JP6343154B2 - 窓箔保護ユニット及び電子線照射装置の整備方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子線照射装置に使用される窓箔保護ユニット、及び電子線照射装置の整備方法に関する。

従来、電子線を発生する電子線発生部と、電子線発生部を収容する筐体部と、電子線を筐体部の内部から筐体部の外部に透過させる窓箔を有する電子線透過窓部と、を備える電子線照射装置が知られている。このような電子線照射装置では、装置の性能を維持するために、必要に応じて消耗した部品の交換や整備等を行う必要がある。例えば、特許文献１には、筐体内に配置された電子銃（電子線発生部）を交換する場合に、真空ポンプを停止して筐体内を大気開放してから、当該部品の交換等を行うことが記載されている。

特開２００４−１７０３５３号公報

ところで、筐体内の真空が保持されているときには、窓箔は、筐体の外部雰囲気の気圧（例えば大気圧）によって筐体側に押し付けられた状態で安定に保持されている。一方、装置内の整備等のために、一旦、真空引きされた筐体内を筐体の外部雰囲気に開放（例えば大気開放）すると、窓箔に対する筐体側への押し付け状態が変化する場合がある。その後、再び筐体内を真空引きする際には、窓箔を開放前と同じ状態とするのは非常に困難であるため、異なる状態で筐体側に押し付けられる可能性が高く、窓箔に皺が発生してしまう可能性が高い。そして、この皺の部分からはリークが発生する虞がある。特に、電子線を透過させた後の窓箔は、その電子線透過領域が透過前よりも固くなる場合が多く、一度使用した窓箔を再度利用する際には、皺が発生しやすい傾向にある。

本発明は、真空引きされた電子線照射装置の筐体内を整備等のために筐体の外部雰囲気に開放しても、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる窓箔保護ユニット及び電子線照射装置の整備方法を提供することを目的とする。

本発明の窓箔保護ユニットは、電子線を発生する電子線発生部と、電子線発生部を収容する筐体部と、電子線を筐体部の内部から筐体部の外部に透過させる窓箔、及び窓箔を保持する枠体を有する電子線透過窓部と、を備える電子線照射装置に使用される窓箔保護ユニットであって、電子線出射側から窓箔を覆うように枠体に取り付けられ、窓箔の電子線出射側に第１の密閉空間を形成する蓋部と、第１の密閉空間の内外を連通する第１の連通部と、第１の密閉空間内の気圧を計測する圧力計と、を備える。

本発明の窓箔保護ユニットにおいては、蓋部によって形成された第１の密閉空間に対して、第１の連通部を通じて外部から気体を供給することで、第１の密閉空間内を陽圧状態として保持することができる。この際、圧力計によって密閉空間内の気圧を確認しながら、気体の供給を行うことで、適切な陽圧状態を作ることができる。このように、電子線透過窓ユニットの電子線出射側を陽圧状態に維持することで、真空引きされた筐体部を筐体部の外部雰囲気に開放しても、窓箔の状態が維持されるため、再び筐体部を真空にした際の窓箔の皺の発生が抑制される。以上のように、本発明の窓箔保護ユニットによれば、真空引きされた電子線照射装置の筐体内を整備等のために筐体部の外部雰囲気に開放しても、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる。

また、蓋部の少なくとも一部は、透明となっていてもよい。これによれば、第１の密閉空間内における窓箔の状態を目視によって確認することができるため、窓箔の状態を常に把握しながら作業を進めることができ、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる。

また、蓋部は、本体部、及び本体部と枠体との間に挟まれる気密部材を有してもよい。これによって、第１の密閉空間内の陽圧状態を適切に保持することができ、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる。

また、気密部材の形状は、本体部及び枠体に対して面接触する平板状であってもよい。これによれば、本体部と枠体とが傾くことなく密着しやすくなるため、第１の密閉空間内の陽圧状態をより適切に保持することができ、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる。

