(57)【要約】【課題】  ピンホールの加熱を防止するとともに、差動排気装置における排気ポンプにかかる負荷を軽減することができるエネルギ線照射装置を提供する。【解決手段】  エネルギ線ＥＢを発生する発生部１１と、被照射体に向かって開口するとともに、エネルギ線ＥＢが内部を通過する複数の貫通孔２１，２２，２３と、複数の貫通孔２１，２２，２３が一体に形成された照射部１２と、複数の貫通孔２１，２２，２３と連通され、排気することにより複数の貫通孔２１，２２，２３の内部に圧力勾配を形成する差動排気部４と、が設けられたことを特徴とする。【選択図】  図２
2009058281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ線を発生する発生部と、
被照射体に向かって開口するとともに、前記エネルギ線が内部を通過する複数の貫通孔と、
該複数の貫通孔が一体に形成された照射部と、
前記複数の貫通孔と連通され、排気することにより前記複数の貫通孔の内部に圧力勾配を形成する差動排気部と、
が設けられたことを特徴とするエネルギ線照射装置。
【請求項２】
前記照射部は、熱伝導率の高い材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載のエネルギ線照射装置。
【請求項３】
前記複数の貫通孔の径は、小さくても、前記複数の貫通孔を通過するエネルギ線における密度分布または強度分布に関する３σに相当する径であることを特徴とする請求項１または２に記載のエネルギ線照射装置。
【請求項４】
前記照射部を冷却する冷却部が設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエネルギ線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ線照射装置に関し、特に、金属製の大型構造物にエネルギ線を照射して構造物表面に焼入れ等の処理を施すエネルギ線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギ線照射装置における高真空領域で発生されたエネルギ線、例えば電子線は低真空領域または大気圧領域に配置された被照射体に照射される。このとき、エネルギ線は非常に高いエネルギを有しているため、略直進して被照射体に照射される。
【０００３】
エネルギ線照射装置における高真空領域と低真空領域または大気圧領域との間には、エネルギ線を通過させるピンホールが形成されている。高真空領域は、ピンホールに設けられた公知の差動排気装置により真空度が保たれている。このピンホールの径は差動排気性能を確保するため、狭く設定されることが望ましい（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、エネルギ線は、照射方向に対して直交方向に密度分布を有しており、ピンホール径が狭いと、エネルギ線の一部、つまり密度分布の裾野に相当するエネルギ線がピンホールの壁面に照射されることとなり、ピンホールが加熱されるという問題がある。この問題を回避するため、ピンホール径は、照射されるエネルギ線のビーム径と比較して十分な大きさに設定し、ピンホールの壁面にエネルギ線が照射されること防止する方法が知られている。
【０００５】
また、高真空領域と、大気圧領域との間に、中真空領域を形成することにより、各領域の間にそれぞれ配置されたピンホールにおける圧力差を小さくして、差動排気性能の確保と、ピンホールの加熱防止とを両立させる技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３３５９９号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開第０９２４０１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に記載の技術では、差動排気性能の確保と、ピンホールの加熱防止とを両立するピンホール径の設定が困難という問題があった。
つまり、ピンホールの加熱防止を優先するとピンホール径が大きくなるため、差動排気性能を確保するために、差動排気用の排気ポンプかかる負荷が増大するという問題があった。一方、差動排気性能の確保を優先するとピンホール径が小さくなるため、ピンホールの壁面に照射されるエネルギ線の割合が高くなり、ピンホールが加熱により変形するという問題があった。このようにピンホールが変形すると、さらに壁面に照射されるエネルギ線の割合が高くなり、ピンホールの変形がより大きくなるという悪循環が起きるという問題があった。
【０００７】
上述の特許文献２に記載の技術では、異なる部材に形成された複数のピンホールを同一軸線上に配置することが困難であり、ピンホールの配置精度が確保できない場合には、ピンホールの加熱防止が図れないという問題があった。
