JP2003307599A - 電子線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】解決しようとする課題は、被照射体通路の全周
囲から低エネルギー電子線を照射する方式であって、電
子線に含有されるＸ線を減少させた純化した電子線を被
照射体に照射して、被照射体の内部に生物学的影響や光
学的な影響を与えない、安価で処理能力を高めたコンパ
クトな電子線照射を実現することである。 【解決手段】本発明では、被照射体通路と同軸の円錐状
の軌道を走行する加速された電子を、円板状の電子透過
窓を通過させた後に、これと同軸的に設けられた磁石を
用いて被照射体通路に向かって集中させるとともに、前
記の電子透過窓の前方に設けた同軸コリメータを用いて
Ｘ線の分布を制限することによって、被照射体通路内の
被照射体に純化された電子線のみを照射するようにして
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、粒状物体の表面の
滅菌や、粒状又は線状物体の表面に塗布した樹脂の硬化
等を行うために、これらの被照射体に電子線を照射する
装置であって、特に、電子線に混入して放出されるＸ線
の線量を減少して被照射体の内部への悪影響を無くした
電子線照射処理ができることを特徴とするコンパクトな
低エネルギー電子線照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の面照射型の電子線照射装置は、公
開特許公報、特開平１１−１９１９０号に記載されてい
るように、固定されたドラム管状の真空容器の中に直線
状の金属フィラメントを取付け、これを通電加熱するこ
とによって放出される熱電子を５００ｋＶ以下の電圧で
加速し、前記の金属フィラメントと並行に設けられた薄
い金属箔で出来た平板状の電子透過窓を透過させて、略
大気圧下にある被照射体に電子線を照射するようになっ
ている。従来の電子線照射装置の概略の横断面図を図１
１に示している。図１１において、１００１は真空容器
であり、１００３は電子銃構造体であり、１００２は電
子銃構造体１００３等を支持するターミナルであり、１
００４は陰極フィラメントであり、１００５はグリッド
であり、１００６は電子を透過させる電子透過窓であ
る。陰極フィラメント１００４から放出された電子がグ
リッド１００５に印加された電位差で加速され、更に電
子透過窓１００６との間に印加された５００ｋＶ以下の
電位差で加速されて電子透過窓１００６を透過する。透
過した電子線は照射室内において矢印１００９の方向か
ら矢印１０１０の方向に落下する被照射体１０１１に照
射される。この装置は大型であり、電子線が一方向にの
み照射されるようになっているのでシート状の被照射体
に電子線を照射する場合には適するが、粒状や線状の物
体や気体に電子線を照射するのには適さない。このよう
な場合には、例えば、公開特許公報、特開平１０−２６
８１００号に記載のように粒状の被照射体１０１１を傾
斜面上で転がしながら電子線を照射する方法や、図１１
に示すように粒状の被照射体を鉛直下方に落下させなが
ら横方向から電子線を照射する方法等が採用されてい
る。このような場合に、粒状の被照射体の全表面に均一
には電子線を照射できないだけでなく、粒状の被照射体
が電子透過窓に衝突して電子透過窓が破損する事故が頻
発する問題があった。更に、電子線の吸収によって加熱
された電子透過窓の熱が被照射体を過熱して被照射体を
変質させる不都合があった。

【０００３】被照射体が例えば殻付きの穀物等の表面を
殺菌する場合などでは、穀物の内部に生物学的な影響を
与えてはならない。又、被照射体が光ファイバのように
長い導光体である場合には、内部の伝光特性に悪影響を
与えてはならない。特に、被照射体が光ファイバの場合
には伝光距離が長いので、内部に着色等の光学的な変化
が僅かでも生じれば、伝光特性の劣化が起こりやすい。
このような悪影響を防止するために電子線の加速エネル
ギーを１００ｋｅＶ程度に抑え、電子線の最大飛程を表
面の２０μｍ程度に限定するのが好ましい。しかしなが
ら、従来の電子線照射装置では、上述のように陰極フィ
ラメント１００４、グリッド１００５、電子透過窓１０
０６、被照射体１０１１とが同一方向に配列されてお
り、陰極フィラメント１００４から放出された電子が前
記のように加速されてグリッド１００５や電子透過窓１
００６やその周辺に衝突した場合に制動輻射によるＸ線
の発生が避けられず、電子透過窓１００６を透過した電
子線にはＸ線が混入しているので、このＸ線が上記の被
照射体の内部に侵入して上記のような生物学的なもしく
は光学的な悪影響を被照射体に与えるのを避けることが
出来ない。

【０００４】更に、電子透過窓１００６から放出された
電子線の内で被照射体１０１１に衝突しなかった電子線
が被照射体通路の壁１００８、１０１２等に衝突した場
合にも制動輻射によってＸ線が発生し、このＸ線が被照
射体１０１１の内部に侵入して上記のような生物学的な
もしくは光学的な付加的な悪影響を被照射体に与えるこ
とになる。上記のような目的の場合には、電子線を一方
向から照射したのでは、被照射体の反対方向の表面は電
子線が到達しないので、被照射体の両側から対向して照
射する方法が考えられるが、この場合には、上述の場合
よりも混入するＸ線の影響が大きくなる場合が多かっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、殻付きの穀物等の表面を殺菌することや光ファイバ
の表面に塗布した樹脂の硬化処理をすること等を目的と
してこれらの被照射体に電子線を照射する場合に、この
電子線に混入して放射されたＸ線がこれらの被照射体に
到達しないようにして、被照射体の内部に悪影響を与え
ない電子線照射処理ができるコンパクトな電子線照射装
置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、高真空状態
に維持された真空領域内に設けられた環状の陰極から放
出された電子を、環状の電子通過孔を有する陽極との間
で加速して円錐状の軌道で走行させ、前記の真空領域の
外部に取り出す為の環状の電子透過窓を透過させた後
に、透過した電子を円筒状の領域を有する被照射体通路
の全周方向からこの円筒状の領域に向かう方向に偏向さ
せる電子集中手段を用いることにより、被照射体通路内
を通過する被照射体の全表面に均一に電子線を照射し
て、狭いスペースに於いて高速の照射処理ができるよう
になっている。

【０００７】上記の電子集中手段の一つとして前記の被
照射体通路と同軸的に配設した磁石を用いることによ
り、被照射体通路の中心軸に平行な磁束密度成分と被照
射体通路の中心軸に向かう磁束密度成分とを有する空間
を形成し、この空間に電子を走行させて、これらの磁束
密度成分と電子との相互作用により、電子が走行するに
従って中心軸の回りでの回転力を受けるとともに被照射
体通路に近づくようになっている。

【０００８】一方、加速された電子の一部が前記の電子
透過窓やその周辺の構造体に衝突したときに制動輻射さ
れるＸ線は、その進路が環状のコリメータによって制限
されて前記の被照射体通路の内部に到達しないようにな
っている。このようにして、電子線が進行する電子パス
とＸ線が進行するＸ線パスとが分離され、実質的に純化
された電子線のみが前記の被照射体通路内に侵入して前
記の被照射体に照射されるようになっている。ここで、
電子パスは電子の実質的な通路を、Ｘ線パスはＸ線の実
質的な通路を意味している。

【０００９】前記の被照射体が粒状物体である場合に
は、前記の被照射体は、前記の被照射体通路内の円筒状
の領域を被照射体移送器によって鉛直下方に移動させら
れるとともに、被照射体移送器にある多数のガス噴出口
から高速度で噴出する圧縮ガスによって高速度で回転さ
せられる。この円筒状の領域の外周から均一に電子線が
照射されるので、この粒状の被照射体の表面は電子線の
みによって均一に照射処理される。電子線のエネルギー
が１００ｋｅＶ程度の場合には、被照射体の表面層の密
度がおよそ１ｇ／ｃｍ^３とすると、照射された電子線は
およそ０．１ｍｍよりも深くは進入しないし、上述のよ
うに、この電子線には電子線よりも深部に侵入するＸ線
が実質的に含まれていないので、被照射体の内部に生物
学的な又は光学的な悪影響を与えることがないようにな
っている。

