JP2004354309A - エネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エネルギー線透過薄膜の交換作業が更に一層に簡素化され容易化されること。
【解決手段】真空容器の中に配置されエネルギー線を生成するエネルギー線生成器５１と、取出窓２１と、取出窓２１を真空容器１５に着脱自在に取り付ける着脱器具３８とから構成されている。取出窓２１は、本体２２と本体２２に結合し、エネルギー線が透過する材料で形成される薄膜２３とから形成されている。取出窓２１から取り出されるエネルギー線が用いられて多様な処理が大気中で実行される。エネルギー線は大気中で散乱的に拡散し、処理対象物質に空間的に均一に分散し、処理精度が向上する。取出窓は、ユニット化されていて容易に取付と交換が可能であり、処理よる生産効率が向上する。
【選択図】 図４
【解決手段】真空容器の中に配置されエネルギー線を生成するエネルギー線生成器５１と、取出窓２１と、取出窓２１を真空容器１５に着脱自在に取り付ける着脱器具３８とから構成されている。取出窓２１は、本体２２と本体２２に結合し、エネルギー線が透過する材料で形成される薄膜２３とから形成されている。取出窓２１から取り出されるエネルギー線が用いられて多様な処理が大気中で実行される。エネルギー線は大気中で散乱的に拡散し、処理対象物質に空間的に均一に分散し、処理精度が向上する。取出窓は、ユニット化されていて容易に取付と交換が可能であり、処理よる生産効率が向上する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法に関し、特に、低エネルギー線を有効に利用するエネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子線、α線のような荷電粒子線、Ｘ線、ガンマ線のような中性粒子線は、物体の物理的処理又は化学的処理のためにその利用が有望視されている。公知の粒子線処理は、主に真空中で行われている。真空中の処理では、処理対象物体を真空容器に対して出し入れする処理が必要であり、そのため粒子線処理の速度が全体として遅くなる。
【０００３】
したがって、粒子線を大気中に取り出し、処理対象物体を大気中で処理することが望まれる。このような空気中処理の有用性を活用するために、真空容器に粒子線取出窓が取り付けられている（後掲特許文献参照）。
【０００４】
エネルギー線のうち特に電子線は、それの広範囲な利用が望まれている。粒子線取出窓の主構成要素である粒子線透過薄膜は、これに過大な応力歪みを生じさせない状態で取り付けることが重要である。極めて薄く形成される電子線透過薄膜は、これを透過する間に電子線からエネルギーを奪い取って高温に発熱し、熱応力変形とその金属組織の直接の破壊とにより劣化速度が速い。電子線投射装置の普及は、電子線透過薄膜の頻繁な交換を前提にする。
【０００５】
処理効率の向上のために処理対象物体を連続的に移送する搬送装置のような付随的機械装置が配置され作業員の手が届き難い作業環境では、エネルギー線透過薄膜の交換作業が更に一層に簡素化され容易化されることが求められる。
【０００６】
【特許文献１】
日本国特許第３３２２５０６号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、エネルギー線透過薄膜の交換作業が更に一層に簡素化され容易化されるエネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００９】
本発明によるエネルギー線投射装置は、真空容器（１５）と、真空容器（１５）の中に配置されエネルギー線を生成するエネルギー線生成器（５１）と、取出窓（２１）と、取出窓（２１）を真空容器（１５）に着脱自在に取り付ける着脱器具（ボルト，３８）とから構成されている。取出窓（２１）は、本体（２２）と、本体（２２）に結合し、エネルギー線が透過する材料で形成される薄膜（２３）とから形成されている。具体的には、本体（２２）は、真空容器（１５）に形成される第１取付面（２８）に接合し、薄膜（２３）は、真空容器（１５）の側と反対の側で本体（２２）に形成される第２取付面（６４）に接合する。
【００１０】
取出窓（２１）から取り出されるエネルギー線が用いられて多様な処理が大気中で実行される。エネルギー線は大気中で散乱的に拡散し、処理対象物質に空間的に均一に分散し、処理精度が向上する。取出窓は、容易に交換が可能であり、処理よる生産効率が向上する。
【００１１】
着脱器具（３８）は、真空容器（１５）に固着される第１固着部位（４１）と、本体（２２）に固着される第２固着部位（３９）とから構成されている。第２固着部位（３９）は第１固着部位（４１）に結合する。取付操作の容易化のために、第１固着部位（４１）と第２固着部位（３９）とは、回転自在に結合していて、ワンタッチ操作が可能であり、手狭な領域で不用意に作業員の手指が触れて極く薄い薄膜に損傷を与ることを有効に回避することができる。
【００１２】
薄膜（２３）は、着脱自在な取出窓（２１）に支持され保護されて簡易に真空容器（１５）に着脱され、特に、着脱のうち取付が重要である。取出窓（２１）は、薄膜（２３）を本体（２２）に押さえ込む押さえ（２４）を更に形成し、薄膜（２３）は押さえ（２４）と本体（２２）の間に挟持される。真空容器（１５）に取付面（２８）を形成することは重要である。取出窓（２１）の本体（２２）は、薄膜（２３）の面が取付面（２８）に対して適正角度になるように確実に位置決めされて、真空容器（１５）に取り付けられる。
【００１３】
取出窓（２１）は、押さえ（２４）を本体（２２）に着脱自在に取り付ける他の着脱器具を更に形成することが好ましい。他の着脱器具は複数のボルト（３５）であり得る。複数箇所の取付固定部位でワンタッチ式着脱器具を用いる必要はない。ワンタッチ式着脱器具で仮止めされる取出窓（２１）をボルトにより正式に真空容器に固着することは、作業を容易化する。運転中は大気圧により真空容器に吸着される取出窓（２１）は、着脱の作業中には、仮止めにより重力に逆らってある程度に支持されることが重要であり、着脱器具により取出窓（２１）が作業中に完全に真空容器に吸着的に強固に取り付けられる必要はない。
【００１４】
取出窓（２１）は、本体（２２）と、薄膜（２３）と、薄膜（２３）を本体（２２）に押さえ込む押さえ（２４）とから形成される。薄膜（２３）は、本体（２２）と押さえ（２４）の間に挟持されることが好ましい。薄膜（２３）は、着脱自在な取出窓（２１）に支持され保護されて簡易に真空容器（１５）に着脱され、特に、着脱のうち取付が重要である。
【００１５】
本発明によるエネルギー線取出窓は、真空容器（１５）に形成される第１取付面（２８）に接合する本体（２２）と、真空容器（１５）の側と反対の側で本体（２２）に形成される第２取付面（６４）に接合する薄膜（２３）と、反対の側で本体（２２）に結合する押さえ（２４）とを構成し、薄膜（２３）は、押さえ（２４）と本体（２２）の間に挟持される。
【００１６】
エネルギー線取出窓は、ユニット化されている。手指で極く薄い薄膜に触れずに手指で本体を持って真空容器に対してそのユニットを装着することができ、薄膜に損傷を与えることを回避することができる。
【００１７】
薄膜（２３）は、薄膜（２３）を透過するエネルギー線のビーム性とエネルギー減衰に重大な影響を与える。第１取付面（２８）と第２取付面（６４）とを形成することにより、真空容器（１５）に着脱自在である取出窓の着脱とそれ自体の組立が容易であり、その組立の際の薄膜（２３）に無用な応力を発生させず、結果的に、エネルギー線投射装置の効率的運転を促進することができる。
【００１８】
薄膜は、Ｔｉ薄膜（２３）が特に有効である。透過性を良好にするための電子分散と強度の両面で、Ｔｉ薄膜が優れている。Ｔｉ薄膜（２３）は、Ｔｉが主成分であり、合金であり得る。Ｔｉ薄膜（２３）は、０．１ｍｍより薄いことが好ましい。
【００１９】
本体（２２）は、周囲枠と、周囲枠に囲まれるスリット形成体（３１）とから形成されている。スリット形成体（３１）は、本体（２２）から金属薄膜（２３）に向かう方向に貫通する多数の隙間（３４’）と、金属薄膜（２３）が接合する単一面（６４）とを有する。スリット形成盤（３１）は、電子線の通過を邪魔せず、且つ、薄膜（２３）を多点的に、多線的に、又は、多面的に支持し、薄膜の原形性を有効に保持する。スリット形成体は、エネルギー線の通過を容易にし、且つ、大気圧を受ける薄膜に歪みが発生することを有効に回避することができる。
【００２０】
本発明によるエネルギー線取出方法は、窓本体（２２）に薄膜を接合して取出窓ユニット（２１）を組み立てる手順と、窓本体（２２）を真空容器（１５）に接合することにより取出窓ユニット（２１）を真空容器（１５）に取りつける手順と、真空容器（１５）の中で粒子を生成する手順と、粒子を取出窓ユニット（２１）から大気中に取り出す手順と、粒子の生成を停止する手順と、取出窓ユニット（２１）を真空容器（１５）から取り外す手順とから構成されている。
【００２１】
粒子による多様な物理的、化学的処理による物体の生産の前後の取出窓（２１）の脱着が簡素であり、結果的に生産効率を向上させることができる。窓本体（２２）から薄膜（２３）を取り外す手順と、新しい薄膜（２３）を窓本体（２２）に接合する手順とにより、新鮮な薄膜の使用を促進することができ、結果的に更に生産効率を向上させることができる。
【００２２】