つまり、ピンホールの配置精度が悪化し、ピンホールの配置位置が上述の同一軸線からズレると、同一軸線に沿って照射されるエネルギ線におけるピンホールの壁面に照射される部分の割合が高くなる。このように、照射されるエネルギ線の割合が高くなると、ピンホールは加熱されやすくなり、加熱防止が図れないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ピンホールの加熱を防止するとともに、差動排気装置における排気ポンプにかかる負荷を軽減することができるエネルギ線照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のエネルギ線照射装置は、エネルギ線を発生する発生部と、被照射体に向かって開口するとともに、前記エネルギ線が内部を通過する複数の貫通孔と、該複数の貫通孔が一体に形成された照射部と、前記複数の貫通孔と連通され、排気することにより前記複数の貫通孔の内部に圧力勾配を形成する差動排気部と、が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、照射部に複数の貫通孔を一体に形成することにより、複数の貫通孔の配置精度が確保しやすくなる。そのため、貫通孔の配置位置のズレにより、貫通孔の壁面へのエネルギ線の一部の照射を防止することができ、貫通孔の加熱を防止することができる。
【００１１】
さらに、複数の貫通孔の配置精度が確保できるため、配置精度が確保できない場合と比較して、各貫通孔の径を小さくすることができる。そのため、複数の貫通孔の内部に圧力勾配を形成しやすくなり、差動排気部に求められる排気性能を軽減することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記照射部は、熱伝導率の高い材料から形成されていることが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、複数のピンホールの壁面にエネルギ線の一部が照射され当該壁面に熱が発生しても、照射部が熱伝導率の低い材料から形成されている場合と比較して、発生した熱は容易に拡散される。すると、照射部が局所的に熱膨張することが防止され、照射部の変形つまり貫通孔の変形や、複数の貫通孔の配置精度の悪化が防止される。
【００１４】
上記発明においては、前記複数の貫通孔の径は、小さくても、前記複数の貫通孔を通過するエネルギ線における密度分布または強度分布に関する３σに相当する径であることが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、貫通孔の径を、小さくてもエネルギ線の密度分布または強度分布に関する３σに相当する径とすることで、エネルギ線の大半つまり約９９％以上は貫通孔の壁面に照射されることなく、貫通孔を通過する。言い換えると、エネルギ線における約１％未満のみが貫通孔の壁面に照射される。そのため、貫通孔の壁面における熱の発生を抑制することができる。
【００１６】
上記発明においては、前記照射部を冷却する冷却部が設けられたことが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、照射部を冷却部により冷却して貫通孔の壁面で発生した熱を取り除くことにより、照射部における局所的な熱膨張が防止されることにより、貫通孔の変形や、複数の貫通孔の配置精度の悪化が防止される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のエネルギ線照射装置によれば、照射部に複数の貫通孔を一体に形成することにより複数の貫通孔の配置精度が確保しやすくなり、貫通孔の壁面へのエネルギ線の照射が防止され、ピンホールの加熱を防止することができるという効果を奏する。
さらに、複数の貫通孔の配置精度を確保できるため、各貫通孔の径が小さくなり、差動排気装置における排気ポンプにかかる負荷を軽減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る電子線照射装置ついて図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る電子線照射装置の概略構成を説明する模式図である。
本実施形態では、本発明をエネルギ線に含まれる粒子線のうちの電子線を出射する装置であって、金型（被照射体）Ｍの表面に電子線を照射して焼き入れなどの表面処理を施す電子線照射装置（エネルギ線照射装置）１に適用して説明する。
【００２０】
電子線照射装置１には、図１に示すように、金型Ｍに電子線を照射する照射部２と、照射部２を移動可能に支持する支持部３と、差動排気部４と、照射部２および支持部３を制御する制御部５と、金型Ｍ、照射部２および支持部３を内部に収納する遮蔽体６と、が設けられている。
【００２１】
図２は、図１の照射部の構成を説明する概略図である。
照射部２は、照射ステージ７の上に配置された金型Ｍに対して電子線を照射し、金型Ｍに対して焼き入れなどの表面処理を施すものである。照射部２は、図１に示すように、支持部３の門型駆動部４１に、左右方向であるＸ方向（図１の左右方向）および上下方向であるＺ方向（図１の上下方向）に移動可能に支持されている。
【００２２】
照射部２には、図２に示すように、電子線を発生させる電子線発生部（発生部）１１と、発生された電子線を金型に向けて導いて照射する出射部（照射部）１２と、が設けられている。