【００１０】本発明の特許請求項１に係わる電子線照射
装置は、真空領域を形成する真空容器と、この真空領域
の内部で電子を放出する陰極と、この陰極から放出され
た電子を加速する電子加速手段と、この電子加速手段に
よって加速された電子を前記の真空領域の外部に透過さ
せる電子透過窓と、この電子透過窓を透過した電子が照
射される被照射体を通過させる被照射体通路と、前記の
電子透過窓を透過した電子が前記の被照射体通路と同軸
的に分布して進行する電子パスをこの電子に混入して放
射されたＸ線が進行するＸ線パスから実質的に分離する
パス分離手段とを含んで構成されていることを特徴とす
るものである。この発明を採用することによって、前記
の電子透過窓を透過して前記の被照射体通路の全周にわ
たって均一に分布しながら前記の被照射体通路に接近す
る電子線に含まれるＸ線を分離して、Ｘ線を実質的に含
まない電子線を容易に取り出すことが出来るので、この
純化された電子線を被照射体の表面に均一に照射するこ
とにより、被照射体の限定された表面層よりも内部にお
いては生物学的な影響も光学的な影響も与えずに、表面
層のみに目的とする電子線照射を行えるようになった。

【００１１】本発明の特許請求項２に係わる電子線照射
装置は、請求項１に記載の装置において、前記の被照射
体通路の一部を取り囲んで設けられた第１の筒状遮蔽体
と、この第１の筒状遮蔽体と遮蔽ギャップを有して対向
して設けられた第２の筒状遮蔽体とを含んでおり、前記
の電子は前記の遮蔽ギャップを通って前記の被照射体通
路内に侵入する様に構成されたことを特徴とするもので
ある。前記の被照射体通路は、前記の遮蔽ギャップ以外
の位置において前記の第１の筒状遮蔽体と前記の第２の
筒状遮蔽体で覆われており、前記の電子もこれに含まれ
るＸ線も前記の遮蔽ギャップの部分以外では前記の被照
射体通路内に侵入出来ないようになっている。電子線は
前記の遮蔽ギャップの位置において前記の被照射体通路
の全周囲から入射される。前記の遮蔽ギャップ内には前
記のＸ線が侵入しないようにできるので、前記の遮蔽ギ
ャップを通過して前記の被照射体通路内に侵入する電子
線の線量に対するＸ線の線量の含有率は低減できる。こ
の発明を採用することによって、前記の被照射体通路内
を通過する被照射体に、実質的にX線を含まない純化さ
れた電子線を照射でき、被照射体の内部には生物学的な
影響も光学的な影響も与えないで表面層のみの処理がで
きる。

【００１２】本発明の特許請求項３に係わる電子線照射
装置は、請求項１又は請求項２に記載の装置において、
前記のパス分離手段は、前記の電子透過窓を透過した電
子を前記の被照射体通路の内部に向かわせるように偏向
する電子集中手段を含んで構成されていることを特徴と
するものである。この発明を採用することによって、前
記の電子透過窓を透過して略大気圧下を進行する電子が
前記の被照射体通路の全周囲から前記の被照射体通路内
に集中して導かれて、この被照射体通路内の限られた領
域内において前記の被照射体に多量の電子が照射され
る。又、前記の電子線に混入したＸ線は偏向されないの
で容易に分離することが出来、前記の被照射体通路内に
在る被照射体に実質的にＸ線を含まない純化された電子
線が照射され、この純化された電子線はそのエネルギー
で決るごく浅い部分で吸収されてしまい、深部には生物
学的な影響も光学的な影響も与えないように出来た。

【００１３】本発明の特許請求項４に係わる電子線照射
装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の
装置において、前記のパス分離手段は、前記の電子透過
窓を透過した電子に混入して放射されたＸ線が前記の被
照射体通路の内部に到達するのを実質的に防止できるよ
うにＸ線の分布を制限するＸ線分布制限手段を含んで構
成されていることを特徴とするものである。本発明を採
用することによって、前記の電子透過窓を透過した電子
に含まれるＸ線は前記のＸ線分布制限手段によって前記
の被照射体通路の開口部を避けるように進行方向が限定
されて前記の被照射体通路内に侵入できないようになっ
ているので、このＸ線が被照射体に照射されることが無
く、電子線のエネルギーで決るごく浅い部位よりも深い
部位には被照射体に生物学的な影響も光学的な影響も与
えないように出来た。

【００１４】本発明の特許請求項５に係わる電子線照射
装置は、請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の
装置において、前記の電子パスは前記の遮蔽ギャップの
位置において前記の被照射体通路と実質的に交叉し、前
記のＸ線パスは前記の遮蔽ギャップの位置において前記
の被照射体通路と実質的に交叉しないように構成された
ことを特徴とするものである。本発明を採用することに
よって、前記の電子透過窓を透過して略大気圧下を前記
の被照射体通路と同軸的に分布して進行する電子線は前
記の被照射体通路内に導かれ、前記の電子透過窓を透過
して略大気圧下を前記の被照射体通路と同軸的に分布し
て進行するＸ線は前記の遮蔽ギャップ以外の位置に導か
れて遮蔽され、前記の被照射体通路内に侵入することが
出来ないので、前記の被照射体通路内に在る被照射体に
実質的にＸ線を含まない純化された電子線のみが照射さ
れ、被照射体は電子線の最大飛程で決るごく浅い部分で
吸収されてしまい、深部には生物学的な影響も光学的な
影響も与えないように出来た。

【００１５】本発明の特許請求項６に係わる電子線照射
装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の
装置において、前記の被照射体通路内の被照射体に吸収
される電子の線量に対する前記の被照射体通路内の被照
射体に吸収されるＸ線の線量の比率が、前記のパス分離
手段によって小さくされたことを特徴とするものであ
る。ここで言う被照射体通路内とは前記の被照射体が存
在し得る空間のことである。本発明を採用することによ
って、前記のパス分離手段を用いて電子の純化が実質的
に行われることになり、従来の電子線照射に比べて、電
子線の最大飛程で決るごく浅い部位よりも深い部位にお
いては被照射体に生物学的な悪影響も光学的な悪影響を
も与えないように出来た。

【００１６】本発明の特許請求項７に係わる電子線照射
装置は、請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の
装置において、前記の電子透過窓と前記の被照射体通路
とは実質的に共通な中心軸を有しており、前記の電子集
中手段はこの中心軸に対して実質的に軸対称に分布する
磁束を有する磁石を含んでいることを特徴とするもので
ある。本発明を採用することによって、前記の電子透過
窓を通過した電子のみを前記の被照射体通路の周方向に
均等に分布した状態で前記の被照射体通路内に向かって
偏向できる電子集中手段を簡単な構造で実現できた。

【００１７】本発明の特許請求項８に係わる電子線照射
装置は、請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の
装置において、前記のＸ線分布制限手段は、原子番号が
大きな材質からなるＸ線吸収層と、このＸ線吸収層の表
面に設けられており、原子番号が小さな材質からなる電
子線吸収層とを含んでいることを特徴とするものであ
る。本発明を採用することによって、電子がこのＸ線分
布制限手段に衝突した場合には、表面に設けられた電子
吸収層で実質的に全ての電子が吸収されて新たにＸ線を
発生することが実質的に無いし、前記の電子透過窓を透
過したＸ線がＸ線分布制限手段に侵入した場合には、こ
のＸ線は表面に設けられた電子線吸収層を透過してその
深部にあるＸ線吸収層で実質的に全量吸収される。前記
のＸ線分布制限手段はＸ線の分布を前記の遮蔽ギャップ
を含まない同軸的な領域に制限するが、特定の角度を成
した方向にＸ線を放出できる放射スペースがあり、前記
の電子透過窓を通過した電子がこの放射スペースを通っ
て前記のＸ線分布制限手段を通過した後に、前記の電子
集中手段によって前記の被照射体通路内に導かれる。

