JP2008128978A - 電子線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子線の実出力をリアルタイムで精度良く測定可能な電子線照射装置を提供する。
【解決手段】電子線照射装置１では、窓ユニット４において、電子線ＥＢの出射軸方向から見て、電子線出射窓２４と重ならないように電流読出電極５が設けられている。これにより、電子線照射装置１では、電子線出射窓２４から出射した電子線のうち、散乱等で電子線出射窓２４側に戻ってきた電子線ＥＢによって生じる電流を測定することができる。したがって、電子線照射装置１では、電子線出射窓２４の厚みのムラや、電子線ＥＢが照射対象物に照射される際に発生する飛散物や汚れなどの付着によって動作時間の経過と共に変化する電子線出射窓２４の表面状態を加味した上で、実際に電子線出射窓２４から出射した電子線ＥＢの出力（実出力）をリアルタイムで精度良く測定できる
【選択図】図４

Description

本発明は、電子線照射装置に関する。

電子線照射装置は、電子線を放出する電子銃を容器に収容し、薄膜で形成した出射窓を通して大気中に電子線を出射させる装置である。このような電子線照射装置は、照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質といった用途を有している。

電子線照射装置を実際に動作させる際には、動作性能の確認やメンテナンスといった観点から、電子線の出力を測定することが好ましい。例えば特許文献１に記載の電子線照射処理装置では、電子線管の管電流と、電子線出射窓及びそのフランジからアースに流れる電流とを電流計でそれぞれ計測し、この電流の差が一定になるように電子線の出力を制御している。
特開２００３−２２２７００号公報

ところで、電子線出射窓の表面状態は、電子線が照射対象物に照射される際に発生する飛散物や汚れなどの付着により、動作時間の経過と共に変化する場合がある。したがって、上述した従来の電子線照射処理装置のように、電子銃から放出された電子線が電子線出射窓に入射したときに発生する電流を計測する構成では、実際に照射空間に取り出される電子線の出力、すなわち、電子線出射窓を透過し、照射対象物に向けて出射される電子線の出力（実出力）をリアルタイムで測定するには精度が不十分となるおそれがある。

本発明は上記課題の解決のためになされたものであり、電子線の実出力をリアルタイムで精度良く測定可能な電子線照射装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る電子線照射装置は、電子線を放出する電子放出部材を有する電子銃と、電子放出部材を収容すると共に、電子線を通過させる電子線通過孔を有する容器と、電子線通過孔を閉じるように容器に固定され、電子線通過孔を通過した電子線を容器の外部に出射させる電子線出射窓を有する窓ユニットと、窓ユニットに設けられ、電子線の出射軸方向から見て、電子線出射窓と重ならないように配置された電流読出電極とを備えたことを特徴としている。

この電子線照射装置では、窓ユニットにおいて、電子線の出射軸方向から見て、電子線出射窓と重ならないように電流読出電極が配置されている。このような構成により、この電子線照射装置では、電子線出射窓から出射した電子線のうち、散乱等で電子線出射窓側に戻ってきた電子線によって生じる電流を測定することができ、電子線出射窓の状態を加味した電子線の実出力をリアルタイムで精度良く測定することが可能となる。また、電流読取電極が電子線出射窓の一部を塞いでしまうこともなく、電子線出射窓からの電子線の出射量を十分に確保できる。

また、電流読出電極は、電気絶縁性を有する部材を介して窓ユニットに結合されていることが好ましい。このように、窓ユニットと電流読出電極とを絶縁することで、窓ユニット及び容器に流入した電子線によって生じた電流と電流読取電極に流入した電子線によって生じた電流とを切り分けることが可能となる。これにより、電子線の実出力をリアルタイムでより精度良く測定できる。

また、電流読出電極には、電子線の出射軸方向から見て、電子線出射窓を包囲するように読出端部が設けられていることが好ましい。こうすると、散乱等で電子線出射窓側に戻ってきた電子線を読出端部でより確実に検出できるので、電子線の実出力をリアルタイムで一層精度良く測定できる。

また、電子線出射窓は、読出端部よりも電子線の出射方向に突出していることが好ましい。この場合、照射対象物に近接して電子線を照射することが可能となる。

また、読出端部は、電子線出射窓よりも電子線の出射方向に突出していることが好ましい。この場合、読出端部に電子線出射窓を保護する機能を持たせることができる。

また、電流読出電極には、電子線出射窓の外側における雰囲気ガスの一部を吸引する吸引管の先端が固定されていることが好ましい。通常、照射対象物への電子線の照射は、窒素等の不活性ガスの雰囲気中で行われる。電流読出電極に吸引管を固定することにより、照射対象物の周りの雰囲気ガスの成分検出を確実に行なうことができる。