薄膜（２３）をＴｉ又はＴｉが主成分である金属を用いて製作する手順が追加される。取出窓ユニット（２１）の下方の大気中で処理対象物体（５５）を搬送する手順と、取出窓ユニット（２１）から取り出される荷電粒子を大気中の処理対象物体（５５）に照射する手順とを更に構成する。その照射する手順は、処理対象物体（５５）の物性を変える手順を形成し、物性は、処理対象物体の表面付着微生物の破壊、処理対象物体の表面硬化、処理対象物体の耐熱性向上、処理対象物体の耐水性向上、処理対象物体の親水性向上、処理対象物体の難燃性向上から選択される。
【００２３】
取出窓ユニットを冷却する手順の追加は重要である。冷却する手順は、窓本体（２２）に冷却媒体を循環的に通す手順を形成する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明によるエネルギー線投射装置の実施の形態は、図１に示されるように、電子線取出用ケーシングが電源ケーシングとともに一体的に設けられている。その電子線取出用ケーシング１は、電源ケーシング２に対して水平方向に突出する突出型ケーシングとして構成されている。電子線取出用ケーシング１は、工作作業室、食品生産室、病院のような建物内床に載置されて据え付けられ、固定自在なキャスタ輪を介して、床面３に安定的に配置される。エネルギー線としては、電子線のような粒子線、Ｘ線又はα線のようなエネルギー線が含まれるが、エネルギー線投射装置として、特に、電子線投射装置が記述される。
【００２５】
電子線取出用ケーシング１の底面は、電源ケーシング２の底面又は床面３に対して十分に高い位置に位置する。床面３と電子線取出用ケーシング１の底面との間に、コンベア４が配置される。コンベア４の搬送方向Ｘは、電子線取出用ケーシング１が電源ケーシング２に対して突出する突出方向Ｙに直交する概水平方向に向き付けられている。突出方向Ｙと搬送方向Ｘは、ともに水平方向に向き、互いに直交している。
【００２６】
電子線取出用ケーシング１の突出方向Ｙに直交する電子線取出用ケーシング端面５は、それの一部として斜面６を形成している。制御盤面７は、斜面６の一部として形成されている。制御盤面７には、電源操作面、冷却操作面、電子線エネルギー選択操作面が形成されている。電子線取出用ケーシング１の両側面部位のケーシングは、両側着脱自在ケーシング８として形成されている。両側着脱自在ケーシング８は、概ね搬送方向Ｘに直交している。
【００２７】
図２は、電子線取出用ケーシング１と電源ケーシング２とが除かれて露出するエネルギー線発生装置の本体構造の外観を示している。電源ケーシング２の内部には、電源タンク１２が配置されている。電子線取出用ケーシング１の内部には、電子線源真空容器１５と、真空容器支持構造１７と、図３に示されるコンベア搬送面規定台１８とが配置されている。
【００２８】
図４は、電子線源真空容器１５と本発明による電子線取出窓の実施の形態の電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１との着脱構造関係を示している。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１は、窓形成基体２２と、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３と、両側又は４周の薄膜押さえ２４とから形成されている。電子線源真空容器１５には、長方形状の穴２７が開けられている。
【００２９】
真空容器１５の下面（外側面）は、真空保持可能である窓形成基体取付面２８として形成されている。窓形成基体２２は、窓形成基体取付面２８に密着的に接合している。窓形成基体２２には、長方形状の電子線通過穴２９が形成されている。電子線通過穴２９には、長方形状のスリット形成体３１が形成されている。
【００３０】
スリット形成体３１の下面は、電子線透過取出Ｔｉ薄膜取付面３２として形成されている。スリット形成体３１には、後述されるように、多数の電子線通過スリットが開けられている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、窓形成基体２２の下面と薄膜押さえ２４の四周域部分の上面との間に挟まれて窓形成基体２２に固着されている。窓形成基体２２と薄膜押さえ２４とには、第２電子線通過穴３７が開けられている。
【００３１】
図５は、スリット形成体３１と電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３との接合関係の詳細を示している。スリット形成体３１は、両側面が概鉛直面に形成される多数のスリット形成薄板３４の集合体である。その集合体は、格子状に形成され得る。スリット形成薄板３４の最大厚みは１．０ｍｍの程度（実施例では１．０ｍｍ）に設計され、隣り合う２枚のスリット形成薄板３４の間の最小間隔は数ｍｍの程度（実施例では５．０ｍｍ）に設計されている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜取付面３２は、Ｔｉ薄膜として製作されていて、その膜厚は０．１ｍｍ又はそれ以下の程度である。隣り合う２枚のスリット形成薄板３４の間に形成されるスリット空隙３４’は、電子加速方向にに概ね一致する鉛直方向Ｚに延びている。スリット形成薄板３４の複数の下面の集合は、後述される単一面６４を形成している。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、単一面６４に均等圧で接合されている。
【００３２】
図６は、窓形成基体２２と薄膜押さえ２４の結合関係を示している。薄膜押さえ２４は、周囲領域に分散する複数のボルト３５により窓形成基体２２に締め付けられている。その締付けの際に、窓形成基体２２と薄膜押さえ２４の間に電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が装着されてスリット形成体３１に固着される。図４に示されるように、窓形成基体２２を真空容器１５の窓形成基体取付面２８に取り付けるための複数のボルトを通すボルト通し穴が窓形成基体２２の周辺領域に分散的に開けられている。
【００３３】
図７は、運転時に電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１を真空容器１５の窓形成基体取付面２８に簡易にワンタッチ操作で取り付けるための簡易締付器具（ワンタッチ圧着器具）３８を示している。図８（ａ），（ｂ）は、そのラチェット器具（ワンタッチ圧着器具）３８を示している。ラチェット器具３８は、ラチェット本体３９と、一方側固定具４１と、ラチェット本体３９に固着される他方側固定具４２と、ラチェット本体３９と一方側固定具４１とを揺動自在に結合する連結リンク４３から形成されている。ラチェット本体３９には、ハンドル４４が一体に形成されている。連結リンク４３の一方端部は一方側固定具４１に回転自在に結合し、連結リンク４３の他方端部は連結軸４５を介してラチェット本体３９に回転自在に結合している。
【００３４】
図７に示されるように、他方側固定具４２には、固着用介在体４６がボルト４７により固着される。固着用介在体４６は、窓形成基体２２の下面とその下面に直交する窓形成基体２２の側面とに密着する直交接合面を有している。一方側固定具４１は、直接に又は他の介在体を介して真空容器１５の側面にボルト４８により固着される。連結軸４５は、図８に示されるように、ラチェット本体３９に開けられている融通穴４９に通されている。
【００３５】
図７に示される締付状態では、一方側固定具４１と他方側固定具４２とは最短距離間隔に接近し、一方側固定具４１に一体化されている真空容器１５と他方側固定具４２に一体化されている窓形成基体２２とはそれ以上に近づくことができない最短距離間隔に接近していて、連結軸４５は融通穴４９の限界位置に十分に大きい突当たり力で突き当たっている。窓形成基体２２はそのような突当たり力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に突き当たり、結果的に、窓形成基体２２は真空容器１５にその力で締め付けられている。
【００３６】
図６と図９に示されるように、簡易締付器具３８は、４つが用いられている。窓形成基体２２と真空容器１５の窓形成基体取付面２８が簡易締付器具３８により締め付けられる場合には、ボルト通し穴３６の位置のボルトによる締め付けは不要である。ボルト通し穴３６の位置の複数のボルトによる締め付けは、装置全体の輸送中に有効である。このような締め付け器具の機構は、下死点機構又は上死点機構として知られる周知機構（ハッチ蓋締付機構）である。
【００３７】
図１０は、電子線取出用ケーシング１の一部が切開されて見える内部の電子線源真空容器１５を示している。電子線源真空容器１５の内部に、電子放出媒体を内蔵するカートリッジ５１が交換自在に装着されて電子線源真空容器１５に取り付けられている。電子線源真空容器１５の内部には、図１１に抽象的に示されるように、保護管５２が配置されている。保護管５２は、電子線源真空容器１５の軸心線（突出方向Ｙに向く）を共有している。カートリッジ５１は、保護管５２の中央に位置して軸心線方向（突出方向Ｙ）に延びている。
【００３８】