【００１８】本発明の特許請求項９に係わる電子線照射
装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の
装置において、前記の電子透過窓を透過した電子の内で
前記の被照射体に衝突しない電子が衝突する位置にある
部分は原子番号が鉄よりも小さな材質でできていること
を特徴とするものである。本発明を採用することによっ
て、前記の電子透過窓を透過した電子の内で前記の被照
射体に衝突しなかった電子が衝突する壁の全部又は一部
が、従来の電子線照射装置で通常使われていた鉄材より
も小さな原子番号の材質でできているので、Ｘ線の発生
が少なく、全体としてＸ線の発生量が減少しており前記
の被照射体の内部への生物学的又は光学的な悪影響が実
質的に無くなっている。前記の壁がグラファイトのよう
に原子番号が小さく、耐熱性がある材質で出来ているこ
とがより好ましい。

【００１９】本発明の特許請求項１０に係わる電子線照
射装置は、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載
の装置において、前記の電子透過窓を透過した電子の内
で前記の被照射体に衝突しない電子が衝突する位置にあ
る部分の表面が、その内部の材質よりも原子番号が小さ
な材質で実質的に覆われていることを特徴とするもので
ある。本発明を採用することによって、前記の電子透過
窓を透過した電子の内で前記の被照射体に衝突しなかっ
た電子が衝突する構造体の表面がより小さな原子番号の
材質で覆われており、その表面層の厚さを前記の電子の
最大飛程よりも厚くしておくとＸ線の発生が比較的少な
く、ここで発生したＸ線がごく微量である為に前記の被
照射体の内部への生物学的及び光学的な悪影響が実質的
に無くなっている。本発明は、機械的強度等の設計上の
理由等によって前記の構造体全体を原子番号が小さな材
質で構成できない場合に好都合である。また、壁の表面
に同軸状の凹凸を設けておくと、壁から発生する二次Ｘ
線の方向を限定するのに都合がよい。

【００２０】本発明の特許請求項１１に係わる電子線照
射装置は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記
載の装置において、前記の陰極と、前記の電子加速手段
と、前記の電子透過窓と、前記の被照射体通路と、前記
のパス分離手段とが実質的に同軸に構成されていること
を特徴とするものである。本発明を採用することによっ
て、簡単な構造でありながら、前記の電子透過窓を透過
した電子に混入したＸ線を除外して純化した電子のみを
効率良く前記の被照射体に照射することができる。又、
前記の陰極やこれを絶縁して支持する構造体等の直径を
小さく保った状態で、簡単な構造でありながら、電子ビ
ームを円錐状に走行させて前記の被照射体通路に近づけ
ることができ、前記の被照射体通路の全周囲から周方向
に均一な密度の純化した電子線を被照射体に照射できる
ので、装置全体がコンパクトになり、狭い設置場所に於
いて処理能力を高めた電子線照射装置を実現できた。

【００２１】本発明の特許請求項１２に係わる粒状物体
の殺菌方法、及び粒状物体殺菌装置は、請求項１乃至請
求項１１のいずれか１項に記載の電子線照射装置を使用
して低エネルギー電子線を粒状物体の表面に照射するこ
とを特徴とする方法、及び装置である。本発明を採用す
ることによって、実質的にＸ線を含有しない低エネルギ
ー電子線を照射でき、穀物の内部に生物学的な影響を与
えないで表面の滅菌ができる。穀物のような食料品は極
度に安全性が求められるが、本発明の電子線照射装置を
使用することによって極めて安全に表面の滅菌を行う事
ができるようになった。

【００２２】本発明の特許請求項１３に係わる光ファイ
バの製造方法、及び光ファイバ製造装置は、請求項１乃
至請求項１１のいずれか１項に記載の電子線照射装置を
使用して低エネルギー電子線を光ファイバの表面に照射
することを特徴とする方法、及び装置である。本発明を
採用することによって、実質的にＸ線を含有しない低エ
ネルギー電子線を照射でき、光ファイバの内部に光学的
な影響を与えないで表面の樹脂の硬化処理等を行うこと
ができ、光ファイバの伝送特性に影響を与えることなく
高速度に光ファイバを製造することができるようになっ
た。光ファイバでは長い距離を光が伝播するので、光フ
ァイバの内部にごく僅かな着色等の光学的な影響を受け
ても全体として伝送特性への影響が懸念されるので、こ
のような悪影響の可能性を排除した本発明は極めて有効
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態で
ある電子線照射装置の縦断面図であり、図２は図１の一
部分を拡大して表した図面であって本発明の作用を説明
する為の断面図であり、図３は図１のＡＡ’の矢印方向
から見た横断面図であって本発明の作用を説明する為の
図面であり、図４は電子集中手段としての電磁石の構造
と磁束の分布の例を表す縦断面図であり、図５から図７
までは本発明の原理を説明する原理図であり、図８は本
発明の主要構成要素であるＸ線分布制限手段の一例を表
した縦断面図（ａ）と正面図（ｂ）であり、図９は本発
明の他の実施形態である電子線照射装置の縦断面図であ
り、図１０は図９の一部を拡大して表した縦断面図であ
り、図１１は従来の電子線照射装置を示す横断面図であ
る。同じ部分は同じ番号を付与している。簡略化の為に
断面のハッチングは部分的に省略している。

【００２４】図１に示す様に、真空容器１は、排気管１
６に接続された図示しない真空ポンプによって排気され
て常時１０^−６〜１０^−８Ｔｏｒｒ程度の真空度に保た
れた真空空間１０１の領域を形成している。真空空間１
０１内において真空容器１の壁に絶縁筒１３が取り付け
られており、絶縁筒１３の他端には環状の電子銃取付台
１４が固定されている。電子銃取付台１４には環状の取
付金具１７を介して環状の陰極２と外側引出電極３０１
と内側引出電極３０２とが同軸状に取り付けられてい
る。外側引出電極３０１は陰極２よりも径が大きく、陰
極２の外側から陰極２を覆っており、内側引出電極３０
２は陰極２よりも径が小さく、陰極２の内側から陰極２
を覆っている。これらの先端部は環状の隙間３０３を形
成しており、陰極２から放出された電子の一部が環状に
分布して通過するようになっている。外側引出電極３０
１と内側引出電極３０２には陰極２に対して正の電圧が
印加され、電子引出電極３を構成している。

【００２５】陰極２を支える電子銃取付台１４は環状の
セラミックからなる絶縁筒１３に支えられており、絶縁
筒１３は同軸的に構成されたカバー１８、１９、２０、
２１によって覆われており、電子の走行方向から絶縁筒
１３が全く見えないようになっており、浮遊電子が絶縁
筒１３に帯電するのを防いでいる。これによって、絶縁
筒１３の耐電圧が向上し、安定な動作をするようになっ
ている。

【００２６】環状の陰極２は六硼化ランタン等の電子放
出面を有しており、環状構造体の内部に取り付けられた
図示しないヒーターによって加熱されて熱電子を放出す
る。環状の陰極２及びヒーターには高電圧リード線１５
から−１００ｋＶ程度の負の高電圧が印加される。高電
圧リード線１５は図示しない高電圧端子を介して外部の
図示しない高電圧電源に接続されている。電子引出電極
３は陰極２に対して正のバイアス電圧が印加でき、この
バイアス電圧は前記の高電圧電源によって可変でき、陰
極２から放出される電子の量をすばやく制御できるよう
になっている。

【００２７】前記の電子引出電極３に対向した位置に、
環状の電子通過孔４０１を形成して陽極構体４と陽極リ
ング５が同軸状に設けられている。陽極構体４と陽極リ
ング５は、電子通過孔４０１を有する陽極を構成して、
前記の電子引出電極３との間で電子を加速するようにな
っており、これらは電子加速手段を構成している。内側
引出電極３０２と外側引出電極３０１の、陽極構体４と
陽極リング５に対向する表面は１８０度よりも大きくな
っており、逆に、陽極構体４と陽極リング５の、内側引
出電極３０２と外側引出電極３０１に対向する表面は１
８０度よりも小さくなっている。このために、環状の隙
間３０３を通過した電子は電子分布を広げながら加速さ
れて電子通過孔４０１を通過するようになっている。

