(57)【要約】【課題】簡易な構成で接続端子への水または酸素の付着を防止することができ、接続端子への酸化皮膜の形成を抑制する。【解決手段】熱電子を放出するカソード電極１７４と、真空状態に維持される真空室内でカソード電極１７４から放出された熱電子を加速する加速器１１８とを備えた電子線照射装置１００は、カソード電極１７４にカソード電源１０４を接続する複数の接続端子（カソード接続端子１７２）と、複数の接続端子が収容される端子収容空間Ａと、端子収容空間Ａから水または酸素を除去する除去手段（酸化防止装置２００）とを備える。【選択図】図６
2012220374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を放出するカソード電極と、
真空状態に維持される真空室内で前記カソード電極から放出された熱電子を加速する加速器と、
を備えた電子線照射装置であって、
前記カソード電極にカソード電源を接続する複数の接続端子と、
前記複数の接続端子が収容される端子収容空間と、
前記端子収容空間から水または酸素を除去する除去手段と、
を備えたことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
前記除去手段は、前記端子収容空間を真空状態に減圧可能な真空ポンプを備え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。
【請求項３】
前記除去手段は、前記端子収容空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記除去手段は、前記端子収容空間を真空状態に減圧可能な真空ポンプと、前記端子収容空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを備え、
前記端子収容空間を真空状態に減圧させた後に、前記真空ポンプによる減圧処理から前記不活性ガス供給装置によるガス供給処理に切り換えて、該端子収容空間に不活性ガスを供給させる切換制御部をさらに備え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。
【請求項５】
熱電子を放出するカソード電極と、真空状態に維持される真空室内で該カソード電極から放出された熱電子を加速する加速器と、前記カソード電極にカソード電源を接続する複数の接続端子と、該複数の接続端子が収容される端子収容空間とを備えた電子線照射装置を用いた電子線照射方法であって、
前記端子収容空間から水または酸素を除去する除去工程と、
前記複数の接続端子を通じて前記カソード電源から前記カソード電極に電力を供給し、該カソード電極から熱電子を放出させる電子放出工程と、
前記加速器が前記カソード電極から放出された熱電子を加速する加速工程と
を有することを特徴とする電子線照射方法。
【請求項６】
前記除去工程は、前記端子収容空間を真空状態に減圧する減圧工程を有することを特徴とする請求項５に記載の電子線照射方法。
【請求項７】
前記除去工程は、前記端子収容空間に不活性ガスを供給するガス供給工程を有することを特徴とする請求項５または６に記載の電子線照射方法。
【請求項８】
前記除去工程は、前記端子収容空間を真空状態に減圧する減圧工程を遂行した後に、前記端子収容空間に不活性ガスを供給するガス供給工程を遂行することを特徴とする請求項５に記載の電子線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物に電子線を照射する電子線照射装置および電子線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療器具や食品等の滅菌、樹脂の架橋や硬化、悪性腫瘍等の病巣の除去等、様々な分野で利用されている電子線照射装置（例えば、特許文献１、２）が知られている。このような電子線照射装置は、カソード電極と加速器を備えており、カソード電極に電力を供給することでカソード電極から熱電子を放出し、その熱電子を加速器で加速して被照射物に照射する。
【０００３】
