(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子線や電磁波の発生部と、発生した粒子線や電磁波が移動する真空空間を画成する真空容器と、この真空容器の粒子線や電磁波の出口を流体的に閉じるところの粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造において、取出窓の取り付け構造が、前記粒子線や電磁波の出口を取り囲む真空容器の受けフランジと、この受けフランジに気密に取り付けられ、中心部の平坦面とこの平坦面から材料の進行方向に沿って傾斜する傾斜面を有する補助フランジと、取出窓を固定するための、補助フランジの傾斜面と対向して傾斜する取り付け面によって補助フランジに接して配置される取り付けフランジと、そして前記補助フランジの外周側面に設けられた冷却空気吹き出しノズルとからなり、前記取り付けフランジと冷却空気吹き出しノズルは、前記補助フランジの平坦面より低く没していると共に、前記冷却空気吹き出しノズルに近い取り付けフランジの隅部が面取りされて、取り付けフランジの外面に沿って取出窓に向かう冷却空気がコアンダ効果流を形成するように滑らかな部分円筒面に形成されていることを特徴とする照射装置の粒子線取出窓構造。
【請求項２】
粒子線や電磁波の発生部と、発生した粒子線や電磁波が移動する真空空間を画成する真空容器と、この真空容器の粒子線や電磁波の出口を流体的に閉じるところの粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造において、取出窓の取り付け構造が、前記粒子線や電磁波の出口を取り囲む真空容器の受けフランジと、この受けフランジに気密に取り付けられ、中心部の平坦面とこの平坦面から材料の進行方向に沿って傾斜する傾斜面を有する補助フランジと、取出窓を固定するための、補助フランジの傾斜面と対向して傾斜する取り付け面によって補助フランジに接して配置される取り付けフランジと、そして前記受けフランジの外周側面に、前記取り付けフランジを覆うように設けられた冷却空気導入フランジおよびその外周に設けられた冷却空気吹き出しノズルとからなり、前記冷却空気導入フランジ及び冷却空気吹き出しノズルは、前記補助フランジの平坦面より低く没していると共に、この冷却空気導入フランジの隅部が面取りされて、取出窓に向かう冷却空気にコアンダ効果流が形成されるように滑らかな部分円筒面に形成されていることを特徴とする粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造。
【請求項３】
粒子線や電磁波の発生部と、発生した粒子線や電磁波が移動する真空空間を画成する真空容器と、この真空容器の粒子線や電磁波の出口を流体的に閉じるところの粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造において、取出窓の取り付け構造が、前記粒子線や電磁波の出口を取り囲む真空容器の受けフランジと、この受けフランジに気密に取り付けられ、中心部の平坦面とこの平坦面から材料の進行方向に沿って傾斜する傾斜面を有する補助フランジと、取出窓を固定するための、補助フランジの傾斜面と対向して傾斜する取り付け面によって補助フランジに接して配置される取り付けフランジと、そして前記受けフランジの外周側面に固定された冷却空気吹き出しノズルと、この冷却空気吹き出しノズルに覆われると共にその冷却空気吹き出しノズルの吹き出し口から先端にかけて滑らかな表面の冷却空気導入溝を形成した冷却空気導入フランジとからなり、前記取り付けフランジと冷却空気吹き出しノズルの先端は、前記補助フランジの平坦面より低く没していると共に、取り付けフランジと冷却空気吹き出しノズルの先端との間には、前記冷却空気導入溝からの冷却空気を吹き出し、取出窓に向かう壁面噴流を形成するように一定間隔の隙間が形成されていることを特徴とする粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線、イオンビーム、陽電子、Ｘ線等の粒子線を照射する照射装置又は電磁波発生装置（以下単に照射装置と称す。）に関し、特に粒子線や電磁波の取出窓構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子線、イオンビーム、陽電子、Ｘ線や電磁波は、現在工業分野において広く利用されている。例えば、滅菌、殺菌又は硬化等の照射効果を利用するため、電子線が被照射物に照射される。その照射効果は、電子線の線量や被照射物の組成に依存している。照射される電子線は一般に照射装置の真空雰囲気中で発生されるが、取り扱いの利便性から被照射物は一般に大気中に置かれ、従って真空雰囲気中から電子線を大気中に導く部分に大気と真空雰囲気とを隔離する取出窓が使用される。