本発明に係る電子線照射装置によれば、電子線の実出力をリアルタイムで精度良く測定することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る電子線照射装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す側断面図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、電子線照射装置１は、電子線ＥＢを放出させる電子銃２と、電子銃２の先端部分のフィラメント（電子放出部材）９を収容する容器３と、容器３から電子線ＥＢを外部に出射させる窓ユニット４と、窓ユニット４から出射した電子線ＥＢの出力をモニタリングするための電流読出電極５とを備えている。この電子線照射装置１は、例えば窒素などの不活性ガスの雰囲気下において、ライン上を流れる照射対象物（図示しない）に電子線ＥＢを照射し、照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質などを行う装置として構成されている。

電子銃２は、直方体形状のケース６と、電気絶縁性を有する材料によって形成された絶縁ブロック７と、高耐圧型のコネクタ８と、電子線ＥＢを放出させるフィラメント９とを有している。ケース６は、例えば金属によって形成され、容器３の基端側に固定されている。ケース６における容器３側の壁には、ケース６の内部と容器３内の収容空間Ｓとを連通させる開口部６ａが設けられている。また、ケース６の側壁には、コネクタ８を取り付けるための開口部６ｂが設けられている。開口部６ｂの周りのケース６の内壁には、凹凸部分が設けられており、絶縁ブロック７との結合強度の確保が図られている。

絶縁ブロック７は、例えばエポキシ樹脂などの電気絶縁性の材料によって形成されており、コネクタ８からフィラメント９への電力供給経路を外部から絶縁している。絶縁ブロック７は、ケース６内に収容された基部７ａと、基部７ａから開口部６ａを通って容器３内の収容空間Ｓ側に突出する切頭円錐状の突出部７ｂとを有している。基部７ａは、ケース６の内部の大部分を占めており、ケース６における開口部６ａ側及び開口部６ｂ側の内壁に接触している。また、基部７ａにおいてケース６の内壁と接触しない部分には、導電性を有するフィルム１０が貼り付けられている。このフィルム１０が接地電位であるケース６と電気的に接続されることで、ケース６の内面に面する絶縁ブロック７の表面電位を接地電位とすることができ、動作時の安定性の向上が図られる。

コネクタ８は、電子線照射装置１の外部からフィラメント９に電源電圧を供給するためのコネクタである。コネクタ８は、ケース６の側面の開口部６ｂに差し込まれ、先端部分が絶縁ブロック７の中心付近に位置した状態で、絶縁ブロック７中に埋没されて固定されている。コネクタ８の先端部分には、ケース６の内壁と同様の凹凸部分が設けられており、絶縁ブロック７との結合強度の確保が図られている。

コネクタ８の基端には、図示しない電源装置から延びる外部配線の先端を保持した電源用プラグの挿入口８ａが設けられている。また、コネクタ８の先端には、一対の内部配線１１，１１が接続されている。内部配線１１，１１は、コネクタ８の先端から絶縁ブロック７の基部７ａの中心に向かって延びると共に、基部７ａの中心から突出部７ｂに向けて折り曲がり、突出部７ｂの中心を通って突出部７ｂの先端まで延在している。

フィラメント９は、電子線ＥＢとなる電子を放出する部材である。フィラメント９は、絶縁ブロック７の突出部７ｂの先端部分に取り付けられ、内部配線１１，１１に接続されている。フィラメント９の周囲には、グリッド部１２が設けられている。グリッド部１２は、内部配線１１，１１のいずれか一方と電気的に接続されており、フィラメント９に高電圧が印加された場合に、グリッド部１２にも高電圧が印加されることで、フィラメント９から電子を引き出すための電界が形成される。フィラメント９から引き出された電子は、グリッド部１２の中心に形成された孔から電子線ＥＢとして出射する。なお、フィラメント９からの電子の放出をより精密に制御したい場合には、例えば内部配線１１，１１と同様にして、別途グリッド部１２用の配線を追加し、フィラメント９の電位とは独立してグリッド部１２の電位を制御することが好ましい。

