱する窓部の冷却手段が必要となるほか、消費電力が増大するので、構造が複雑となり、維持費が高くなる問題がある。
【００１２】
さらに、熱フィラメントを用いているので、高温に達するまでに時間が必要で、瞬時に電子放出を起こすことができず、パルス駆動が困難となる。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、処理効率の高効率化、構成の単純化による小型、薄型、軽量化および低コスト化が可能となる電子放射装置およびこれを含む装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の電子放射装置は、面状の電子放出部を有する冷電子放出素子と、この冷電子放出素子の電子放出部の電子放出表面前方に対向配置される窓部とを備え、前記電子放出部から放出される電子を加速して前記窓部から外部に放射するための加速手段を設けてなることを特徴とする。
【００１５】
この構成では、電子放出部が面状であるので、電子源を複数面状に配列する場合に比べて、処理効率が高くなり、構成の単純化により小型、薄型、軽量化が可能となり、これにより低コスト化が可能となる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子放射装置において、前記冷電子放出素子は、前記電子放出部として、ナノ結晶シリコン層と、このナノ結晶シリコン層の表面および裏面側にそれぞれ設けられる表面電極および裏面電極とを含む断面構造を有し、前記加速手段は、前記表面電極および前記裏面電極間に接続されその表面電極に正電圧を印加する電源を含むことを特徴とする。この構造では、表面電極および裏面電極間に接続されその表面電極に正電圧を印加する電源を含むため、ナノ結晶シリコン層内で電子を表面電極側に加速して表面電極側を通過させることができるので、小型、薄型、軽量化および低コスト化が可能となる簡単な構造で、電子放出部から放出される電子を加速して窓部から外部に放射することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電子放射装置において、前記窓部側にアノード電極を有し、前記加速手段は、前記アノード電極に対して、前記電子放出部から放出される電子を牽引加速する電圧を印加する電源を含むことを特徴とする。この構成では、電子放出部からの電子を、窓部側により一層牽引加速して外部に放射することが可能になる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の電子放射装置において、前記窓部は前記アノード電極を含み、このアノード電極はグリッド状またはメッシュ状に形成されていることを特徴とする。この構成では、窓部にアノード電極を含めたことにより、構成を簡単にできる。また、アノード電極をグリッド状またはメッシュ状に形成したことにより、従来のような窓箔で電子が散乱してロスとなるのを防げるため、そのロスによる加熱を回避できて窓部の冷却手段が不要となるほか、消費電力が低減するので、構造を簡単とし、維持費を低減することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の電子放射装置において、前記冷電子放出素子は、前記冷電子放出素子と前記窓部との間に一体に介設される絶縁層を有し、この絶縁層には複数の孔が穿設されていることを特徴とする。この構成では、電子放出部からの電子を、窓部を介して外部に放射することが可能となるほか、冷電子放出素子の製造プロセスが簡単になり、構造もさらに薄型化が可能となる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、前記加速手段は、前記電子放出部から放出される電子を加速して１ｅＶから５０ＫｅＶのエネルギーを付与することを特徴とする。この構成では、従来の熱型の電子放射装置で困難であった１ｅＶから５０ＫｅＶのエネルギーを持つ電子を放射することができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、前記加速手段は、前記電子放出部から放出される電子を加速して紫外線領域のエネルギーを付与することを特徴とする。