カートリッジ５１は、軸心線方向に延びるフィラメント（電子放出媒体）５３を装着している。フィラメント５３はカソードを形成し、既述の電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１、特に、その電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３はアノードを形成している。カートリッジ５１は、軸心線方向に長い電子線ビーム５４をカーテン状に生成する。電子線ビーム５４のＸ軸方向幅は軸心線方向幅に比べて顕著に狭い。生成される電子線ビーム５４の軸心線方向幅が互いに異なる複数の種類がカートリッジ５１として用意され、交換自在に用いられ得る。
【００３９】
制御盤面７の電子線エネルギー選択操作部位を操作することにより、電子線のエネルギーを段階的に又は連続的に選択することができる。図１２に示されるように、そのエネルギーは、８０〜３００ｋＶの電位差の加速される。８０〜１２０ｋｅＶの範囲のエネルギー型は、極低エネルギー型と発明者により区分けの便宜のために仮に呼ばれる。１５０〜３００ｋｅＶの範囲のエネルギー型は、低エネルギー型と仮に呼ばれる。同一材料の照射対象物体５５に対して、極低エネルギー型の電子線は、照射対象物体５５の表面領域５６に透過的に浸透するが、内部領域５７には浸透しない。
【００４０】
低エネルギー型の電子線は、照射対象物体５５の表面領域５７を透過し更に内部領域５７に透過的に浸透する。より大きいエネルギーの電子線は、内部領域５７の中でより深い位置に浸透する。このような透過浸透性は、空気のような気体、水のような液体、金属のような固体に対して共通である。複数種類のカートリッジ５１は、それぞれに、既述の通りに調整される電子線エネルギーを生成することができる。
【００４１】
処理対象物体５５を搬送する処理対象物体搬送装置は、図３に示されるように、搬送方向Ｘ方向に進行する搬送面５８を形成している。搬送面５８は、電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１（図３参照）に対向し、カーテン状の電子線流の中心面（例示：鉛直面）に直交する搬送面処理部位５９を有している。そのような面は、無端状ベルトにより形成されている。搬送面処理部位５９は、連続的に搬送方向Ｘ方向に移動し、又は、間欠的に移動する。搬送面処理部位５９に載置される処理対象物体５５位置又はその位置に対応する位置が検出され、連続的に流れる照射対象物体５５、又は、一旦停止する照射対象物体５５に対する電子線流照射時間が調整される。その照射時間は、制御盤面７に対する操作により設定される。
【００４２】
図１３は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２は、既述の複数のボルト通し穴３６の位置で複数の取付ボルト６２により真空容器１５の窓形成基体取付面２８に取り付けられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、ボルト３５により窓形成基体２２と薄膜押さえ２４との間に挟着されて保持されている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、スリット形成盤３１の既述の単一面６４に均等圧的に接合している。
【００４３】
電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１は、ユニット化されている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１は、装置全体又はこれを製造するメーカの工場で組み立てられ、装置が設置される現場で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に取付ボルト６２で取り付けられている。電子線取出用ケーシング端面５、又は、両側着脱自在ケーシング８が外されれば、図１３に示されるように、電子線源真空容器１５と搬送面処理部位５９の間には、作業上の障害物がなく、作業員は取付ボルト６２によりユニット構造のＴｉ薄膜窓構造２１を真空容器１５の窓形成基体取付面２８に簡易に取り付けることができる。Ｔｉ薄膜窓構造２１は、それの交換時には、取付ボルト６２を緩めて簡易に電子線源真空容器１５から取り外され得る。
【００４４】
電子線源真空容器１５の中が真空にされ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は１気圧を受けて窓形成基体２２に吸着し、特には、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３はスリット形成体３１を構成するスリット形成薄板３４の集合体の下面（外側面）の単一面６４に吸着して密着する。このため、薄膜押さえ２４の締め付け力が弱く、又は、それがない場合にも、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。
【００４５】
カートリッジ５１ｌから生成される電子がアノードの方向に加速されて、概ねカーテン状の電子線流が電子線源真空容器１５の中に生成される。その電子線流は、スリット形成体３１のスリット形成薄板３４の空隙を通過し、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３を透過する。電子線流の一部は電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３を構成する原子又は分子に非弾性散乱的に繰り返して衝突し、そのエネルギーを失って電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３の中で減衰して停止する。
【００４６】
電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に侵入した電子線流の他の一部は、原子、分子に跳ね返されて、反射電子として入射側面から電子線源真空容器１５の中に逆戻りし、電子線流の更に他の部分は電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３を透過し、薄膜押さえ２４の中央穴を通過して、空気中に投入される。電子線流は、次に空気に対して非弾性散乱的に衝突して更に拡散する。電子線流は、カーテン状流れと拡散流の混合流に空気中で形成される。空気中で減速される電子線は、照射対象物体５５の極く表層の部分の物性を変える。より高い高エネルー線は、より内部に侵入してその内部の物性を変える。照射対象物体５５の表面に付着する細菌のような微生物を死滅させる。
【００４７】
照射対象物体５５の近傍領域で空気により非弾性的に衝突して拡散される電子線の非弾性衝突確率は、照射対象物体５５の表層の全領域で均一であり、照射対象物体５５の表層の物性を穏やかに変化させる。入射時に速度がより遅い電子は空気と照射対象物体５５に対してより浅く浸透し、入射時に速度がより速い電子は照射対象物体５５に対してより深く浸透する。３００ｋｅＶ以下の低エネルギー電子線は、照射対象物体５５の物性を緩やかに変化させて破壊的変化を抑制し、且つ、その物性変化は深さ方向にも概ね均等化する。低エネルギー発生装置は、高エネルギー発生装置が受ける法律的規制を受けず、低エネルギー発生装置の設備コストは高エネルギー発生装置の設備コストより格段に低い。低エネルギー化は、照射対象物体５５の物性変化を穏やかに浅くも深くも均等化する一石二鳥、一石三鳥の効果を奏する。
【００４８】
図１４は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２では、取付ボルト６２は原則的に用いられない。取付ボルト６２に替えられて簡易締付器具３８が用いられている。簡易締付器具３８としては、４つが用いられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の窓形成基体２２は、真空容器１５の窓形成基体取付面２８の四隅で簡易締付器具３８によりワンタッチ式に圧着されて取り付けられる。実施の本形態では、作業員の作業はより簡素化される。電子線源真空容器１５が真空にされれば、窓形成基体２２は十分に大きい密着力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に接合し、且つ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。
【００４９】
簡易締付器具３８は、取付ボルト６２に比べて電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に生起させる応力を低減することができ、簡易締付器具３８は運転中に電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に過大な応力を作用させない。運転中は、簡易締付器具３８は取り外され得る。運転中に常態的に電子線流に曝露される電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、高熱状態に維持される。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が電子線源真空容器１５に対して緩やかに保持され、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に生成される応力は十分に小さくてすむ。
【００５０】