また、電子線出射側と反対側から窓箔を覆うように枠体に取り付けられ、窓箔の電子線出射側と反対側に第２の密閉空間を形成する台座部と、第２の密閉空間の内外を連通する第２の連通部と、を更に備えてもよい。第２の連通部を通じて、第２の密閉空間内を減圧することで、第２の密閉空間内を陰圧状態として保持することができる。そのため、窓箔の電子線出射側は相対的な陽圧状態が確実に保持されるため、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる。

また、本発明の電子線照射装置の整備方法は、電子線を発生する電子発生部と、電子線発生部を収容する筐体部と、電子線を筐体部の内部から筐体部の外部に透過させる窓箔、及び窓箔を保持する枠体を有する電子線透過窓部と、を備え、筐体部の内部の真空引き及び筐体部の外部雰囲気への開放が可能な電子線照射装置の整備方法であって、筐体部の内部が真空引きされた状態で窓箔の電子線出射側の空間を外部雰囲気よりも陽圧の陽圧雰囲気に保持する第１の工程と、第１の工程の後に、筐体部の内部を外部雰囲気に開放し、電子線照射装置の整備を行う第２の工程と、第２の工程の後に、筐体部の内部を真空引きする第３の工程と、第３の工程の後に、窓箔の電子線出射側の空間を外部雰囲気に開放する第４の工程と、を備える。

本発明の電子線照射装置の整備方法においては、予め、窓箔の電子線出射側の空間を陽圧雰囲気に保持してから、筐体部の内部空間を筐体部の外部雰囲気に開放して整備を行うため、整備中は、陽圧の作用によって窓箔の状態が維持される。そのため、整備後に再び筐体部を真空引きした際の窓箔の皺の発生が抑制される。これにより、真空引きされた筐体内を整備等のために筐体部の外部雰囲気に開放しても、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる。

また、第１の工程では、電子線出射側から窓箔を覆うように枠体に取り付けられ、窓箔の電子線出射側に第１の密閉空間を形成する蓋部と、第１の密閉空間の内外を連通する第１の連通部と、を備える窓箔保護ユニットを用いて、窓箔の電子線出射側の空間を陽圧雰囲気に保持してよい。これによれば、窓箔保護ユニットによって窓箔を密閉した状態で覆うことができるため、電子線出射側の空間を容易に陽圧雰囲気とすることができ、窓箔に皺が発生するのを抑制しつつ、好適に整備を行うことができる。

本発明によれば、真空引きされた電子線照射装置の筐体内を整備等のために筐体の外部雰囲気に開放しても、窓箔に皺が発生するのを抑制することができる窓箔保護ユニット及び電子線照射装置の整備方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る窓箔保護ユニットが使用される電子線照射装置の縦断面図である。 図１の電子線照射装置における電子線透過ユニットの分解斜視図である。 図１の電子線照射装置における電子線透過ユニットのＹＺ平面に沿った分解断面図である。 本発明の一実施形態に係る窓箔保護ユニットの分解斜視図である。 （ａ）電子線透過ユニットに窓箔保護ユニットの蓋部が装着された状態を示す平面図である。（ｂ）電子線透過ユニットに窓箔保護ユニットの蓋部が装着された状態を示すＹＺ平面に沿った断面図である。 （ａ）電子線透過ユニットに窓箔保護ユニットが装着された状態を示す平面図である。（ｂ）電子線透過ユニットに窓箔保護ユニットが装着された状態を示すＹＺ平面に沿った断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。便宜上、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、本実施形態に係る窓箔保護ユニットが使用される電子線照射装置の一例について説明する。図１に示されるように、電子線照射装置１は、電子線通過孔２０を形成するチャンバ（筐体部）３０と、電子線通過孔２０の後端２０ａを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた電子銃（電子線発生部）４０と、電子線通過孔２０の前端２０ｂを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた、電子線透過窓Ｗを有する電子線透過ユニット（電子線透過窓部）５０と、を備えている。電子銃４０が発生した電子線ＥＢは、電子線通過孔２０をＺ軸方向前側に進行し、電子線透過ユニット５０（電子線透過窓Ｗ）を透過して外部に出射する。このような電子線照射装置１は、照射対象物への電子線ＥＢの照射によって、当該照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質等を行うために使用される。なお、電子線照射装置１によって電子線ＥＢが照射される側である電子線出射側を前側、その反対側を後側とする。また、電子線照射装置１の構成で見た場合、電子線透過ユニット５０（電子線透過窓Ｗ）側が前側、電子銃（電子線発生部）４０側が後側となる。