容器３は、フィラメント９から出射する電子線ＥＢの出射軸に沿って延びる円筒状に形成され、電子銃２のケース６に気密に封止されている。容器３の基端側の内部には、電子銃２のフィラメント９、グリッド部１２、及び絶縁ブロック７の突出部７ｂを収容する円筒状の収容部１３が形成されている。収容部１３の径は、ケース６の開口部６ａよりも大径となっており、容器３の基端から中央付近まで延在している。また、容器３の先端側の内部には、収容部１３と連通する電子線通過孔１４が形成されている。電子線通過孔１４は、収容部１３よりも小径の円筒状をなし、電子線ＥＢの出射軸に沿って容器３の中央付近から容器３の先端まで延在している。容器３の先端には、所定の位相角をもって複数（例えば６個）のネジ穴（図示しない）が設けられている。

電子線通過孔１４の周囲には、電子線ＥＢの出射軸に沿って電磁コイル１５及び電磁コイル１６が配置されている。電磁コイル１５及び電磁コイル１６の配置中心は、電子線通過孔１４の中心軸に一致している。これらの電磁コイル１５及び電磁コイル１６の協働により、電子線通過孔１４を通過する電子線ＥＢは、後述する電子線出射窓２４に向けて集束するようになっている。

より具体的には、電磁コイル１５は、電子銃２や電子線ＥＢの通過経路を構成する各部材の機械的な中心のズレや、各構成部材の残留磁気および設置場所周辺の磁界等の影響によって生じる所望の通過経路（電子通過孔１４の中心軸）に対する電子線ＥＢのズレを補正するためのアライメントコイルである。本実施形態では、対向する２つの電磁コイル１５が対となって機能するように、４つの電磁コイル１５が電子線通過孔１４を挟んで９０度の位相角をもって配置され、必要に応じて使用される。一方、電磁コイル１６は、電子銃２から出射された電子線ＥＢを電子線出射窓２４に集めるための集束コイルで、エナメル線などから成る円筒状のコイル部及び軟鉄などから成る磁気回路から構成される。これらの電磁コイル１５，１６により、フィラメント９から出射された電子線ＥＢは、電子通過孔１４の中心軸を正確に通過し、電子通過孔１４の内壁に衝突することなく電子線出射窓２４の中心へと正確に導かれる。

また、図２に示すように、容器３の側部には排気管１７が設けられている。排気管１７の先端は、収容部１３及び電子線通過孔１４を排気する真空ポンプ１８に接続されている。排気管１７及び真空ポンプ１８は、電子線照射装置１を電子線ＥＢの出射軸方向から見たときに、コネクタ８と重ならない位置に設けられている。これにより、コネクタ８に差し込まれる電源用プラグや外部配線と、真空ポンプ１８との干渉を回避し、電子線照射装置１を小型化できる。

次に、図３及び図４を参照して、窓ユニット４の構成について説明する。図３は、電子線ＥＢの出射軸方向から見た窓ユニットの平面図である。また、図４は、窓ユニットの拡大側断面図である。

同図に示すように、窓ユニット４は、電子線照射装置１の一端側の構造体であり、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを容器３の外部に出射させるためのユニットである。窓ユニット４は、台座２１と、窓基板２２と、キャップ２３と、電子線出射窓２４とを備えて構成されている。台座２１は、例えばステンレスによって形成され、円筒状の胴部２１ａと、胴部２１ａの基端側の縁に設けられたフランジ部２１ｂとを有している。

胴部２１ａの中心には、電子線通過孔１４と同径の貫通孔２１ｃが形成されている。また、胴部２１ａの先端部には、窓基板２２をセットするための円状の凹部２１ｄが形成されている。さらに、胴部２１ａの外側面には、キャップ２３を取り付けるための雄ネジ部２１ｅが形成されている。一方、フランジ部２１ｂには、絶縁リング２５と、金属リング２６とが設けられている。絶縁リング２５は、例えばポリテトラフルオロエチレンなどの電気絶縁性を有する材料によって形成され、胴部２１ａを囲うようにしてフランジ部２１ｂに固定されている。また、金属リング２６は、その該側面に雄ネジ部２６ａを有しており、絶縁リング２５を介してフランジ部２１ｂに固定されている。

また、フランジ部２１ｂにおいて、絶縁リング２５及び金属リング２６よりも外側の位置には、約６０°の位相角をもって６つのボルト穴２７が設けられている（図３参照）。そして、台座２１は、各ボルト穴２７にボルト２８を挿通し、ボルト２８を容器３のネジ穴に螺合させることにより、貫通孔２１ｃと電子線通過孔１４とが同心になった状態で容器３の先端に強固に固定されている。なお、容器３の先端には、Ｏリング３５が設置された溝が形成されており、これにより、台座２１と容器３との気密封止が保たれている。また、台座２１は容器３と一体に形成されていてもよい。この場合、Ｏリング３５を容器３の先端に設ける必要はない。