図１５は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２では、取付ボルト６２は原則的に用いられず、簡易締付器具３８としては、２つが用いられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の窓形成基体２２は、真空容器１５の窓形成基体取付面２８の二隅で簡易締付器具３８によりワンタッチ式に圧着されて取り付けられる。窓形成基体２２の他の二隅は、あり合わせの適当な器具（例示：粘着テープ）で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に仮止めされ得る。
【００５１】
実施の本形態では、４隅の機械的結合により真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける窓形成基体２２の応力が減少し、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が窓形成基体２２を介して真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける応力が格段に小さくなる。電子線源真空容器１５が真空にされれば、窓形成基体２２は十分に大きい密着力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に接合し、且つ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。
【００５２】
図１６は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２では、取付ボルト６２は原則的に用いられず、簡易締付器具３８としては、２つが用いられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の窓形成基体２２は、真空容器１５の窓形成基体取付面２８の二隅で簡易締付器具３８によりワンタッチ式に圧着されて取り付けられる。窓形成基体２２の他の二隅は、あり合わせの適当な器具で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に仮止めされる。実施の本形態では、４隅の機械的結合により真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける窓形成基体２２の応力が減少し、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が窓形成基体２２を介して真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける応力が格段に小さくなる。
【００５３】
電子線源真空容器１５が真空にされれば、窓形成基体２２は十分に大きい密着力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に接合し、且つ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。実施の本形態では、電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の構造的弱体性を補完する強化構造枠（図示されず）が電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１に追加される。
【００５４】
強化構造枠は、窓形成基体２２を強化する枠として窓形成基体２２に一体的に構造化される。更に、強化構造枠は、薄膜押さえ２４を強化する枠として薄膜押さえ２４に一体的に構造化され得る。窓形成基体２２と薄膜押さえ２４とを強化する枠は、窓形成基体２２と薄膜押さえ２４とに一体的に構造化され、又は、窓形成基体２２と電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３と薄膜押さえ２４とが一体化されている電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１を全体的に強化する枠として電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１に一体的に構造化され得る。
【００５５】
電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３のサイズが大きくなれば、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の運送中に自重で重力的に撓み変形する恐れがある。運転中の電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、大気圧により窓形成基体２２に均圧的に押しつけれてそのような撓みは回避されるが、強化構造枠は運送中の電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に過分な応力を発生させない。強化構造枠は、非運転中の着脱中の前後傾斜部位６１又は簡易締付器具３８による締付け時又は緩ませ時の電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３の変形を回避することができる。
【００５６】
本発明によるエネルギー線投射装置は、殺菌、物性改質処理に適用される。殺菌は、プール、温泉フロの水の殺菌、食品、飲料水容器の内面の殺菌の微生物的処理が適正である。物性改質処理は、分子の化学的結合と分子の連鎖状態の化学的分断が適正である。そのような結合又は分断として、ゴム、樹脂、それらのフィルムの表面硬化、耐熱性向上、耐候性向上、親水性付与、不織布加工、グラフト重合による繊維の難燃性向上、インク乾燥、接着剤硬化（ラミネート加工）が適正である。
【００５７】
電子線の低エネルギー化は、処理速度の大幅な高速化（例示：熱処理技術の１００倍化、紫外線照射の５倍化）、消費電力の大幅な削減（例示：熱処理技術の１／５０倍化、紫外線照射の１／２５倍化）を可能にする。電子線の低エネルギー化は、処理対象物体の常温処理（例示：熱処理技術は８０゜Ｃ以上、紫外線照射は４０゜Ｃ以上）を可能にし、熱にて弱い物体の処理を可能にする。電子線を金属ターゲットに照射することにより、特性Ｘ線を得ることができることは周知である。電子線、Ｘ線に限られず、他のエネルギーを得ることは容易である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によるエネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法は、取出窓の取付けと組立の簡素化を実現する。そのような取出窓を用いたエネルギー投射装置の生産のために利用することにより生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるエネルギー線投射装置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図２は、図１の装置の内部を示す正面断面図である。
【図３】図３は、図２の側面断面図である。
【図４】図４は、図１の一部の正面断面図である。
【図５】図５は、図１の一部の正面断面図である。
【図６】図６は、図４の平面断面図である。
【図７】図７は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の他の形態を示す正面断面である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、着脱器具をそれぞれに示す正面図と側面図である。
【図９】図９は、図６の側面図ある。
【図１０】図１０は、電子発生部位を示す斜軸投影図である。
【図１１】図１１は、図１０の側面断面図である。
【図１２】図１２は、エネルギーと透過深度を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の他の形態を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１５…真空容器
２１…取出窓
２２…本体
２３…薄膜
２４…押さえ
２８…取付面（第１取付面）
３１…スリット形成体
３４’…隙間
３５…ボルト
３８…着脱器具（ボルト）
３９…第２固着部位
４１…第１固着部位
５１…エネルギー線生成器
５５…処理対象物体
６４…取付面（第２取付面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法に関し、特に、低エネルギー線を有効に利用するエネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子線、α線のような荷電粒子線、Ｘ線、ガンマ線のような中性粒子線は、物体の物理的処理又は化学的処理のためにその利用が有望視されている。公知の粒子線処理は、主に真空中で行われている。真空中の処理では、処理対象物体を真空容器に対して出し入れする処理が必要であり、そのため粒子線処理の速度が全体として遅くなる。
【０００３】
したがって、粒子線を大気中に取り出し、処理対象物体を大気中で処理することが望まれる。このような空気中処理の有用性を活用するために、真空容器に粒子線取出窓が取り付けられている（後掲特許文献参照）。
【０００４】
エネルギー線のうち特に電子線は、それの広範囲な利用が望まれている。粒子線取出窓の主構成要素である粒子線透過薄膜は、これに過大な応力歪みを生じさせない状態で取り付けることが重要である。極めて薄く形成される電子線透過薄膜は、これを透過する間に電子線からエネルギーを奪い取って高温に発熱し、熱応力変形とその金属組織の直接の破壊とにより劣化速度が速い。電子線投射装置の普及は、電子線透過薄膜の頻繁な交換を前提にする。
