(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角波発生電源を用いて三角波電流を走査用コイルに供給して電子線を第１の方向に走査すると共に、方形波発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに供給して電子線を前記第１の方向と直交する第２の方向に走査する電子線照射装置において、前記三角波電流のピーク値に対して、時間間隔をずらして前記方形波電流の立上がりを同期させ、前記電子線の軌道の折り返し点を前記第２の走査方向に振り分けることを特徴とする電子線照射方法。
【請求項２】
前記方形波の立上がりのタイミングをずらすことは、方形波の各波形毎に基準立上がり位置に対して、遅れ位置、基準位置、進み位置、基準位置、遅れ位置という順番で、交互に繰り返して行うことを特徴とする請求項１に記載の電子線照射方法。
【請求項３】
前記電子線の軌道の折り返し点を、前記方形波電流による走査幅の略半分程度の幅内で順次移動させることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射方法。
【請求項４】
三角波発生電源を用いて三角波電流を走査用コイルに供給して電子線を第１の方向に走査すると共に、方形波発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに供給して電子線を前記第１の方向と直交する第２の方向に走査する電子線照射装置において、前記三角波電流のピーク値に対して、時間間隔をずらして前記方形波電流の立上がりを同期させる手段を備え、前記方形波の立上がりのタイミングを順次ずらして立上げることで、前記電子線の軌道の折り返し点を前記第２の走査方向に順次振り分けることを特徴とする電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば火力発電所から排出される排ガスの処理等に使用される電子線照射装置、または例えば樹脂の架橋等の物質の改質に用いられる大電流照射用の電子線照射装置に係り、特に電子取出し用の窓箔から電子線を走査しつつ大気中に放出する電子線の照射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、世界的に問題となっている大気汚染による地球の温暖化や酸性雨等は、例えば火力発電所等から排出される燃焼排ガス中に存在する、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の成分に起因していると考えられる。これらのＳＯｘ、ＮＯｘ等の有害成分を除去する方法として、燃焼排ガスに電子線を照射することによって、脱硫・脱硝（ＳＯｘ、ＮＯｘ等の有害成分の除去）を行うことが実施されている。
【０００３】
図３は、係る用途に用いられる電子線照射装置の一例を示す。この燃焼排ガスの処理装置は、直流高電圧を発生する電源装置１０と、電子線を燃焼排ガスに照射する電子線照射装置１１と、その装置１１の電子線の照射出口である窓箔１５に沿って設けられた燃焼排ガスの流路１９とから主として構成されている。例えばＴｉ等の薄板からなる窓箔１５から外部に放出された電子線は、燃焼排ガス中の酸素（Ｏ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）などの分子を照射することにより、これらは非常に酸化力の強い、ＯＨ、Ｏ、ＨＯ２等のラジカルとなる。そしてこれらのラジカルが、ＳＯｘおよびＮＯｘ等の有害成分を酸化し、中間生成物である硫酸と硝酸とを生成する。これらの中間生成物は、あらかじめ投入しておいたアンモニアガス（ＮＨ３）と反応し、硫安および硝安となり、肥料の原料として回収される。従って、このような排ガス処理システムにおいては、燃焼排ガス中から有害なＳＯｘ、ＮＯｘ等の成分を除去することができると共に、その副生品として有用な硫安・硝安等の肥料の原料として回収することができる。
【０００４】
ここで、電子線照射装置１１は、熱電子フィラメント等の熱電子発生源１２と、その熱電子発生源１２より放出された電子を加速する加速管１３と、その加速管にて形成された高エネルギーの電子線に磁界を印加することでそのビーム径を制御すると共に方形波電流により磁界を印加することで電子線を短手方向に偏向する偏向用コイル（電磁石）１６と、そのビーム径が制御された電子線に磁界を印加することで電子線を長手方向に走査する走査用コイル（電磁石）１７とから主に構成されている。これらのうち、電子線の発生源、加速用電極、偏向走査用磁極等は、外囲器（真空容器）１８ａ，１８ｂ内に収納され、外囲器内は１０−６Ｐａ程度の高真空雰囲気下に保持される。形成された高エネルギーの電子線は、偏向用コイル１６および走査用コイル１７に電流を供給して電磁石により磁界を形成することで、偏向、走査されつつ、照射窓（窓箔）１５より排ガスの流路１９の所定の範囲に射出される。
【０００５】