【００２８】陽極構体４は、真空容器１と被照射体通路
１０の境界を形成する円筒４０３に同軸的に取り付けら
れている。円筒４０３には、これと直交する平板で出来
た平板部４０２が気密に取り付けられており、平板部４
０２は真空容器１の一部分を構成している。円筒４０３
は真空容器１を貫通した状態で大気圧になった被照射体
通路１０の一部を形成しており、被照射体通路１０内に
電子線やＸ線が入射するのを防止する第１の筒状遮蔽体
の一部を形成している。図１に示した平板部４０２には
放射状に設けられた多数の孔４０５があり、孔４０５は
前記の電子通過孔４０１と繋がっており円錐状の電子通
路４０６を形成している。前記の個々の孔４０５の間に
は図示しない隔壁があり、機械的強度を保つとともにそ
の内部を流れる水によって強制冷却されている。孔４０
５の近傍には環状の冷却水路が設けられており、強制冷
却されるようになっている。

【００２９】陽極構体４及び陽極リング５と平板部４０
２との間に位置し、これらと絶縁された状態で、被照射
体通路１０の中心軸を中心として平板部４０２の隔壁と
並行して放射状に配列された電流検出線５０１が設けら
れており、加速された電流の一部を検出できるようにな
っている。検出された電流は気密に保持された導電端子
５０２を介して図示しない高電圧制御回路に入力され、
この入力値に応じて電子引出電極３を構成する外側引出
電極３０１，内側引出電極３０２の電位が制御されて、
陰極２の電子放出面から放出される電流が制御されるよ
うになっている。陰極２からの電流放出は空間電荷制限
領域で行われるようになっている。これらにより、陰極
２の温度変化や、陰極２の変形や変位による加速電流へ
の影響が実質的に無視できるとともに、電流の遮断や、
立ち上げは速やかに行えるようになっている。

【００３０】図１に示すように、前記の平板部４０２の
表面に電子透過窓構体６が取り付けられている。電子透
過窓構体６の中央には貫通した穴があり、被照射体通路
１０の一部を形成している。前記の平板部４０２と電子
透過窓構体６との間はＯ―リングなどによって気密に接
続されている。電子透過窓構体６には多数の窪み６０１
と、これと連通した部分を有する環状の溝６０２が設け
られており、これらは前記の電子通路４０６の一部を成
している。これらの近傍に環状の冷却水路６０３が設け
られており、強制冷却されるようになっている。個々の
窪み６０１の間には図示しない隔壁があり、機械的強度
を保つとともに、冷却水を通過する水路が設けられてい
る。前記の電子通路４０６と被照射体通路１０の間の環
状部分６０４は被照射体通路１０内に電子線やＸ線が入
射するのを防止する第１の筒状遮蔽体の一部を形成して
いる。

【００３１】図１に示すように、電子透過窓構体６の環
状溝６０２の端部には環状の電子透過窓７が電子ビーム
溶接等により気密に取り付けられており、真空容器１の
一部として高真空状態に保たれた真空空間１０１を成す
真空領域を形成している。電子透過窓７は、厚みが１０
μｍ程度のチタニューム箔で出来ており、１００ｋｅＶ
のエネルギーを持って入射した電子のおよそ５０％を透
過することができる。

【００３２】図１に示すように、電子透過窓７の外側に
は、従来この分野でよく使われていたステンレス鋼等の
鉄材よりも原子番号が小さいアルミニュームやカーボン
等の非磁性の材質で表面が覆われた照射室壁１１があ
り、前記の被照射体通路１０よりも大きな半径の部分を
有する照射室空間１１１を形成している。前記の電子透
過窓７の外側表面に対向した位置において、電子集中手
段として作動する電磁石８が照射室壁１１の外側に取り
付けられている。電磁石８は、被照射体通路１０と同軸
的に設けられた環状の第１の磁極８０２と、これと同軸
的に設けられており、第１の磁極８０２よりも大きな径
を持った環状の第２の磁極８０１と、この間に巻かれた
コイル８０３と、第２の磁極８０１の先端部分に設けら
れた内側半径がより小さい先端磁極８０４とを有してお
り、電子集中手段を構成している。

【００３３】電磁石８によって生じる磁束８０５の分布
の例を図４に示している。図４に示すように、前記の第
１の磁極８０２、第２の磁極８０１、先端磁極８０４の
形状により、電子透過窓７に近い側に円錐状に広がった
磁束分布を呈している。第１の磁極８０２の内径は電子
透過窓７の内径と同程度か若しくはよりも小さくなって
おり、第２の磁極８０１と先端磁極８０４の内径は電子
透過窓７の外径よりも大きくなっている。

【００３４】粒状の被照射体に適した図１に示す実施形
態では、電磁石８の外側には遮蔽体１２が設けられてお
り、Ｘ線の遮蔽をしている。被照射体通路１０は装置全
体を貫通しており、この被照射体通路１０の内部に被照
射体移送器１５１が配設されており、図示しないポンプ
によって窒素等の気体が送り込まれ、周囲に空けられた
多数のガス噴出口１５３から窒素等の気体が外側の被照
射体通路１０内に噴出するようになっている。粒状の被
照射体１００は被照射体通路１０の通路内壁１５４と、
被照射体移送器１５１の外表面１５２とで囲まれた通路
空間１５５内で転がりながら鉛直下方に移送される。こ
の通路空間１５５にある粒状の被照射体１００は、前記
のガス噴出口１５３から高速度で噴出されたガスが衝突
して高速度で回転させられるようになっている。このよ
うに、被照射体１００は高速度で自転しながら鉛直下方
に移送される。被照射体移送器１５１、通路内壁１５４
の表面は鉄材よりも原子番号が小さいアルミニュームや
カーボン等の非磁性の材質で出来ており、これらの表面
に入射した電子によってＸ線が発生し難いようになって
いる。

【００３５】照射室空間１１１内に於いて、Ｘ線の進行
可能範囲を限定してＸ線分布制限手段として機能する同
軸コリメータ３０が、電子透過窓７に対向してこれと同
軸状に設けられている。同軸コリメータ３０は図８に縦
断面図（ａ）と正面図（ｂ）で示す構造となっている。
図８に於いて、リング状構体３１と同軸的に複数の環状
の筒３２が環状の放射スペース３４を有して設けられて
おり、これら複数の環状の筒３２の間には複数の支持板
３３が設けられており、この支持板３３によって環状の
筒３２とリング状構体３１とが機械的に支持されてい
る。支持板３３の幅は小さく、その数も少ないので放射
スペース３４内では電子は中心軸の回りの回転と進行が
できるようになっている。

【００３６】リング状構体３１はタングステンやモリブ
デン等のように原子番号が大きくてＸ線の減衰率が大き
い材質で出来ており、電子透過窓７から電子線に混入し
て放出されたＸ線を透過できないようになっている。環
状の筒３２も同様の材質で出来ており、厚みが１〜２ｍ
ｍ程度であって１００ｋｅＶ程度のエネルギーを有する
電子線の制動輻射によって生じるＸ線は実質的に透過で
きないようになっている。リング状構体３１、環状の筒
３２、支持板３３の表面にはグラファイトなどのように
原子番号が鉄よりも小さく、Ｘ線が発生しにくく、且
つ、耐熱性に優れた材質で覆われており、この部分に入
射した電子線が実質的に全て吸収され、Ｘ線は実質的に
発生しないようになっている。