【０００５】
処理効率の向上のために処理対象物体を連続的に移送する搬送装置のような付随的機械装置が配置され作業員の手が届き難い作業環境では、エネルギー線透過薄膜の交換作業が更に一層に簡素化され容易化されることが求められる。
【０００６】
【特許文献１】
日本国特許第３３２２５０６号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、エネルギー線透過薄膜の交換作業が更に一層に簡素化され容易化されるエネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００９】
本発明によるエネルギー線投射装置は、真空容器（１５）と、真空容器（１５）の中に配置されエネルギー線を生成するエネルギー線生成器（５１）と、取出窓（２１）と、取出窓（２１）を真空容器（１５）に着脱自在に取り付ける着脱器具（ボルト，３８）とから構成されている。取出窓（２１）は、本体（２２）と、本体（２２）に結合し、エネルギー線が透過する材料で形成される薄膜（２３）とから形成されている。具体的には、本体（２２）は、真空容器（１５）に形成される第１取付面（２８）に接合し、薄膜（２３）は、真空容器（１５）の側と反対の側で本体（２２）に形成される第２取付面（６４）に接合する。
【００１０】
取出窓（２１）から取り出されるエネルギー線が用いられて多様な処理が大気中で実行される。エネルギー線は大気中で散乱的に拡散し、処理対象物質に空間的に均一に分散し、処理精度が向上する。取出窓は、容易に交換が可能であり、処理よる生産効率が向上する。
【００１１】
着脱器具（３８）は、真空容器（１５）に固着される第１固着部位（４１）と、本体（２２）に固着される第２固着部位（３９）とから構成されている。第２固着部位（３９）は第１固着部位（４１）に結合する。取付操作の容易化のために、第１固着部位（４１）と第２固着部位（３９）とは、回転自在に結合していて、ワンタッチ操作が可能であり、手狭な領域で不用意に作業員の手指が触れて極く薄い薄膜に損傷を与ることを有効に回避することができる。
【００１２】
薄膜（２３）は、着脱自在な取出窓（２１）に支持され保護されて簡易に真空容器（１５）に着脱され、特に、着脱のうち取付が重要である。取出窓（２１）は、薄膜（２３）を本体（２２）に押さえ込む押さえ（２４）を更に形成し、薄膜（２３）は押さえ（２４）と本体（２２）の間に挟持される。真空容器（１５）に取付面（２８）を形成することは重要である。取出窓（２１）の本体（２２）は、薄膜（２３）の面が取付面（２８）に対して適正角度になるように確実に位置決めされて、真空容器（１５）に取り付けられる。
【００１３】
取出窓（２１）は、押さえ（２４）を本体（２２）に着脱自在に取り付ける他の着脱器具を更に形成することが好ましい。他の着脱器具は複数のボルト（３５）であり得る。複数箇所の取付固定部位でワンタッチ式着脱器具を用いる必要はない。ワンタッチ式着脱器具で仮止めされる取出窓（２１）をボルトにより正式に真空容器に固着することは、作業を容易化する。運転中は大気圧により真空容器に吸着される取出窓（２１）は、着脱の作業中には、仮止めにより重力に逆らってある程度に支持されることが重要であり、着脱器具により取出窓（２１）が作業中に完全に真空容器に吸着的に強固に取り付けられる必要はない。
【００１４】
取出窓（２１）は、本体（２２）と、薄膜（２３）と、薄膜（２３）を本体（２２）に押さえ込む押さえ（２４）とから形成される。薄膜（２３）は、本体（２２）と押さえ（２４）の間に挟持されることが好ましい。薄膜（２３）は、着脱自在な取出窓（２１）に支持され保護されて簡易に真空容器（１５）に着脱され、特に、着脱のうち取付が重要である。
【００１５】
本発明によるエネルギー線取出窓は、真空容器（１５）に形成される第１取付面（２８）に接合する本体（２２）と、真空容器（１５）の側と反対の側で本体（２２）に形成される第２取付面（６４）に接合する薄膜（２３）と、反対の側で本体（２２）に結合する押さえ（２４）とを構成し、薄膜（２３）は、押さえ（２４）と本体（２２）の間に挟持される。
【００１６】
エネルギー線取出窓は、ユニット化されている。手指で極く薄い薄膜に触れずに手指で本体を持って真空容器に対してそのユニットを装着することができ、薄膜に損傷を与えることを回避することができる。
【００１７】
薄膜（２３）は、薄膜（２３）を透過するエネルギー線のビーム性とエネルギー減衰に重大な影響を与える。第１取付面（２８）と第２取付面（６４）とを形成することにより、真空容器（１５）に着脱自在である取出窓の着脱とそれ自体の組立が容易であり、その組立の際の薄膜（２３）に無用な応力を発生させず、結果的に、エネルギー線投射装置の効率的運転を促進することができる。
【００１８】
薄膜は、Ｔｉ薄膜（２３）が特に有効である。透過性を良好にするための電子分散と強度の両面で、Ｔｉ薄膜が優れている。Ｔｉ薄膜（２３）は、Ｔｉが主成分であり、合金であり得る。Ｔｉ薄膜（２３）は、０．１ｍｍより薄いことが好ましい。
【００１９】
本体（２２）は、周囲枠と、周囲枠に囲まれるスリット形成体（３１）とから形成されている。スリット形成体（３１）は、本体（２２）から金属薄膜（２３）に向かう方向に貫通する多数の隙間（３４’）と、金属薄膜（２３）が接合する単一面（６４）とを有する。スリット形成盤（３１）は、電子線の通過を邪魔せず、且つ、薄膜（２３）を多点的に、多線的に、又は、多面的に支持し、薄膜の原形性を有効に保持する。スリット形成体は、エネルギー線の通過を容易にし、且つ、大気圧を受ける薄膜に歪みが発生することを有効に回避することができる。
【００２０】
本発明によるエネルギー線取出方法は、窓本体（２２）に薄膜を接合して取出窓ユニット（２１）を組み立てる手順と、窓本体（２２）を真空容器（１５）に接合することにより取出窓ユニット（２１）を真空容器（１５）に取りつける手順と、真空容器（１５）の中で粒子を生成する手順と、粒子を取出窓ユニット（２１）から大気中に取り出す手順と、粒子の生成を停止する手順と、取出窓ユニット（２１）を真空容器（１５）から取り外す手順とから構成されている。
【００２１】
粒子による多様な物理的、化学的処理による物体の生産の前後の取出窓（２１）の脱着が簡素であり、結果的に生産効率を向上させることができる。窓本体（２２）から薄膜（２３）を取り外す手順と、新しい薄膜（２３）を窓本体（２２）に接合する手順とにより、新鮮な薄膜の使用を促進することができ、結果的に更に生産効率を向上させることができる。
【００２２】
薄膜（２３）をＴｉ又はＴｉが主成分である金属を用いて製作する手順が追加される。取出窓ユニット（２１）の下方の大気中で処理対象物体（５５）を搬送する手順と、取出窓ユニット（２１）から取り出される荷電粒子を大気中の処理対象物体（５５）に照射する手順とを更に構成する。その照射する手順は、処理対象物体（５５）の物性を変える手順を形成し、物性は、処理対象物体の表面付着微生物の破壊、処理対象物体の表面硬化、処理対象物体の耐熱性向上、処理対象物体の耐水性向上、処理対象物体の親水性向上、処理対象物体の難燃性向上から選択される。
【００２３】
取出窓ユニットを冷却する手順の追加は重要である。冷却する手順は、窓本体（２２）に冷却媒体を循環的に通す手順を形成する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明によるエネルギー線投射装置の実施の形態は、図１に示されるように、電子線取出用ケーシングが電源ケーシングとともに一体的に設けられている。その電子線取出用ケーシング１は、電源ケーシング２に対して水平方向に突出する突出型ケーシングとして構成されている。電子線取出用ケーシング１は、工作作業室、食品生産室、病院のような建物内床に載置されて据え付けられ、固定自在なキャスタ輪を介して、床面３に安定的に配置される。エネルギー線としては、電子線のような粒子線、Ｘ線又はα線のようなエネルギー線が含まれるが、エネルギー線投射装置として、特に、電子線投射装置が記述される。
【００２５】
電子線取出用ケーシング１の底面は、電源ケーシング２の底面又は床面３に対して十分に高い位置に位置する。床面３と電子線取出用ケーシング１の底面との間に、コンベア４が配置される。コンベア４の搬送方向Ｘは、電子線取出用ケーシング１が電源ケーシング２に対して突出する突出方向Ｙに直交する概水平方向に向き付けられている。突出方向Ｙと搬送方向Ｘは、ともに水平方向に向き、互いに直交している。
【００２６】
電子線取出用ケーシング１の突出方向Ｙに直交する電子線取出用ケーシング端面５は、それの一部として斜面６を形成している。制御盤面７は、斜面６の一部として形成されている。制御盤面７には、電源操作面、冷却操作面、電子線エネルギー選択操作面が形成されている。電子線取出用ケーシング１の両側面部位のケーシングは、両側着脱自在ケーシング８として形成されている。両側着脱自在ケーシング８は、概ね搬送方向Ｘに直交している。
【００２７】
図２は、電子線取出用ケーシング１と電源ケーシング２とが除かれて露出するエネルギー線発生装置の本体構造の外観を示している。電源ケーシング２の内部には、電源タンク１２が配置されている。電子線取出用ケーシング１の内部には、電子線源真空容器１５と、真空容器支持構造１７と、図３に示されるコンベア搬送面規定台１８とが配置されている。
【００２８】