電子線発生部１１は真空ポンプなどにより内部が高真空状態（例えば、１０−３Ｐａ）に保たれた容器であって、図示しないフィラメント（熱陰極）が内部に配置されている。フィラメントには電子線生成のための加速電圧等が供給されている。
【００２３】
出射部１２は、電子線ＥＢが通過するピンホールなどが形成された部材であって、例えば銅などの熱伝導率の高い材料から形成された部材である。
出射部１２には、図２に示すように、電子線ＥＢが通過する高真空ピンホール（貫通孔）２１、中真空ピンホール（貫通孔）２２および低真空ピンホール（貫通孔）２３と、差動排気部４に接続された中真空排気管２５および低真空排気管２６と、出射部１２を冷却する冷媒を供給する冷却部３１と接続された冷却用流路（冷却部）３２と、が設けられている。
【００２４】
高真空ピンホール２１、中真空ピンホール２２および低真空ピンホール２３は、出射部１２の内部に一体に形成された貫通孔であって、同一軸線上に直列に並んで配置された貫通孔である。
具体的には、高真空ピンホール２１は、電子線発生部１１と中真空排気管２５とを連通する貫通孔であり、中真空ピンホール２２は、中真空排気管２５と低真空排気管２６とを連通する貫通孔であり、低真空ピンホール２３は、低真空排気管２６と出射部１２における金型Ｍと対向する面に形成された開口孔とを連通する貫通孔である。
【００２５】
高真空ピンホール２１、中真空ピンホール２２および低真空ピンホール２３における孔径の最小値は、電子線ＥＢの密度分布に基づいて定められている。具体的には、電子線ＥＢにおける照射方向に対して垂直方向の密度分布に関する３σに相当する径よりも大きな孔径に設定されている。
【００２６】
中真空排気管２５および低真空排気管２６は、図２に示すように、出射部１２に形成された差動排気部４と連通された排気管であって、各ピンホール２１，２２，２３に対して交差する方向に延びるものである。
中真空排気管２５は、電子線発生部１１と低真空排気管２６との間に配置され、高真空ピンホール２１と中真空ピンホール２２と連通された排気管である。中真空排気管２５の内部は、中真空状態、例えば約１０Ｐａに保たれている。
低真空排気管２６は、中真空排気管２５よりも金型Ｍ側（図２の下側）に配置され、中真空ピンホール２２と、低真空ピンホール２３とに連通された排気管である。低真空排気管２６の内部は、低真空状態、例えば約１０００Ｐａに保たれている。
【００２７】
冷却用流路３２は、出射部１２の内部に各ピンホール２１，２２，２３に沿って延びる流路であって、出射部１２を冷却する冷媒が流れる流路である。さらに、冷却用流路３２は、図２に示すように、出射部１２の外部に設けられた冷却部３１との間で、冷媒が循環する経路を形成するように接続されている。
冷却部３１は、出射部１２において熱を吸収した冷媒から熱を奪い、外部に放出するものである。この冷却部３１の構成、および、冷媒としては、公知の構成および物質を用いることができ、特に限定するものではない。
【００２８】
支持部３は、図１に示すように、金型Ｍに対して照射部２を３次元方向に移動可能に支持するものである。
支持部３には、照射部２を支持する門型駆動部４１と、門型駆動部４１がその上を移動する走行部４２と、が設けられている。
【００２９】
門型駆動部４１には、間に照射ステージ７および金型Ｍを挟んで配置されたＺ方向に沿って延びる柱部４３と、柱部４３の上端を繋ぐＸ方向に沿って延びる梁部４４とが設けられている。梁部４４における金型Ｍと対向する面である下面には、照射部２が梁部４４に沿う方向、つまりＸ方向およびＺ方向へ移動可能に取り付けられている。
梁部４４と照射部２との接続部の構成は、照射部２がＸ方向およびＺ方向に移動可能な構成であれば、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３０】
走行部４２は、照射ステージ７と隣接した領域に、前後方向であるＹ方向に沿って延びる部材であって、その上を門型駆動部４１が走行するものである。例えば、走行部４２としてはレールなどの公知の部材を用いることができる。
【００３１】
なお、門型駆動部４１は、上述のように走行部４２に沿って走行してＹ方向に移動しても良いし、Ｙ方向に移動するその他の公知の機構を備えていればよく、特に限定するものではない。
【００３２】
差動排気部４は、上述の出射部１２の内部に圧力勾配を形成し、外部と連通された電子線発生部１１の内部を真空状態に保つものである。差動排気部４の本体は遮蔽体６の外側に配置され、本体から延びる中真空排気管２５および低真空排気管２６が遮蔽体６の内部に配置された出射部１２に接続されている。
なお、差動排気部４の構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３３】
制御部５は、照射部２および支持部３の移動および電子線の照射を制御することにより、金型Ｍの所定領域に電子線を照射するものである。
制御部５は遮蔽体６の外側に配置され、制御部５から延びる信号線４５が遮蔽体６の内部に配置された支持部３および照射部２に接続されている。
なお、制御部５による照射部２等の移動制御方法などについては、本実施形態の電子線照射装置１における金型Ｍの焼入れ方法の説明において併せて説明する。
