(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁台に、少なくとも一方が弾性を有する二つのフィラメント支持板を互いに間隔をあけて相対向させて取り付け、弾性を有する方のフィラメント支持板を内側に撓ませた状態で、両フィラメント支持板の先端部付近間に、線状のフィラメントを、その両端部を各フィラメント支持板に引っ掛けることによって架け渡して取り付けているフィラメント支持構造において、前記二つのフィラメント支持板を、元素周期表の４Ａ族、５Ａ族または６Ａ族に属する高融点金属で形成していることを特徴とするフィラメント支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電子線照射装置、イオン源、Ｘ線発生装置等の線状のフィラメントを備える装置に用いられるものであって、フィラメントの通電加熱時の膨張を吸収してフィラメントの変形および破断を防止することのできるフィラメント支持構造に関し、より具体的には、フィラメントとフィラメント支持板との接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。この電子線照射装置は、電子線１２を走査しない非走査型のものであり、筒状の真空容器２内に電界緩和用の筒状のシールド電極４を設け、このシールド電極４内に複数本の線状のフィラメント８を互いに紙面の表裏方向に並設し、かつこのようなフィラメント列をこの例では２列並設している。但し、１列や３列以上の場合もある。各フィラメント８は、後述するフィラメント支持構造によって、絶縁台１０から所定距離だけ離して支持している。各フィラメント８は、例えば互いに電気的に並列接続されている。
【０００３】
シールド電極４は、フィラメント８の下方の部分に開口部を有しており、そこに例えば多孔の引出し電極６が設けられている。真空容器２は、引出し電極６の下方の部分に開口部を有しており、そこに真空容器２の内外を分離する窓箔１４を有する照射窓１６が設けられている。
【０００４】
このような構成によって、各フィラメント８から放出させた電子を電子線１２として、引出し電極６を通しかつ窓箔１４を透過させて、所定のエネルギーに加速して真空容器２外に引き出して、被照射物（図示省略）に照射することができる。
【０００５】
上記のような線状のフィラメント８を支持するフィラメント支持構造の一例が、特開平１１−１３３１９７号公報に記載されている。
【０００６】
それを図３および図４を参照して説明すると、このフィラメント支持構造は、前述したような絶縁台１０に、この例では共に弾性を有する二つのフィラメント支持板３２を互いに間隔をあけて相対向させて取り付け、両フィラメント支持板３２を内側に撓ませた状態で、両フィラメント支持板３２の先端部付近間に、前述したような線状のフィラメント８を、当該フィラメント８の両端部を各フィラメント支持板３２に引っ掛けることによって架け渡して取り付けた構造をしている。両フィラメント支持板３２は、この例では、固定金具２６、ねじ２８および３０によって絶縁台１０の両端部に固定されている。
【０００７】
この例では、フィラメント８の両端部に、先端部５０ｂを元の方向に曲げ返したコ字状の曲げ加工部５０をそれぞれ設け、かつ両フィラメント支持板３２の先端部付近に、フィラメント８の曲げ加工部５０の根本部５０ａが入る切り込み溝５２および同曲げ加工部５０の先端部５０ｂが入る穴５４をそれぞれ設けている。そして、フィラメント８の各曲げ加工部５０の根本部５０ａおよび先端部５０ｂを各フィラメント支持板３２の切り込み溝５２および穴５４にそれぞれ挿入して、曲げ加工部５０をフィラメント支持板３２に引っ掛けることによって、両フィラメント支持板３２を内側に撓み量ｄだけ撓ませた状態でフィラメント８を両フィラメント支持板３２の先端部付近間に架け渡して取り付けている。
【０００８】
上記フィラメント支持構造によれば、フィラメント８が通電加熱によって膨張すると、内側に撓ませているフィラメント支持板３２の撓み量ｄが小さくなってその膨張を吸収することができるので、フィラメント８の通電加熱時の膨張を吸収してフィラメント８の変形および破断を防止することができる。その結果、このようなフィラメント支持構造を採用した装置の安定性および信頼性を向上させることができる。
【０００９】
しかも、フィラメント８の両端部をフィラメント支持板３２に引っ掛ける構造を採用しているので、フィラメント８をフィラメント支持板３２に固定する金具等を必要とせず、構造が簡単であり、かつフィラメント８の取り付けや交換の作業も容易である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記フィラメント８は、高温に加熱されるので、一般的に、タングステンのような高融点金属で形成されている。
【００１１】
一方、上記各フィラメント支持板３２は、従来は一般的に、加工性が良くかつ安価であることから、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）で形成されている。
【００１２】
フィラメント８は、フィラメント支持板３２に接触することによって、フィラメント支持板３２を通して電気の供給（通電）を受けている。両者の接触状態の一例を図５に示す。フィラメント８の太さよりも切り込み溝５２の幅の方が大きいので、通常は例えば図示例のように、切り込み溝５２の上下どちらかの一方に接触部５６が存在する。
【００１３】
この接触部５６には、不可避的に接触抵抗が存在するので、フィラメント８への通電に伴って、接触部５６が発熱してそこが高温に加熱される。
【００１４】
その結果、初期状態では例えば図６に示す正常な状態であったものが、一定時間使用すると、フィラメント支持板３２が接触部５６で溶融して、例えば図７に示すように、接触部５６に凹状の溶融部５８が形成される。
【００１５】
ちなみに、タングステン製のフィラメント８には溶融がなく、ステンレス鋼製のフィラメント支持板３２にのみ溶融部５８が形成されていることから、溶融部５８の加熱温度は、少なくとも１４００〜１５００℃程度と推定される。
【００１６】