チャンバ３０は、電子線を発生する電子銃４０が取り付けられた筐体３１を有している。筐体３１は、金属により円柱状に形成されている。電子線通過孔２０のうち筐体３１によって形成される部分である電子線通過孔２１の断面は、円形状となっており、電子線通過孔２１は、前側の小径部と後側の大径部とが接続された形状となっている。

電子銃４０は、金属により直方体状に形成されたケース４１を有している。ケース４１は、筐体３１の後端部に気密に固定されている。ケース４１の前壁には、ケース４１内と筐体３１内とを連通させる開口４１ａが設けられている。ケース４１の側壁には、コネクタ４３を取り付けるための開口４１ｂが設けられている。

ケース４１内には、絶縁性材料（例えば、エポキシ樹脂等）からなる絶縁ブロック４２が配置されている。絶縁ブロック４２は、ケース４１内に収容された基部４２ａと、基部４２ａからＺ軸方向前側に突出する突出部４２ｂと、を有している。突出部４２ｂは、基部４２ａから開口４１ａを介して電子線通過孔２１の大径部内に突出しており、突出部４２ｂの前端部は、Ｚ軸方向において電子線通過孔２１の小径部の後端に対向している。基部４２ａは、ケース４１の開口４１ａ側及び開口４１ｂ側の内面と接触している。基部４２ａにおいてケース４１の内面と接触しない部分には、導電性材料からなるフィルム４５が貼り付けられており、フィルム４５は、ケース４１と電気的に接続されている。これにより、絶縁ブロック４２の表面電位を接地電位として、電子銃４０の動作の安定性を向上させることができる。

コネクタ４３は、外部の電源装置から、カソードであるフィラメント４４に高電圧を供給するためのものである。コネクタ４３の基端部は、ケース４１の側壁の開口４１ｂを介して外部に突出しており、コネクタ４３の先端部は、絶縁ブロック４２に埋設されている。コネクタ４３の先端部には、一対の内部配線４６，４６が接続されている。一対の内部配線４６，４６は、突出部４２ｂの前端部まで延在しており、一対の給電用ピン４７，４７にそれぞれ接続されている。一対の給電用ピン４７，４７の先端部には、フィラメント４４が掛け渡されている。突出部４２ｂには、給電用ピン４７及びフィラメント４４を包囲するように、グリッド電極４８が固定されている。

筐体３１には、電子線通過孔２１の小径部を挟んで対になるようにアライメントコイル２及び集束コイル３が設けられている。電子銃４０から出射して電子線通過孔２１を通過する電子線ＥＢは、アライメントコイル２によって、電子線ＥＢの中心線が電子線通過孔２０の中心線ＣＬに一致するように調整された後、集束コイル３によって、電子線透過ユニット５０に集束される。なお、筐体３１には、電子線通過孔２１と真空ポンプとを接続する排気管４が設けられており、これにより、チャンバ３０内（すなわち、電子線通過孔２０）が真空引きされる。

また、チャンバ３０は、筐体３１の前端面に固定された偏向管３２を有している。偏向管３２には、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３２ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３２ｂが設けられている。電子線通過孔２０のうち偏向管３２によって形成される部分である電子線通過孔２２の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする略長方形状となっている。偏向管３２の外側には、偏向管３２の内側を通過する電子線ＥＢを偏向する偏向コイル５が取り付けられている。集束コイル３によって集束されて電子線通過孔２２を通過する電子線ＥＢは、偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向される。