このような電子線照射装置は、真空中で高速に加速した電子線を上述したように大気中に取出す必要がある。このため、電子線の取出しには、電子の高い透過効率を達成するため、厚さが数十μｍ（例えば４０μｍ）の純チタン膜やチタン合金膜製の窓箔が一般に使用されている。この窓箔は、取付けフランジを介して電子線照射装置の容器１８ａの端部に取付けられている。そして、窓箔のサイズは例えば３ｍ×０．６ｍと大きく、ここに大気圧である例えば約１０００ｈＰａ程度の圧力が容器内部の真空である例えば１０−６Ｐａ程度の窓箔面に対して印加される。
【０００６】
係る電子線照射装置における電子線の照射は、比較的大きな面積を有する窓箔から万遍なく電子線を放出するように、上述したように偏向用コイル１６で短手方向に偏向すると共に走査用コイル１７で長手方向に走査する。走査用コイル１７には、図４（ａ）に示すような三角波電流が三角波発生電源２２から供給され、これにより電子線を図５に示すように長手方向（Ｙ方向）に走査する。一方で、偏向用コイル１６には、図４（ｂ）に示すような台形状の電流が方形波発生電源２１から供給され、これにより電子線は短手方向（Ｘ方向）に走査される。図４（ａ）に示す三角波電流と図４（ｂ）に示す方形波電流とは同期しており、この場合三角波のピークが方形波の立上がりの中点Ａ，Ａ′に一致するように同期している。従って、偏向用コイル１６および走査用コイル１７により走査された電子線の軌道は、図５に示すような長六角形状となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
電子線は真空容器内で加速および偏向・走査され、窓箔からなる照射窓を通り大気中の被照射物に照射されるが、その際加速された電子線が窓箔を透過する際にエネルギーを失い窓箔が加熱される。電子線が窓箔の−部分に集中すると、その部分で発熱が集中することにより窓箔の破断につながるという問題がある。このため、電子線の偏向・走査は発熱密度が均等となるように行われることが望ましい。しかしながら、図５に示す電子線の走査軌道で、長六角形の折り返し点Ａ，Ａ′は、上述した図４（ｂ）における偏向用コイルの台形状電流の立上がりの中点で、Ｙ方向の走査の端部に相当する。このため、図５にハッチングで示す位置Ａ，Ａ′においては、電子線はＸ方向の移動は存在するが、Ｙ方向の電子線の走査の折り返し点になっている。このためこの部分で電子線の移動が停滞し、窓箔に熱集中が起こり破断しやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、電子線の照射窓をおいて、電子線による熱集中をさけることができる電子線照射方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、三角波発生電源を用いて三角波電流を走査用コイルに供給して電子線を第１の方向に走査すると共に、方形波発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに供給して電子線を前記第１の方向と直交する第２の方向に走査する電子線照射装置において、前記三角波電流のピーク値に対して、時間間隔をずらして前記方形波電流の立上がりを同期させ、前記電子線の軌道の折り返し点を前記第２の走査方向に振り分けることを特徴とする電子線照射方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は 前記方形波の立上がりのタイミングをずらすことは、方形波の各波形毎に基準立上がり位置に対して、遅れ位置、基準位置、進み位置、基準位置、遅れ位置という順番で、交互に繰り返して行うことを特徴とする請求項１に記載の電子線照射方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記電子線の軌道の折り返し点を、前記方形波電流による走査幅の略半分程度の幅内で順次移動させることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、三角波発生電源を用いて三角波電流を走査用コイルに供給して電子線を第１の方向に走査すると共に、方形波発生電源を用いて方形波電流を偏向コイルに供給して電子線を前記第１の方向と直交する第２の方向に走査する電子線照射装置において、前記三角波電流のピーク値に対して、時間間隔をずらして前記方形波電流の立上がりを同期させる手段を備え、前記方形波の立上がりのタイミングを順次ずらして立上げることで、前記電子線の軌道の折り返し点を前記第２の走査方向に順次振り分けることを特徴とする電子線照射装置である。
【００１３】
上述した本発明によれば、電子線の集中する折り返し位置を分散させることができ、これにより窓箔の熱集中を避けることができる。従って、窓箔の寿命が延びると共に、窓箔の冷却装置等の負担が減少し、装置のコンパクト化が図れる。また、窓箔下の被照射物に均一に電子線を放射することができ、これにより被照射物に均質な反応を与えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１および図２を参照しながら説明する。
【００１５】
図１（ａ）は走査用コイル１７に三角波発生電源２２から供給されるＹ方向走査用三角波電流波形を示し、この波形は図４（ａ）に示す従来の技術と同様である。本発明では、図１（ｂ）に示すように偏向用コイル１６に供給する方形波電流波形の立上がりおよび立下がりのタイミングを変化させるようにしている。即ち、方形波発生電源２１に台形状の方形波電流の立上がりおよび立下がりのタイミングを制御する装置を備える。