窓基板２２は、例えばステンレスによって形成され、円筒状の胴部２２ａと、胴部２２ａの基端側の縁に設けられたフランジ部２２ｂとを有している。胴部２２ａの中心には、台座２１の貫通孔２１ｃよりも僅かに小径の貫通孔２２ｃが形成されている。また、胴部２２ａの先端部には、電子線出射窓２４をセットするための矩形状の凹部２２ｄが形成されている。そして、窓基板２２は、貫通孔２２ｃと電子線通過孔１４とが同心になった状態で、台座２１の凹部２１ｄに配置されている。

キャップ２３は、例えばステンレスによって形成され、円形の天頂部２３ａと、天頂部２３ａの一端側に形成された円筒状の螺合部２３ｂとを有している。天頂部２３ａの中央には、窓基板２２の胴部２２ａの外径よりも大径の開口部２３ｃが形成されている。また、螺合部２３ｂの内径は、台座２１の胴部２１ａの外径とほぼ同径となっており、螺合部２３ｂの内側面には、胴部２１ａの外側面の雄ネジ部２１ｅに対応する雌ネジ部２３ｄが形成されている。そして、キャップ２３は、螺合部２３ｂの雌ネジ部２３ｄを台座２１の雄ネジ部２１ｅに螺合させることにより、開口部２３ｃに窓基板２２の胴部２２ａ及び電子線出射窓２４を挿通した状態で台座２１に嵌め込まれている。これにより、窓基板２２のフランジ部２２ｂは、キャップ２３の天頂部２３ａによって台座２１の凹部２１ｄの底面に押し付けられ、窓基板２２と台座２１とが強固に固定されている。さらに、台座２１における凹部２１ｄの底面には、Ｏリング３６が設置された溝が形成されている。これにより、窓基板２２と台座２１との気密封止が保たれている。なお、Ｏリング３５とＯリング３６とは、電子線ＥＢの出射方向から見た場合に、重なるように配置され、電子線ＥＢの通過経路の近傍を囲んでいる。そのため、各Ｏリング３５，３６にかかる押圧力がほぼ等しくなり、信頼性の高い封止が可能となる。

電子線出射窓２４は、容器３の電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを容器３の外部に出射させる箔状の部材である。電子線出射窓２４は、例えばベリリウムによって厚さ数μｍ〜１０μｍ程度の矩形状に形成されている。電子線出射窓２４は、窓基板２２の貫通孔２２ｃの先端を塞ぐようにして窓基板２２の凹部２２ｄの底面上に配置され、例えばロウ付けによって窓基板２２に気密に固定されている。なお、電子線出射窓２４の材質は、電子線ＥＢの透過率が高い材料であればよく、上述したベリリウムの他、チタンやアルミニウムなどを用いることもできる。

次に、電流読出電極５の構成について説明する。

電流読出電極５は、電子線照射装置１の動作性能の確認やメンテナンスといった観点から、電子線出射窓２４から出射する電子線ＥＢの出力を測定するための部材である。図３及び図４に示すように、電流読出電極５は、円形の天頂部５ａと、天頂部５ａの一端側に形成された円筒状の螺合部５ｂとを有している。

天頂部５ａの中央には、窓基板２２の胴部２２ａの外径よりも大径の開口部５ｃが形成されている。螺合部５ｂの内径は、絶縁リング２５及び金属リング２６の外径とほぼ同径となっており、螺合部５ｂの内側面には、金属リング２６の外側面の雄ネジ部２６ａに対応する雌ネジ部５ｄが形成されている。また、螺合部５ｂには、図示しないリード線が取り付けられている。リード線は、電子線照射装置１の外部に設置された電流計２９（図１参照）に接続されている。

そして、電流読出電極５は、螺合部５ｂの雌ネジ部５ｄを金属リング２６の雄ネジ部２６ａに螺合させることにより、電子線出射窓２４が開口部５ｃから露出するようにして、金属リング２６に嵌め込まれている。これにより、電流読出電極５は、電子線ＥＢの出射軸方向から見て電子線出射窓２４と重ならないように、かつ電子線出射窓２４を包囲するように配置される。また、電流読出電極５が嵌め込まれる金属リング２６は、絶縁リング２５を介して台座２１に固定されているので、電流読出電極５と台座２１、及び電流読出電極５と容器３とは、それぞれ互いに電気的に絶縁された状態となっている。