この構成では、紫外線領域のエネルギーを付与することにより、紫外線と同様の効果を期待することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、前記加速手段は、前記電子放出部から放出される電子を加速して電離領域のエネルギーを付与することを特徴とする。この構成では、電離領域のエネルギーを持つ電子を放射することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、処理効率の高効率化、構成の単純化による小型、薄型、軽量化および低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施形態１）
図１は本発明による実施形態１の電子放射装置の構成図、図２は同電子放射装置内の冷電子放出素子の断面構造例を示す図、図３は同冷電子放出素子の放出電子エネルギー分布を示す図である。
【００２５】
実施形態１の電子放射装置は、図１に示すように、面状の電子放出部を有する冷電子放出素子１と、この冷電子放出素子１の電子放出部の電子放出表面前方に対向配置される窓部２とを備え、上記電子放出部から放出される電子を加速して窓部２から外部に放射するための直流電源３を含む加速手段が設けられている。
【００２６】
冷電子放出素子１は、多孔質（ナノ結晶）Ｓｉをベースとした弾道電子面放出型（以下「ＢＳＤ型」という）、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal) 型またはＭＩＳ(Metal Insulator Semiconductor) 型などの電子源であり、実施形態１では例えばＢＳＤ型の電子源であるとする。これらの電子源は、低真空度でも使用可能であるので、図４に示した窓箔１０４を用いる必要がなく、また電子エネルギーの低電圧化を図ることができる。特に、ＢＳＤ型の電子源の場合には、大気圧中でも使用可能である。
【００２７】
図２はその冷電子放出素子１の基本断面構造図であり、シリコン基板１０と、これに設けられる電子放出部と、上記加速手段に含まれる直流電源１９とにより構成されている。電子放出部は、シリコン基板１０の表面に設けられる多孔質ポリシリコン層（ナノ結晶シリコン層）１１と、この表面およびシリコン基板１０の裏面にそれぞれ形成される表面電極１２および裏面電極１３とを含む断面構造を有している。このような構成の冷電子放出素子１では、表面電極１２および裏面電極１３に直流電源１９の正負両端をそれぞれ接続することにより、多孔質ポリシリコン層１１内で電子を表面電極１２側に加速して表面電極１２側を通過（トンネル）させることができるので、電子放出部から放出される電子を加速して窓部２から外部に放射することができる。
【００２８】
直流電源１９の電圧は、この電圧上昇に応じて表面電極１２および裏面電極１３間を流れる電流が増大して、エミッション電流が観測され始める電圧（１０Ｖ程度）以上に設定される。ここで、図３において、Ａは直流電源１９の電圧が１２Ｖである場合の放出電子エネルギーの分布特性、Ｂは１４Ｖである場合の放出電子エネルギーの分布特性、Ｃは１６Ｖである場合の放出電子エネルギーの分布特性を示す。この図３から、直流電源１９の出力電圧を調整することによっても、窓部２から放射する電子のエネルギーを増減制御することができるのが分かる。また、応答性については、電子を瞬時に放出することができるので、パルス駆動も可能である。
【００２９】
図１に戻って、窓部２は、上記冷電子放出素子１の特性により窓箔１０４に限定されないので、例えば窓孔でもよいが、実施形態１では、導電性部材（金属）によりグリッド状（ライン状）またはメッシュ状に形成されたアノード電極を含んだ構成であるとする。メッシュ状の場合、その孔形状は、円形、楕円、矩形などの形状でもよく、配列は、縦横整列配置や千鳥配列などでもよい。このように、窓部２を構成することにより、窓箔１０４で電子が散乱してロスとなるのを防げるため、そのロスによる加熱を回避できて窓部の冷却手段が不要となるほか、消費電力が低減するので、構造を簡単とし、維持費を低減することができる。
【００３０】
