(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する真空容器と、この真空容器内に設けられていて開口部を有する筒状のシールド電極と、このシールド電極内に互いに並設された複数本の線状のフィラメントと、前記シールド電極の開口部に設けられていて電子線を引き出す引出し電極と、前記真空容器の開口部に設けられていて当該真空容器の内外の雰囲気を分離すると共に電子線を透過させる照射窓とを備えており、
かつ前記照射窓が、電子線を透過させる窓箔と、この窓箔を支えかつ冷却するものであって、互いに並設された複数本の横桟およびそれらの中央部を横切る中央桟と、この横桟および中央桟の端部を支持する枠体とを備えている電子線照射装置において、
前記引出し電極が、前記フィラメントに沿って互いに並設された複数本の金属製丸棒状の第１電極棒と、この第１電極棒の上部に当該第１電極棒を横切る方向に配置され、かつ前記照射窓の中央桟の真上に当該中央桟に沿って配置された樋状のマスク板と、この樋状のマスク板の上部内に当該マスク板に沿って配置されていて、当該マスク板をその下の前記第１電極棒との間に挟んで当該マスク板の位置決めを行う少なくとも２本の第２電極棒と、この第２電極棒および前記第１電極棒の端部を支持する支持体とを備えてい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】
この発明は、被照射物に電子線を照射して、当該被照射物に架橋、硬化、改質等の処理を施す電子線照射装置に関し、より具体的には、電子線を透過させる照射窓が中央桟を有する、いわゆる大電流型の電子線照射装置において、当該中央桟への熱入力の低減および加速電源の利用効率の向上を図る手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、例えば特開昭６２−１８７３００号公報に記載されているような従来の電子線照射装置の一例の縦断面を示す。この電子線照射装置は、電子線１６を走査しない非走査型（またはエリア型）と呼ばれるものであり、紙面の表裏方向（Ｙ方向）に長い円筒状の真空容器４内に、開口部７を有していて紙面の表裏方向に長い円筒状のシールド電極６を設け、このシールド電極６内に複数本の線状（棒状とも言える）のフィラメント８を紙面の表裏方向に互いに並設し、この各フィラメント８から放出させた電子を、加速電源１９からシールド電極６および照射窓１０と真空容器４との間に印加される高電圧によって電子線１６として加速して引き出し、この電子線１６を、真空容器４の開口部５に設けた照射窓１０を透過させて外部に射出させる構造をしている。前記Ｙ方向に直交していて前記各フィラメント８に平行な方向を、ここではＸ方向と呼ぶ。射出された電子線１６は、被照射物１８に照射され、当該被照射物１８の架橋、硬化、改質等の処理に供される。
【０００３】
照射窓１０は、真空容器４の内外の雰囲気を分離すると共に電子線１６を透過させるものであり、図８に示す例のように、電子線１６を透過させる窓箔１２と、この窓箔１２を支えかつ冷却するものであって前記Ｙ方向に互いに間隔をあけて並設された複数の横桟１３と、同じく窓箔１２を支えかつ冷却するものであって横桟１３の中央部を前記Ｙ方向に横切る一つの中央桟１４と、この横桟１３および中央桟１４の端部を支持する矩形の枠体１５とを備えている。枠体１５および中央桟１４の内部には、窓箔１２を冷却するための冷却水（図示省略）が流される。
【０００４】
上記のような中央桟１４を設ける理由は次のとおりである。即ち、窓箔１２は、それを電子線１６が透過する際に損失が発生して発熱する。多量の電子線１６を取り出すためには、照射窓１０の幅（Ｘ方向の長さ）を広くする必要があるが、そうすると、中央桟無しでは、窓箔１２の中央部の冷却が困難になる。これを防止するために、即ち窓箔１２の中央部を冷却するために、中央桟１４を設けている。例えば、桟の無い部分の窓箔１２の幅Ｗ1 は、大きくても７０ｍｍ程度が限度である。
【０００５】