ここで、大気中でカソード電極に電力を供給すると、カソード電極は１０００℃程度になる。そのため、カソード電極自体が大気中に存在するＯ２によって酸化してしまったり、熱電子放出機能が低下してしまったりするため、カソード電極は高真空（１０Ｅ−５Ｐａ以下）下に配設される。また、加速器が熱電子を加速する際に、加速空間の圧力が高い、すなわち熱電子以外の粒子（例えば、Ｎ２やＯ２）分子が多いと、熱電子が他の粒子と衝突してしまい加速の障害となるため、熱電子の平均自由行程を稼ぐべく、加速器の内部空間を高真空状態にする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４９９９８号公報
【特許文献２】特開２００３−１３９８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、カソード電極に電力を供給するための電源は大気中に設置されるため、上述した特許文献１、２に示すような従来の電子線照射装置では、カソード電極に電源を接続できる接続端子を大気側に備えている。上述したように、電子線照射装置の稼働中、カソード電極自体は１０００℃程度まで上昇するため、カソード電極に接続された接続端子も伝熱により２００℃以上になる。
【０００６】
そうすると、電子線照射装置の稼働中に接続端子が酸化したり、電子線照射装置を停止した後に接続端子が２００℃から室温に低下する際に大気中の水が付着したりして、接続端子の表面に酸化皮膜が形成されてしまい、接続端子と電源のコネクタとの導電性が低下し（接触抵抗が増大し）、十分に通電できないおそれがあった。
【０００７】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成で接続端子への水または酸素の付着を防止することが可能な電子線照射装置および電子線照射方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の電子線照射装置は、熱電子を放出するカソード電極と、真空状態に維持される真空室内でカソード電極から放出された熱電子を加速する加速器とを備えた電子線照射装置であって、カソード電極にカソード電源を接続する複数の接続端子と、複数の接続端子が収容される端子収容空間と、端子収容空間から水または酸素を除去する除去手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
除去手段は、端子収容空間を真空状態に減圧可能な真空ポンプを備えていてもよい。
【００１０】
除去手段は、端子収容空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置を備えていてもよい。
【００１１】
除去手段は、端子収容空間を真空状態に減圧可能な真空ポンプと、端子収容空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを備え、端子収容空間を真空状態に減圧させた後に、真空ポンプによる減圧処理から不活性ガス供給装置によるガス供給処理に切り換えて、端子収容空間に不活性ガスを供給させる切換制御部をさらに備えていてもよい。
【００１２】
熱電子を放出するカソード電極と、真空状態に維持される真空室内でカソード電極から放出された熱電子を加速する加速器と、カソード電極にカソード電源を接続する複数の接続端子と、複数の接続端子が収容される端子収容空間とを備えた電子線照射装置を用いた電子線照射方法であって、端子収容空間から水または酸素を除去する除去工程と、複数の接続端子を通じてカソード電源からカソード電極に電力を供給しカソード電極から熱電子を放出させる電子放出工程と、加速器がカソード電極から放出された熱電子を加速する加速工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
除去工程は、端子収容空間を真空状態に減圧する減圧工程を有していてもよい。
【００１４】
除去工程は、端子収容空間に不活性ガスを供給するガス供給工程を有していてもよい。
【００１５】
除去工程は、端子収容空間を真空状態に減圧する減圧工程を遂行した後に、端子収容空間に不活性ガスを供給するガス供給工程を遂行してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易な構成で接続端子への水または酸素の付着を防止することができ、接続端子への酸化皮膜の形成を抑制することが可能となる。これにより、接続端子とカソード電源のコネクタとの導電性が低下して（接触抵抗が増大して）しまい十分に通電できない事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電子線照射装置の外観斜視図である。