【０００３】
図６に従来の電子線照射装置の全体構造が示されている。シート状の被照射物である材料Ｗに照射処理を行う電子線照射装置１は、電子線発生部３、電子線５を大気中に取り出す取出窓７、電子線発生部３と取出窓７とを連絡する真空容器９、及び真空排気装置１２を有し、更に走査磁石１３を備えている。真空排気装置１２は電子線発生部３と真空容器９の内部を真空に保持するための排気を行い、電子線発生部３で発生したスポット状ビームの電子線５は、走査磁石１３により任意幅の走査に使用される。取出窓７は取り付けフランジ１１により固定されるが、取り替え利便性を考慮して補助フランジ１５を介して真空容器９に取り付けられている。
【０００４】
図７に従来の取出窓７の詳細構造が示されている。（ａ）図に示されるように、真空容器９は細長い矩形開口を有するが、これは取出窓７によって閉じられている。更に詳しく説明すると、（ｂ）図に示されるように、補助フランジ１５に締め付けボルト１７を介して固定される取り付けフランジ１１と、補助フランジ１５との間に取出窓７が挟まれ、溝内に配設されたガスケット１９が補助フランジ１５と取出窓７との間の密封を行っている。このような取出窓７、取り付けフランジ１１及び補助フランジ１５は、ボルト・ナット２１により真空容器９のフランジ部すなわち受けフランジ９ａに固定されている。受けフランジ９ａと補助フランジ１５の間の密封はガスケット２３が行っている。なお、この図からも推測できるように、補助フランジ１５を省略して取り付けフランジ１１をフランジ部９ａに直接固定することも技術的には可能であるが、薄い構造の取出窓７の取り替え時などの取り扱いには補助フランジ１５を使用する方が便利である。更に、補助フランジ１５には、冷却水通路１５ａが形成され、電子線通過による発熱を冷却し、又、取り付けフランジ１１に形成されたエアノズル１１ａからは冷却風が噴き出て取出窓７の外面側を冷却する。この種の構造が実開昭６０−１４８９９９号公報及び同６０−１４９０００号公報等に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の取出窓の構造では、かなりの厚さの取り付けフランジ１１が被照射物である材料Ｗと取出窓７との間に介在し、取出窓７と材料Ｗとの空間距離が大きくなる。電子線は一般に大気中でエネルギ減衰を生じ、一定距離以上進行後は全エネルギを失い停止する（図８参照。）。電子線のエネルギを有効に利用するために、前記空間距離は所定の範囲内に定められるが、この距離内においても有意なエネルギ損失は連続的に生じ、且つビームは半径方向の拡がりを生ずるため、前記空間距離の縮小が求められている。又、窒素置換雰囲気など特殊環境以外では、大気中の酸素と電子との相互作用によりオゾンを発生することから、オゾン発生量を最小にするためにも前記空間距離の縮小が求められている。
従って、本発明は、粒子線や電磁波の取出窓と粒子線や電磁波の照射を受ける被照射物である材料との距離を最小化し、粒子線や電磁波による照射効果を十分に利用できる照射装置の粒子線や電磁波の取出窓構造を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するために、本発明は次のものを提案する。