引出し電極２０は、フィラメント８から放出された電子を電子線１６として引き出すものであり、図６に示すように、前記Ｙ方向に互いに間隔をあけて並設された複数本の金属製丸棒状の第１電極棒３６と、この第１電極棒３６の両端部を支持する二つの支持体２６ａおよび２６ｂと、この支持体２６ａ、２６ｂを支持する矩形枠状の支持体２２とを備えている。各第１電極棒３６は、前記フィラメント８に沿って（好ましくは平行に）配置されている。即ち、前記Ｘ方向に対して平行に配置されている。
【０００６】
更にこの引出し電極２０は、第１電極棒３６の中央部の上部に第１電極棒３６を横切る方向に、即ち前記Ｙ方向に、しかも互いに平行に密に配置された複数本の（図示例では５本の）金属製丸棒状の第２電極棒３８を備えている。各第２電極棒３８の両端部は、この例では支持体２２に支持されており、かつ各第２電極棒３８の中間部は、位置決めのために、図７も参照して、前記第１電極棒３６上に位置する複数枚の支持板４０の穴４２内を貫通させている。これらの第２電極棒３８は、前記照射窓１０の中央桟１４の真上に位置しており、かつ中央桟１４に沿って（好ましくは平行に）配置されている。
【０００７】
このような第２電極棒３８を設ける理由は次のとおりである。即ち、照射窓１０には上記のような理由から中央桟１４を設けており、この中央桟１４に、引出し電極２０から引き出した電子線１６が入射すると、中央桟１４への熱入力が大きくなって中央桟１４の温度上昇が大きくなる。また、中央桟１４に電子線１６が入射すると、それによる電流が加速電源１９に流れる。この電流は、被照射物１８を処理することには利用されない無駄な電流であり、この電流が多いと加速電源１９の利用効率が低下する。このような不都合を防止するために、引出し電極２０に上記第２電極棒３８を設けて、照射窓１０の中央桟１４に対応する部分から電子線１６が引き出されることを防止して、中央桟１４に電子線１６が入射することを防止するようにしている。そのために、各第２電極棒３８は密に（即ち互いに接近させて）配置している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記電子線照射装置においては、引出し電極２０を構成する複数本の第２電極棒３８は、互いに接近させて配置しているけれども、隣り合う第２電極棒３８間には隙間３９が不可避的に生じる。これは、図７を参照して、▲１▼第２電極棒３８を貫通させるために支持板４０に設けている穴４２は、その加工の制約上、隣り合うもの同士間のギャップＧ1 を０にすることはできないからである。強いてギャップＧ1 を０にしようとすると、二つの穴４２がつながって長穴（長円）になり、第２電極棒３８の位置決めが困難になる。しかも、▲２▼第２電極棒３８を容易に貫通させると共に、第２電極棒３８および支持板４０の熱膨張の逃げを確保する必要上、第２電極棒３８の直径は穴４２の直径よりも必ず小さくしなければならないからである。
【０００９】
この▲１▼および▲２▼の理由から、隣り合う第２電極棒３８間には隙間３９が不可避的に生じてしまい、そこを電子線１６が通過して、その電子線１６が照射窓１０の中央桟１４に当たる。その結果、中央桟１４に対する熱入力が増大して、中央桟１４の温度上昇が大きくなり、中央桟１４の変形を惹き起こす恐れがある。これを防止するためには、中央桟１４に対する冷却容量を増大させる必要があり、そうすると冷却装置容量の増大を惹き起こす。
【００１０】
しかも、照射窓１０の中央桟１４に電子線１６が入射することによって、前述したように加速電源１９に無駄な電流が多く流れるので、加速電源１９の利用効率が低下する。
【００１１】
そこでこの発明は、引出し電極から引き出した電子線の内で、照射窓の中央桟に当たる電子線の量を低減することを主たる目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の電子線照射装置は、前記引出し電極が、前記フィラメントに沿って互いに並設された複数本の金属製丸棒状の第１電極棒と、この第１電極棒の上部に当該第１電極棒を横切る方向に配置され、かつ前記照射窓の中央桟の真上に当該中央桟に沿って配置された樋状のマスク板と、この樋状のマスク板の上部内に当該マスク板に沿って配置されていて、当該マスク板をその下の前記第１電極棒との間に挟んで当該マスク板の位置決めを行う少なくとも２本の第２電極棒と、この第２電極棒および前記第１電極棒の端部を支持する支持体とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