更に、チャンバ３０は、偏向管３２の前端面に固定された走査管３３を有している。走査管３３は、前側に向かって末広がりの略四角柱状の外形を有している。走査管３３には、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３３ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３３ｂが設けられている。電子線通過孔２０のうち走査管３３によって形成される部分である電子線通過孔２３の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする略長方形状となっている。

なお、偏向管３２の後端部には、フランジ３５が設けられており、偏向管３２の前端部には、フランジ３６が設けられている。また、走査管３３の後端部には、フランジ３７が設けられており、走査管３３の前端部には、フランジ３８が設けられている。偏向管３２と走査管３３とは、フランジ３６とフランジ３７とが封止部材６を介して接触した状態で、複数のボルト７により気密に固定されている。これにより、偏向管３２は、電子銃４０が発生した電子線ＥＢが内側を通過するように、走査管３３の入射側開口部３３ａに接続されることになる。電子線照射装置１は、偏向管３２の後端部に設けられたフランジ３５を介して、適用先の設備の所定箇所に取り付けられる。

電子線透過ユニット５０は、走査管３３の出射側開口部３３ｂに配置されている。走査管３３と電子線透過ユニット５０とは、フランジ３８と窓枠体（枠体）５０Ａとが封止部材６を介して接触した状態で、複数のボルトにより気密に固定されている。図２及び図３に示されるように、電子線透過ユニット５０は、走査管３３の出射側開口部３３ｂに取り付けられた窓枠体５０Ａを有している。窓枠体５０Ａの内側には（つまり、窓枠体５０Ａを前側から見た場合に窓枠体５０Ａ内に収まるように）、支持部材５２と、電子線透過窓Ｗを構成する窓箔５５とが配置されている。

窓枠体５０Ａは、走査管３３の出射側開口部３３ｂに固定された固定部材５１と、固定部材５１に対して窓箔５５を押圧した状態で、複数のボルトにより固定部材５１に固定された押圧部材５７と、を有している。固定部材５１及び押圧部材５７は、例えば銅を含む材料等の熱伝導性の良い金属材料からなる。

固定部材５１は、略長方形枠状の外形をなしており、Ｘ軸方向を短辺に平行な方向（短手方向）とし、Ｙ軸方向を長辺に平行な方向（長手方向）とする略長方形状の入射側開口５１ａを有している。固定部材５１の前側の表面には、入射側開口５１ａを包囲するように延在する溝５１ｂが設けられており、溝５１ｂ内には、封止部材５３が配置されている。固定部材５１には、固定部材５１を貫通する複数の貫通孔５１ｃ、及びボルトによって押圧部材５７を固定部材５１に固定するための複数のねじ孔５１ｄが、外周縁に沿って形成されている。

押圧部材５７は、略長方形枠状の外形をなしており、Ｘ軸方向を短手方向とし、Ｙ軸方向を長手方向とする略長方形状の出射側開口５７ａを有している。押圧部材５７の出射側開口５７ａは、Ｚ軸方向において固定部材５１の入射側開口５１ａと対向している。押圧部材５７には、押圧部材５７を貫通する複数の貫通孔５７ｃ、及びボルトによって押圧部材５７を固定部材５１に固定するための複数の貫通孔５７ｂが、外周縁に沿って形成されている。貫通孔５７ｃは、貫通孔５１ｃに対応する位置に設けられており、貫通孔５７ｂは、ねじ孔５１ｄに対応する位置に設けられている。

支持部材５２は、平板状の枠部５２ａと、枠部５２ａの内側に張られ、固定部材５１の入射側開口５１ａと略等しい形状を有するメッシュ部５２ｂと、を有している。支持部材５２は、ステンレスからなり、枠部５２ａは、メッシュ部５２ｂが固定部材５１の入射側開口５１ａに臨んだ状態で、ロウ付け等により固定部材５１の前面に固定されている。

