(57)【要約】【課題】電界強度分布の調整により電子線密度分布を第一義的に調整すること。【解決手段】真空容器（１）の中に配置される電子線源（２）と、開口部位に取り付けられる電子線透過膜（６）とから形成されている。電子線源（２）は、電子を初期的に加速する電位を保持する初期加速電界生成曲面体（４）を備えている。初期加速電界生成曲面体（４）は、電子線透過膜（６）に対向する対向面として、初期加速電圧形成面（７）と、規定開口率を持つ電子線通過開口（１２）とを有している。薄膜の電子線透過膜（６）を真空容器の窓部分に支持する場合に、その曲面化は困難である。電子線エネルギーを受入して高温に発熱する電子線透過膜の曲面の曲率を大きくすることは更に困難である。そのような電子線透過膜に対向する初期加速電界生成曲面体（４）に零でない曲率を与えることにより、電子線密度の空間分布を適正化することができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
前記真空容器の中に配置される電子線源と、
前記真空容器の開口部位に取り付けられる電子線透過窓とを具え、
前記電子線源は電子を加速する電位を保持する初期加速電界生成曲面体を備え、
加速電界生成曲面体は、
前記電子線透過膜に対向する対向面として初期加速電圧形成面と規定開口率を持つ電子線通過開口とを有する
電子線照射装置。
【請求項２】
初期加速電界生成曲面体は穴開きプレートとして形成され、前記穴開きプレートの厚みは均一であり、且つ、前記初期加速電圧形成面は平滑な曲面に形成されている
請求項１の電子線照射装置。
【請求項３】
前記穴開きプレートはパンチングプレートである
請求項２の電子線照射装置。
【請求項４】
前記規定開口率は、前記穴開きプレートに開けられている前記電子線通過開口のサイズの面内分布により定められる
請求項２の電子線照射装置。
【請求項５】
前記規定開口率は、前記穴開きプレートに開けられている前記電子線通過開口の開口数密度の面内分布により定められる
請求項２の電子線照射装置。
【請求項６】
前記規定開口率は、前記穴開きプレートに開けられている前記電子線通過開口のサイズと開口数密度の面内分布により定められる
請求項２の電子線照射装置。
【請求項７】
前記初期加速電圧形成面の両側は、電子線を中央寄りに向かわせる補正加速電圧を形成する補正加速電圧形成突起面に形成されている
請求項１の電子線照射装置。
【請求項８】
前記電子線透過膜は平面に形成されている
請求項１〜７から選択される１請求項の電子線照射装置。
【請求項９】
請求項１の電子線照射装置を用いて処理対象に電子線を照射する電子線照射方法であり、
前記電子線照射装置を処理施設に配置すること、
平滑な面に仕上げられているパンチングプレートで前記初期加速電界生成曲面体の複数体を製作すること、
前記初期加速電界生成曲面体を前記電子線源の規定位置に取り付けること、
前記処理対象の変更に対応して前記初期加速電界生成曲面体を取り換えること
とを具える電子線照射方法。
【請求項１０】
電子線照射装置に取り付けられ電子を初期的に加速する電子線初期加速板を製造する電子線初期加速板の製造方法であり、
平滑な平面を有するパンチング用のプレートを製作すること、
前記プレートに規定開口率の電子線通過開口をパンチングにより開けること、
前記電子線通過開口が既に開けられているプレートに零でない曲率の曲面を与えること
とを具える電子線加速板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法に関し、特に、電子線密度を適正化する電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線照射装置は、殺菌、物理的物性の改質、化学的物性の改質、その他の多用途の開発が期待されている。電子線照射装置は、真空容器の中で生成される電子線を真空容器の一部として形成される電子線取出窓（参照：後掲特許文献１）を通して処理対象に対して投射する。電子線ビームは、扇状に、カーテン状に、又は、コーン状に形成される。
【０００３】
処理性能の向上のためには、電子線ビーム密度の空間分布率の調整が重要である。電子線ビーム密度の調整のために、電子線通過窓の開口率分布を２次元的に調整する技術が後掲特許文献１で知られている。公知技術は、図４に示されるように、真空容器１０１の中に配置されている円筒ケーシング（スリーブ）１０２の開口部位にメッシュ状電子線通過板１０３を配置させている。スリーブ１０２の近傍で金属表面から滲み出す電子は、スリーブ１０２の表面近傍で初期加速を受ける。初期加速方向は、加速後の電子線軌跡を定める重要な原因である。
【０００４】
電子線ビーム密度は、電子の質量が極めて小さいので、加速する電界強度分布から第一義的に強い影響を受ける。開口率分布は、調整される電界強度分布により加速方向分布が調整される電子ビームに対して加速領域に入る電子の密度を調整する。
【０００５】
電界強度分布の調整によりエネルギー分布を調整することが第一義的に求められる。開口率分布は、第二義的に工夫されることが重要である。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６６７００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、電界強度分布の調整により電子線密度分布を第一義的に調整する電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、開口率分布を第二義的に調整することにより電子線密度分布を補正する電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、電子線密度分布を高精細化する電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、結果的に、高エネルギー化することができる電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法を提供する