【００３７】被照射体通路１０及び第１の磁極８０２と
同軸状に、第２の筒状遮蔽体１６０が設けられており、
その先端部分は円（Ｒ_ａ，Ｚ_ａ）で表される。これは、
原子番号が大きくＸ線の遮蔽効果が大きいタングステン
等で出来ていて、電子やＸ線を通過させないようになっ
ている。前記第１の筒状遮蔽体の先端は円（Ｒ_ｃ，
Ｚ _ｃ）で表され、第２の筒状遮蔽体１６０とギャップを
もって同軸状に対向しているリング状構体３１の先端と
一致している。ここで、半径座標Ｒ_ａとＲ_ｃはほぼ同じ
値になっているが、ある程度は異なった値であっても良
い。Ｚ座標Ｚ_ａとＺ _ｃにはΔＺの異差があり、円
（Ｒ_ａ，Ｚ_ａ）と円（Ｚ_ｃ，Ｒ_ｃ）の間は隙間がΔＺの
遮蔽ギャップ１７０を形成している。電子線もＸ線も遮
蔽ギャップ１７０に到達すれば被照射体通路１０内に侵
入できるようになっている。

【００３８】上記の第１の筒状遮蔽体を構成する、円筒
４０３、環状部分６０４、リング状構造体３１の表面と
第２の筒状遮蔽体１６０の表面の、電子が入射する可能
性がある部分は鉄材よりも原子番号が小さいアルミニュ
ームやカーボン等の非磁性の材質で出来ており、その内
部はタングステンやモリブデンのようなＸ線の遮蔽効果
が大きな材質で出来ていて、Ｘ線がこの部分を通過して
被照射体通路１０内に侵入することがないようになって
いる。又、これらの表面に入射した電子によってＸ線が
発生し難いようにもなっている。

【００３９】図８に示す様に、リング状構造体３１と環
状の筒３２の内で少なくとも半径が小さいものは外側に
広がった構造となっており、電子透過窓７から電子に混
じって放出されるＸ線は遮蔽ギャップ１７０に到達でき
ない。図２に示す様に、同軸コリメータ３０の環状の放
射スペース３４は第２の筒状遮蔽体１６０の先端部を表
す円（Ｒ_ａ，Ｚ_ａ）と、これよりも大きな半径Ｒ_ｂを持
つ円（Ｒ_ｂ，Ｚ_ａ）とを見込むような開口を持ってお
り、電子透過窓７又はこれよりも陰極２に近い位置から
放射されるＸ線は、その分布をこの範囲に限定され、被
照射体通路１０の遮蔽ギャップ１７０に到達することは
ない。この領域に限定されたＸ線が照射室壁１１に衝突
した場合にも、照射室壁１１に吸収され、ここで二次Ｘ
線が発生し難いように照射室壁１１の表面の材質が選定
されている。更に、Ｘ線が発生したとしても遮蔽ギャッ
プ１７０に到達しないように進行方向を限定できる図示
しないリング状凹凸面又は傾斜面を有している。

【００４０】図１のＡＡ’から見た横断面図の主要部を
図３に表している。図３においては、見易くする為に同
軸コリメータ３０は省略している。図１から図３に示す
ように、前記の照射室空間１１１と前記の被照射体通路
１０の間には被照射体隔壁１５６があり、粒状の被照射
体１００が被照射体隔壁１５６を通り抜け出来ないよう
になっている。したがって、被照射体１００が照射室空
間１１１に進入出来なくなっており、前記の電子透過窓
７に接触することは無い。被照射体隔壁１５６は中心軸
C-C’に平行な狭い幅の多数のスリット１５７を有して
おり、照射室空間１１１と前記の被照射体通路１０との
間の開口率は８０％以上になっているので、照射室空間
１１１から遮蔽ギャップ１７０に飛来する電子は大部分
が被照射体通路１０内に進入して、回転しながら通過す
る被照射体１００の表面に吸収される。

【００４１】被照射体隔壁１５６の表面はグラファイト
のように原子番号が鉄よりも小さくてＸ線発生率が小さ
な材質で表面が覆われており、一部の電子が被照射体隔
壁１５６に衝突してもＸ線が実質的に発生しないように
なっている。被照射体隔壁１５６に衝突した電子は被照
射体隔壁１５６に吸収されて熱に変わるが、被照射体隔
壁１５６の熱伝導と前記の高圧ガスの吹き付けによる強
制冷却効果等で温度上昇が低く抑えられている。高圧ガ
スの吹き付けによって被照射体１００は被照射体隔壁１
５６に接触するが、被照射体隔壁１５６の温度が低く成
っており被照射体１００を変質させることは無いように
している。又、環状の電子透過窓７は被照射体通路１０
と直交した平面内に含まれる様に配設されているので、
電子透過窓７が電子の吸収によって高温度になっても、
その輻射熱が被照射体１００に至り難くなっている。被
照射体１００に与えられる熱は少量であり、被照射体１
００は高圧ガスの吹き付けによって高速回転するととも
に冷却されるので温度上昇は低く抑えられる。

【００４２】以下において、電子透過窓７を透過した電
子を被照射体通路１０内の領域に集中させる電子集中手
段の作用について図２から図７を参照して述べる。被照
射体通路１０の中心軸C-C’と直交して同軸的に配設さ
れた環状の電子透過窓７を図５に模式的に示している。
ここで、Ｚ軸は被照射体通路１０の中心軸C-C’と一致
しており、図１の下側が正の座標になっており、Ｒ軸は
半径方向を表している。図５に示すように任意の点の座
標を円柱座標（ｒ、θ、ｚ）で表す。電子透過窓７上の
点Ｐ_１（ｒ_１、θ_１、ｚ_１）において、半径方向に角度
φ_０だけＺ軸に対して傾斜して、真空領域に在る円錐状
の電子通路４０６から電子が入射した場合を考える。入
射した電子は電子透過窓７内でエネルギーを減少すると
ともに散乱されて図５に示すように点Ｐ_１（ｒ_１、
θ_１、ｚ_１）とＺ軸を含む平面内、及びこれと直交する
面の方向に立体的に広がった指向性の速度分布を有して
電子透過窓７の外側の大気圧領域である照射室空間１１
１に進入する。

【００４３】図５の点Ｐ_１（ｒ_１、θ_１、ｚ_１）とＺ軸
を含む平面における断面図を図６の（ａ）に、これと直
角な方向の断面図を図６の（ｂ）に示している。図６の
（ａ）の角度φ_１はＲＺ平面内における電子の散乱角度
を示しており、半径方向散乱角と呼ぶ。図６の（ｂ）に
おける角度φ_２はＲＺ平面に垂直な面内における電子の
散乱角度を示しており、横方向散乱角と呼ぶ。１００ｋ
ｅＶの運動エネルギーを持って初速度ｖ_ｉで角度φ_０だ
け傾斜して電子透過窓７に入射した電子は、２０ｋｅＶ
程度のエネルギーを減少させて透過した電子の初速度が
幾分減少する。これをｖ_０とすると、透過電子のＲ，
θ、Ｚ方向の速度成分ｖ_ｒ、ｖ_θ、ｖ_ｚは、それぞれ、
ｖ_ｒ＝ｖ_０・ｓｉｎ（φ_１−φ_０）・ｃｏｓ（φ_２）、
ｖ_θ＝―ｖ _０・ｃｏｓ（φ_１−φ_０）・ｓｉｎ
（φ_２）、ｖ_ｚ＝ｖ_０・ｃｏｓ（φ_１−φ_０）・ｃｏｓ
（φ_２）で表される。