窓箔５５は、電子線照射装置１の内部雰囲気と外部雰囲気とを仕切るとともに、電子線ＥＢを装置外に取り出す電子線透過窓Ｗを構成する薄膜状の部材であって、その材料はアルミニウムやチタン、ベリリウム、シリコン等から適宜選択される。窓箔５５は、長手方向および短手方向を有する略長方形状を有しているが、固定部材５１の入射側開口５１ａ及び押圧部材５７の出射側開口５７ａを覆うことが出来る大きさを有していれば他の形状でも良い。窓箔５５は、支持部材５２及び封止部材５３を覆うように、固定部材５１の前面に長手方向がＹ軸方向（所定の方向）、短手方向がＸ軸方向（所定の方向と垂直に交わる方向）となるようにして配置されている。

電子線透過ユニット５０においては、押圧部材５７が、支持部材５２の枠部５２ａ、封止部材５３及び固定部材５１にまたがって配置された窓箔５５の周縁部を、固定部材５１に押圧している。そして、この状態で、固定部材５１と押圧部材５７とが、複数のボルト（押圧部材５７に設けられた複数の貫通孔５７ｂに挿通されて、固定部材５１に設けられた複数のねじ孔５１ｄに螺合されるボルト）により気密に固定されている。これにより、固定部材５１及び押圧部材５７は、窓箔５５を挟持することになり、窓箔５５における押圧部材５７の出射側開口５７ａに相当する部分が、長手方向をＹ軸方向（所定の方向）とし、短手方向をＸ軸方向（所定の方向と垂直に交わる方向）とする略長方形状（長尺状）となる電子線透過窓Ｗとして機能する。なお、固定部材５１に設けられた複数の貫通孔５１ｃ及び押圧部材に設けられた複数の貫通孔５７ｃにボルトが挿通されることによって、電子線透過ユニット５０が走査管３３のフランジ３８に固定される。これにより、電子線透過窓Ｗは、走査管３３の内側を通過した電子線ＥＢを透過させることになる。その際、電子線ＥＢは、偏向コイル５によってＹ軸方向（所定の方向）に偏向および走査されることで、電子線透過窓Ｗにおける電子線透過領域は、長手方向をＹ軸方向（所定の方向）とし、短手方向をＸ軸方向（所定の方向と垂直に交わる方向）とする略長方形状（長尺状）となる。

以上のように構成された電子線照射装置１の動作について説明する。排気管４を介して真空ポンプによってチャンバ３０内（すなわち、電子線通過孔２０）が真空引きされる。このとき、窓箔５５は、後側に向かって圧力がかかることで、支持部材５２におけるメッシュ部５２ｂに押し付けられた状態となる。

フィラメント４４に高電圧が印加されると、フィラメント４４から電子が放出される。フィラメント４４から放出された電子は、グリッド電極４８によって形成された電界により加速及び集束され、これにより、電子線ＥＢがＺ軸方向前側に出射する。

電子銃４０から出射して電子線通過孔２１を通過する電子線ＥＢは、アライメントコイル２によって、電子線ＥＢの中心線が電子線通過孔２０の中心線ＣＬに一致するように調整された後、集束コイル３によって、電子線透過ユニット５０に集束される。集束コイル３によって集束されて電子線通過孔２２を通過する電子線ＥＢは、偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向される。つまり、電子線通過孔２３を通過する電子線ＥＢの中心線がＹ軸方向に沿って線状に繰り返し振られるように走査される。

偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向された電子線ＥＢは、電子線透過ユニット５０の電子線透過窓Ｗとしての窓箔５５を透過して外部に出射する。外部に出射した電子線ＥＢは、照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質等のために、当該照射対象物に照射される。

次に、出荷前における電子線照射装置１の電子線出射検査を行った後や、通常の部品交換、修理等の整備において、真空引きされた電子線照射装置１のチャンバ３０内をチャンバ３０の外部雰囲気（例えば大気）に開放する方法について説明する。なお、以下の説明においては、チャンバ３０の外部雰囲気を大気として記載する。