図４は、電子線源真空容器１５と本発明による電子線取出窓の実施の形態の電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１との着脱構造関係を示している。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１は、窓形成基体２２と、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３と、両側又は４周の薄膜押さえ２４とから形成されている。電子線源真空容器１５には、長方形状の穴２７が開けられている。
【００２９】
真空容器１５の下面（外側面）は、真空保持可能である窓形成基体取付面２８として形成されている。窓形成基体２２は、窓形成基体取付面２８に密着的に接合している。窓形成基体２２には、長方形状の電子線通過穴２９が形成されている。電子線通過穴２９には、長方形状のスリット形成体３１が形成されている。
【００３０】
スリット形成体３１の下面は、電子線透過取出Ｔｉ薄膜取付面３２として形成されている。スリット形成体３１には、後述されるように、多数の電子線通過スリットが開けられている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、窓形成基体２２の下面と薄膜押さえ２４の四周域部分の上面との間に挟まれて窓形成基体２２に固着されている。窓形成基体２２と薄膜押さえ２４とには、第２電子線通過穴３７が開けられている。
【００３１】
図５は、スリット形成体３１と電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３との接合関係の詳細を示している。スリット形成体３１は、両側面が概鉛直面に形成される多数のスリット形成薄板３４の集合体である。その集合体は、格子状に形成され得る。スリット形成薄板３４の最大厚みは１．０ｍｍの程度（実施例では１．０ｍｍ）に設計され、隣り合う２枚のスリット形成薄板３４の間の最小間隔は数ｍｍの程度（実施例では５．０ｍｍ）に設計されている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜取付面３２は、Ｔｉ薄膜として製作されていて、その膜厚は０．１ｍｍ又はそれ以下の程度である。隣り合う２枚のスリット形成薄板３４の間に形成されるスリット空隙３４’は、電子加速方向にに概ね一致する鉛直方向Ｚに延びている。スリット形成薄板３４の複数の下面の集合は、後述される単一面６４を形成している。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、単一面６４に均等圧で接合されている。
【００３２】
図６は、窓形成基体２２と薄膜押さえ２４の結合関係を示している。薄膜押さえ２４は、周囲領域に分散する複数のボルト３５により窓形成基体２２に締め付けられている。その締付けの際に、窓形成基体２２と薄膜押さえ２４の間に電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が装着されてスリット形成体３１に固着される。図４に示されるように、窓形成基体２２を真空容器１５の窓形成基体取付面２８に取り付けるための複数のボルトを通すボルト通し穴が窓形成基体２２の周辺領域に分散的に開けられている。
【００３３】
図７は、運転時に電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１を真空容器１５の窓形成基体取付面２８に簡易にワンタッチ操作で取り付けるための簡易締付器具（ワンタッチ圧着器具）３８を示している。図８（ａ），（ｂ）は、そのラチェット器具（ワンタッチ圧着器具）３８を示している。ラチェット器具３８は、ラチェット本体３９と、一方側固定具４１と、ラチェット本体３９に固着される他方側固定具４２と、ラチェット本体３９と一方側固定具４１とを揺動自在に結合する連結リンク４３から形成されている。ラチェット本体３９には、ハンドル４４が一体に形成されている。連結リンク４３の一方端部は一方側固定具４１に回転自在に結合し、連結リンク４３の他方端部は連結軸４５を介してラチェット本体３９に回転自在に結合している。
【００３４】
図７に示されるように、他方側固定具４２には、固着用介在体４６がボルト４７により固着される。固着用介在体４６は、窓形成基体２２の下面とその下面に直交する窓形成基体２２の側面とに密着する直交接合面を有している。一方側固定具４１は、直接に又は他の介在体を介して真空容器１５の側面にボルト４８により固着される。連結軸４５は、図８に示されるように、ラチェット本体３９に開けられている融通穴４９に通されている。
【００３５】
図７に示される締付状態では、一方側固定具４１と他方側固定具４２とは最短距離間隔に接近し、一方側固定具４１に一体化されている真空容器１５と他方側固定具４２に一体化されている窓形成基体２２とはそれ以上に近づくことができない最短距離間隔に接近していて、連結軸４５は融通穴４９の限界位置に十分に大きい突当たり力で突き当たっている。窓形成基体２２はそのような突当たり力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に突き当たり、結果的に、窓形成基体２２は真空容器１５にその力で締め付けられている。
【００３６】
図６と図９に示されるように、簡易締付器具３８は、４つが用いられている。窓形成基体２２と真空容器１５の窓形成基体取付面２８が簡易締付器具３８により締め付けられる場合には、ボルト通し穴３６の位置のボルトによる締め付けは不要である。ボルト通し穴３６の位置の複数のボルトによる締め付けは、装置全体の輸送中に有効である。このような締め付け器具の機構は、下死点機構又は上死点機構として知られる周知機構（ハッチ蓋締付機構）である。
【００３７】
図１０は、電子線取出用ケーシング１の一部が切開されて見える内部の電子線源真空容器１５を示している。電子線源真空容器１５の内部に、電子放出媒体を内蔵するカートリッジ５１が交換自在に装着されて電子線源真空容器１５に取り付けられている。電子線源真空容器１５の内部には、図１１に抽象的に示されるように、保護管５２が配置されている。保護管５２は、電子線源真空容器１５の軸心線（突出方向Ｙに向く）を共有している。カートリッジ５１は、保護管５２の中央に位置して軸心線方向（突出方向Ｙ）に延びている。
【００３８】
カートリッジ５１は、軸心線方向に延びるフィラメント（電子放出媒体）５３を装着している。フィラメント５３はカソードを形成し、既述の電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１、特に、その電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３はアノードを形成している。カートリッジ５１は、軸心線方向に長い電子線ビーム５４をカーテン状に生成する。電子線ビーム５４のＸ軸方向幅は軸心線方向幅に比べて顕著に狭い。生成される電子線ビーム５４の軸心線方向幅が互いに異なる複数の種類がカートリッジ５１として用意され、交換自在に用いられ得る。
【００３９】
制御盤面７の電子線エネルギー選択操作部位を操作することにより、電子線のエネルギーを段階的に又は連続的に選択することができる。図１２に示されるように、そのエネルギーは、８０〜３００ｋＶの電位差の加速される。８０〜１２０ｋｅＶの範囲のエネルギー型は、極低エネルギー型と発明者により区分けの便宜のために仮に呼ばれる。１５０〜３００ｋｅＶの範囲のエネルギー型は、低エネルギー型と仮に呼ばれる。同一材料の照射対象物体５５に対して、極低エネルギー型の電子線は、照射対象物体５５の表面領域５６に透過的に浸透するが、内部領域５７には浸透しない。
【００４０】
低エネルギー型の電子線は、照射対象物体５５の表面領域５７を透過し更に内部領域５７に透過的に浸透する。より大きいエネルギーの電子線は、内部領域５７の中でより深い位置に浸透する。このような透過浸透性は、空気のような気体、水のような液体、金属のような固体に対して共通である。複数種類のカートリッジ５１は、それぞれに、既述の通りに調整される電子線エネルギーを生成することができる。
【００４１】
処理対象物体５５を搬送する処理対象物体搬送装置は、図３に示されるように、搬送方向Ｘ方向に進行する搬送面５８を形成している。搬送面５８は、電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１（図３参照）に対向し、カーテン状の電子線流の中心面（例示：鉛直面）に直交する搬送面処理部位５９を有している。そのような面は、無端状ベルトにより形成されている。搬送面処理部位５９は、連続的に搬送方向Ｘ方向に移動し、又は、間欠的に移動する。搬送面処理部位５９に載置される処理対象物体５５位置又はその位置に対応する位置が検出され、連続的に流れる照射対象物体５５、又は、一旦停止する照射対象物体５５に対する電子線流照射時間が調整される。その照射時間は、制御盤面７に対する操作により設定される。
【００４２】
図１３は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２は、既述の複数のボルト通し穴３６の位置で複数の取付ボルト６２により真空容器１５の窓形成基体取付面２８に取り付けられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、ボルト３５により窓形成基体２２と薄膜押さえ２４との間に挟着されて保持されている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、スリット形成盤３１の既述の単一面６４に均等圧的に接合している。