（１）粒子線や電磁波の発生部と、発生した粒子線や電磁波が移動する真空空間を画成する真空容器と、この真空容器の粒子線や電磁波の出口を流体的に閉じるところの粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造において、取出窓の取り付け構造が、前記粒子線や電磁波の出口を取り囲む真空容器の受けフランジと、この受けフランジに気密に取り付けられ、中心部の平坦面とこの平坦面から材料の進行方向に沿って傾斜する傾斜面を有する補助フランジと、取出窓を固定するための、補助フランジの傾斜面と対向して傾斜する取り付け面によって補助フランジに接して配置される取り付けフランジと、そして前記補助フランジの外周側面に設けられた冷却空気吹き出しノズルとからなり、前記取り付けフランジと冷却空気吹き出しノズルは、前記補助フランジの平坦面より低く没していると共に、前記冷却空気吹き出しノズルに近い取り付けフランジの隅部が面取りされて、取り付けフランジの外面に沿って取出窓に向かう冷却空気がコアンダ効果流を形成するように滑らかな部分円筒面に形成されている。
（２）粒子線や電磁波の発生部と、発生した粒子線や電磁波が移動する真空空間を画成する真空容器と、この真空容器の粒子線や電磁波の出口を流体的に閉じるところの粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造において、取出窓の取り付け構造が、前記粒子線や電磁波の出口を取り囲む真空容器の受けフランジと、この受けフランジに気密に取り付けられ、中心部の平坦面とこの平坦面から材料の進行方向に沿って傾斜する傾斜面を有する補助フランジと、取出窓を固定するための、補助フランジの傾斜面と対向して傾斜する取り付け面によって補助フランジに接して配置される取り付けフランジと、そして前記受けフランジの外周側面に、前記取り付けフランジを覆うように設けられた冷却空気導入フランジおよびその外周に設けられた冷却空気吹き出しノズルとからなり、前記冷却空気導入フランジ及び冷却空気吹き出しノズルは、前記補助フランジの平坦面より低く没していると共に、この冷却空気導入フランジの隅部が面取りされて、取出窓に向かう冷却空気にコアンダ効果流が形成されるように滑らかな部分円筒面に形成されている。
（３）粒子線や電磁波の発生部と、発生した粒子線や電磁波が移動する真空空間を画成する真空容器と、この真空容器の粒子線や電磁波の出口を流体的に閉じるところの粒子線照射装置や電磁波発生装置の取出窓構造において、取出窓の取り付け構造が、前記粒子線や電磁波の出口を取り囲む真空容器の受けフランジと、この受けフランジに気密に取り付けられ、中心部の平坦面とこの平坦面から材料の進行方向に沿って傾斜する傾斜面を有する補助フランジと、取出窓を固定するための、補助フランジの傾斜面と対向して傾斜する取り付け面によって補助フランジに接して配置される取り付けフランジと、そして前記受けフランジの外周側面に固定された冷却空気吹き出しノズルと、この冷却空気吹き出しノズルに覆われると共にその冷却空気吹き出しノズルの吹き出し口から先端にかけて滑らかな表面の冷却空気導入溝を形成した冷却空気導入フランジとからなり、前記取り付けフランジと冷却空気吹き出しノズルの先端は、前記補助フランジの平坦面より低く没していると共に、取り付けフランジと冷却空気吹き出しノズルの先端との間には、前記冷却空気導入溝からの冷却空気を吹き出し、取出窓に向かう壁面噴流を形成するように一定間隔の隙間が形成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。先ず、図１乃至図３を参照するに、電子線照射装置３０の真空容器３１は、図示しない電子線発生部に連絡した真空空間３３を内部に画成し、端部に矩形の受けフランジ３１ａを備えている。この真空空間３３は電子線の進行空間であり、細長い矩形の断面を有している。同じような矩形の開口を有する補助フランジ３５は、ボルトナット組立体３７，３９によって受けフランジ３１ａに固定されている。補助フランジ３５は、受けフランジ３１ａと同じ寸法の矩形の外形を有し、内部に冷却水通水穴３５ａを有すると共に中心部に形成された平坦面４１を備えた外面４３を有している。
【０００８】