電子線照射装置１では、通常、出荷前に線量測定などの特性確認の目的で、実際に電子線ＥＢを電子線透過窓Ｗ（窓箔５５）に入射させる電子線出射検査が行われるが、検査後の出荷時には、搬送中に電子線透過窓Ｗの破損などが発生しないよう、電子線透過ユニット５０がチャンバ３０から取り外されてから出荷される。また、フィラメント４４の交換や真空ポンプの整備といった電子線照射装置１の整備を行う場合には、真空引きされたチャンバ３０内を大気開放する必要がある。いずれの場合においても、真空引きされた状態のチャンバ３０内が大気開放されるので、窓箔５５に対して後側（メッシュ部５２ｂ側）からも大気の圧力がかかることになり、窓箔５５に対するメッシュ部５２ｂ側への押し付け状態（窓箔５５とメッシュ部５２ｂとの接触状態）が変化する。例えば、窓箔５５がメッシュ部５２ｂから離れて浮き上がるといったようなことがある。

この状態で、再度チャンバ３０内を真空引きしても、窓箔５５を大気開放前と同じ状態とするのは非常に困難である。そのため、再度チャンバ３０内を真空引きすることで窓箔５５がメッシュ部５２ｂに押し付けられる際には、大気開放前と異なる状態で押し付けられる可能性が高く、窓箔５５に皺が発生する虞がある。特に、電子線ＥＢを透過させた後の窓箔５５は、その電子線透過領域が透過前よりも固くなる場合が多く、一度使用した窓箔５５を再度利用する際には、皺が発生しやすい傾向にある。この場合、窓箔５５自体は使用に十分耐え得るような状態であっても、発生した皺の部分、つまり急角度で折れ曲がった部分が破損し、窓箔５５の気密保持能が低下して、内部雰囲気への外気のリークが発生する可能性が高い。このことは特に、窓箔５５を厚さの小さい薄膜にしなくては電子線ＥＢの取出しが困難な低エネルギー（例えば加速電圧が約１５０ｋＶ以下）の電子線照射装置の場合に顕著となる。そこで、本実施形態では、このような窓箔５５に対する皺の発生の抑制のために、窓箔保護ユニット１００が使用される。

まず、窓箔保護ユニット１００の構成について説明する。窓箔保護ユニット１００は、前側（電子線出射側）から窓箔５５を覆うように電子線透過ユニット５０の窓枠体５０Ａに取り付けられた蓋部１０１と、後側（電子線出射側と反対側）から窓箔５５を覆うように電子線透過ユニット５０の窓枠体５０Ａに取り付けられた台座部１１０と、を有している。より詳しくは、蓋部１０１は、電子線透過ユニット５０の窓枠体５０Ａの押圧部材５７の一方側の面（前側の面）において、電子線透過窓Ｗの電子線出射面Ｗ１と対向するように装着され、台座部１１０は、電子線透過ユニット５０の窓枠体５０Ａの固定部材５１の他方側の面（後側の面）において、電子線透過窓Ｗの電子線入射面Ｗ２と対向するように装着される。

蓋部１０１は、平面視において電子線透過ユニット５０と略同様の略長方形状をなす板状の本体部１０２を有しており、本体部１０２は、その全体が例えばアクリル樹脂等の透明部材によって形成されている。本体部１０２の一方側（前側）の面には、中央に把持部１０３が設けられている。また、本体部１０２には、本体部１０２の一方側の面から他方側（後側）の面まで貫通する貫通孔１０２ａ，１０２ｂが形成されている。そして、一方の貫通孔１０２ａの一方側（前面）に開閉バルブを備えた接続ノズル１０４を接続して連通部１０５（第１の連通部）が形成されている。また、他方の貫通孔１０２ｂの一方側（前側）には、蓋部１０１の他方側（後側）が面する空間の気圧を計測できるように、圧力計１０６が接続されている。圧力計１０６には表示部（不図示）が設けられており、計測された圧力が確認できるようになっている。また、本体部１０２の後側の面には、中央に出射側開口５７ａ（電子線透過窓Ｗの電子線出射面Ｗ１）と略同形の開口部１０７ａを備えた枠状かつ平板状の気密部材１０７が配置されている。気密部材１０７は、例えばシリコーンゴムによって形成される。なお、気密部材１０７は平板状部材に限らず、本体部１０２の他方の面の所定の位置に、樹脂等を塗布することで形成しても良いし、本体部１０２自体を密着性の高い材料で形成することで、本体部１０２における電子線透過ユニット５０との接触面を気密部材１０７としても良い。また、形状も、平板状ではなく、線状でも良いが、気密保持能や取扱いの点からは平板状の方が好ましい。