このような電流読出電極５の構成により、電流読出電極５の天頂部５ａのうち、開口部５ｃを除いた部分は、電子線ＥＢの一部が流れ込む読出端部５ｅとして機能する。すなわち、読出端部５ｅには、電子線出射窓２４から出射した電子線ＥＢのうち、散乱等の影響によって電子線出射窓２４側に戻ってきた電子線ＥＢが流れ込む。読出端部５ｅに流れ込んだ電子線ＥＢによって発生した電流は、螺合部５ｂ及びリード線（図示しない）を通って電流計２９に送られる。

なお、図４に示すように、読出端部５ｅは、電子線出射窓２４よりも電子線ＥＢの出射方向に突出するように配置されており、電子線出射窓２４は、電流読出電極５の開口部５ｃ内に位置している。これにより、読出端部５ｅは、電子線出射窓２４に照射対象物やその他の物体が当たることを防止する保護部材としても機能する。このことは、例えばインラインでの電子線照射の場合のように、電子線ＥＢの出射軸方向と交差する方向から照射対象物が搬送されてくるような場合に特に好適である。

また、電流読出電極５には、例えば樹脂製の吸引管３０が取り付けられている。この吸引管３０は、電流読出電極５の螺合部５ｂに設けられた差込口５ｆに差し込まれており、吸引管３０の先端は、電流読出電極５の天頂部５ａにおいて差込口５ｆに対応する位置に設けられた開口５ｇ内で固定されている。吸引管３０の基端は、電子線照射装置１の外部に設置された酸素濃度検出計３１に接続されている。電子線出射窓２４の外側における雰囲気ガスの一部は、吸引管３０を通って酸素濃度検出計３１に送られる。

上述した構成を有する電子線照射装置１では、真空ポンプ１８によって容器３の内部が排気され、内部配線１１，１１を介して外部電源から数十ｋＶ〜数百ｋＶ程度の電圧がフィラメント９に供給されると、フィラメント９から電子が放出される。フィラメント９から放出された電子は、グリッド部１２が形成する電界によって加速し、電子線ＥＢとなる。電子線ＥＢは、電子線通過孔１４を通過する際、電磁コイル１５によって中心軸の補正がなされた後、電磁コイル１６によって集束され、電子線出射窓２４から外部に向けて出射する。出射した電子線ＥＢは、例えば窒素ガスのような不活性ガスの雰囲気下において、ライン上を流れる印刷物などの照射対象物に照射される。

電子線ＥＢを電子線出射窓２４から出射させる際、照射対象物に向かった電子線ＥＢの一部が散乱等の影響によって電子線出射窓２４側に戻り、電流読出電極５の読出端部５ｅに流れ込む。電子線ＥＢの一部が流れ込むことによって発生した電流は電流読出電極５から電流計２９に送られ、電子線出射窓２４の近傍における電流値のモニタリングが行われる。また、電子線ＥＢを電子線出射窓２４から出射させる際、窓ユニット４の外側の雰囲気ガスの一部が、電流読出電極５に取り付けられた吸引管３０によって吸引される。吸引された雰囲気ガスは酸素濃度検出計３１に送られ、雰囲気ガス中の酸素濃度のモニタリングが行われる。雰囲気ガス中の酸素濃度が例えば数百ｐｐｍ以下となった後に電子線ＥＢの出射を開始することで、雰囲気ガス中でのオゾンの発生が効果的に抑制される。

以上説明したように、電子線照射装置１では、窓ユニット４において、電子線ＥＢの出射軸方向から見て、電子線出射窓２４と重ならないように電流読出電極５が設けられている。そして、電流読出電極５の読出端部５ｅは、電子線ＥＢの出射軸方向から見て電子線出射窓２４を包囲するように配置されている。このような構成により、この電子線照射装置１では、電子線出射窓２４から出射した電子線ＥＢのうち、散乱等で電子線出射窓２４側に戻ってきた電子線ＥＢによって生じる電流を電子線出射窓２４のごく近傍で測定することができる。