電子線照射装置等においては、通常は前述したように、複数本のフィラメント８が使用されている。その場合、各フィラメント８は断線等によって新しいものに交換する必要があるけれども、交換したフィラメント８が元の溶融部５８に必ず納まる、しかも元と同じ状態で納まるとは考えにくく、フィラメント８とフィラメント支持板３２との接触状態にばらつきが生じる。具体的には、複数本のフィラメント８間において、接触抵抗や接触面積等にばらつきが生じる。その結果、各フィラメント８における温度分布が初期のものから変化し、ひいては各フィラメント８からの電子放出量がばらつく、等の不都合が生じる。
【００１７】
そこでこの発明は、フィラメントとフィラメント支持板との接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止することを主たる目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明のフィラメント支持構造は、前記二つのフィラメント支持板を、元素周期表の４Ａ族、５Ａ族または６Ａ族に属する高融点金属で形成していることを特徴としている。
【００１９】
より具体的には、前記二つのフィラメント支持板を、Ｔi 、Ｚr 、Ｈf （以上４Ａ族）、Ｖ、Ｎb 、Ｔa （以上５Ａ族）、Ｃr 、Ｍo またはＷ（以上６Ａ族）のいずれかで形成している。
【００２０】
前記二つのフィラメント支持板を、このような高融点金属で形成することによって、フィラメント支持板の耐熱性が高まるので、フィラメントとフィラメント支持板との接触部が接触抵抗の存在によって加熱されても、当該接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係るフィラメント支持構造の一例を示す正面図である。図３ないし図５に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては従来例との相違点を主に説明する。
【００２２】
このフィラメント支持構造においては、前記二つのフィラメント支持板３２を、元素周期表の４Ａ族、５Ａ族または６Ａ族に属する高融点金属で形成している。
【００２３】
上記に属する高融点金属を、その融点の高い順に示すと次のとおりである。括弧内は融点を示す。
【００２４】
Ｗ（３４００℃）、Ｔa （２９９０℃）、Ｍo （２６２０℃）、Ｎb （２４７０℃）、Ｈf （２２３０℃）、Ｖ（１８９０℃）、Ｃr （１８６０℃）、Ｚr （１８５０℃）、Ｔi （１６６０℃）。
【００２５】
これらはいずれも、ステンレス鋼よりも融点は高いけれども、その内でもより融点の高い高融点金属で上記フィラメント支持板３２を形成するのが好ましい。具体的には、Ｗ、Ｔa またはＭo 等で形成するのが好ましい。そのようにすれば、フィラメント支持板３２の耐熱性がより高まるので、フィラメント支持板３２に溶融部が生じることをより確実に防止することができる。
【００２６】
上記二つのフィラメント支持板３２を、このような高融点金属で形成することによって、フィラメント支持板３２の耐熱性が高まるので、フィラメント８とフィラメント支持板３２との接触部５６（図５、図６参照）が接触抵抗の存在によって加熱されても、当該接触部５６におけるフィラメント支持板３２の溶融を防止することができる。
【００２７】
例えば、フィラメント支持板３２をタングステン（Ｗ）で形成して、従来のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で形成したものと同一条件で通電したところ、従来は図７に示したようにフィラメント支持板３２に溶融部５８が生じていたけれども、タングステンで形成した場合は、フィラメント支持板３２に溶融部は見られなかった。
【００２８】
従って、フィラメント支持板３２に溶融部が生じることによる前述した不都合、例えばフィラメント８の交換後にフィラメント８とフィラメント支持板３２との接触状態にばらつきが生じてフィラメント８における温度分布やフィラメント８からの電子放出量にばらつきが生じること、等の発生を防止することができる。
【００２９】
なお、フィラメント８の両端部の各曲げ加工部５０の形状は、必ずしも上記例のようにコ字状に曲げ返したものにする必要はなく、Ｌ字状等でも良い。もっとも、上記例のようにすると、曲げ加工部５０をフィラメント支持板３２に２度通したことになるので、振動等が加わってもフィラメント８がフィラメント支持板３２から抜け出しにくく、かつフィラメント８の位置ずれおよび回転をも効果的に防止することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、フィラメント支持板を、上記のような高融点金属で形成したことによって、フィラメント支持板の耐熱性が高まるので、フィラメントとフィラメント支持板との接触部が接触抵抗の存在によって加熱されても、当該接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止することができる。
【００３１】
その結果、フィラメント支持板に溶融部が生じることによる不都合、例えばフィラメントの交換後にフィラメントとフィラメント支持板との接触状態にばらつきが生じてフィラメントにおける温度分布やフィラメントからの電子放出量にばらつきが生じること、等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るフィラメント支持構造の一例を示す正面図である。
【図２】電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】従来のフィラメント支持構造の一例を示す正面図である。
【図４】図１および図３中のフィラメント支持板の先端部付近を拡大して示す斜視図である。
【図５】図１および図３中のフィラメントとフィラメント支持板との接触状態の一例を拡大して示す断面図である。
【図６】従来のフィラメント支持構造における初期状態での図５のＰ視拡大図である。
【図７】従来のフィラメント支持構造における一定時間使用後の図５のＰ視拡大図である。
【符号の説明】
８  フィラメント
１０  絶縁台
３２  フィラメント支持板
５０  曲げ加工部
５６  接触部
【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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