【００３４】
遮蔽体６は、図１に示すように、内部に照射ステージ７、金型Ｍ、支持部３および照射部２を収納し、電子線ＥＢが照射された金型Ｍから発生するＸ線などの電磁波を遮蔽するものである。遮蔽体６を構成する材料としては鉛などを例示することができる。
遮蔽体６の大きさは、内部に照射ステージ７およい金型Ｍを配置した上で、支持部３が移動可能な空間を確保できる大きさであればよく、金型ＭをＸ方向およびＹ方向に移動させる空間を確保する必要はない。
【００３５】
遮蔽体６の上面には、金型Ｍを搬入および搬出する開口部４６が形成され、開口部４６を塞ぐ蓋体４７が開口部４６に配置されている。さらに、遮蔽体６の内部には、支持部３および照射部２の動作状況や、金型Ｍの焼入れ状況を確認する観察用カメラ５１が配置されている。観察用カメラ５１により撮影された画像は、遮蔽体６の外側に配置されたモニタ（図示せず）に映し出される。
【００３６】
次に、上記の構成からなる電子線照射装置１における作用について説明する。
最初に、図１に示すように、遮蔽体６の内部に焼き入れなどの表面処理を施す金型Ｍを搬入する。具体的には、遮蔽体６の上面に配置された蓋体４７を取り外し、門型駆動部４１をＹ方向に移動させ、照射ステージ７の上方に金型Ｍを搬入する空間を形成する。開口部４６から金型Ｍを遮蔽体６の内部に搬入した後、蓋体４７により開口部４６を閉じる。
【００３７】
その後、照射部２における電子線発生部１１に設けられたフィラメントに加速電圧等が供給され、電子線が生成される。
生成された電子線ＥＢは、図２に示すように、高真空ピンホール２１、中真空ピンホールおよび低真空ピンホール２３の順に通過して、出射部１２から金型Ｍに向けて出射される。
金型Ｍにおける電子線ＥＢが照射された領域では、電子線ＥＢの有するエネルギが熱に変換されるため、焼き入れ処理が施される。
【００３８】
ここで、照射部２の各ピンホール２１，２２，２３における差動排気、および、照射部２の冷却について説明する。
差動排気部４は、図２に示すように、排気を行うことにより中真空排気管２５の内部を約１０Ｐａの圧力に保ち、低真空排気管２６の内部を約１０００Ｐａの圧力に保つ。
【００３９】
すると、低真空ピンホール２３の内部には、金型Ｍ側の端部が大気圧（約１０００００Ｐａ）、低真空排気管２６側の端部が低真空（約１０００Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。一方、中真空ピンホール２２の内部には、低真空排気管２６側の端部が低真空、中真空排気管２５側の端部が中真空（約１０Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。さらに、高真空ピンホール２１の内部には、中真空排気管２５側の端部が中真空、電子線発生部１１側の端部が高真空（約１０−３Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。
【００４０】
一方で、各ピンホール２１，２２，２３の内径は、電子線ＥＢの密度分布に関する３σに相当する径よりも大きな孔径に設定されているため、各ピンホール２１，２２，２３を通過する電子線ＥＢのうち約９９％以上は、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面に照射されることなく通過する。言い換えると、約１％未満の電子線ＥＢは、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面に照射され、当該内壁面には熱が発生する。
【００４１】
出射部１２は、銅などの熱伝導率の高い材料を用いて形成されているため、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面で発生した熱は、当該内壁面から出射部１２の全体に向けて速やかに拡散される。
さらに、出射部１２の冷却用流路３２内には、冷却部３１との間で循環される冷媒が流れており、出射部１２の全体に拡散された熱は、循環する冷媒に吸収される。言い換えると、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面は、冷却用流路３２内を循環する冷媒により冷却される。
【００４２】
冷却用流路３２内を通過する際に、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面で発生した熱を奪った冷媒は、冷却部３１において奪った熱を外部に放出し、再び冷却用流路３２に流入し、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面を冷却する。
【００４３】
冷却用流路３２は、各ピンホール２１，２２，２３が一体に形成され、大型化された出射部１２に設けられているため、熱交換が可能な面積が大きくなっている。そのため、冷却用流路３２による冷却性能が向上しており、電子線ＥＢの照射による各ピンホール２１，２２，２３の内壁面における発熱に関する制約が軽減されている。
