(57)【要約】【課題】電子ビームの出力変動を防止することによって、被照射物に対して均一に電子ビームを照射することが可能な電子ビーム管を提供することにある。【解決手段】管部材と、この管部材の前方の開口を覆うように設けられた、電子ビームが通過する開口部を有するアノードと、この開口部を密閉するよう設けられた、電子ビームが通過する窓を有する出射部とからなる真空容器と、この真空容器内に配置された電子ビーム発生器と、真空容器内にてアノードに接続された、アノードと同電位の筒部材とからなり、前記筒部材は、その開口縁が、前記窓の端部と前記アノードにおける後方側の開口端部とを通過する仮想線よりも前方側に、位置するように、配置されたことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管部材と、この管部材の前方の開口を覆うように設けられた、電子ビームが通過する開口部を有するアノードと、この開口部を密閉するよう設けられた、電子ビームが通過する窓を有する出射部とからなる真空容器と、この真空容器内に配置された電子ビーム発生器と、真空容器内にてアノードに接続された、アノードと同電位の筒部材とからなる電子ビーム管において、
前記筒部材は、その開口縁が、前記窓の端部と前記アノードにおける後方側の開口端部とを通過する仮想線よりも前方側に、位置するように、配置されたことを特徴とする電子ビーム管。
【請求項２】
前記筒部材は、その開口縁が、前記アノードに形成された挿入穴に、挿入されるように、配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム管。
【請求項３】
前記筒部材は、その開口縁が、前記アノードに形成された凸部の後方側の端面よりも前方側に、位置するように、配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを放射する電子ビーム管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子ビーム管は、印刷塗料の乾燥、食品あるいは医薬品の殺菌、半導体材料の硬化などに利用されている。このような電子ビーム管は、以下の図６に示されるような構造である。
【０００３】
図６は、従来の電子ビーム管６０を説明する図である。図６（ａ）は、前方側から見た図を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＡ−Ａ´線にて長手方向に切断した断面図を示す。
電子ビーム管６０を構成する真空容器６１は、管部材６２と、この管部材６２の前方の開口を覆うように設けられた、電子ビームが通過する開口部６４を有するアノード６３と、開口部６４を密閉するように設けられた、電子ビームが通過する窓６６を有する出射部６５とから構成される。電子ビーム発生器６７は、真空容器６１に支持された内部リード棒６８に接続されている。筒部材６９は、アノード６３と同電位の導体であり、電子ビーム発生器６７で発生した電子ビームを窓６６の方向へ誘導するための電子ビーム誘導部材である。ソケット７０は、内部リード棒６８と接続される。
【０００４】
このような電子ビーム管６０において、電子ビーム発生器６７から放出された電子は、電子ビーム発生器６７とアノード６３との間に高電圧を印加することによってアノード６３に引き寄せられ、出射部６５に設けられた窓６６を通して、気中に電子ビームとして放出される。
【０００５】
図７は、アノード６３と筒部材６９との接続方法を説明するための断面図である。図７（ａ）は、図６（ａ）に示すＢ−Ｂ´線にて長手方向に切断した断面図においてアノード６３と筒部材６９との接続部分を拡大した図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＣ−Ｃ´線にて切断した部分を後方側から見たアノード６３の底面図である。
図７（ａ）に示すように、アノード６３と、筒部材６９を固定するための固定部材７１との間に、筒部材６９に溶接などによって取り付けられたモリブデン箔７２を配置し、アノード６３とモリブデン箔７２との間、モリブデン箔７２と固定部材７１との間に、それぞれ、アルミニウム箔７３が配置されている。この状態で、真空炉内で加熱してアルミニウム箔７３を溶融させることにより、アノード６３と筒部材６９とがモリブデン箔７２を介して接続される。
尚、図６、７において出射部６５、モリブデン箔７２、アルミニウム箔７３は、その厚みが極めて小さいものであるが、便宜上、誇張して表現してある。
【０００６】
図７（ｂ）に示すように、固定部材７１は、対向する２箇所に設けられている。すなわち、筒部材６９は、任意の対向する２点で固定された構造である。
【０００７】
しかしながら、このような電子ビーム管６０においては、製造時に図８に示すように、アノード６３と筒部材６９との間に空隙Ｔが生成する。そして、筒部材６９の先端部の直径が小さい場合には、電子ビーム発生器６７から放出された電子ビームは、窓６６の端部に衝突して反射し、筒部材６９の外側へ漏れ出して、真空容器６１の内壁にチャージするという現象が頻繁に発生することが判明した。