【００４４】環状の電子透過窓７の外側には電子集中手
段として作動する前記の電磁石８が、その中心軸がＺ軸
に一致するように設けられており、電子透過窓７の内側
の近傍及び外側では図４に示すように半径方向の磁束密
度成分Ｂ_ｒ，Ｚ軸方向の磁束密度成分Ｂ_ｚをもった磁束
８０５が存在するので、この領域に入った電子は概略ｅ
（ｖ_ｚＢ_ｒ−ｖ_ｒＢ_ｚ）の回転力が中心軸の回りに与え
られることになる。ここで、ｖ_ｚとｖ_ｒは電子のＺ方向
速度成分とＲ方向速度成分を、ｅは素電荷をそれぞれ表
している。電子が電磁石８に近づくに従って強い回転力
を与えるように磁束密度の各成分Ｂ_ｒ，Ｂ_ｚの空間分布
を与えておくと、電子は電磁石８に近づくにつれて強い
正方向回転力を受けてＺ軸の周りで正方向に回転しよう
とする。図７の（ａ）には、Ｚ軸の回りで正方向回転し
ている電子が磁束密度成分、Ｂ_ｒ，Ｂ_ｚによって受ける
力の方向を模式的に示している。この場合には電子は正
方向に回転しながらＺ軸方向に減速され、半径が縮小す
る方向に力を受けることになる。図７の（ｂ）には、Ｚ
軸の回りで負方向に回転している電子が磁束密度成分、
Ｂ_ｒ，Ｂ_ｚによって受ける力を示している。この場合に
は電子はＺ軸の回りで負方向に回転しながらＺ軸方向に
加速され、Ｒ軸の方向に発散されることになる。電子透
過窓７を透過した直後の電子のθ方向速度ｖ_θが図６の
（ｂ）における負方向である場合には正方向回転が強調
され、電子はＺ軸方向に向かう力を受けながらＺ軸に近
づいてゆく。θ方向速度ｖ_θの影響でＺ軸から逸れた軌
道となるが、この電子の軌道は、磁束密度成分、Ｂ_ｒ，
Ｂ_ｚがゼロの場合に比べてＺ軸への最近接距離が小さく
なっている。この様子を模式的に図２、図３に示してい
る。

【００４５】図２は、−１００ｋＶの電圧が印加された
環状の陰極２から放出されておよそ−９９．７ｋＶが印
加された電子引出電極３によって均一な電子密度をもっ
て引き出されて、環状の隙間３０３を通過した後、環状
の電子通過孔４０１を形成して接地電位に設定された陽
極構体４、陽極リング５から成る陽極によって加速され
た電子ビーム７０１がコーン状の軌道で真空領域の電子
通路４０６を走行し、環状の電子透過窓７を透過して８
０ｋｅＶの運動エネルギーをもって大気圧領域に於いて
半径方向散乱角φ_１と横方向散乱角φ_２をもって散乱さ
れた電子の軌道をＲＺ平面に投影して模式的に表してい
る。

【００４６】図３において、真空領域に在る電子通路４
０６を通って電子透過窓７に近づいてくる電子の軌道の
代表例が軌道７０１に示されている。環状陰極２の平均
半径の部分から走行して点Ｐ_１（ｒ_１、θ_１、ｚ_１）に
おいて電子透過窓７に入射して半径方向散乱角φ_１と横
方向散乱角φ_２とをもって散乱された電子の大気圧領域
に於ける軌道を模式的に軌道７０２に示している。これ
らの電子の軌道７０２は前記の電磁石８が無い場合、つ
まり磁束密度Ｂが０の場合には、大気圧下における散乱
の影響を無視すると、図２の軌道７０２’で示す様に大
略直線状に進行するので被照射体１００に到達しない。
しかしながら、図２と図３から判るように、電磁石８の
磁束密度Ｂが最適な値に設定された場合には、前記の電
子集中手段の効果によって電子軌道が７０２に示される
様に遮蔽ギャップ１７０を通るように曲げられて、被照
射体１００に照射されるようになる。このように、電磁
石８を設けることによって電子軌道のＺ軸への最近接距
離が小さくできるので被照射体通路１０の外周表面に垂
直に近づいた角度で接近し、被照射体１００への電子の
命中率は向上する。一方、θ方向の初速度ｖ_θが図６の
（ｂ）における正方向である場合にも前記の磁束密度に
起因する正方向回転力が電子の進行とともに大きくな
り、電子は正方向回転を行うようになって上記と同様の
集中効果を生じることになる。

【００４７】以上において代表的な動作条件での電子軌
道の説明を行ったが、半径方向散乱角φ_１が異なった場
合や透過電子のエネルギーが異なった場合などについて
も同様な効果があるので、本発明の電子集中手段として
の電磁石８を設けることによって、電子透過窓７を透過
した電子の、遮蔽ギャップ１７０の位置にある被照射体
１００への命中率が全体として改善され、電子透過窓７
における電子密度を高めることなく被照射体１００に多
量の電子を照射することができる電子線照射装置を実現
できる。

【００４８】上述のように、電子集中手段の例である電
磁石８の電子集中効果により、電子透過窓７を透過した
電子がＲＺ平面内の方向にも、Ｒθ平面内の方向にも遮
蔽ギャップ１７０の位置にある被照射体１００に近づく
様に偏向されるので、被照射体１００に照射される電子
は増加することが実験によって確かめられている。図３
に示すように、被照射体通路１０の全周囲から同様に集
中された電子が多数の被照射体１００に照射される。多
数の粒状の被照射体１００は前述のように高速度で自転
しながら被照射体通路１０の外周領域をＺ軸の方向に移
動するので、個々の被照射体１００の全表面に均一に照
射される。照射される電子の運動エネルギーは８０ｋｅ
Ｖ程度と低い為に被照射体１００の表面のみで吸収さ
れ、深部には到達しない。照射される電子には前記のＸ
線が実質的に含まれていないので、被照射体１００の内
部には生物学的な影響などは受けないようになってい
る。また、電子透過窓７の表面は被照射体通路１０の中
心軸Ｚと直交しているので、電子透過窓７からの輻射熱
は被照射体１００に到達し難くなっている。

【００４９】次に、図９及び図１０を用いて被照射体が
光ファイバ等の細長い物体である場合に適した実施形態
について述べる。図１と同じ部分は同じ番号を付してお
り、説明を省略する。図９の電子線照射装置では被照射
体通路１０の直径が小さくなっている。第１の筒状遮蔽
体は同軸コリメータ３０のリング状構体３１と円筒４０
３で構成されている。第１の筒状遮蔽体の先端部は円
（Ｒ_ｃ，Ｚ_ｃ）で表され、これに距離ΔＺ離れて対向し
た円（Ｒ_ａ，Ｚ_ａ）を端部とする第２の筒状遮蔽体１６
０が設けられている。ここで、半径Ｒ_ａ，Ｒ_ｃはほぼ同
じ値であるが、ある程度の異差が在ってもよい。Ｚ座標
Ｚ_ｃ，Ｚ_ａの差はΔＺであり、これらの円（Ｒ_ａ，
Ｚ_ａ）、（Ｒ_ｃ，Ｚ_ｃ）の間は遮蔽ギャップ１７０を形
成している。被照射体通路１０と照射室空間１１１の間
には図１に示す被照射体隔壁１５６は無いが、被照射体
が遮蔽ギャップ１７０の長さΔＺよりも長いので、被照
射体が被照射室空間１１１に入ることはない。したがっ
て、これらの円を端部とする円筒の内部が被照射体通路
１０の一部を成している。第１の筒状遮蔽体の一部分を
構成するリング状構体３１と同軸に複数の環状の筒３２
が設けられており、複数の環状の筒３２の間は複数の放
射スペース３４を形成して支持板３３で固定されてい
る。支持板３３は図８で示すのと同様に周方向に大きな
空隙を持って間欠的に設けられており、この空隙を通っ
て電子が周回しながら通過できるようになっている。

【００５０】図１、図２で示す粒状物体の照射処理に適
した装置と同様に、リング状構体３１はタングステンや
モリブデン等の原子番号が大きく、Ｘ線の減衰率が大き
い材質で出来ており、電子透過窓７から電子線に混入し
て放出されたＸ線を透過できないようになっている。環
状の筒３２は、同様の材質で出来ており、厚みが１〜２
ｍｍ程度であって１００ｋｅＶ程度のエネルギーを有す
る電子線の制動輻射によって生じるＸ線は実質的に透過
できないようになっている。全ての環状の筒３２、リン
グ状構体３１、支持板３３、第２の筒状遮蔽体１６０、
照射室壁１１などで、電子が到達する部分の表面はグラ
ファイトなどのように原子番号が鉄よりも小さく、Ｘ線
が発生しにくく、且つ、耐熱性に優れた材質で覆われて
おり、この部分に入射した電子線が実質的に全て吸収さ
れ、Ｘ線の発生が実質的に起こらないようになってい
る。