【図２】図１におけるＺ軸方向から電子線照射装置を見た図である。
【図３】加速器の構成を説明するための説明図である。
【図４】電子銃の上面図である。
【図５】図４のＷ−Ｗ断面図である。
【図６】ソードホルダおよびカソードユニット近傍の部分拡大図である。
【図７】グリッドの機能を説明するための説明図である。
【図８】カソード電極とアノード電極との電位差によるカソード電極からの電子線の放出機構を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
（電子線照射装置１００）
図１は、電子線照射装置１００の外観斜視図であり、図２は、図１におけるＺ軸方向から電子線照射装置１００を見た図である。なお、図１では、理解を容易にするために電子線照射装置１００を支持する支持機構を省略する。
【００２０】
図１および図２に示すように、電子線照射装置１００は、電子銃１１０と、高周波電源１１２と、導波管１１４と、プリバンチャ１１６と、加速器１１８と、スキャンホーン１２０と、酸化防止装置２００とを備えて構成されている。なお、電子銃１１０、プリバンチャ１１６、加速器１１８、スキャンホーン１２０は、内部空間（真空室）が連続しており、この内部空間は、イオンポンプ等の真空ポンプ１０２で高真空状態から超高真空状態（例えば、１０Ｅ−５Ｐａ以下）に維持される。
【００２１】
電子線照射装置１００において、電子銃１１０から放出された熱電子は、プリバンチャ１１６、加速器１１８で加速され、スキャンホーン１２０を通過して、コンベア１０で搬送される被照射物１２に向かって図１中Ｙ軸方向に照射される。以下、電子線照射装置１００の各機能部について詳述する。
【００２２】
電子銃１１０は、例えば、三極管電子銃であり、カソード電源（交流電源）１０４から供給された電力によってカソード電極を加熱し、パルス状に印加された高電圧のグリッドパルス電圧（引出電圧）により、電子線を放出する。電子銃１１０の具体的な構成については、酸化防止装置２００とともに後に詳述する。
【００２３】
（高周波電源１１２、導波管１１４）
高周波電源１１２は、クライストロン等で構成され、導波管１１４を通じてプリバンチャ１１６および加速器１１８に、例えばＳバンドに相当する３ＧＨｚのパルス状の高周波電力を供給する。導波管１１４は、セラミック等で構成されたＲＦ窓１１４ａ、１１４ｂを通じて、高周波電源１１２から供給される高周波の電圧を加速器１１８に供給する。導波管１１４におけるＲＦ窓１１４ａとＲＦ窓１１４ｂの間には、六フッ化硫黄（ＳＦ６）等の絶縁ガスが充填されており、高周波電源１１２から出力された電圧によって導波管１１４が放電してしまう事態を回避する。なおＲＦ窓１１４ａ、１１４ｂは、ＳＦ６と真空とを隔てる境界の役割を果たす。
【００２４】
（プリバンチャ１１６）
プリバンチャ１１６は、電子銃１１０と加速器１１８の間に設けられ、導波管１１４を通じて高周波電源１１２に接続されている。プリバンチャ１１６は、電子銃１１０から入射された電子線をバンチング（密度圧縮（速度変調））して、加速器１１８に送出する。具体的に説明すると、プリバンチャ１１６内は、高周波電源１１２から供給された高周波の電圧によって高周波電界が形成されており、プリバンチャ１１６を通過した電子線は、バンチングされて加速器１１８に入射する。プリバンチャ１１６で電子線をバンチングすることにより、加速器１１８で加速された電子線のエネルギーの分散を小さくすることができ、電子線のエネルギーの均一性を向上させることが可能となる。
【００２５】
ここで、プリバンチャ１１６によって圧縮された電子線の加速器１１８への入射タイミングが加速器１１８における高周波の正位相と同期したときのみ、電子線は加速器１１８で効率よく加速される。したがって、プリバンチャ１１６から加速器１１８への電子線の入射タイミングを調整するために、プリバンチャ１１６の高周波導入部１１６ａには、不図示の位相調整手段が設けられている。また、電子線の圧縮率（バンチングされた電子線の長さ）も加速器１１８による加速効率に影響するため、すなわち、電子線の長さが短い程、加速化効率が向上する。したがって、供給する高周波の強度を調整して電子線の長さを調整するために、プリバンチャ１１６の高周波導入部１１６ａには、不図示の減衰（アッテネータ）手段が設けられている。