特に、図２を参照するに、補助フランジ３５の外面４３（図３）には、平坦面４１から電子線照射を受ける被照射物であるシート状の材料Ｗの移動方向に沿って、一対の傾斜面４５ａ，４５ｂが平坦面４１を挟んで削成されている。平坦面４１と傾斜面４５ａ，４５ｂは、補助フランジ３５の両側に壁部（図示しない）を残して形成された切り通しのような凹みの中に形成され、この凹み即ち傾斜面４５ａ，４５ｂの幅は、被照射物であるシート状の材料Ｗの移動方向と交差する方向（図面において紙面に直角）において、少なくともシート状の材料Ｗの幅、すなわち、前記矩形開口の幅より大きい。そして、取出窓５５を固定する押さえ板である取り付けフランジ４７ａ，４７ｂがその幅の中に入って取り付けスクリュー４９により補助フランジ３５に固定されている。なお、この取り付けフランジは、補助フランジ３５の傾斜面と対向して傾斜する取り付け面を有するために３角形断面を有する、前部４７ａおよび後部４７ｂ（材料の進行に対して）からなり、それらの外面（図２において下面）及びスクリュー４９の頭は、平坦面４１より内側（図２において上側）に没している。平坦面４１及び傾斜面４５ａ，４５ｂに接触して配置された取出窓５５が、前述のように取り付けフランジの前部４７ａおよび後部４７ｂによって押さえられ、真空空間３３と大気空間の隔壁になっている。
【０００９】
更に、以上のような補助フランジ３５の上面及び下面にはガスケット溝が削成され、これらの溝にガスケット５１，５３がそれぞれ充填され、ボルトナット組立体３７，３９により締付けられて、受けフランジ３１ａと取出窓５５との間の真空シールは確立されている。被照射物であるシート状の材料Ｗは図２において右方に進行するが、冷却空気を吹き出す冷却ノズル５７が受けフランジ３１ａの前部側面や補助フランジ３５の前部側面に取り付けられ、それらの側面から下方に向かって冷却空気５９が吹き出されることになっている。この冷却ノズル５７に近い取り付けフランジの前部４７ａの隅部は面取りされて滑らかな部分円筒状面４７ｃに形成されている。なお、取り付けフランジの前部４７ａと後部４７ｂを対称形に形成する場合には、取り付けフランジの後部４７ｂの隅部も部分円筒状面にしてもよい。
【００１０】
以上のような構成の取出窓構造を有する電子線照射装置３０において、図示しない電子線発生部において発生した電子線は、真空空間３３を進行し、取出窓５５を透過してシート状の材料Ｗに照射される。同時に、補助フランジ３５の通水穴３５ａには冷却水が流されて冷却作用を行うと共に冷却ノズル５７から冷却空気５９が吹き出され、コアンダ効果により壁面噴流となって、取り付けフランジ４７ａの外面に沿って流れる。取り付けフランジの前部４７ａの隅部は部分円筒状面４７ｃの滑らかな形状になっているからコアンダ効果による流れを妨げず、且つ冷却空気５９の流れ方向はシート状の材料Ｗの移動方向と同じなので、これによって乱されることもない。このようにして、冷却空気５９は吹き付けられて取出窓５５に容易に到達し、これを効果的に冷却する。
【００１１】
次に、コアンダ効果による壁面噴流の冷却作用を改良するための他の実施形態を、図４を参照して説明する。図４において、前述の実施形態と同じ部分には同一の番号を付してその説明を割愛し、異なる部分を中心にして本実施形態を説明する。補助フランジ３５の傾斜面４５ａに対向して傾斜する取り付け面を有する取り付けフランジ１４７は、厚さ乃至背が小さく形成され、スクリュー４９によって補助フランジ３５に固定される。そして、このスクリュー４９及び取り付けフランジ１４７を被うように冷却空気導入フランジ１４１が取り付けられる。冷却空気導入フランジ１４１は、ほぼＬ形の断面を有し、鉛直部が冷却ノズル１５７と共に取り付けボルト１４３により受けフランジ３１ａの側面に固定されている。冷却空気導入フランジ１４１の外面１４１ａは滑らかに形成され、その隅部は丸められて部分円筒面に形成されている。なお、この冷却空気導入フランジ１４１も傾斜面４５ａと共に切り通しのような凹み内に設けられ、平坦面４１より外側（図において下側）に出ることはない。このようにして、冷却ノズル１５７から吹き出された冷却空気５９は矢印に示すように壁面噴流となって進み、取出窓に吹きかけられてこれを効果的に冷却する。
【００１２】