直流電源３は、窓部２に対して、冷電子放出素子１の電子放出部から放出される電子を牽引加速する電圧を印加するものであり、窓部２および冷電子放出素子１の表面電極１２にそれぞれ正負両端が接続される。この構成では、直流電源３の電圧を調整することにより、電子放出部から放出される電子を加速して所望のエネルギーを付与することができるので、直流電源３の電圧は、上記所望のエネルギーを決定することにより、そのエネルギーを付与することができる電圧レベル（負電圧レベル含む）に設定される。
【００３１】
例えば、冷電子放出素子１の電子放出部から放出された電子の持つエネルギーが仮に零であったとすれば、直流電源３の電圧を１Ｖに調整することにより、窓部２から放射される電子に１ｅＶのエネルギーを付与することができる。実際には、図３に示したように、冷電子放出素子１の電子放出部から放出される電子の持つエネルギーは、直流電源１９の電圧に比例して高くなり、例えば、直流電源１９の電圧が１０〜２０Ｖの範囲内である場合には従来の熱電子よりも高い数ｅＶ〜十数ｅＶのエネルギーを持つので、その高いエネルギーを持つ電子を上記所望のエネルギーになるように直流電源３の電圧を調整することになる。したがって、実施形態１では、電子放射装置全体から見れば、放射する電子のエネルギーの増減制御は、主として直流電源３の電圧を調整することにより行われる。
【００３２】
ここで、主として直流電源３の電圧を調整する場合の具体例について説明すると、外部への放射電子のエネルギーを例えば１０ＭｅＶ未満にするように、主として直流電源３の電圧を調整すれば、被処理物の放射化を防止することができる。１ＭｅＶ未満にするように主として直流電源３の電圧を調整すれば、原子力法などの規制を受けないで済むようになり、科学技術庁への届出や放射線取扱主任者の選任などの特殊な管理が不要となる。３００ＫｅＶ以下にするように主として直流電源３の電圧を調整すれば、複雑な防護処置を必要とするＸ線を発生しないようにできる。このように主として直流電源３の電圧を調整する構成にすれば、構造が簡単となり、小型、軽量化および低コスト化が可能となる。また、使用場所が国内である場合、労働安全衛生法などの法律による規制がないので、１０ＫｅＶ以下にするように、使用場所が国内外である場合、規制のない５ＫｅＶ以下にするように、主として直流電源３の電圧を調整する構成にすれば、より望ましい電子放射装置を提供することができる。
【００３３】
次に、上記構成の電子放射装置の動作について説明する。表面電極１２および裏面電極１３に直流電源１９の正負両端をそれぞれ接続するとともに、窓部２および冷電子放出素子１の表面電極１２に直流電源３の正負両端をそれぞれ接続すれば、先ず、直流電源１９の電圧により、多孔質ポリシリコン層１１内で電子が表面電極１２側に加速して表面電極１２側を通過する。これにより、冷電子放出素子１の表面電極１２前方に電子が放出されることになる。
【００３４】
そして、表面電極１２前方に放出された電子は、直流電源３の電圧により窓部２側に牽引加速され、主として直流電源３の電圧に応じたエネルギーが付与されて、窓部２を介して外部に放射する。これにより、外部における窓部２前方に、例えば固体、液体、気体、生物などの被処理物を配置しておけば、外部が通常の大気圧下の環境であっても、その被処理物に電子を放射することができるので、例えば被処理物の特性または表面の改質（硬化、重合、分解、架橋、酸化などの各種化学反応、励起、電離やイオン化、表面張力や表面エネルギー、濡れ性、密着性、吸収率、屈折率、結晶構造変化、欠陥発生などの物理変化、ＤＮＡの損傷などによる滅菌・殺菌・除菌（ウイルス、カビ、花粉を含む）、殺虫、発芽や老化、成熟の抑制などの生物的作用を含む。）が可能となる。
【００３５】
以上、実施形態１によれば、冷電子放出素子１（ＢＳＤに限らずＭＩＭ、ＭＩＳなどの場合も）の電子放出部が面状であるので、電子源を複数面状に配列する場合に比べて、広い面積で被処理物の処理が一括で行え、処理効率が高くなり、構成の単純化により小型、薄型、軽量化が可能となり、これにより低コスト化が可能となる。
【００３６】