【００２６】
（加速器１１８）
図３は、加速器１１８の構成を説明するための説明図である。本実施形態では、加速器１１８として、定在波型の線形（リニアック）加速器を採用しているが、電子を加速できればよく、進行波型の線形加速器や、シンクロトロン、サイクロトロン等の円形加速器を採用することもできる。
【００２７】
図３に示すように、電子銃１１０から放出される電子線（図３中、黒い塗つぶしで示す）は、図３中Ｙ軸方向に広がった状態で放出され、プリバンチャ１１６の内部空間に入射される。そして、プリバンチャ１１６によるバンチング機能により、電子線は、Ｙ軸方向に圧縮されて加速器１１８に入射される。
【００２８】
ここで、加速器１１８は、内部に複数の加速空間１３０（図３中、１３０ａ〜１３０ｃで示す）を有している。図３では理解を容易にするために、加速空間１３０を３として簡略化して説明するが、本実施形態の加速器１１８は３０程度の加速空間１３０を有する。なお、電子銃１１０から所定数の加速空間１３０の距離Ｌ（加速空間１３０における電子線の進行方向（図３中Ｙ軸方向）の距離）は、電子銃１１０から遠ざかるに従って徐々に長くなるように構成され、以降の加速空間１３０の距離Ｌは、所定長さに維持されるように構成される。
【００２９】
高周波電源１１２から加速器１１８に高周波の電圧（例えば、３ＧＨｚ）が供給されると、複数の加速空間１３０が空間共振器として機能し、空間共振器内に時間的に変化する電界が生じる。そして、この時間的に変化する電界で電子線を加速する。
【００３０】
具体的に説明すると、加速器１１８の加速空間１３０は、高周波電源１１２から導入される高周波の電圧によって、例えば、時刻ｔ０に空間電荷が正（＋）になっている箇所１３２ａは、図３（ｂ）に示すように、次の時刻ｔ１には空間電荷が負（−）になる。電子は負の電荷を帯びているので、空間電荷が正に帯電している箇所（正位相の箇所）に引き寄せられる。ここで、電子線の速度と加速空間１３０における正に帯電するタイミングが同期するように、高周波電源１１２から供給される電圧の周波数と、加速空間１３０の距離Ｌが設計されているため、電子線は加速器１１８内で徐々に加速され、最終的には、例えば１０ＭｅＶ程度まで加速されて、スキャンホーン１２０に入射される。
【００３１】
（スキャンホーン１２０）
スキャンホーン１２０は、その内部空間が加速器１１８と連結され、加速器１１８の出口付近に設けられたスキャン電磁石１２２と、加速器１１８と連結する端部と対向する端部に設けられた電子線取出部１２４とを含んで構成される（図１、図２参照）。
【００３２】
スキャン電磁石１２２は、加速器１１８から入射された電子線を水平方向（図１中Ｘ軸方向）に走査（スキャン）する。電子線の進行方向は鉛直方向（図１中Ｙ軸方向）であるため、スキャン電磁石１２２が鉛直方向に進行する電子線を水平方向に走査することにより、水平方向に幅のある被照射物１２に確実に電子線を照射することができる。
【００３３】
電子線取出部１２４は、例えば、５０μｍ程度の厚みのＴｉ箔で構成され、内部空間と、大気とを隔てる境界の役割を果たす。そして、電子線取出部１２４から大気中に取り出された電子線は、被照射物１２に照射される。
【００３４】
こうして、電子銃１１０で放出された電子線は、加速器１１８で加速されて、電子線取出部１２４を通じて、被照射物１２に照射される。以下、電子線を放出する電子銃１１０、酸化防止装置２００、酸化防止装置２００を用いた電子線照射方法について詳述する。
【００３５】
（電子銃１１０）
図４は、電子銃１１０の上面図であり、図５は、図４のＷ−Ｗ断面図と、酸化防止装置２００とを示す図であり、図６は、カソードホルダ１５０およびカソードユニット１７０近傍の部分拡大図である。なお、理解を容易にするために、図５、図６中、絶縁体やパッキンの図示を省略する。図５に示すように、電子銃１１０は、真空筒１０６と、真空シール部１４０と、カソードホルダ１５０と、カソードユニット１７０と、アノード電極１８０と、ウェネルト電極１８２とを含んで構成される。
【００３６】
（真空シール部１４０）