【００５１】陰極２とリング状構体３１の外側端部と円
（Ｒ_ａ，Ｚ_ａ）は実質的に同一の円錐面に含まれ、夫々
の環状の筒３２は被照射体通路１０に同軸で平行な面を
有する筒状構造となっており、その間の放射スペース３
４の半径方向の間隔は外側に位置するほど大きくなって
いる。内側に位置する環状の筒３２の外側端面と、その
すぐ外側に位置する環状の筒３２の内側端面とを結んで
できる円錐面の延長面７０３はＺ座標がＺ_ａの位置にお
いて円（Ｒ_ａ，Ｚ_ａ）より半径が大きな円を通ってお
り、電子透過窓７、又はその近傍、又は真空容器１の内
部で発生したＸ線は円錐７０３よりも外側に限定されて
おり、被照射体通路１０の遮蔽ギャップ１７０に位置す
る部分には到達できないようになっている。

【００５２】一方、前記のように、陰極２から放出され
て加速された電子は円錐状の真空内の軌道７０１を通っ
て電子透過窓７を透過した電子は前記のように散乱され
るとともに前記の放射スペース３４を周回移動しながら
通過して、電子集中手段を構成する電磁石８によって遮
蔽ギャップ１７０の方向に偏向された軌導７０２を成し
て、遮蔽ギャップ１７０を通過して被照射体通路１０内
を通過する被照射体１００の表面に吸収される。

【００５３】被照射体１００が光ファイバの場合には光
信号が伝送されるコアの部分は着色等の光学的な変化が
発生することは避けなければならない。従来の電子線照
射装置から照射される電子線にはＸ線が含まれており、
電子線の深部線量率曲線には所謂バックグランドがある
ことが知られている。本発明の電子線照射装置ではＸ線
の進行方向と電子線の進行方向とが完全に分離されてお
り、Ｘ線は被照射体１００に向かわないようになってお
り、電子線が入射する被照射体１００以外の部分の表面
は前記の様にＸ線が発生し難くなっているので、電子線
が純化された状態で光ファイバに照射されてその表面で
吸収され、コアの部分には何ら影響を与えないようにな
っている。

【実施例】次に本発明の電子線照射装置の作用及び効果
について図１に示す粒状被照射体に適した装置の場合に
ついて実施例を用いて更に説明する。被照射体通路１０
の内径が１０ｃｍであり、電子透過窓７が、厚みが１０
μｍで、外径が１６ｃｍで内径が１２ｃｍのチタニュー
ムの環状薄膜で穴付きの円盤状に構成されており、その
表面積が８８ｃｍ^２であり、電子がこの表面に均一に広
がって入射するの場合について述べる。電子透過窓７に
は放射状のフィンが多数個取り付けられており、電子透
過窓７の機械的強度を保つとともに、冷却効果を持たせ
ている。このような薄膜に信頼性を保って許容される電
子入射パワー密度は２０Ｗ／ｃｍ^２程度であるので、本
実施例で許容される入力パワーは１７６０Ｗである。入
射電子のエネルギーが１００ｋｅＶである場合には、１
７．６ｍＡの電流に相当する。入射した電子のおよそ５
０％が電子透過窓７で吸収され、残りのおよそ５０％程
度が運動エネルギー８０ｋｅＶをもって透過する。透過
した電子のパワーは７０４Ｗである。被照射体１００が
半径２．５ｍｍの球形であり、密度が１．２ｇ／ｃｍ^３
であるとすると、電子線が進入する深さはおよそ４０μ
ｍであるので、電子線が照射される部分の１個当りの体
積は０．００３１ｃｍ^３であり、この部分の質量は０．
００３７ｇである。前記の電子集中手段としての電磁石
８を用いない場合において、透過した電子のパワーの８
％が被照射体１００に命中するものとし、被照射体１個
当りに２ＫＧｙの線量を照射する必要がある場合には、
１分間に３５Ｋｇの被照射体を処理できることになる。

【００５４】電子集中手段として作動する電磁石８を取
り付けて最適の磁束密度を与えると、前述のように被照
射体１００への命中率が３倍以上に改善される。一方、
同軸コリメータ３０を取り付けた場合、電子透過窓７を
透過した電子のおよそ３０％が放射スペース３４を通過
し、他の電子は環状の筒３２やリング状構体３１の表面
で吸収される。環状の筒３２やリング状構体３１には窒
素ガスが吹き付けられて強制冷却されている。このよう
にして、電子集中手段とし作動する電磁石８によって被
照射体に集中して照射効率が向上する分が同軸コリメー
タ３０の追加によってほぼ打ち消されることになる。し
かしながら、被照射体１００に照射される電子線が、混
入していたＸ線がほぼ完全に除去された状態となってい
ることの意義は大きい。

【００５５】この電子線照射装置１台の全長はおよそ５
０ｃｍであるので直列に装置を接続して使用すると被照
射体１００の照射線量はそれだけ増強できる。例えば、
５台を直列に接続すると、装置の全長は２．５ｍになる
が、被照射体１００の照射線量は１０ＫＧｙ以上に増強
され、十分な照射線量を得ることや処理速度を高めるこ
とができる。更に処理能力を高める必要があれば、電子
透過窓７の面積を大きくして電子透過窓７に入射する電
子の分布を広げ、電子透過窓７における電子密度を小さ
く保った状態で電子透過窓７を透過させ、透過した電子
を前記の電子集中手段で被写体１００に命中させること
によって容易に達成できる。電子透過窓７における電子
の分布を広げることは、例えば電子分散手段として作動
する電子引出電極３を構成する、外側引出電極３０１の
外表面と内側引出電極３０２の外表面の成す角度を１８
０度よりも大きくし、陽極構体４の表面と陽極リング５
の表面の成す角度を１８０度よりも小さくし、この範囲
内でこれらの角度を適正化すること等によって容易に実
現できる。

【００５６】本発明を実施形態及び実施例に関連して説
明したが、本発明は、ここに例示した実施形態及び実施
例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の
精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形
態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えること
ができることを理解されたい。例えば、電子集中手段と
しての電磁石８は永久磁石に替えても良いことは勿論で
ある。更に、好ましくは無いが、陰極２を楕円形や方形
や長方形等に形成しても類似の効果が得られるので、本
発明に含まれるのは当然である。図１に示す本実施形態
では陽極構体４と陽極リング５に挟まれてできる電子通
過孔４０１や、電子透過窓７が円形の場合を示している
が、これらの形状を変えた場合も本発明に含まれるのは
当然である。図１の実施例では、陰極２が被照射体通路
１０を取り巻いて設けられた例を示しているが、反対
に、被照射体通路１０が陰極２を取り囲む様に構成され
ており、電子ビームが陰極２よりも大きな径の被照射体
通路１０に向かって進行するように構成した場合も本発
明に含まれる。電子放出部分がバリューム含浸ポーラス
タングステンである場合も本発明に含まれる。前記の陰
極を多分割して構成して全体として環状構造体に組立て
た場合も本発明に含まれる。電子透過窓７を透過した電
子が周方向に分割されていても、略軸対象性があれば同
軸的と見なせるので本発明に含まれる。ここに例示した
実施形態では電子透過窓が被照射体通路と直交する平面
の場合を示しているが、これに限定されるわけではな
い。外側引出電極３０１と内側引出電極３０２との間に
ある環状の隙間３０３にタングステン薄板などで出来た
メッシュを設けると電位分布がより好ましくなり、陰極
２から引き出される電子の密度分布をより均一にできる
が、この場合も本発明に含まれる。この分野で、加速エ
ネルギーが２００ｋｅＶ以下の電子ビームは低エネルギ
ー電子線として扱われており、この範囲のエネルギーを
持つ電子線が本発明に含まれるのは当然である。本発明
に於いて、電子パスは電子線が進行する実質的な通路を
表しており、電子軌道と概ね同義であるが、大気圧下の
気体中での散乱等のミクロな動きは省略したマクロな意
味を持っている。同様に、本発明に於いて、Ｘ線パスは
Ｘ線が進行する実質的な通路を表している。