上記マスク板は、その下の第１電極棒によって支持されると共に、その上部内に配置された第２電極棒によって位置ずれが防止される。特に、マスク板を樋状にして、その上部内に位置決め用の第２電極棒を少なくとも２本配置しているので、簡単な構造でマスク板の位置ずれを効果的に防止することができる。
【００１４】
このマスク板の部分からは、当該マスク板に遮られるので、電子線は引き出されない。しかもこのマスク板は、照射窓の中央桟の真上に当該中央桟に沿って配置されているので、この中央桟に電子線が当たることを防止することができる。従って、引出し電極から引き出した電子線の内で、照射窓の中央桟に当たる電子線の量を大幅に低減することができる。その結果、照射窓の中央桟への熱入力を低減することができると共に、加速電源の利用効率を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る電子線照射装置を構成する引出し電極の一例を示す平面図である。図２は、図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。図３は、図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。図４は、図１の線Ｃ−Ｃに沿う拡大部分断面図である。図５〜図８に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。また、電子線照射装置全体の構成は、例えば図５と同様であるのでそれを参照するものとし、ここでは重複説明を省略する。
【００１６】
この例の電子線照射装置は、前述した従来の引出し電極２０に代わるものとして、次のような構成の引出し電極２０ａを備えている。
【００１７】
即ち、この例の引出し電極２０ａは、図１を参照して、前述した（例えば図６参照）ような複数本の第１電極棒３６、二つの支持体２６ａ、２６ｂ、支持体２２および複数枚の支持板４０の他に、次のようなマスク板５６および第２電極棒３８を備えている。
【００１８】
マスク板５６は、上記第１電極棒３６の前記Ｘ方向の中央部の上部に、当該第１電極棒３６を横切る方向に、即ち前記Ｙ方向に対して平行に配置されている。しかもこのマスク板５６は、前述した（例えば図８参照）照射窓１０の中央桟１４の真上に当該中央桟１４に沿って（好ましくは平行に）配置されている。
【００１９】
このマスク板５６は、図４に拡大して示すように、その両端部を上方に折り曲げた形状、即ち樋状をしている。これは幅広の断面Ｕ字状とも言える。
【００２０】
マスク板５６は、支持板４０との機械的な干渉（即ち、ぶつかり合い）を避けるために、この例では、図１に示すように、各支持板４０の所で分断して、複数の部分（セクション）に分割しているけれども、各支持板４０が若干のギャップを開けて入る複数の切欠きを有する一体物としても良い。但し、この例のように複数の部分に分割する方が、作りやすいので好ましい。
【００２１】
このマスク板５６の上部内には、図４に拡大して示すように、当該マスク板５６に沿って（好ましくは平行に）、少なくとも２本の（この例では３本の）金属製丸棒状の第２電極棒３８が配置されている。この第２電極棒３８は、マスク板５６をその下の第１電極棒３６との間に挟んで、より具体的には軽く挟んで、マスク板５６の位置決めを、即ち上下左右の位置ずれ防止を行うものである。
【００２２】
第２電極棒３８は、上記目的達成のためには、樋状のマスク板５６の左右の端部内にそれぞれ位置するように、少なくとも２本有れば良い。但しこの第２電極棒３８は、２本より多くしても良く、そのようにすればマスク板５６の位置決めをより確実に行うことができる。
【００２３】
各マスク板５６は、その下の第１電極棒３６によって支持されると共に、その上部内に配置された第２電極棒３８によって位置ずれが防止される。特に、マスク板５６を樋状にして、その上部内に位置決め用の第２電極棒３８を少なくとも２本配置しているので、簡単な構造でマスク板５６の位置ずれを効果的に防止することができる。
【００２４】
前述した支持板４０には、従来例と同様に、図３に示す例のように、各第２電極棒３８を緩く通す（即ち各第２電極棒３８の直径よりも若干大きい直径の）穴４２が開けられている。但し、この引出し電極２０ａの場合は、従来例と違って、隣り合う第２電極棒３８間に隙間があっても良いので、穴４２の加工は容易である。