真空シール部１４０は、図４、図５に示すように、真空筒１０６の第１フランジ１０６ａに連結された第２フランジ１０６ｂに連結されている。真空シール部１４０は、カソードホルダ１５０と組み合わされた状態で、端子収容空間Ａ（図６（ａ）中、濃いグレーで示す）を形成する。真空シール部１４０には、カソード電源１０４に接続される第１入力端子１４２ａ、１４２ｂと、後述する真空ポンプ２１０および不活性ガス供給装置２１２と連結されるポート１４４が設けられている。
【００３７】
（カソードホルダ１５０）
続いて、図５および図６を用いてカソードホルダ１５０について説明する。図６（ａ）に示すように、カソードホルダ１５０は、カソードユニット１７０と組み合わされた状態で、端子収容空間Ａ（図６（ａ）中、濃いグレーで示す）と内部空間Ｖ（図６（ａ）中、薄いグレーで示す）とを隔てる境界の役割を果たす。カソードホルダ１５０およびカソードユニット１７０を境界として形成される内部空間Ｖは、真空ポンプ１０２で高真空状態（１０Ｅ−５Ｐａ以下）に維持される。すなわち、カソードホルダ１５０は、カソードホルダ１５０と真空シール部１４０とで構成される端子収容空間Ａ側にカソード接続端子１７２が位置すると共に、高真空状態に維持される内部空間Ｖ側にカソード電極１７４およびグリッド１７６が位置するように、カソードユニット１７０を保持する。またカソードホルダ１５０の内部空間Ｖ側の先端部には、ウェネルト電極１８２が保持される。
【００３８】
具体的に説明すると、図５に示すようにカソードホルダ１５０は、第１フランジ１０６ａに保持される。また、図６（ａ）に示すように、カソードホルダ１５０の先端内周には段部１５０ｅが形成されており、カソードホルダ１５０の内周にはカソードユニット１７０を押止するカソード押止棒１５０ａが設けられる。一方、カソードユニット１７０の周面にはフランジ１７０ａが形成されている。そして、図６（ａ）に示すように、カソードホルダ１５０の段部１５０ｅとカソードユニット１７０のフランジ１７０ａとの間に真空シールガスケット１９０を配置するとともに、カソード押止棒１５０ａがＹ軸方向にフランジ１７０ａを押止する。このように、カソードホルダ１５０におけるウェネルト電極１８２を外周として形成される空間を、真空シールガスケット１９０を介してフランジ１７０ａで封止することにより、内部空間Ｖが形成される。
【００３９】
また、図５に示すようにカソードホルダ１５０の上端には、キャップ部１５０ｂが設けられ、キャップ部１５０ｂには第２入力端子１５０ｃ、１５０ｄが設けられる。第２入力端子１５０ｃ、１５０ｄは、後述する真空シール部１４０に設けられた第１入力端子１４２（図５中、１４２ａ、１４２ｂで示す）を通じて、カソード電源１０４に接続されている。具体的には、第２入力端子１５０ｃは第１入力端子１４２ａに接続されており、第２入力端子１５０ｄは第１入力端子１４２ｂに接続されている。そのため、第２入力端子１５０ｃ、１５０ｄから、カソード押止棒１５０ａおよび、カソード押止棒１５０ａの内側に設けられたカソードピン１５２ａ、１５２ｂを通じて、カソードユニット１７０に給電される。なお、第１入力端子１４２ａおよび第２入力端子１５０ｃは、同軸コネクタで構成されており、第１入力端子１４２ａは、芯側接続端子１４２ａ−１と、外側接続端子１４２ａ−２とを含んで構成され、第２入力端子１５０ｃは、芯側接続端子１５０ｃ−１と、外側接続端子１５０ｃ−２とを含んで構成される。
【００４０】
カソード電源１０４とカソードユニット１７０との接続関係を具体的に説明する。カソード電源１０４は、ヒータ電源１０４ａと、グリッドバイアス電源（ＧＢ）１０４ｂと、グリッドパルス電源（ＧＰ）１０４ｃと、カソードパルス電源１０４ｆとを含んで構成される。ヒータ電源１０４ａの第１の端子は、接続線１０４ｄ、芯側接続端子１４２ａ−１、芯側接続端子１５０ｃ−１を通じてカソードピン１５２ａに接続される。カソード電源１０４の第２の端子は、接続線１０４ｅ、外側接続端子１４２ａ−２、外側接続端子１５０ｃ−２を通じてカソードピン１５２ｂに接続される。また、ヒータ電源１０４ａの第３の端子は、グリッドバイアス電源１０４ｂ、グリッドパルス電源１０４ｃ、第１入力端子１４２ｂ、第２入力端子１５０ｄを通じて、カソード押止棒１５０ａに接続される。カソードパルス電源１０４ｆについては、後に詳述する。
【００４１】