前述の図３の実施形態においては、冷却空気５９が沿って流れる面には、スクリュー４９の頭などがあって、完全な円滑面では無く凹凸がある。このような場合にはコアンダ効果が弱められて冷却対象位置において十分な風速が得られない虞がある。これは、十分熱負荷除去効果を果たせない原因になるが、冷却ノズル５７から冷却対象の取出窓５５までの距離の大きさも冷却風量の確保に関係している。しかしながら、この実施形態によれば、図４に示されるように冷却空気導入フランジ１４１を使用し、冷却空気５９が壁面噴流となって流れる面を完全に円滑化することができ、冷却空気５９の損失が少なく、取出窓５５を効率的に冷却することができる。
【００１３】
更に、図４の実施形態の一部を改変した実施形態を説明する。図５を参照するに、冷却空気導入フランジ２４１と冷却空気吹き出しノズル２５７が取り付けボルト２４３により受けフランジ３１ａの前部側面に固定されている。冷却空気吹き出しノズル２５７の内面と接する冷却空気導入フランジ２４１の外面には、冷却空気導入溝２４１ａが形成されている。この冷却空気導入溝２４１ａは、冷却空気吹き出しノズル２５７の吹き出し口から先端に延びると共に、冷却空気吹き出しノズル２５７に覆われている。ここにおいて、冷却空気導入フランジ２４１や冷却空気吹き出しノズル２５７の外面は、補助フランジ３５の中心部において、その平坦面４１より外側（下位）にあるものではない。更に、冷却空気吹き出しノズル２５７の先端と取り付けフランジ１４７との間には一定間隔の隙間が設けられている。したがって、冷却空気５９は、冷却空気吹き出しノズル２５７の吹き出し口から冷却空気導入溝２４１ａを通って先端に至り、隙間から吹き出されて壁面噴流となって図示しない取出窓に至り、これを冷却する。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、補助フランジに接して配置される取出窓を、補助フランジの中心部の平坦面に没して固定される取り付けフランジにより固定するので、取出窓と被照射物である材料との間隔を最小化して照射効果を最大化することができる。更に、取り付けフランジや取り付けフランジを覆う冷却空気導入フランジおよび冷却空気吹き出しノズルを取出窓の外面より低位に没するようにし、取り付けフランジや取り付けフランジを覆う冷却空気導入フランジの冷却空気吹き出しノズルに近い隅部を滑らかな部分円筒面とし、コアンダ効果により冷却空気の壁面噴流を形成して取出窓を冷却するので、前記照射効果を十分に発揮させることができる。また、取り付けフランジと冷却空気吹き出しノズルの先端の間に、一定間隔の間隙を設けて冷却空気を吹き出させ、冷却空気の壁面噴流を形成して取出窓を冷却することにより、上記照射効果を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る実施形態の平面図である。
【図２】  図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】  図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】  前記実施形態の一部を改変した改変実施形態を示す断面図である。
【図５】  図４の実施形態の一部を更に改変した改変実施形態を示す断面図である。
【図６】  本発明が適用される装置の一例を示す全体斜視図である。
【図７】  従来技術の構造を示す平面図及び部分断面図である。
【図８】  電子線の挙動を説明するグラフである。
【符号の説明】
３０  電子線照射装置
３１  真空容器
３１ａ  受けフランジ
３３  真空空間
３５  補助フランジ
３７、３９  ボルトナット組立体
４１  平坦面
４３  外面
４５ａ、４５ｂ  傾斜面
４７ａ、４７ｂ  取り付けフランジの前部と後部
４７ｃ   部分円筒状面
４９  スクリュー
５１、５３  ガスケット
５５  取出窓
５７  冷却ノズル
５９  冷却空気
【図１】
0003962510.tif 000002
【図２】
0003962510.tif 000003
【図３】
0003962510.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003962510.tif 000006
【図６】
0003962510.tif 000007
【図７】
0003962510.tif 000008
【図８】
0003962510.tif 000009