したがって、この電子線照射装置１では、電子線出射窓２４の厚みのムラや、電子線ＥＢが照射対象物に照射される際に発生する飛散物や汚れなどの付着によって動作時間の経過と共に変化する電子線出射窓２４の表面状態を加味した上で、実際に電子線出射窓２４から出射した電子線ＥＢの出力（実出力）をリアルタイムで精度良く測定することが可能となる。また、電流読出電極５が電子線出射窓２４の一部を塞いでしまうこともなく、電子線出射窓２４からの電子線ＥＢの出射量を十分に確保できる。

また、電流読出電極５は、電気絶縁性を有する絶縁リング２５を介して窓ユニット４に取り付けられており、窓ユニット４及び容器３とは互いに電気的に絶縁された状態となっている。このように、電流読出電極５と窓ユニット４、及び電流読出電極５と容器３とを絶縁することで、窓ユニット４及び容器３に流入した電子線ＥＢによって生じた電流と電流読出電極５に流入した電子線ＥＢによって生じた電流とを切り分けることが可能となる。これにより、電子線の実出力の測定精度の向上が図られる。

さらに、電流読出電極５の読出端部５ｅは、電子線出射窓２４よりも電子線ＥＢの出射方向に突出しており、電子線出射窓２４は、電流読出電極５の開口部５ｃ内に位置している。これにより、電流読出電極５は、電子線出射窓２４に照射対象物やその他の物体が当たることを防止する保護部材としても機能し、箔状の電子線出射窓２４の破損が防止される。これに加え、読出端部５ｅには吸引管３０が固定されている。したがって、照射対象物のごく近傍の雰囲気ガスの成分検出を行なうことができ、酸素濃度が確実に低下した後に電子線ＥＢの出射を開始させることが可能となる。このことは、電子線ＥＢの出射による雰囲気ガス中でのオゾンの発生を効果的に抑制する。

［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態に係る電子線照射装置について詳細に説明する。

図５は、本発明の第２実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す側断面図である。また、図６は、図１におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。図５及び図６に示すように、第２実施形態に係る電子線照射装置４０は、偏向コイル５２により、容器３の電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを所定の方向に高速で偏向させることによって窓ユニット４１から線状に電子線ＥＢを出射させる点で、窓ユニット４から一点で電子線ＥＢを出射させる第１実施形態と異なっている。窓ユニット４１には、第１実施形態と異なる構成の電流読出電極４２が設けられている。

まず、電子線照射装置４０における窓ユニット４１の構成について説明する。図７は、電子線ＥＢの出射軸方向から見た窓ユニットの平面図である。また、図８は、窓ユニットの拡大側断面図である。

図７及び図８に示すように、窓ユニット４１は、筐体５１と、窓基板５３と、電子線出射窓５４とを備えて構成されている。筐体５１は、基端側から先端側に向かうに従って電子線ＥＢの偏向方向（図５におけるＸ方向）の幅が拡大する形状となっている。筐体５１の基端側には、電子線通過孔１４と同径の開口部５１ａが形成されており、筐体５１の先端側は、矩形に開口している。また、筐体５１の基端側の縁には、円形のフランジ部５１ｂが形成されている。そして、筐体５１は、開口部５１ａと電子線通過孔１４とが同心になるように位置決めされ、容器３の先端に気密に固定されている。

また、筐体５１の基端側のフランジ部５１ｂの近傍には、偏向コイル５２が設けられている。偏向コイル５２は、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢを筐体５１内において偏向させるコイルである。偏向コイル５２の両端には、Ｌ字状の支持部材５２ａがそれぞれ取り付けられており、偏向コイル５２は、支持部材５２ａ，５２ａで筐体５１の基端側の側壁を挟み込むことにより、筐体５１において偏向方向と直交する側壁の一方に近接するように配置されている。そして、偏向コイル５２は、外部電源（図示しない）から供給される電流値に基づいて、電子線通過孔１４を通過した電子線ＥＢの進行方向をＸ方向に沿って線状に偏向させる。

窓基板５３は、例えばステンレスによって長方形状に形成され、筐体５１の先端に固定されている。窓基板５３の中央には、複数（本実施形態では５個）の矩形の貫通孔５３ａが形成されている。各貫通孔５３ａは、電子線ＥＢの偏向方向に沿って所定の間隔で一列に配列されている。また、貫通孔５３ａ，５３ａの間には、電子線ＥＢの偏向方向と直交する方向に仕切溝５３ｂがそれぞれ形成されている。電子線出射窓５４は、第１実施形態と同様に、例えばベリリウムによって厚さ数μｍ〜１０μｍ程度の矩形状に形成されている。電子線出射窓５４は、貫通孔５３ａごとに設けられ、各貫通孔５３ａの先端を塞ぐようにして窓基板５３にロウ付けされている。なお、筐体５１の先端には、Ｏリング６０が設置された溝が形成されている。これにより、窓基板５３と筐体５１との気密封止が保たれている。