ここで、カソードホルダ１５０は、図６（ａ）に示すように、端子収容空間Ａ側にカソードユニット１７０を構成するカソード接続端子１７２が、内部空間Ｖ側にカソードユニット１７０を構成するカソード電極１７４およびグリッド１７６が位置するようにカソードユニット１７０を保持している。そして図６（ｂ）に示すように、カソードピン１５２ａは、カソード接続端子１７２ａに付勢されて接続し、カソードピン１５２ｂは、カソード接続端子１７２ｂに付勢されて接続する。また、グリッドバイアス電源１０４ｂと、グリッドパルス電源１０４ｃとに接続されたカソード押止棒１５０ａは、フランジ１７０ａを通じて、グリッド１７６に接続されている。
【００４２】
（カソードユニット１７０）
カソードユニット１７０は、図６に示すように、カソード接続端子１７２（図中、１７２ａ、１７２ｂで示す）と、カソード電極１７４と、グリッド１７６とを含んで構成される。ここで図６（ｂ）に示すように、カソード接続端子１７２とカソード電極１７４とは導通しており、カソード電極１７４とグリッド１７６とは、絶縁体を介して電気的に絶縁されている。つまり、グリッド１７６、フランジ１７０ａ、カソード押止棒１５０ａ、カソードホルダ１５０は同電位であり、カソード電極１７４とは電位差がある。
【００４３】
カソード接続端子（接続端子）１７２は、図６に示すように、カソード電極１７４にカソードピン１５２ａを接続するカソード接続端子１７２ａと、カソード電極１７４にカソードピン１５２ｂを接続するカソード接続端子１７２ｂとを含んで構成される。
【００４４】
ここでカソード接続端子１７２ａとカソード接続端子１７２ｂとは、カソード電極１７４を介して導通しているので、ヒータ電源１０４ａから供給された電流は、カソード電極１７４を流れることになる。
【００４５】
カソード電極１７４は、例えば、Ｂａ（バリウム）含浸型で構成され、Ｂａ材にタングステン等のフィラメントが埋め込まれている。カソード電極１７４のフィラメントには、カソード接続端子１７２ａ、１７２ｂを通じて、ヒータ電源１０４ａから電流（例えば、交流５０Ｈｚ、１０Ｖ）が供給され、この電流によってフィラメントが加熱される。そうすると、フィラメントによってＢａ材が加熱され、Ｂａ材の表面に熱電子が発生することになる。そして、後述するグリッド１７６に印加されるグリッドパルス電圧（引出電圧）と、カソードパルス電源１０４ｆによるカソード電極１７４とアノード電極１８０と間の高圧のパルス電圧によって、熱電子がパルス的に放出され、このパルス的に放出された熱電子が電子線を構成することになる。
【００４６】
グリッド１７６は、例えば、メッシュ（網目）状の電極で構成され、カソード電極１７４による熱電子の放出を制御する。具体的にグリッド１７６は、一方の端部がフランジ１７０ａ、カソード押止棒１５０ａ、カソードホルダ１５０、第２入力端子１５０ｄ、第１入力端子１４２ｂ、を通じてグリッドバイアス電源１０４ｂ、グリッドパルス電源１０４ｃと接続されており、他方の端部は、浮いている（フローティングしている）。
【００４７】
図７は、グリッド１７６の機能を説明するための説明図である。図７（ａ）に示すように、グリッド１７６は、網目状の電極で構成されている。また、図７（ｂ）に示すようにグリッド１７６には、グリッドバイアス電源１０４ｂおよびグリッドパルス電源１０４ｃが接続されている。グリッドバイアス電源１０４ｂは、電子の引き出しを抑制するための負のバイアス電圧（例えば、ＤＣ−１０Ｖ）を常にグリッド１７６に印加している。また、グリッドパルス電源１０４ｃは、正の電圧（例えば、＋２０Ｖ）をパルス的にグリッド１７６に印加する。そうすると、グリッド１７６に正の電圧が印加されている間のみ、カソード電極１７４のＢａ材の表面から電子が引き出される。
【００４８】
具体的に説明すると、図７（ｃ）に示すように、グリッドバイアス電源１０４ｂによってグリッド１７６に負のバイアス電圧（図７（ｃ）中ＧＢ電圧で示す）が印加されている時刻ｔ０から時刻ｔ１の間には、カソード電極１７４からの電子の引き出しが抑制されている。そして時刻ｔ１で、グリッドパルス電源１０４ｃによって、正の電圧（図７（ｃ）中ＧＰ電圧で示す）が印加されると、正の電圧と負のバイアス電圧の差分（−１０Ｖ＋２０Ｖ＝１０Ｖ）が有効な引出電圧となり、カソード電極１７４から電子が引き出されることになる。したがって、グリッドパルス電源１０４ｃが正の電圧を印加する時間（時刻ｔ１〜ｔ２）を制御することによって、カソード電極１７４からの電子の引き出し時間やパルス繰り返し数が制御される。ここで、電子の引き出し時間は、例えば、４μｓ〜１５μｓとし、パルス繰り返し数は、例えば、５００ｐｐｓ（pulse per second）とする。