これにより、そのチャージ領域周辺の電界が不安定となり、電子ビームの変動を生じ、その結果、気中に放出される電子ビームも変動するので、被照射物に対して均一な照射ができないという問題が発生した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電子ビームの出力変動を防止することによって、被照射物に対して均一に電子ビームを照射することが可能な電子ビーム管を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電子ビーム管は、管部材と、この管部材の前方の開口を覆うように設けられた、電子ビームが通過する開口部を有するアノードと、この開口部を密閉するよう設けられた、電子ビームが通過する窓を有する出射部とからなる真空容器と、この真空容器内に配置された電子ビーム発生器と、真空容器内にてアノードに接続された、アノードと同電位の筒部材とからなり、前記筒部材は、その開口縁が、前記窓の端部と前記アノードにおける後方側の開口端部とを通過する仮想線よりも前方側に、位置するように、配置されたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記筒部材は、その開口縁が、前記アノードに形成された挿入穴に、挿入されるように、配置されたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記筒部材は、その開口縁が、前記アノードに形成された凸部の後方側の端面よりも前方側に、位置するように、配置されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の発明の電子ビーム管１０を説明するための断面図である。切断方向は図６と同じである。
電子ビーム管１０を構成する真空容器１１は、管部材１２と、この管部材１２の前方の開口を覆うように設けられた、電子ビームが通過する開口部１４を有するアノード１３と、開口部１４を密閉するように設けられた、電子ビームが通過する窓１６を有する出射部１５とから構成される。
電子ビーム発生器１７は、真空容器１１に支持された内部リード棒１８に接続される。筒部材１９は、アノード１３と同電位の導体であり、電子ビーム発生器１７で発生した電子ビームを真空容器１１へ到達させないための電子ビーム遮蔽部材である。ソケット２０は、内部リード棒１８と接続される。
【００１３】
図２は、図１の電子ビーム管１０の上半分を拡大した図である。図１、７と同一符号は同一部分を示し、下半分の構造は、図１に示される電子ビーム管１０と同一であるため、省略して図示してある。
筒部材１９は、その開口縁１９０が、出射部１５に設けられた窓１６の端部（ａ１点）とアノード１３の後方側の開口端部（ｂ１点）とを通過する仮想線Ｘ１よりも前方側に、位置するように、配置されている。ここで、前方側とは、電子ビームの出射方向１００側のことを示し、後方側とは、電子ビーム発生器１７側のことを示す。
【００１４】
ここで、図１、２はある一方向（図６（ａ）に示すＡ−Ａ´線）で切断した場合の断面図を示したものであり、切断方向を変えることにより、仮想線Ｘ１の傾きは変化する。
仮想線Ｘ１の傾きは、アノード１３に設けられた開口部１４の横方向長さ、アノード１３の厚み、出射部１５における窓１６の占める割合などによって異なる。したがって、いかなる断面を形成した場合においても、筒部材１９は、その開口縁１９０が、仮想線Ｘ１よりも前方側に、位置するように、配置される必要がある。
【００１５】
ここで、第１の発明の電子ビーム管１０の数値例を以下に挙げる。
真空容器１１を構成する管部材１２は、一端が開口した外径４４ｍｍ、長さ１０８ｍｍ、肉厚２ｍｍのガラス管である。アノード１３は、直径５０．８ｍｍ、厚み３．２ｍｍの円板状のシリコン板である。アノード１３に設けられた、電子ビームが通過する開口部１４は、縦８ｍｍ、横２５．４ｍｍである。出射部１５は、例えば、厚み６２５μｍのシリコンウェハを、エッチング処理によって薄膜化することにより形成され、図１では縦６ｍｍ、横２ｍｍの窓１６が４個形成されている。筒部材１９は、外径３２ｍｍ、長さ２４ｍｍ、厚み０．５ｍｍの管から構成される。
電子ビーム発生器１７は、アノード１３との間隔が約２３．５ｍｍとなるように配置され、この間に５〜６０ｋＶの高電圧を印加することにより、この２３．５ｍｍの真空空間を加速された電子ビームが走行する。
【００１６】
筒部材１９は、アノード１３と同電位の導体として、金属製の管が用いられ、具体的な材質としては、ＳＵＳが好ましい。金属以外のものを用いる場合には、その表面に導電剤を塗布、あるいはコーティングすることによって、金属製の管と同様の効果が得られる。
【００１７】
以上のような第１の発明の電子ビーム管によれば、電子ビーム発生器１７から放出された電子ビームは、出射部１５に設けられた窓１６の端部に衝突することによって、いかなる方向に反射されても、筒部材１９によって確実に遮蔽されるため、真空容器１１の内壁にチャージされることはない。