ことにある。
本発明の更に他の課題は、結果的に装置費用を低減化する電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による電子線照射装置は、真空容器（１）と、真空容器（１）の中に配置される電子線源（２）と、真空容器（１）の開口部位に取り付けられる電子線透過膜（６）とから形成されている。電子線源（２）は、電子を加速する電位を保持する加速電界生成曲面体特に初期加速を規定する初期加速電界生成曲面体（４）を備えている。初期加速電界生成曲面体（４）は、電子線透過膜（６）に対向する対向面として、初期加速電圧形成面（７）と、規定開口率を持つ電子線通過開口（１２又は１４）とを有している。金属面に沿って等電位面が形成されるので、初期加速電位面は金属板の曲げ加工により容易に形状化され（例示：円筒面化され）、電位面の調整が容易であって、結果的に、電子線密度の調整が容易であり、低コスト化を容易に実現することができる。
【０００９】
電子線透過膜（６）は、１０μｍの程度又はそれ以下の薄いＴｉ薄膜で形成されている。そのように薄いＴｉ薄膜を真空容器の窓部分に支持するためには、電子線透過膜を支持する桟が用いられる。電子線透過膜に対向する加速電界生成曲面体（４）に零でない曲率を与えることにより、電子線密度の空間分布を適正化し、且つ、電子線透過膜と支持桟に入射する電子線の入射角度を適正化することができる。支持桟の電子線流に対する投影断面積が大きくなると、支持桟に入射する電子が増加し、有効な電子のエネルギーが低減する。このようなエネルギーロスを少なくするためにも、電子線が透過膜に入射する入射角度の調整は重要である。
【００１０】
初期加速電界生成曲面体（４）は、穴開きプレートとして形成されることが実用的に重要である。穴開きプレートとしてパンチングプレートが精度的に特に実用的である。パンチングプレートの厚みは均一なものとして自由市場に大量に供給されていて、初期加速電圧形成面（７）を容易に且つ低廉に平滑な曲面に形成することができる。初期加速電圧形成面（７）が平滑化されていれば、電子線の初期加速方向を高精度に設計することができる。この場合には、規定開口率はパンチングプレートに開けられている電子線通過開口のサイズの面内分布により定められ、その開口数密度の面内分布により定められ、又は、サイズと開口数密度面内分布とにより簡易に定められる。
【００１１】
初期加速電圧形成面（７）の両側は、電子線を中央寄りに向かわせる補正加速電界（８’）を形成する補正加速電圧形成突起面（４’）に形成されている。面の形状変更により、電子の初期加速方向を用途に合わせて容易に規定することができる。
【００１２】
本発明による電子線照射方法は、既述の電子線照射装置を用いて処理対象に電子線を照射する電子線照射方法であり、電子線照射装置を処理施設に配置すること、平滑な面に仕上げられているパンチングプレートで初期加速電界生成曲面体の複数体を製作すること、初期加速電界生成曲面体を電子線源の規定位置に取り付けること、処理対象の変更に対応して初期加速電界生成曲面体を取り換えることとから構成されている。電子線照射装置は非常に高価であるが、その用途は広い。プレートの交換のような簡単な工夫により、何台もの装置を購入することができる経済的効果があり、高価な装置の普及を促進することができる。
【００１３】
本発明による電子線加速板の製造方法は、電子線照射装置に取り付けられ電子を初期的に加速する電子線初期加速板を製造する電子線加速板の製造方法であり、平滑な平面を有するパンチング用のプレートを製作すること（工場に搬入することに同義）、プレートに規定開口率の電子線通過開口をパンチングにより開けること、電子線通過開口が既に開けられているプレートに零でない曲率の曲面を与えることとから構成されている。低コストで高精細な電子線密度を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による電子線照射装置、電子線照射方法、及び、電子線加速板の製造方法は、電界強度分布の調整により電子線密度分布を第一義的に調整することができ、更には、開口率分布を第二義的に調整することにより電子線密度分布を補正することができる。高価な装置の低廉化により有用な装置の普及が促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による電子線照射装置の実現態は、図に対応して、詳細に記述される。その電子線照射装置の真空容器１の中に、電子線源２が配置されている。電子線源２は、金属表面から真空中に電子を排出する電子ポンプ容器を形成している。電子ポンプ容器は、概円筒体３に形成されている。概円筒体３の開口部位には、電子を加速する電位を保持する初期加速電界生成曲面体４が取り付けられている。真空容器１の開口部位には、電子線取出し窓５が取り付けられている。電子線取出し窓５は、Ｔｉ薄膜６を備えている。Ｔｉ薄膜６は、構造上の理由により平面的に形成されている。初期加速電界生成曲面４には、適正な開口率分布で分布する多数の小半径開口が開けられている。
【００１６】