【００２５】
上記第１電極棒３６、第２電極棒３８およびマスク板５６は、例えば、ステンレス鋼や、モリブデン、タングステン、タンタル等の高融点金属等で形成するのが好ましい。これらは、耐熱性が高いからである。
【００２６】
マスク板５６とそれに隣接する部材との間には、それらの熱膨張を逃がすことのできるギャップを適当に開けておくのが好ましい。例えば、各マスク板５６と各支持板４０との間にギャップＧ2 （図１参照）、左右端の第２電極棒３８とマスク板５６の側壁との間にギャップＧ3 （図４参照）および各第２電極棒３８とマスク板５６の底面との間にギャップＧ4 をそれぞれ設けておくのが好ましい。そのようにすれば、各部材５６、４０、３６および３８の相互間の拘束が無くなり、それらの熱膨張を逃がして、それらの異常な歪みや変形等を防止することができる。
【００２７】
マスク板５６の前記Ｘ方向の幅Ｗ3 （図１、図４参照）は、照射窓１０の中央桟１４のＸ方向の幅Ｗ2 （図８参照）と同程度にしても良いし、後者の幅Ｗ2 より少し小さくしても良い。これは、引出し電極２０ａから引き出される電子線１６は、通常は少し発散する傾向にあるので、前者の幅Ｗ3 の方が少し小さくても電子線１６が中央桟１４に当たるのを十分に防止することができるからである。例えば、中央桟１４の幅Ｗ2 が５０ｍｍ程度の場合、マスク板５６の幅Ｗ3 を４０ｍｍ程度にしても良い。
【００２８】
この引出し電極２０ａによれば、マスク板５６の部分からは、当該マスク板５６に遮られるので、電子線１６は引き出されない。しかもこのマスク板５６は、照射窓１０の中央桟１４の真上に当該中央桟１４に沿って配置されているので、この中央桟１４に電子線１６が当たることを防止することができる。従って、引出し電極２０ａから引き出した電子線１６の内で、照射窓１０の中央桟１４に当たる電子線１６の量を、従来例に比べて大幅に低減することができる。
【００２９】
その結果、照射窓１０の中央桟１４への熱入力を低減することができるので、中央桟１４に対する冷却容量を増大しなくても、中央桟１４の熱変形等を防止することができる。
【００３０】
しかも、照射窓１０の中央桟１４に電子線１６が入射して加速電源１９に無駄な電流が流れることを防止することができるので、加速電源１９の利用効率を向上させることができる。
【００３１】
なお、この例のように区分化した各マスク板５６と各支持板４０との間に上記ギャップＧ2 を設けておくと、そこから電子線１６がわずかに引き出されるけれども、その量は、従来例の隙間３９から引き出される量に比べればごくわずかであり、無視することができる。
【００３２】
ところで、上記各第１電極棒３６は、この例のように、その一方端３６ａを支持体（この例では支持体２６ａ）に固定し、他方端３６ｂを支持体（この例では支持体２６ｂ）に伸縮自由に支持するのが好ましい。そのようにすれば、フィラメント８等からの熱入力が加わって各第１電極棒３６が熱膨張してもそれを逃がすことが可能であり、従って各第１電極棒３６の熱入力による変形を防止して、引出し電極２０ａの熱入力による変形を防止することができる。その結果、運転時の電子線１６の引き出し効率の低下および電子線量分布の均一性の悪化を防止することができる。
【００３３】
より具体的に説明すると、図２に示すように、上記両支持体２６ａ、２６ｂには、各第１電極棒３６を支持する部分に、各第１電極棒３６の一方端３６ａおよび他方端３６ｂをそれぞれ挿入する穴２８が横向きにそれぞれ設けられている。この一方の支持体２６ａの各穴２８ａに各第１電極棒３６の一方端３６ａをそれぞれ挿入して、固定ねじ３２でそれぞれ固定している。これによって、各第１電極棒３６の位置決めおよび脱落防止等を行うことができる。支持体２６ａ側の各穴２８の上部には、固定ねじ３２と螺合する雌ねじ部３０がそれぞれ設けられている。また、上記支持体２２には、各固定ねじ３２を通す穴２４が設けられている。
【００３４】
他方の支持体２６ｂの各穴２８には、各第１電極棒３６の他方端３６ｂを単に緩く挿入しているだけであり、ねじ等による固定は行っていない。この他方端３６ｂの先端部と穴２８の奥との間には、第１電極棒３６の熱膨張による伸びを吸収することのできる逃げ代３４がある。このようにして、各第１電極棒３６の他方端３６ｂを伸縮自由に支持している。