【００４３】
電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１は、ユニット化されている。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１は、装置全体又はこれを製造するメーカの工場で組み立てられ、装置が設置される現場で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に取付ボルト６２で取り付けられている。電子線取出用ケーシング端面５、又は、両側着脱自在ケーシング８が外されれば、図１３に示されるように、電子線源真空容器１５と搬送面処理部位５９の間には、作業上の障害物がなく、作業員は取付ボルト６２によりユニット構造のＴｉ薄膜窓構造２１を真空容器１５の窓形成基体取付面２８に簡易に取り付けることができる。Ｔｉ薄膜窓構造２１は、それの交換時には、取付ボルト６２を緩めて簡易に電子線源真空容器１５から取り外され得る。
【００４４】
電子線源真空容器１５の中が真空にされ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は１気圧を受けて窓形成基体２２に吸着し、特には、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３はスリット形成体３１を構成するスリット形成薄板３４の集合体の下面（外側面）の単一面６４に吸着して密着する。このため、薄膜押さえ２４の締め付け力が弱く、又は、それがない場合にも、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。
【００４５】
カートリッジ５１ｌから生成される電子がアノードの方向に加速されて、概ねカーテン状の電子線流が電子線源真空容器１５の中に生成される。その電子線流は、スリット形成体３１のスリット形成薄板３４の空隙を通過し、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３を透過する。電子線流の一部は電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３を構成する原子又は分子に非弾性散乱的に繰り返して衝突し、そのエネルギーを失って電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３の中で減衰して停止する。
【００４６】
電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に侵入した電子線流の他の一部は、原子、分子に跳ね返されて、反射電子として入射側面から電子線源真空容器１５の中に逆戻りし、電子線流の更に他の部分は電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３を透過し、薄膜押さえ２４の中央穴を通過して、空気中に投入される。電子線流は、次に空気に対して非弾性散乱的に衝突して更に拡散する。電子線流は、カーテン状流れと拡散流の混合流に空気中で形成される。空気中で減速される電子線は、照射対象物体５５の極く表層の部分の物性を変える。より高い高エネルー線は、より内部に侵入してその内部の物性を変える。照射対象物体５５の表面に付着する細菌のような微生物を死滅させる。
【００４７】
照射対象物体５５の近傍領域で空気により非弾性的に衝突して拡散される電子線の非弾性衝突確率は、照射対象物体５５の表層の全領域で均一であり、照射対象物体５５の表層の物性を穏やかに変化させる。入射時に速度がより遅い電子は空気と照射対象物体５５に対してより浅く浸透し、入射時に速度がより速い電子は照射対象物体５５に対してより深く浸透する。３００ｋｅＶ以下の低エネルギー電子線は、照射対象物体５５の物性を緩やかに変化させて破壊的変化を抑制し、且つ、その物性変化は深さ方向にも概ね均等化する。低エネルギー発生装置は、高エネルギー発生装置が受ける法律的規制を受けず、低エネルギー発生装置の設備コストは高エネルギー発生装置の設備コストより格段に低い。低エネルギー化は、照射対象物体５５の物性変化を穏やかに浅くも深くも均等化する一石二鳥、一石三鳥の効果を奏する。
【００４８】
図１４は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２では、取付ボルト６２は原則的に用いられない。取付ボルト６２に替えられて簡易締付器具３８が用いられている。簡易締付器具３８としては、４つが用いられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の窓形成基体２２は、真空容器１５の窓形成基体取付面２８の四隅で簡易締付器具３８によりワンタッチ式に圧着されて取り付けられる。実施の本形態では、作業員の作業はより簡素化される。電子線源真空容器１５が真空にされれば、窓形成基体２２は十分に大きい密着力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に接合し、且つ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。
【００４９】
簡易締付器具３８は、取付ボルト６２に比べて電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に生起させる応力を低減することができ、簡易締付器具３８は運転中に電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に過大な応力を作用させない。運転中は、簡易締付器具３８は取り外され得る。運転中に常態的に電子線流に曝露される電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、高熱状態に維持される。電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が電子線源真空容器１５に対して緩やかに保持され、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に生成される応力は十分に小さくてすむ。
【００５０】
図１５は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２では、取付ボルト６２は原則的に用いられず、簡易締付器具３８としては、２つが用いられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の窓形成基体２２は、真空容器１５の窓形成基体取付面２８の二隅で簡易締付器具３８によりワンタッチ式に圧着されて取り付けられる。窓形成基体２２の他の二隅は、あり合わせの適当な器具（例示：粘着テープ）で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に仮止めされ得る。
【００５１】
実施の本形態では、４隅の機械的結合により真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける窓形成基体２２の応力が減少し、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が窓形成基体２２を介して真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける応力が格段に小さくなる。電子線源真空容器１５が真空にされれば、窓形成基体２２は十分に大きい密着力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に接合し、且つ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。
【００５２】
図１６は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示している。実施の本形態の窓形成基体２２では、取付ボルト６２は原則的に用いられず、簡易締付器具３８としては、２つが用いられる。電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の窓形成基体２２は、真空容器１５の窓形成基体取付面２８の二隅で簡易締付器具３８によりワンタッチ式に圧着されて取り付けられる。窓形成基体２２の他の二隅は、あり合わせの適当な器具で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に仮止めされる。実施の本形態では、４隅の機械的結合により真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける窓形成基体２２の応力が減少し、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３が窓形成基体２２を介して真空容器１５の窓形成基体取付面２８から受ける応力が格段に小さくなる。
【００５３】