つまり、当該内壁面における発熱による各ピンホール２１，２２，２３の変形の発生を抑制できるため、約１％未満であっても電子線ＥＢの各ピンホール２１，２２，２３の内壁面への照射を許容することができる。
【００４４】
上記の構成によれば、照射部２に高真空ピンホール２１、中真空ピンホールおよび低真空ピンホール２３を一体に形成することにより、各ピンホール２１，２２，２３の配置精度が確保しやすくなる。そのため、各ピンホール２１，２２，２３の配置位置のズレにより、各ピンホール２１，２２，２３の壁面への電子線ＥＢの一部の照射を防止することができ、各ピンホール２１，２２，２３の加熱を防止することができる。
さらに、各ピンホール２１，２２，２３の配置精度が確保できるため、配置精度が確保できない場合と比較して、各ピンホール２１，２２，２３の径を小さくすることができる。そのため、各ピンホール２１，２２，２３の内部に圧力勾配を形成しやすくなり、差動排気部４に求められる排気性能を軽減することができる。
【００４５】
高真空ピンホール２１、中真空ピンホールおよび低真空ピンホール２３の壁面に電子線ＥＢの一部が照射され当該壁面に熱が発生しても、照射部２が熱伝導率の低い材料から形成されている場合と比較して、発生した熱は容易に拡散される。すると、照射部２が局所的に熱膨張することが防止され、照射部２の変形つまり各ピンホール２１，２２，２３の変形や、各ピンホール２１，２２，２３の配置精度の悪化が防止される。
【００４６】
高真空ピンホール２１、中真空ピンホールおよび低真空ピンホール２３の径を、小さくても電子線ＥＢの密度分布に関する３σに相当する径とすることで、電子線ＥＢの大半つまり約９９％以上は各ピンホール２１，２２，２３の壁面に照射されることなく、各ピンホール２１，２２，２３を通過する。言い換えると、電子線ＥＢにおける約１％未満のみが各ピンホール２１，２２，２３の壁面に照射される。そのため、各ピンホール２１，２２，２３の壁面における熱の発生を抑制することができる。
【００４７】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図３を参照して説明する。
本実施形態の電子線照射装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、照射部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図３を用いて照射部の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図３は、本実施形態の電子線照射装置における照射部の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
電子線照射装置（エネルギ線照射装置）１０１の照射部１０２は、照射ステージ７の上に配置された金型Ｍに対して電子線を照射し、金型Ｍに対して焼き入れなどの表面処理を施すものである（図１参照。）。
照射部１０２には、図３に示すように、電子線を発生させる電子線発生部１１と、発生された電子線を金型に向けて導いて照射する出射部（照射部）１１２と、が設けられている。
【００４９】
出射部１１２には、図３に示すように、電子線ＥＢが通過する高真空ピンホール２１、中真空ピンホール２２および低真空ピンホール２３が形成された中央部材１１３と、差動排気部４に接続された中真空排気室１２５および低真空排気室１２６と、が設けられている。
【００５０】
中央部材１１３は、例えば銅などの熱伝導率の高い材料から形成された部材であり、中央部材１１３には、冷媒を供給する冷却部３１と接続された冷却用流路３２が設けられている。さらに中央部材１１３には、中真空排気室１２５と高真空ピンホール２１および中真空ピンホール２２とを繋ぐ貫通孔１３５と、低真空排気室１２６と中真空ピンホール２２および低真空ピンホール２３とを繋ぐ貫通孔１３６と、が設けられている。
【００５１】
中真空排気室１２５は、差動排気部４と高真空ピンホール２１と中真空ピンホール２２と接続された空間である。中真空排気室１２５は、中央部材１１３のうちの高真空ピンホール２１が形成された領域の外側を覆うように形成されている。
低真空排気室１２６は、差動排気部４と中真空ピンホール２２と低真空ピンホール２３と接続された空間である。低真空排気室１２６は、中真空排気室１２５を外側から覆うとともに、中央部材１１３のうちの中真空ピンホール２２が形成された領域の外側を覆うように形成されている。
【００５２】
次に、上記の構成からなる電子線照射装置１０１における照射部１０２の各ピンホール２１，２２，２３における差動排気、および、照射部２０２の冷却について説明する。
なお、第１の実施形態と同一の作用効果については、その説明を省略する。
【００５３】
差動排気部４は、図３に示すように、排気を行うことにより中真空排気室１２５の内部を約１０Ｐａの圧力に保ち、低真空排気室１２６の内部を約１０００Ｐａの圧力に保つ。