図５に示されるように、平面視において、本体部１０２の外周側には、本体部１０２の一方側の面から他方側の面まで貫通する複数の孔部１０１ａ、孔部１０１ｂが形成されている。孔部１０１ａは、電子線透過ユニット５０における貫通孔５７ｃ及び貫通孔５１ｃに対応する位置に設けられている。孔部１０１ｂは、蓋部１０１を電子線透過ユニット５０に固定するための孔であって、電子線透過ユニット５０の押圧部材５７には、孔部１０１ｂに対応する位置に雌ネジ部の形成された孔部５７ｄが設けられている。蓋部１０１は、電子線透過ユニット５０の一方側（前側）に載置された状態で、孔部１０１ｂに挿入されたボルトの雄ネジ部が孔部５７ｄの雌ネジ部に螺合されることによって、電子線透過ユニット５０に装着される。このとき、本体部１０２と電子線透過ユニット５０との間に気密部材１０７が挟み込まれた状態で押圧されているため、蓋部１０１と電子線透過ユニット５０との間が気密に固定される。なお、気密部材１０７においても、孔部１０１ａ、孔部１０１ｂに対応する位置に、貫通孔または切込みが形成されており、ボルトの挿通を妨げることはない。これにより、窓箔５５と蓋部１０１との間に、第１の密閉空間Ｓ１が形成される。より詳しくは、第１の密閉空間Ｓ１は、電子線透過窓Ｗの電子線出射面Ｗ１と、押圧部材５７（主に出射側開口５７ａ）、気密部材１０７及び蓋部１０１の他方側の面で囲まれた空間である。そして、貫通孔１０２ａの一方側に設けられた接続ノズル１０４の開閉バルブを閉じると、第１の密閉空間Ｓ１と外部空間を連通する連通部１０５が閉じられるため、第１の密閉空間Ｓ１は密閉状態となる。

蓋部１０１は、透明部材によって形成されている。そのため、蓋部１０１が電子線透過ユニット５０に装着された状態で、蓋部１０１の前側から窓箔５５の様子が目視によって確認できるようになっている。なお、図５（ａ）及び図６（ａ）では、窓箔５５等の目視できるものについても破線によって示されている。

台座部１１０は、平面視において電子線透過ユニット５０と略同様の略長方形状をなす板状部材である。台座部１１０の一方側（前側）の面には、入射側開口５１ａ（電子線透過窓Ｗの電子線入射面Ｗ２）を包囲するように形成された環状の溝１１１が設けられており、溝１１１内には、封止部材１１２が配置されている。また、台座部１１０には、一方の開口が、台座部１１０の一方側の面における溝１１１によって囲まれた領域の内側に位置し、他方の開口が、台座部１１０の一方側の面と他方側（後側）の面とを接続する、台座部１１０の側面に位置する、貫通孔（貫通路）１１０ａが形成されている。この貫通孔１１０ａの他方の開口に開閉バルブを備えた接続ノズル１１４を気密に接続して連通部１１５（第２の連通部）が形成されている。