【００４９】
（アノード電極１８０およびウェネルト電極１８２）
アノード電極１８０は、カソード電極１７４から放出された電子線を初期加速する。ウェネルト電極１８２は、図６に示すように、カソード電極１７４の周囲に配され、カソード電極１７４から放出された電子線を収束させる役割を担う。
【００５０】
図８は、カソード電極１７４とアノード電極１８０との電位差によるカソード電極１７４からの電子線の放出機構を説明するための説明図である。図８（ａ）に示すように、カソード電源１０４のカソードパルス電源１０４ｆは、一方の端子がヒータ電源１０４ａ、グリッドバイアス電源１０４ｂ、グリッドパルス電源１０４ｃに接続され、他方の端子がアノード電極１８０を通じてグラウンド（０Ｖ）に接続されている。したがって、カソードパルス電源１０４ｆが、例えば−３０ｋＶの電圧を印加すると、ヒータ電源１０４ａ、グリッドバイアス電源１０４ｂ、グリッドパルス電源１０４ｃは、−３０ｋＶにフローティングする（浮く）ことになる。
【００５１】
そうすると、アノード電極１８０は０Ｖであるため、カソード電極１７４とアノード電極１８０との間に電位差（３０ｋＶ）が生じ、カソード電極１７４で引き出された電子がアノード電極１８０に到達することになる。
【００５２】
具体的に説明すると、上述したように、カソード電極１７４から電子線が引き出される時間は、グリッドパルス電源１０４ｃが正の電圧を印加する時間（時刻ｔ１〜ｔ２）である。したがって、図８（ｂ）に示すように、カソードパルス電源１０４ｆは、グリッドパルス電源１０４ｃが正の電圧を印加する時間（時刻ｔ１〜ｔ２）に同期させて、ヒータ電源１０４ａ、グリッドバイアス電源１０４ｂ、グリッドパルス電源１０４ｃに電圧を印加する。そうすると、グリッドパルス電源１０４ｃによってカソード電極１７４から引き出された電子線を、アノード電極１８０が初期加速し、プリバンチャ１１６に入射させる。換言すれば、グリッドパルス電源１０４ｃが正の電圧を印加する時間と、カソードパルス電源１０４ｆが電圧を印加する時間が重なった時間のみ電子線がプリバンチャ１１６に入射されることになる。
【００５３】
（酸化防止装置２００および酸化防止装置２００を用いた電子線照射方法）
上述したように、熱電子を放出させるためにカソード電極１７４には電力が供給されるが、この場合、カソード電極１７４は１０００℃程度まで上昇する。そうすると、カソード電極１７４に接続されたカソード接続端子１７２ａ、１７２ｂに伝熱され、カソード接続端子１７２ａ、１７２ｂは、２００℃〜３００℃程度に加熱されてしまう。
【００５４】
従来の電子銃は、真空シール部１４０を備えないため、端子収容空間Ａは大気開放された状態にある。そうすると、大気中の水がカソード接続端子１７２に付着したり、大気中の酸素によってカソード接続端子１７２が酸化したりして、カソード接続端子１７２の表面に酸化皮膜が形成され、カソード接続端子１７２とカソードピン１５２とが十分に通電できなくなってしまう。
【００５５】
ここで、カソード接続端子１７２とカソードピン１５２の接続を維持したまま、カソード接続端子１７２およびカソードピン１５２を絶縁性の樹脂等でモールドする、すなわちカソードホルダ１５０とカソードユニット１７０とを接合することも考えられる。しかし、カソードユニット１７０は消耗品であり定期的に交換が必要になるので、モールドしてしまうと、カソードユニット１７０だけでなくカソードホルダ１５０も交換しなければならなくなってしまう。そのため、メンテナンスの際のコストが高くなってしまう。
【００５６】
また、端子収容空間Ａと内部空間Ｖとを連通させ、端子収容空間Ａを内部空間Ｖと同様に高真空状態とすることも考えられるが、真空ポンプ１０２の性能を向上させる必要があったり、電子銃１１０全体の強度を高める必要があったりして、コスト高になってしまう。
【００５７】
そこで、真空シール部１４０を設けることで、端子収容空間Ａを形成し、端子収容空間Ａから水および酸素を除去することで、カソード接続端子１７２の酸化を防止する。