すると、低真空ピンホール２３の内部には、金型Ｍ側の端部が大気圧（約１０００００Ｐａ）、低真空排気室１２６側の端部が低真空（約１０００Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。一方、中真空ピンホール２２の内部には、低真空排気室１２６側の端部が低真空、中真空排気室１２５側の端部が中真空（約１０Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。さらに、高真空ピンホール２１の内部には、中真空排気室１２５側の端部が中真空、電子線発生部１１側の端部が高真空（約１０−３Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。
【００５４】
一方で、各ピンホール２１，２２，２３の内径は、電子線ＥＢの密度分布に関する３σに相当する径よりも大きな孔径に設定されているため、各ピンホール２１，２２，２３を通過する電子線ＥＢのうち約９９％以上は、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面に照射されることなく通過する。言い換えると、約１％未満の電子線ＥＢは、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面に照射され、当該内壁面には熱が発生する。
【００５５】
中央部材１１３は、銅などの熱伝導率の高い材料を用いて形成されているため、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面で発生した熱は、当該内壁面から中央部材１１３の全体に向けて速やかに拡散される。
さらに、中央部材１１３の冷却用流路３２内には、冷却部３１との間で循環される冷媒が流れており、中央部材１１３の全体に拡散された熱は、循環する冷媒に吸収される。言い換えると、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面は、冷却用流路３２内を循環する冷媒により冷却される。
【００５６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図４から図６を参照して説明する。
本実施形態の電子線照射装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、照射部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図４から図６を用いて照射部の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図４は、本実施形態の電子線照射装置における照射部の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
電子線照射装置（エネルギ線照射装置）２０１の照射部２０２は、照射ステージ７の上に配置された金型Ｍに対して電子線を照射し、金型Ｍに対して焼き入れなどの表面処理を施すものである（図１参照。）。
照射部２０２には、図４に示すように、電子線を発生させる電子線発生部１１と、発生された電子線を金型に向けて導いて照射する出射部（照射部）２１２と、が設けられている。
【００５８】
出射部２１２には、図４に示すように、電子線ＥＢが通過する高真空ピンホール２１、中真空ピンホール２２および低真空ピンホール２３が形成された中央部材２１３と、差動排気部４に接続された中真空排気室２２５および低真空排気室２２６と、が設けられている。
【００５９】
図５は、図４の中央部材の構成を説明する側面視図である。
中央部材２１３は、図４および図５に示すように、例えば銅などの熱伝導率の高い材料から形成された略板状の部材であり、中央部材２１３には、冷媒を供給する冷却部３１と接続された冷却用流路２４２が設けられている。さらに中央部材１１３には、中真空排気室１２５と高真空ピンホール２１および中真空ピンホール２２とを繋ぐ貫通孔２３５と、低真空排気室１２６と中真空ピンホール２２および低真空ピンホール２３とを繋ぐ貫通孔２３６と、が設けられている。
【００６０】
中真空排気室２２５は、差動排気部４と高真空ピンホール２１と中真空ピンホール２２と接続された空間である。中真空排気室２２５は、中央部材２１３の一方の側面（図４の右側の側面）に、高真空ピンホール２１が形成された領域の外側を覆うように形成されている。
低真空排気室２２６は、差動排気部４と中真空ピンホール２２と低真空ピンホール２３と接続された空間である。低真空排気室２２６は、中央部材２１３の他方の側面（図４の左側の側面）に、高真空ピンホール２１および中真空ピンホール２２が形成された領域の外側を覆うように配置されている。
【００６１】
図６は、図５の冷却用流路における迂回流路の構成を説明する模式図である。
冷却用流路２４２は、図５に示すように、中央部材２１３を冷却する冷媒が流れる流路である。
冷却用流路２４２には、各ピンホール２１，２２，２３を間に挟み、各ピンホール２１，２２，２３に沿って延びる一対の直線流路２４３と、図５および図６に示すように、中真空ピンホール２２を迂回して直線流路２４３を繋ぐ迂回流路２４４と、が設けられている。さらに、冷却用流路２４２は、出射部２１２の外部に設けられた冷却部３１との間で、冷媒が循環する経路を形成するように接続されている。
【００６２】