初期加速電界生成曲面体４の初期加速電圧形成面７として、円筒面、楕円面、鞍型面が例示される。初期加速電圧形成面７は、Ｔｉ薄膜６に対向する透過膜対向面として透過膜側で初期加速電界生成曲面体４に形成されている。多様な曲面を有する複数の初期加速電界生成曲面体４が用意されている。多数の初期加速電界生成曲面体４は、処理目的に対応して、互いに交換自在に概円筒体３に取り付けられる。初期加速電圧形成面７は、平滑面に仕上げられている。初期加速電界生成曲面体４は、平滑面に仕上げられている金属薄板に高精細金型により多数の電子線通過開口が開けられるパンチングプレートとして容易に製作される。
【００１７】
初期加速電界生成曲面体４に規定電圧が印加されれば、初期加速電界生成曲面体４の全体は一定規定電圧に印加され、初期加速電圧形成面７も等電位面を形成する。初期加速電圧形成面７が中心点Ｏを中心とする球面、又は、初期加速電圧形成面７が中心線Ｏを中心軸心線とする円筒面であれば、初期加速電圧形成面７から放射方向に一定距離で離隔する仮想球面又は仮想円筒面は、その面上の電界分布が均一に等電位化される等電位面８を形成する。そのような等電位面８の任意の位置に存在する電子は、等電位面８の放線方向（半径方向、放射方向）に電圧作用を受けて半径方向Ｒに加速される。電子ビームの放射方向エネルギー密度（特には、線量密度）は、初期加速電圧形成面７の曲面形状の関数として概ね規定される。
【００１８】
初期加速電圧形成面７の上の電子は、初期加速電界生成曲面体４の電位とＴｉ薄膜６又は他の加速用電位形成体の間の電圧落差により概線形方向（概放射方向）に加速されてＴｉ薄膜６に向かうが、加速領域の電子軌跡は初期加速電界によって大きく影響を受け、透過膜又は通過した後のビーム分布に大きく関与する。初期加速電圧形成面７で初期加速を受け、その初期加速方向が積極的に規定されているので、ビームは概ね設計通りの方向に向けることが可能である。このような初期加速用電位面の設定は、均一に又は設計通りの電子線量密度で処理対象に電子線を照射することを可能にし、結果的に、高エネルギー化を実現することができる。
【００１９】
図２は、本発明による電子線照射装置の他の実現態を示している。ビーム形状の本変形例では、図１の既述の初期加速電界生成曲面体４の両側部位に軌道補正突起（電位補正突起）４’が配置されている。軌道補正突起４’は、等電位面８の両側に初期電圧補正形成面８’を補正的に形成する。軌道補正突起４’は、１枚のパンチング用矩形板を成形することにより初期加速電界生成曲面体４に一体に製作することが可能である。初期電圧補正形成面８’は、初期加速電圧形成面７からＴｉ薄膜６に向く方向に凸状に形成されている。初期電圧補正形成面８’は、電子ビームの両側部分を中央寄りに向かわせることができる。このように、初期加速電圧形成面７の曲率分布を調整することにより自由に電子ビームの空間密度を調整することができる。このことは、軌道補正用の磁界生成装置を不要化することができることを意味する。
【００２０】
図３は、電子線密度の広域的分布を可能にする実施例を示している。本実施例では、電子線流は２ビームに分割的に形成される。初期加速電界生成曲面体（パンチングプレート）４は、２領域に分けられる。一方側矩形領域１１は小径開口１２が高密度に開けられている高密度領域として形成され、他方側矩形領域１３は大径開口が低密度に形成される低密度領域として形成されている。ここで、大小関係と高低関係は、比較のための表現である。このような密度は、面上で連続的に変化することが可能である。処理対象物体（例示：フィルム）が搬送方向Ａに連続的に搬送されている場合には、その処理対象物体は時間的に先に高密度電子線照射を受け、時間的に後に低密度電子線照射を受け、段階的にその物性の改質を受けることができる。
【００２１】
初期加速電界生成曲面体４は、その複数体が製作される。その複数体は、開口率、開口率分布、曲率、曲率分布の組合せで多様に製作される。処理対象の特性、物性、処理課題に対応して、複数体は互いに差し込み式又は着脱自在に交換される。
【００２２】
平滑な平面を有するパンチング用のプレートは大量に自由市場に提供されている。規定開口率の電子線通過開口は、そのようなプレートに周知技術のパンチングにより開けられる。電子線通過開口が既に開けられているプレートに零でない曲率の曲面が与えられる。パンチング技術は、滑らかな多数の開口を形成することができる。開口の滑らかさは、加速電圧等高面を滑らかにする。その滑らかさにより、初期加速方向分布が高精度に設計通りに得られる。曲面に開口を開けることは、開口の形状を不正確にする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明による電子線照射装置の実現態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明による電子線照射装置の他の実現態を示す断面図である。
【図３】図３は、パンチングプレートの実施例を示す平面図である。
【図４】図４は、公知技術を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…真空容器
２…電子線源
４…初期加速電界生成曲面体
４’…補正加速電圧形成突起面
６…電子線透過膜
７…初期加速電圧形成面
８’…補正加速電界
１２…電子線通過開口
１４…電子線通過開口
【図１】
2005241521.tif 000003
【図２】
2005241521.tif 000004
【図３】
2005241521.tif 000005
【図４】
2005241521.tif 000006