次に、電流読出電極４２の構成について説明する。

電流読出電極４２は、図７及び図８に示すように、電子線ＥＢの出射軸方向から見てコの字状をなす２つの端部部材４２ａと、直線状をなす６つの中間部材４２ｂとによって構成されている。端部部材４２ａは、窓基板５３における電子線ＥＢの偏向方向の端にそれぞれ配置され、電子線ＥＢの出射軸方向から見たときに、配列端に位置する電子線出射窓５４の４辺のうち、電子線ＥＢの偏向方向の内側の辺を向く部分を除く三辺を囲んでいる。中間部材４２ｂは、端部部材４２ａ，４２ａ間において窓基板５３の縁部に配置され、中央側に位置する３つの電子線出射窓５４を挟むように、電子線ＥＢの偏向方向に沿ってそれぞれ延在している。また、端部部材４２ａと中間部材４２ｂとの間、及び中間部材４２ｂ，４２ｂの間は、窓基板５３の仕切溝５３ｂの幅と同じ幅をもって離間している。各端部部材４２ａ及び各中間部材４２ｂには、図示しないリード線が取り付けられている。リード線は、電子線照射装置４０の外部に設置された電流計２９（図５参照）に接続されている。

このような端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂの配列により、電流読出電極４２は、全体として窓基板５３と同寸法の矩形の環状をなし、電流読出電極４２の中央に形成される矩形の開口部４２ｃからは、各電子線出射窓５４が露出するようになっている。そして、電流読出電極４２は、電子線ＥＢの出射軸方向から見て各電子線出射窓５４と重ならないように、かつ電子線出射窓５４を包囲するように配置され、電流読出電極４２の先端部分のうち、開口部４２ｃを除いた部分は、電子線ＥＢの一部が流れ込む読出端部４２ｄとして機能する。

読出端部４２ｄは、第１実施形態と同様に、各電子線出射窓５４よりも電子線ＥＢの出射方向に突出するように配置され、各電子線出射窓５４は、電流読出電極４２の開口部４２ｃ内に位置している。また、端部部材４２ａの一方には、例えば樹脂製の吸引管５５が取り付けられている。この吸引管５５は、端部部材４２ａの側壁に設けられた差込口４２ｅに差し込まれており、吸引管５５の先端は、端部部材４２ａの先端側において差込口４２ｅに対応する位置に設けられた開口４２ｆ内で固定されている。吸引管５５の基端は、電子線照射装置４０の外部に設置された酸素濃度検出計３１に接続されている（図５参照）。

また、電流読出電極４２と窓基板５３との間には、電気絶縁性を有する絶縁部材５６が設けられている。この絶縁部材５６は、例えばポリテトラフルオロエチレンなどによって形成され、２つの端部絶縁部材５６ａと、６つの中間絶縁部材５６ｂとによって構成されている。端部絶縁部材５６ａ及び中間絶縁部材５６ｂのそれぞれは、端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂと同様の配置をもって窓基板５３の縁部に固定されている。

そして、端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂとは、端部絶縁部材５６ａ及び中間絶縁部材５６ｂを介して窓基板５３の縁部に固定されている。したがって、端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂと窓基板５３、端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂと容器３とはそれぞれ電気的に絶縁された状態となっている。また、端部部材４２ａと中間部材４２ｂとの間、及び中間部材４２ｂ，４２ｂの間は、窓基板５３の仕切溝５３ｂの幅と同じ幅をもって離間しているので、これらの間も互いに電気的に絶縁された状態となっている。

このような電子線照射装置４０においても、第１実施形態と同様に、窓ユニット４１において、電子線ＥＢの出射軸方向から見て、電子線出射窓５４と重ならないように電流読出電極４２が設けられている。そして、電流読出電極４２の読出端部４２ｄは、電子線ＥＢの出射軸方向から見て、電子線出射窓５４を包囲するように配置されている。したがって、電子線照射装置４０においても、電子線出射窓５４から出射した電子線ＥＢのうち、散乱等で電子線出射窓５４側に戻ってきた電子線ＥＢによって生じる電流を電子線出射窓５４のごく近傍で測定でき、電子線ＥＢの実出力をリアルタイムで精度良く測定することが可能となる。また、電流読出電極４２が電子線出射窓５４の一部を塞いでしまうこともなく、電子線出射窓５４からの電子線ＥＢの出射量を十分に確保できる。