冷却部３１は、中央部材２１３において熱を吸収した冷媒から熱を奪い、外部に放出するものである。この冷却部３１の構成、および、冷媒としては、公知の構成および物質を用いることができ、特に限定するものではない。
【００６３】
次に、上記の構成からなる電子線照射装置２０１における照射部２０２の各ピンホール２１，２２，２３における差動排気、および、照射部２０２の冷却について説明する。
なお、第１の実施形態と同一の作用効果については、その説明を省略する。
【００６４】
差動排気部４は、図４に示すように、排気を行うことにより中真空排気室２２５の内部を約１０Ｐａの圧力に保ち、低真空排気室２２６の内部を約１０００Ｐａの圧力に保つ。
すると、低真空ピンホール２３の内部には、金型Ｍ側の端部が大気圧（約１０００００Ｐａ）、低真空排気室２２６側の端部が低真空（約１０００Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。一方、中真空ピンホール２２の内部には、低真空排気室２２６側の端部が低真空、中真空排気室２２５側の端部が中真空（約１０Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。さらに、高真空ピンホール２１の内部には、中真空排気室１２５側の端部が中真空、電子線発生部１１側の端部が高真空（約１０−３Ｐａ）となる圧力勾配が形成される。
【００６５】
一方で、各ピンホール２１，２２，２３の内径は、電子線ＥＢの密度分布に関する３σに相当する径よりも大きな孔径に設定されているため、各ピンホール２１，２２，２３を通過する電子線ＥＢのうち約９９％以上は、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面に照射されることなく通過する。言い換えると、約１％未満の電子線ＥＢは、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面に照射され、当該内壁面には熱が発生する。
【００６６】
中央部材２１３は、銅などの熱伝導率の高い材料を用いて形成されているため、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面で発生した熱は、当該内壁面から中央部材２１３の全体に向けて速やかに拡散される。
【００６７】
さらに、図５に示すように、中央部材２１３の冷却用流路２４２内には、冷却部３１との間で循環される冷媒が流れており、中央部材２１３の全体に拡散された熱は、循環する冷媒に吸収される。言い換えると、各ピンホール２１，２２，２３の内壁面は、冷却用流路２４２内を循環する冷媒により冷却される。
【００６８】
具体的には、冷却部３１から供給された冷媒は、冷却用流路２４２の一の直線流路２４３に流入し、高真空ピンホール２１側から低真空ピンホール２３側に向かって流れる。その後冷媒は、図５および図６に示すように、迂回流路２４４を流れて他の直線流路２４３に流入する。冷媒は他の直線流路２４３を低真空ピンホール２３側から高真空ピンホール２１側に向かって流れ、冷却部３１に流入する。
【００６９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を、電子線を照射する電子線照射装置に適用して説明したが、この電子線照射装置に限られることなく、レーザ等のエネルギ線を照射するその他各種の照射装置に適用することができるものである。
また、この発明を、金型に電子線を照射して焼き入れ処理を施す電子線照射装置に適用して説明したが、電子線を照射する対象は金型に限られるものではなく、特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子線照射装置の概略構成を説明する模式図である。
【図２】図１の照射部の構成を説明する概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の電子線照射装置における照射部の構成を説明する模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の電子線照射装置における照射部の構成を説明する模式図である。
【図５】図４の中央部材の構成を説明する側面視図である。
【図６】図５の冷却用流路における迂回流路の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１０１，２０１  電子線照射装置（エネルギ線照射装置）
２，１０２，２０２  照射部
４  差動排気部
１１  電子線発生部（発生部）
１２，１１２，２１２  出射部（照射部）
２１  高真空ピンホール（貫通孔）
２２  中真空ピンホール（貫通孔）
２３  低真空ピンホール（貫通孔）
３１  冷却部
３２  冷却用流路（冷却部）
Ｍ  金型（被照射体）
【図１】
2009058281.tif 000003
【図２】
2009058281.tif 000004
【図３】
2009058281.tif 000005
【図４】
2009058281.tif 000006
【図５】
2009058281.tif 000007
【図６】
2009058281.tif 000008