これにより、電子ビームの変動を生じることがないので、気中に放出される電子ビームが変動せず、被照射物に対して均一に照射することができると考えられる。
【００１８】
ここで、製造後の段階において、筒部材は、その開口縁が、仮想線よりも前方側に、位置するように、配置されていたとしても、電子ビーム管を長時間使用すると、筒部材に溶接されたモリブデン箔が筒部材の自重によって変形することにより、筒部材の開口縁が仮想線よりも後方側に垂れ下がる場合がある。
このような場合に有効な第２の発明の電子ビーム管を以下の図３に示す。
【００１９】
図３は、第２の発明の電子ビーム管３０を説明するための断面図である。切断方向は図６と同じであり、図１、７と同一符号は同一部分を示す。また、下半分の構造は、図１に示される電子ビーム管１０と同一であるため、省略して図示してある。
電子ビーム管３０において、筒部材３９は、その開口縁３９０がアノード３３に形成された挿入穴３３０に挿入された構造である。筒部材３９は、途中で径が変わったものを用いているが、径が同一の直管から構成しても良い。途中で径を変えた場合、図３に示すように径の変わる部分は丸みを付けたものとする。これは、電界の集中を避けるためである。
【００２０】
第２の発明の電子ビーム管３０のようにアノード３３に挿入穴３３０が形成されていると、使用中に筒部材３９が垂れ下がっても、開口縁３９０が出射部１５に設けられた窓１６の端部（ａ２点）とアノード３３の後方側の開口端部（ｂ２点）とを通過する仮想線Ｘ２よりも確実に前方側に位置すると考えられる。
ここで、前方側とは、電子ビームの出射方向２００側のことを示し、後方側とは、電子ビーム発生器１７側のことを示す。
【００２１】
さらに、第２の発明の電子ビーム管３０の構造は、図３に示されるような、開口部３４の横が大きく、アノード３３の厚みが小さい場合、すなわち、仮想線Ｘ２の傾きが小さい場合に特に有効である。その理由を以下に説明する。
仮想線Ｘ２の傾きが小さい場合に図３に示すように筒部材３９の開口縁３９０における直径が小さいと、筒部材３９の開口縁３９０は、モリブデン箔７２が筒部材３９の自重によってわずかに変形しただけでも仮想線Ｘ２よりも後方側に位置してしまう可能性があるが、第２の発明の電子ビーム管３０のようにアノード３３に挿入穴３３０が設けられていると、仮想線Ｘ２よりも確実に前方側に位置すると考えられる。
【００２２】
ここで、第２の発明の電子ビーム管３０の数値例を挙げる。
アノード３３は、直径５０．８ｍｍ、厚み３．２ｍｍである。アノード３３に形成された挿入穴３３０の幅は、筒部材３９の肉厚よりもわずかに大きく形成されており、幅０．６ｍｍ、奥行き１ｍｍである。挿入穴３３０の奥行きは、筒部材３９の開口縁３９０が仮想線Ｘ２よりも確実に前方側に位置するように、１ｍｍ以上であることが好ましい。アノード３３に設けられた開口部３４は、縦８ｍｍ、横２５．４ｍｍである。筒部材３９は、小径部の外径３０ｍｍ、大径部の外径３８ｍｍ、厚み０．５ｍｍの管から構成される。
【００２３】
このような挿入穴３３０は、研削加工で形成される。
【００２４】
尚、筒部材３９の開口縁３９０は、アノード３３に設けられた挿入穴３３０に嵌合されていても良い。このようにすれば、モリブデン箔７２が変形しても筒部材３９が垂れ下がることを抑制できるので、一層効果的である。
【００２５】
以上のような第２の発明の電子ビーム管によれば、仮想線Ｘ２の傾きが小さい場合にも、電子ビームが筒部材３９の外側に漏れ出して、真空容器１１の内壁にチャージすることがないので、第１の発明の電子ビーム管と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
図４は、第３の発明の電子ビーム管４０を説明するための断面図である。切断方向は図６と同じであり、図１、７と同一符号は同一部分を示す。また、下半分の構造は、図１に示される電子ビーム管１０と同一であるため、省略して図示してある。
電子ビーム管４０において、アノード４３には凸部４３０が形成されている。筒部材４９は、その開口縁４９０が、凸部４３０における後方側の端面４３１よりも前方側に、位置するように、配置されている。ここで、前方とは、電子ビームの出射方向３００のことを示す。
【００２７】
第３の発明の電子ビーム管４０の構造も、第２の発明の電子ビーム管３０について述べたように、筒部材４９が垂れ下がった場合に有効である。さらに、出射部１５に設けられた窓１６の端部（ａ３点）とアノード４３の後方側の開口端部（ｂ３点）とを通過する仮想線Ｘ３の傾きが小さい場合において、特に有効である。
【００２８】
アノード４３は、直径５０．８ｍｍ、厚み（凸部４３０以外の部分）２．２ｍｍである。アノード４３に設けられた凸部４３０は、外径３０ｍｍ、厚み１ｍｍである。凸部４３０の厚みは、第２の発明の電子ビーム管３０における挿入穴３３０の奥行きと同様の理由により、１ｍｍ以上であることが好ましい。アノード４３に設けられた開口部４４は、縦８ｍｍ、横２５．４ｍｍである。筒部材４９は、小径部の外径３２ｍｍ、大径部の外径３８ｍｍ、厚み０．５ｍｍの管から構成される。