電子線源真空容器１５が真空にされれば、窓形成基体２２は十分に大きい密着力で真空容器１５の窓形成基体取付面２８に接合し、且つ、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は十分に大きい密着力で窓形成基体２２に接合する。実施の本形態では、電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の構造的弱体性を補完する強化構造枠（図示されず）が電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１に追加される。
【００５４】
強化構造枠は、窓形成基体２２を強化する枠として窓形成基体２２に一体的に構造化される。更に、強化構造枠は、薄膜押さえ２４を強化する枠として薄膜押さえ２４に一体的に構造化され得る。窓形成基体２２と薄膜押さえ２４とを強化する枠は、窓形成基体２２と薄膜押さえ２４とに一体的に構造化され、又は、窓形成基体２２と電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３と薄膜押さえ２４とが一体化されている電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１を全体的に強化する枠として電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１に一体的に構造化され得る。
【００５５】
電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３のサイズが大きくなれば、電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の運送中に自重で重力的に撓み変形する恐れがある。運転中の電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３は、大気圧により窓形成基体２２に均圧的に押しつけれてそのような撓みは回避されるが、強化構造枠は運送中の電子線透過取出Ｔｉ薄膜窓構造２１の電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３に過分な応力を発生させない。強化構造枠は、非運転中の着脱中の前後傾斜部位６１又は簡易締付器具３８による締付け時又は緩ませ時の電子線透過取出Ｔｉ薄膜２３の変形を回避することができる。
【００５６】
本発明によるエネルギー線投射装置は、殺菌、物性改質処理に適用される。殺菌は、プール、温泉フロの水の殺菌、食品、飲料水容器の内面の殺菌の微生物的処理が適正である。物性改質処理は、分子の化学的結合と分子の連鎖状態の化学的分断が適正である。そのような結合又は分断として、ゴム、樹脂、それらのフィルムの表面硬化、耐熱性向上、耐候性向上、親水性付与、不織布加工、グラフト重合による繊維の難燃性向上、インク乾燥、接着剤硬化（ラミネート加工）が適正である。
【００５７】
電子線の低エネルギー化は、処理速度の大幅な高速化（例示：熱処理技術の１００倍化、紫外線照射の５倍化）、消費電力の大幅な削減（例示：熱処理技術の１／５０倍化、紫外線照射の１／２５倍化）を可能にする。電子線の低エネルギー化は、処理対象物体の常温処理（例示：熱処理技術は８０゜Ｃ以上、紫外線照射は４０゜Ｃ以上）を可能にし、熱にて弱い物体の処理を可能にする。電子線を金属ターゲットに照射することにより、特性Ｘ線を得ることができることは周知である。電子線、Ｘ線に限られず、他のエネルギーを得ることは容易である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によるエネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法は、取出窓の取付けと組立の簡素化を実現する。そのような取出窓を用いたエネルギー投射装置の生産のために利用することにより生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるエネルギー線投射装置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図２は、図１の装置の内部を示す正面断面図である。
【図３】図３は、図２の側面断面図である。
【図４】図４は、図１の一部の正面断面図である。
【図５】図５は、図１の一部の正面断面図である。
【図６】図６は、図４の平面断面図である。
【図７】図７は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の他の形態を示す正面断面である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、着脱器具をそれぞれに示す正面図と側面図である。
【図９】図９は、図６の側面図ある。
【図１０】図１０は、電子発生部位を示す斜軸投影図である。
【図１１】図１１は、図１０の側面断面図である。
【図１２】図１２は、エネルギーと透過深度を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の他の形態を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明によるエネルギー線取出窓の実施の更に他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１５…真空容器
２１…取出窓
２２…本体
２３…薄膜
２４…押さえ
２８…取付面（第１取付面）
３１…スリット形成体
３４’…隙間
３５…ボルト
３８…着脱器具（ボルト）
３９…第２固着部位
４１…第１固着部位
５１…エネルギー線生成器
５５…処理対象物体
６４…取付面（第２取付面）
Claims (12)
- 真空容器と、
前記真空容器の中に配置されエネルギー線を生成するエネルギー線生成器と、
取出窓と、
前記取出窓を前記真空容器に着脱自在に取り付ける着脱器具とを具え、
前記取出窓は、
本体と、
前記本体に結合し前記エネルギー線が透過する材料で形成される薄膜を備える
エネルギー線投射装置。 - 前記着脱器具は、
前記真空容器に固着される第１固着部位と、
前記本体に固着される第２固着部位とを備え、
前記第２固着部位は前記第１固着部位に結合する
請求項１のエネルギー線投射装置。 - 前記取出窓は、
前記薄膜を前記本体に押さえ込む押さえを更に備え、
前記薄膜は前記押さえと前記本体の間に挟持される
請求項１のエネルギー線投射装置。 - 前記取出窓は、前記取出窓を前記真空容器に着脱自在に取り付ける他の着脱器具を更に具える
請求項１のエネルギー線投射装置。 - 前記取出窓は、前記押さえを前記本体に着脱自在に取付ける他の着脱器具を更に備える
請求項１のエネルギー線投射装置。 - 前記薄膜はＴｉ薄膜である
請求項１〜４から選択される１請求項のエネルギー線投射装置。 - 前記Ｔｉ薄膜は０．１ｍｍより薄い
請求項５のエネルギー線投射装置。 - 前記取出窓は前記本体を強化する強化枠を更に構成する
請求項１のエネルギー線投射装置。 - 前記エネルギー線は電子であり、電子の加速エネルギーは８０ｋｅＶより大きく３００ｋｅＶより小さい
請求項１〜７から選択される１請求項のエネルギー線投射装置。 - 本体と、
薄膜と、
前記薄膜を前記本体に押さえ込む押さえとを具え、
前記薄膜は、前記押さえと前記本体の間に挟持される
エネルギー線取出窓。 - 前記本体は、
周囲枠と、
前記周囲枠に囲まれるスリット形成体とを具え、
前記スリット形成体は、
前記本体から前記金属薄膜に向かう方向に貫通する多数の隙間と、
前記金属薄膜が接合する単一面とを有する
請求項９のエネルギー線取出窓。 - 窓本体に薄膜を接合して取出窓ユニットを組み立てる手順と、
前記窓本体を真空容器に接合することにより前記取出窓ユニットを前記真空容器に取りつける手順と、
前記真空容器の中で粒子を生成する手順と、
前記粒子を前記取出窓ユニットから大気中に取り出す手順と、
前記粒子の生成を停止する手順と、
前記取出窓ユニットを前記真空容器から取り外す手順
とを構成するエネルギー線取出方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003154624A JP2004354309A (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | エネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003154624A JP2004354309A (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | エネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=34049235
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| JP2003154624A Withdrawn JP2004354309A (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | エネルギー線取出窓、エネルギー線投射装置、及び、エネルギー線取出方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2003
- 2003-05-30 JP JP2003154624A patent/JP2004354309A/ja not_active Withdrawn
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