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子線照射
装置を採用すると、線状や粒状の物体の表面に塗布した
樹脂の硬化、改質等の処理や、その表面の殺菌処理等を
目的としてこれらの被照射体に電子線を照射する場合
に、照射する電子線に含まれるＸ線を除去して被照射体
の内部に生物学的な影響や光学的な影響等を与えないで
目的の表面処理を行うことができる。更に、これらの処
理が狭い場所で高速度に行えるコンパクトで信頼性が高
い電子線照射装置を提供することができ、安価で処理能
力を高めた安全な電子線照射を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である電子線照射装置の縦
断面図である。

【図２】本発明の実施形態の縦断面図である図１の一部
分を拡大した図面である。

【図３】本発明の実施形態の縦断面図である図１のＡ
Ａ’の矢印方向から見た横断面図である。

【図４】本発明の電子集中手段として作動する電磁石の
構造と磁束の分布を表す断面図である。

【図５】本発明の原理を説明する原理図であり、電子透
過窓における電子の散乱を模式的に示している。

【図６】本発明の原理を説明する原理図であり、電子透
過窓における電子の散乱の角度関係を示している。

【図７】本発明の原理を説明する原理図であり、周回運
動する電子に磁束密度が及ぼす効果を示している。

【図８】本発明の主要構成要素であるＸ線分布制限手段
の一例を表した図である。

【図９】本発明の他の実施形態である電子線照射装置の
縦断面図である。

【図１０】本発明の実施形態の縦断面図である図９の一
部分を拡大した図面である。

【図１１】従来の電子線照射装置の概略横断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 陰極 ３ 電子引出電極 ４ 陽極構体 ５ 陽極リング ６ 電子透過窓構体 ７ 電子透過窓 ８ 電磁石 １０ 被照射体通路 １１ 照射室壁 １２ 遮蔽体 １３ 絶縁筒 １４ 電子銃取付台 １５ 高電圧リード線 １６ 排気管 １７ 取付金具 １８ カバー １９ カバー ２０ カバー ２１ カバー ３０ 同軸コリメータ ３１ リング状構体 ３２ 環状の筒 ３３ 支持板 ３４ 放射スペース １００ 被照射体 １０１ 真空空間 １１１ 照射室空間 １５１ 被照射体回転移送器 １５２ 被照射体移送器の外表面 １５３ ガス噴出口 １５４ 被照射体通路内壁 １５５ 通路空間 １５６ 被照射体隔壁 １５７ スリット ３０１ 外側引出電極 ３０２ 内側引出電極 ３０３ 環状の隙間 ３０４ 環状絶縁体 ４０１ 電子通過孔 ４０２ 平板部 ４０３ 円筒 ４０５ 放射状に設けられた多数の孔 ４０６ 電子通路 ５０１ 電流検出線 ５０２ 導電端子 ６０１ 放射状に設けられた多数の窪み ６０２ 環状の溝 ６０３ 冷却水路 ６０４ 環状部分 ７０１ 真空容器内の電子軌道 ７０２ 真空容器外の電子軌道 ７０２’ 真空容器外の電子軌道 ８０１ 環状の第２の磁極 ８０２ 環状の第１の磁極 ８０３ コイル ８０４ 先端磁極 ８０５ 等磁位曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｋ 5/00 Ｇ２１Ｋ 5/00 Ｓ 5/10 5/10 Ｆ Ｌ // Ａ２３Ｂ 9/00 Ａ２３Ｂ 9/00

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空領域を形成する真空容器と、この真
   空領域の内部で電子を放出する陰極と、この陰極から放
   出された電子を加速する電子加速手段と、この電子加速
   手段によって加速された電子を前記の真空領域の外部に
   透過させる電子透過窓と、この電子透過窓を透過した電
   子が照射される被照射体を通過させる被照射体通路と、
   前記の電子透過窓を透過した電子が前記の被照射体通路
   と同軸的に分布して進行する電子パスをこの電子に混入
   して放射されたＸ線が進行するＸ線パスから実質的に分
   離するパス分離手段とを含んで構成されていることを特
   徴とする電子線照射装置。
2. 【請求項２】 前記の被照射体通路と同軸に設けられた
   第１の筒状遮蔽体と、この第１の筒状遮蔽体と遮蔽ギャ
   ップを有して対向して設けられた第２の筒状遮蔽体とを
   含んでおり、前記の電子は前記の遮蔽ギャップを通って
   前記の被照射体通路内に侵入する様に構成されたことを
   特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。
3. 【請求項３】 前記のパス分離手段は、前記の電子透過
   窓を透過した電子を前記の被照射体通路の内部に向かわ
   せるように偏向する電子集中手段を含んで構成されてい
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子
   線照射装置。
4. 【請求項４】 前記のパス分離手段は、前記の電子透過
   窓を透過した電子に混入して放射されたＸ線が前記の被
   照射体通路の内部に到達するのを実質的に防止できるよ
   うにＸ線の分布を制限するＸ線分布制限手段を含んで構
   成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   いずれか１項に記載の電子線照射装置。
5. 【請求項５】 前記の電子パスは前記の遮蔽ギャップの
   位置において前記の被照射体通路と実質的に交叉し、前
   記のＸ線パスは前記の遮蔽ギャップの位置において前記
   の被照射体通路と実質的に交叉しないように構成された
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項
   に記載の電子線照射装置。
6. 【請求項６】 前記の被照射体通路内の被照射体に吸収
   される電子の線量に対する前記の被照射体通路内の被照
   射体に吸収されるＸ線の線量の比率が、前記のパス分離
   手段によって小さくされたことを特徴とする請求項１乃
   至請求項５のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
7. 【請求項７】 前記の電子透過窓と前記の被照射体通路
   とは実質的に共通な中心軸を有しており、前記の電子集
   中手段はこの中心軸に対して実質的に軸対称に分布する
   磁束を有する磁石を含んでいることを特徴とする請求項
   ３乃至請求項６のいずれか１項に記載の電子線照射装
   置。
8. 【請求項８】 前記のＸ線分布制限手段は、原子番号が
   大きな材質からなるＸ線吸収層と、このＸ線吸収層の表
   面に設けられており、原子番号が小さな材質からなる電
   子線吸収層とを含んでいることを特徴とする請求項４乃
   至請求項７のいずれか１項に記載の電子線照射装置。
9. 【請求項９】 前記の電子透過窓を透過した電子の内で
   前記の被照射体に衝突しない電子が衝突する位置にある
   部分は原子番号が鉄よりも小さな材質でできていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記
   載の電子線照射装置。
10. 【請求項１０】 前記の電子透過窓を透過した電子の内
    で前記の被照射体に衝突しない電子が衝突する位置にあ
    る部分の表面が、その内部の材質よりも原子番号が小さ
    な材質で実質的に覆われていることを特徴とする請求項
    １乃至請求項９のいずれか１項に記載の電子線照射装
    置。
11. 【請求項１１】 前記の陰極と、前記の電子加速手段
    と、前記の電子透過窓と、前記の被照射体通路と、前記
    のパス分離手段とが実質的に同軸に構成されていること
    を特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に
    記載の電子線照射装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至請求項１１のいずれか１
    項に記載の電子線照射装置を使用して低エネルギー電子
    線を粒状物体の表面に照射することを特徴とする粒状物
    体の殺菌方法、及び粒状物体殺菌装置。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至請求項１１のいずれか１
    項に記載の電子線照射装置を使用して低エネルギー電子
    線を光ファイバの表面に照射することを特徴とする光フ
    ァイバの製造方法、及び光ファイバ製造装置。