【００１６】
上述した従来の技術においては、図４に示すように方形波電流波形がその立上がりおよび立下がりの中点が三角波電流のピークに一致するように同期して形成されている。これに対して本発明では、方形波電流の立上がりおよび立下がりのタイミングは三角波電流のピーク時に対して、タイミングをずらして同期させる手段を備える。
【００１７】
Ｘ方向の走査において、図１（ｂ）に示す台形波状の方形波の立上がりおよび立下がりに要する時間は、通常、５０〜１００μ secである。方形波の立上がりおよび下がりのタイミングを順次ずらすことで、図２に示すように長六角形の電子線の軌道の折り返し点をＸ方向に順次振り分けることができる。つまり、三角波電流のピークはＹ方向走査の両端部に電子線が位置することを意味し、これに対して方形波の立上がりの同期位置を中点Ａに対して遅らせることで（例えば図１（ｂ）におけるＢの位置とすることで）、図２における折り返し点Ｂを図中のＸ方向上方に移動させることができる。逆に三角波電流のピークに対して方形波の立上がりの同期位置を中点Ａに対して進めることで（例えば図１（ｂ）におけるＣの位置とすることで）、図２における折り返し点Ｃを図中のＸ方向下方に移動させることができる。そして、方形波電流の立下がりのタイミングにおいても同様であり、これにより折り返し点Ａ′をＢ′およびＣ′に移動させる。
【００１８】
図１に示す実施例では、方形波電流の立上がりおよび立下がりに８０μ sec要する場合を想定し、折り返し位置の移動を三カ所とする。最初の方形波電流では、その立上がりおよび立下がりの中点が三角波電流のピークと一致している。即ち、立上がりまたは立下がりの開始より三角波電流のピークが４０μ secとなるようにする。これにより、折り返し点は図２におけるＡ，Ａ′となる。また、２番目の方形波電流は、三角波電流のピークが方形波電流の立上がりおよび立下がり開始より６０μ secになるようにする。これにより、折り返し点は図２におけるＢ，Ｂ′となる。更に３番目の方形波電流は三角波電流のピークが方形波電流の立上がりまた立下がり開始より２０μ secになるようにする。これにより、折り返し点は図２におけるＣ，Ｃ′となる。
【００１９】
即ち、この実施例においては、方形波の各波形毎の基準立上がり位置（４０μ sec）に対して、基準位置（０）、進み位置（マイナス２０μ sec）、遅れ位置（プラス２０μ sec）という順番で交互に繰り返して行う。これにより、図２における折り返し点は最初はＡであり、次のサイクルではＢに移り、その次のサイクルではＣに移り、次のサイクルでＡに戻り、以下Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・という順番で折り返し点が移動することになる。この状態は図２における右端側の折り返し点Ａ′，Ｂ′，Ｃ′についても全く同様である。
【００２０】
この実施例においては方形波電流の立上がりまたは立下がりのトータル時間を８０μ secとし、その基準位置を４０μ sec（中点）にとり、折り返し点をＸ方向の上方に移動させる場合には立上がりから６０μ secで三角波電流のピークと同期し、折り返し点をＸ方向の下方に移動させる場合には方形波電流の立上がりから２０μ secで三角波電流のピークと同期するようにしている。従って、図２における折り返し点の移動幅はＸ方向走査幅の約半分となる。しかしながら、この走査幅の大きさは熱放散の状況等に併せて適宜変更できることはもちろんである。
【００２１】
なお上述した実施例においては折り返し位置の移動を三カ所として行う場合について説明したが、これは複数箇所であればよく、折り返し位置を増加するほど電子線がより分散する。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子線走査の折り返し位置を方形波の各サイクル毎に移動させることで、これにより窓箔における熱の分散が計れる。従って窓箔の寿命が延び、窓箔を冷却する設備を小型化できる。また、電子線の照射対象物に対して均一な密度の電子線を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の（ａ）は三角波電流波形、（ｂ）は方形波電流波形を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の電子線の軌道を示す図である。
【図３】電子線照射装置の概要を示す図である。
【図４】従来の（ａ）は三角波電流波形、（ｂ）は方形波電流波形を示す図である。
【図５】従来の電子線の軌道を示す図である。
【符号の説明】
１１    電子線照射装置
１５    窓箔
１６    偏向用コイル（電磁石）
１７    走査用コイル（電磁石）
１９    流路
２１    方形波発生電源
２２    三角波発生電源
Ａ，Ｂ，Ｃ  電子線軌道の折り返し点
【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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