また、冷電子放出素子１（ＢＳＤに限らずＭＩＭ、ＭＩＳなどの場合も）は、低真空度でも使用可能であるため、窓箔１０４を用いる必要がなく、高価な真空排気装置が不要であり、高真空を保持するための特別な構造および材料が不要となるので、構成が簡単となり、小型、軽量化および低コスト化が可能となる。特に、ＢＳＤの場合には大気圧中でも使用可能となる。また、電子エネルギーの低電圧化が図れ、この場合には、高加速電圧発生部１０２が不要となるので、小型、薄型、軽量化が可能となり、設計の自由度も向上する。
【００３７】
さらに、窓部２がグリッド状またはメッシュ状のアノード電極になっており、直流電源３が、窓部２に対して、冷電子放出素子１の電子放出部から放出される電子を牽引加速する電圧を印加するので、電子放出部からの電子を、窓部２側に牽引加速して外部に放射することができる。また、構造を簡単とし、維持費を低減することができる。
【００３８】
なお、実施形態１では、直流電源３を備える構成になっているが、直流電源３が無くても、表面電極１２および裏面電極１３に直流電源１９の正負両端をそれぞれ接続することにより、上述の如く、冷電子放出素子１の電子放出部から放出された時点の電子に、数ｅＶ〜十数ｅＶの高いエネルギーを持たせることができるので、窓部２から外部に電子を放射することができる。これにより、構成を簡単にでき、コスト削減が可能となる。要するに、請求項１記載の発明の加速手段は、直流電源１９および直流電源３に限らず、直流電源１９だけでもよいのである。
【００３９】
また、実施形態１では、窓部２がグリッド状またはメッシュ状のアノード電極を含む一体構成になっているが、必ずしもこれに限らず、窓部２とは別に、例えばその近傍にアノード電極を設ける構成でもよいが、窓部２と一体に構成する方が構成が簡単となり望ましい。
【００４０】
さらに、実施形態１の変形例として、冷電子放出素子１に対してパルス駆動が可能であることから、電子放射装置とセンサとを組み合わせ、センサにより被処理物が検出されたときに、例えばスイッチ素子などを介して、表面電極１２および裏面電極１３に直流電源１９の正負両端をそれぞれ接続するとともに、窓部２および冷電子放出素子１の表面電極１２に直流電源３の正負両端をそれぞれ接続するようにしてもよい。これにより、電子を必要時に放射することができ、消費電力を低減することができる。また、センサで被処理物の有無を検出する構成に限らず、被処理物の量、状態、位置、姿勢、種類などを判別し、それらの情報を基に、上記スイッチ素子のオン・オフ切替えのほか、放射電子に付与するエネルギー、照射量、照射時間、照射方向などを制御すれば、最適条件で処理が行え、処理の確実性の向上、不必要な処理および消費電力の低減が可能となる。
【００４１】
（実施形態２）
本発明による実施形態２の電子放射装置は、実施形態１との相違点として、グリッド状またはメッシュ状の窓部２に対応する形状の複数の孔が穿設され、冷電子放出素子１と窓部２との間に一体に介設される絶縁層を有していることを特徴とする。形成方法は、半導体やＭＥＭＳ技術などが利用可能である。
【００４２】
このような構成では、冷電子放出素子１の電子放出部からの電子を、窓部２を介して外部に放射することができるほか、冷電子放出素子１の製造プロセスが簡単になり、構造もさらに薄型化が可能となる。
【００４３】
（実施形態３）
本発明による実施形態３は、実施形態１または２の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、直流電源３および直流電源１９のうち、少なくとも直流電源３の電圧を調整することにより、冷電子放出素子１の電子放出部から放出される電子を加速して１ｅＶから５０ＫｅＶのエネルギーを付与することを特徴とする。
【００４４】
ここで、図４のような熱型の電子放射装置では、５０ＫｅＶ以下のエネルギーを持つ電子を放射することが困難であったが、実施形態１または２の電子放射装置によれば、１ｅＶのエネルギーを持つ電子を放射することも可能であるので、少なくとも直流電源３の電圧を調整することにより、冷電子放出素子１の電子放出部からの電子を加速して１ｅＶから５０ＫｅＶのエネルギーを付与することが可能となる。
【００４５】