【００５８】
（酸化防止装置２００）
酸化防止装置２００は、図５に示すように、真空ポンプ２１０と、不活性ガス供給装置２１２と、切換制御部２１４とを含んで構成される。
【００５９】
真空ポンプ２１０は、絶縁性のチューブ（例えば、樹脂製のチューブ）を介して、真空シール部１４０のポート１４４に連結され、端子収容空間Ａを真空状態に減圧する。
【００６０】
不活性ガス供給装置２１２は、絶縁性のチューブを介してポート１４４に連結され、端子収容空間Ａに不活性ガス（例えば、アルゴンや窒素）を供給する。
【００６１】
切換制御部２１４は、チューブに設けられた三方バルブ２０６を制御し、ポート１４４と真空ポンプ２１０とを連結する経路と、ポート１４４と不活性ガス供給装置２１２と連結する経路とを切り換える。
【００６２】
（電子線照射方法）
まず、切換制御部２１４は、ユーザによる操作入力に応じて、チューブに設けられた三方バルブ２０６を駆動させることで、ポート１４４と真空ポンプ２１０とを連結し、真空ポンプ２１０を駆動させる（減圧工程）。そうすると、真空ポンプ２１０による減圧処理が遂行され、端子収容空間Ａが真空状態（例えば、０．４Ｐａ程度）に減圧される。
【００６３】
続いて、切換制御部２１４は、ユーザによる操作入力に応じて、三方バルブ２０６を駆動させることで、ポート１４４と不活性ガス供給装置２１２とを連結し、不活性ガス供給装置２１２を駆動させる（ガス供給工程）。そうすると、不活性ガス供給装置２１２によるガス供給処理が遂行され、端子収容空間Ａは不活性ガスで満たされることになる。そして、最後にポート１４４を閉じる。そして、カソード接続端子１７２を通じてカソード電源１０４からカソード電極１７４に電力を供給してカソード電極１７４から熱電子を放出させ（電子放出工程）、加速器１１８がカソード電極１７４から放出された熱電子を加速し（加速工程）、被照射物１２に照射する。
【００６４】
上述した除去行程（減圧工程およびガス供給工程）を遂行することにより、端子収容空間Ａは不活性ガスで満たされることになる。そのため、電子線照射装置１００を稼働して、カソード接続端子１７２が２００〜３００℃程度になったとしても、また、電子線照射装置１００を停止した後にカソード接続端子１７２が室温程度まで冷却されたとしても、端子収容空間Ａには水および酸素がほとんど存在しなくなる。その結果、カソード接続端子１７２が酸化してしまう事態を回避することができる。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
例えば、上述した実施形態では、除去手段として、真空シール部１４０、真空ポンプ２１０、不活性ガス供給装置２１２、切換制御部２１４を用いたが、端子収容空間Ａから水または酸素を除去すればよく、不活性ガス供給装置２１２、切換制御部２１４を設けず、例えば、真空ポンプ２１０による減圧処理のみを遂行して、端子収容空間Ａを真空状態に維持してもよい。
【００６７】
また、真空シール部１４０、真空ポンプ２１０、切換制御部２１４を用いず、不活性ガス供給装置２１２が端子収容空間Ａに常時不活性ガスを供給してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、被照射物に電子線を照射する電子線照射装置および電子線照射方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ     …端子収容空間
Ｖ     …内部空間
１００  …電子線照射装置
１０４  …カソード電源
１１０  …電子銃
１１８  …加速器
１４０  …真空シール部
１７２  …接続端子
１７４  …カソード電極
２００  …酸化防止装置（除去手段）
２１０  …真空ポンプ（除去手段）
２１２  …不活性ガス供給装置（除去手段）
【図１】
2012220374.tif 000003
【図２】
2012220374.tif 000004
【図３】
2012220374.tif 000005
【図４】
2012220374.tif 000006
【図５】
2012220374.tif 000007
【図７】
2012220374.tif 000008
【図８】
2012220374.tif 000009
【図６】
2012220374.tif 000010