また、電流読出電極４２は、窓ユニット４１及び容器３とは互いに電気的に絶縁されている。したがって、窓ユニット４１及び容器３に流入した電子線ＥＢによって生じた電流と電流読出電極４２に流入した電子線ＥＢによって生じた電流とを切り分けることができる。さらには、電流読出電極４２を構成する端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂも、それぞれ互いに電気的に絶縁されている。これにより、各端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂに流入した電子線ＥＢによって生じた電流を切り分けることができる。このことは、電子線出射窓５４ごとの電子線ＥＢの実出力（出力分布）の測定を可能とする。

さらに、電流読出電極４２の読出端部４２ｄは、電子線出射窓５４よりも電子線ＥＢの出射方向に突出しているので、電流読出電極４２は、電子線出射窓５４の保護部材としても機能し、箔状の電子線出射窓５４の破損が防止される。そして、読出端部４２ｄには吸引管５５が固定されているので、照射対象物のごく近傍において、酸素濃度のモニタリングといった雰囲気ガスの成分検出を行なうことも可能となっている。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、第１実施形態では、電流読出電極５の読出端部５ｅを電子線出射窓２４よりも電子線ＥＢの出射方向に突出させているが、これに代えて、図９に示すように、電子線出射窓２４を読出端部５ｅよりも電子線ＥＢの出射方向に突出させるようにしてもよい。この場合、電子線出射窓２４を照射対象物により近接させることができるので、照射対象物に対して十分な線量の電子線を照射することが可能となる。このことは、第２実施形態においても同様である。すなわち、図１０に示すように、電子線出射窓５４を端部部材４２ａ及び中間部材４２ｂよりも電子線ＥＢの出射方向に突出させるようにしてもよい。

また、電流読出電極５，４２によって検出される電流値が一定になるように、電子銃２の制御部（図示しない）にフィードバックを掛けるようにしてもよい。こうすると、電子線出射窓２４，５４から出射する電子線ＥＢの出力を安定化することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す側断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 電子線ＥＢの出射軸方向から見た窓ユニットの平面図である。 窓ユニットの拡大側断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子線照射装置の構成を示す側断面図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。 電子線ＥＢの出射軸方向から見た窓ユニットの平面図である。 窓ユニットの拡大側断面図である。 変形例に係る窓ユニットの拡大側断面図である。 別の変形例に係る窓ユニットの拡大側断面図である。

符号の説明

１，４０…電子線照射装置、２…電子銃、３…容器、４…窓ユニット、５，４２…電流読出電極、５ｅ，４２ｄ…読出端部、９…フィラメント（電子放出部材）、１４…電子線通過孔、２４，５４…電子線出射窓、２５…絶縁リング（電気絶縁性を有する部材）、３０，５５…吸引管、５６…絶縁部材（電気絶縁性を有する部材）、ＥＢ…電子線。

Claims (6)

1. 電子線を放出する電子放出部材を有する電子銃と、
   前記電子放出部材を収容すると共に、前記電子線を通過させる電子線通過孔を有する容器と、
   前記電子線通過孔を閉じるように前記容器に固定され、前記電子線通過孔を通過した前記電子線を前記容器の外部に出射させる電子線出射窓を有する窓ユニットと、
   前記窓ユニットに設けられ、前記電子線の出射軸方向から見て、前記電子線出射窓と重ならないように配置された電流読出電極とを備えたことを特徴とする電子線照射装置。
2. 前記電流読出電極は、電気絶縁性を有する部材を介して前記窓ユニットに結合されていることを特徴とする請求項１記載の電子線照射装置。
3. 前記電流読出電極には、前記電子線の出射軸方向から見て、前記電子線出射窓を包囲するように読出端部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子線照射装置。
4. 前記電子線出射窓は、前記読出端部よりも前記電子線の出射方向に突出していることを特徴とする請求項３記載の電子線照射装置。
5. 前記読出端部は、前記電子線出射窓よりも前記電子線の出射方向に突出していることを特徴とする請求項３記載の電子線照射装置。
6. 前記電流読出電極には、前記電子線出射窓の外側における雰囲気ガスの一部を吸引する吸引管の先端が固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の電子線照射装置。

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