この構成によれば、従来の熱型の電子放射装置で困難であった１ｅＶから５０ＫｅＶのエネルギーを持つ電子を放射することができる。これにより、硬化、重合、分解、架橋、酸化などの各種化学反応、励起、電離やイオン化、表面張力や表面エネルギー、漏れ性、密着性、吸収率、屈折率、結晶構造変化、欠陥発生などの物理変化、ＤＮＡの損傷などによる滅菌・殺菌・除菌（ウイルス、カビ、花粉を含む）、殺虫、発芽や老化、成熟の抑制などの生物的作用などの効果（以下「一次効果」という）が得られるほか、有害物質の除去や脱臭、ほこりやタバコの煙の除去などの効果（以下「二次効果」という）が得られるので、これまで困難であった電子線を用いた改質装置、殺菌装置、殺虫装置、イオン化装置の一般民生用途への応用が可能となる。具体的には、上記一次効果および二次効果は、空気清浄機、エアコン、加湿器、除湿機、衣類乾燥機、食器乾燥機、手洗い乾燥機、ファンヒータ、クリーナ、冷蔵庫、保管庫、食器棚、下駄箱、トイレ、浄水器、洗濯機、冷凍庫、製氷機、殺虫機などの様々な用途に利用可能となる。
【００４６】
また、放射する電子エネルギーが低いため、処理により被処理物の変質させたくない部分（例えば基材や包装材等）に影響が及ぶことがなく、処理可能な被処理物が限定されることがない。
【００４７】
（実施形態４）
本発明による実施形態４は、実施形態１または２の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、直流電源１９の電圧を調整することにより、冷電子放出素子１の電子放出部から放出される電子を加速して紫外線領域のエネルギー（４〜８ｅＶ）を付与することを特徴とする。
【００４８】
ここで、原子や分子の励起に必要なエネルギーは４ｅＶ、原子間の結合エネルギーは４〜８ｅＶであるので、それらのエネルギーを持つ電子を外部に放射することにより、原子や分子の励起、原子間結合の切断が可能となり、被処理物の特性または表面を改質することが可能となる。
【００４９】
この構成によれば、直流電源１９だけでもよいので、直流電源３を具備する必要がなくなり、構成をより簡単にできる。また、励起エネルギーや結合エネルギーの領域を含む紫外線領域のエネルギーを持つ電子を窓部２から外部に放射することにより、紫外線と同様の効果を期待することができる。
【００５０】
（実施形態５）
本発明による実施形態５は、実施形態１または２の電子放射装置を含む、改質装置、殺菌装置、殺虫装置またはイオン化装置のいずれかの装置であって、直流電源３および直流電源１９の電圧を調整することにより、冷電子放出素子１の電子放出部から放出される電子を加速して電離領域のエネルギー（２０〜１００ｅＶ）を付与することを特徴とする。
【００５１】
この構成によれば、電離エネルギーが数十〜１００ｅＶであるので、そのエネルギーを持つ電子を外部に放射することにより、原子や分子の電離を起こすことができ、表面を改質することができる。
【００５２】
なお、電離エネルギー以下のエネルギーの電子を放射する場合、物体に電子を付着させてマイナスイオンを生成することができ、マイナスイオンによる効果を期待できる。
【００５３】
また、電離エネルギー以上では、基本的にプラスイオンが生成されるが、エネルギーに比例して発生する２次電子による電子の増倍効果とそれによる作用が期待できるので、処理効率を上げる意味では好ましい。
【００５４】
以上の実施形態では、窓部２を通過した電子を被処理物に放射することを述べたが、冷電子放出素子１と窓部２との間に被処理物を配置してこれに電子を放射するようにしてもよい。
【００５５】
また、紫外線のエネルギー領域や電離エネルギー領域に対応して、４ｅＶ以上のエネルギーで電子放射を行えば、改質の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による実施形態１の電子放射装置の構成図である。
【図２】同電子放射装置内の冷電子放出素子の断面構造例を示す図である。
【図３】同冷電子放出素子の放出電子エネルギー分布を示す図である。
【図４】従来の電子放射装置（電子線照射装置）の構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  冷電子放出素子
２  窓部
３，１９  直流電源
【図１】
2005158455.tif 000003
【図２】
2005158455.tif 000004
【図３】
2005158455.tif 000005
【図４】
2005158455.tif 000006