【００３５】
なお、上記支持体２６ａおよび２６ｂを一つの四角い枠状の支持体として、上記支持体２２を省略しても良い。
【００３６】
前述した線状の各フィラメント８は、例えば図１に示す例のように、平面的に見て第１電極棒３６と第１電極棒３６との間に（好ましくはその間の中心に）位置するように配置するのが好ましい。そのようにすれば、各フィラメント８から引き出す電子線１６が第１電極棒３６に妨げられる割合が減るので、電子線１６の引き出し効率がより向上する。
【００３７】
上記各第２電極棒３８も、その一方端を固定し、他方端を伸縮自由に支持するのが好ましい。この例では前記支持体２２に、各第２電極棒３８の一方端３８ａが固定されており、他方端３８ｂが伸縮自由に支持されている。このようにすることよって、各第２電極棒３８が熱膨張してもそれを逃がすことが可能であり、従って各第２電極棒３８の熱入力による変形をも防止することができる。図１に示す固定ねじ５４は、一方端３８ａの固定用のものである。この第２電極棒３８の端部の支持構造は、例えば第１電極棒３６の前述した支持構造と同様で良いので、ここでは詳細説明を省略する。なお、各第２電極棒３８の両端部とも、伸縮自由に支持しても良い。また、前述したように支持体２６ａおよび２６ｂを一つの四角い枠状の支持体として、この支持体に各第２電極棒３８の端部を上記のように固定および自由支持しても良い。
【００３８】
上記支持体４０とその下の第１電極棒３６とは、互いに固定しても良いし、固定しなくても良い。固定しない方が、互いに自由に伸縮することができるので、両者の変形を防止する上で好ましい。
【００３９】
各支持体４０が倒れるのを防止するために、この例では、図３に示すように、各支持体４０の両端部を支持金具４４によって支持している。各支持金具４４は、下に曲がった形状をしており、その先端部に、支持体４０の端部を伸縮自由に支持する溝４６を有している。各支持金具４４は、この例では上記支持体２２に、図２の例の場合よりも長くした上記固定ねじ３２、ナット４８および固定ねじ５０を用いて固定している。但し前述したように、支持体２２を省略する等の場合は、各支持金具４４は支持体２６ａおよび２６ｂに固定しても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、引出し電極のマスク板の部分からは、当該マスク板に遮られるので、電子線は引き出されない。しかもこのマスク板は照射窓の中央桟の真上に当該中央桟に沿って配置されているので、この中央桟に電子線が当たることを防止することができる。従って、引出し電極から引き出した電子線の内で、照射窓の中央桟に当たる電子線の量を大幅に低減することができる。その結果、照射窓の中央桟への熱入力を低減することができると共に、加速電源の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電子線照射装置を構成する引出し電極の一例を示す平面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図３】図１の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図４】図１の線Ｃ−Ｃに沿う拡大部分断面図である。
【図５】従来の電子線照射装置の一例を示す縦断面図である。
【図６】図５中の引出し電極の一例を示す平面図である。
【図７】図６中のＤ部の拡大正面図である。
【図８】図５中の照射窓の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
４  真空容器
６  シールド電極
８  フィラメント
１０  照射窓
１４  中央桟
１６  電子線
１９  加速電源
２０ａ  引出し電極
２２  支持体
２６ａ、２６ｂ  支持体
３６  第１電極棒
３８  第２電極棒
５６  マスク板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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