【００２９】
このような凸部４３０は、研削加工で形成される。
【００３０】
図５は、第３の発明における他の実施形態の電子ビーム管５０を説明するための断面図である。切断方向は図６と同じであり、図１、７と同一符号は同一部分を示す。また、下半分の構造は、図１に示される電子ビーム管１０と同一であるため、省略して図示してある。
電子ビーム管５０において、アノード５３には凸部５３０が形成されている。筒部材５９は、その開口縁５９０が、凸部５３０における後方側の端面５３１よりも前方側に位置するように配置されている。
【００３１】
アノード５３は、直径５０．８ｍｍ、厚み（凸部５３０以外の部分）２．２ｍｍである。アノード５３に設けられた凸部５３０は、外径３２ｍｍ、厚み１ｍｍである。凸部５３０の厚みは、第２の発明の電子ビーム管３０における挿入穴３３０の奥行きと同様の理由により、１ｍｍ以上であることが好ましい。アノード５３に設けられた開口部５４は、縦８ｍｍ、横２５．４ｍｍである。筒部材５９は、小径部の外径３０ｍｍ、大径部の外径３８ｍｍ、厚み０．５ｍｍの管から構成される。
【００３２】
このような凸部５３０は、研削加工で形成される。
【００３３】
以上のような、第３の発明の電子ビーム管によれば、仮想線Ｘ３の傾きが小さい場合にも、電子ビームが筒部材４９あるいは５９の外側に漏れ出して、真空容器１１の内壁にチャージすることがないので、第１の発明の電子ビーム管と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【効果】
本発明の電子ビーム管によれば、電子ビーム発生器から放出された電子ビームは、出射部に設けられた窓の端部に衝突することによって、いかなる方向に反射されても、筒部材によって確実に遮蔽され、真空容器の内壁にチャージすることがない。したがって、電子ビームの出力変動を生じることがないので、気中に放出される電子ビームが変動せず、被照射物に対して均一に照射することができる電子ビーム管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の電子ビーム管１０を説明するための断面図である。
【図２】図１の電子ビーム管１０の上半分を拡大した図である。
【図３】第２の発明の電子ビーム管３０を説明するための断面図である。
【図４】第３の発明の電子ビーム管４０を説明するための断面図である。
【図５】第３の発明における他の実施形態の電子ビーム管５０を説明するための断面図である。
【図６】従来の電子ビーム管６０を説明するための図である。
【図７】アノード６３と筒部材６９との接続方法を説明するための断面図である。
【図８】従来の電子ビーム管６０に生じる問題を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０      電子ビーム管
１１      真空容器
１２      管部材
１３      アノード
１４      開口部
１５      出射部
１６      窓
１７      電子ビーム発生器
１８      内部リード棒
１９      筒部材
２０      ソケット
３０      電子ビーム管
３３      アノード
３４      開口部
３９      筒部材
４０      電子ビーム管
４３      アノード
４４      開口部
４９      筒部材
５０      電子ビーム管
５３      アノード
５４      開口部
５９      筒部材
６０      電子ビーム管
６１      真空容器
６２      管部材
６３      アノード
６４      開口部
６５      出射部
６６      窓
６７      電子ビーム発生器
６８      内部リード棒
６９      筒部材
７０      ソケット
７１      固定部材
７２      モリブデン箔
７３      アルミニウム箔
１００    電子ビームの出射方向
１９０    開口縁
２００    電子ビームの出射方向
３００    電子ビームの出射方向
３３０    挿入穴
３９０    開口縁
４３０    凸部
４３１    凸部４３０における後方側の端面
４９０    開口縁
５３０    凸部
５３１    凸部５３０における後方側の端面
５９０    開口縁
Ｘ１      仮想線
Ｘ２      仮想線
Ｘ３      仮想線
Ｔ        空隙
【図１】
2005030804.tif 000003
【図２】
2005030804.tif 000004
【図３】
2005030804.tif 000005
【図４】
2005030804.tif 000006
【図５】
2005030804.tif 000007
【図６】
2005030804.tif 000008
【図７】
2005030804.tif 000009
【図８】
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