図４に示されるように、平面視において、台座部１１０の外周側には、台座部１１０を電子線透過ユニット５０に固定するための孔部１１０ｂが形成されている。この孔部１１０ｂは、電子線透過ユニット５０における貫通孔５７ｃ、５１ｃに対応する位置に設けられ、雌ネジ部が形成されている。蓋部１０１の孔部１０１ａ側から、押圧部材５７の貫通孔５７ｃ及び固定部材５１の貫通孔５１ｃに挿通されたボルトの雄ネジ部が台座部１１０の孔部１１０ｂの雌ネジ部に螺合されることによって、台座部１１０は、電子線透過ユニット５０に装着される。このとき、電子線透過ユニット５０と台座部１１０とによって封止部材１１２が挟み込まれて押圧されているため、電子線透過ユニット５０と台座部１１０の間が気密に固定される。これにより、窓箔５５と台座部１１０との間に、第２の密閉空間Ｓ２が形成される。より詳しくは、第２の密閉空間Ｓ２は、電子線透過窓Ｗの電子線入射面Ｗ２と、固定部材５１（主に入射側開口５１ａ）及び台座部１１０の一方側の面で囲まれた空間である。そして、貫通孔１１０ａの他方の開口に設けられた接続ノズル１１４の開閉バルブを閉じると、第２の密閉空間Ｓ２と外部空間を連通する連通部１１５が閉じられるため、第２の密閉空間Ｓ２は密閉状態となる。

次に、窓箔保護ユニット１００を用いて、チャンバ３０内を大気開放して整備等をする方法について説明する。本実施形態においては、少なくとも、チャンバ３０内が真空引きされた状態で窓箔５５の電子線出射側（電子線透過窓Ｗの電子線出射面Ｗ１側）の密閉空間Ｓ１を大気（外部雰囲気）より陽圧の陽圧雰囲気に保持する陽圧保持工程と、その後、チャンバ３０内を大気開放し、整備等を行う整備工程と、その後、チャンバ３０内を真空引きする真空引き工程と、その後、窓箔５５の電子線出射側の密閉空間Ｓ１を大気開放する開放工程と、を備えるものである。

（使用例１）
使用例１は、例えば、短期間での整備作業で済む場合や、電子線透過ユニット５０を電子線照射装置１から取り外す必要がない場合である。

まず、チャンバ３０の内部が真空引きされた状態（例えば装置駆動が可能な状態）で窓箔５５の電子線出射側の密閉空間Ｓ１を外部雰囲気よりも陽圧の陽圧雰囲気に保持する陽圧保持工程が行われる（第１の工程）。陽圧保持工程では、まず、チャンバ３０内が真空引きされている電子線照射装置１における電子線透過ユニット５０の前側に蓋部１０１を取り付ける。電子線透過ユニット５０における窓箔５５の前側（電子線透過窓Ｗの電子線出射面Ｗ１側）が蓋部１０１によって覆われることで、窓箔５５の前側に密閉空間Ｓ１が形成される。この状態で、連通部１０５から密閉空間Ｓ１に気体を供給する。密閉空間Ｓ１内が所定の気圧になった段階で、気体の供給を停止し、連通部１０５の接続ノズル１０４の開閉バルブを閉じることによって、密閉空間Ｓ１内が陽圧状態に保持される。なお、整備作業中の気体を継続供給状態とすることで、連通部１０５の接続ノズル１０４の開閉バルブを閉じることなく、密閉空間Ｓ１内を陽圧状態に保持することも可能である。この場合の接続ノズル１０４は、必ずしも開閉バルブは必要ではないため接続部としての機能があればよく、また、気体供給源の方に接続部を有する場合には、接続ノズル１０４自体が不要となる。本実施形態において、密閉空間Ｓ１内に供給される気体は、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の反応性の低い（不活性な）ものであり、反応性の高い腐食性ガス（例えば、オゾン）が含まれないことが好ましい。また、陽圧状態における密閉空間Ｓ１の気圧は、チャンバ３０内が大気開放（外部雰囲気に開放）されたときに、窓箔５５がメッシュ部５２ｂに押し付けられる程度の高さ、つまり大気圧（外部雰囲気の気圧）よりも若干高めであればよく、例えば、大気圧より０．０５〜０．１ＭＰａ程度高いものとなっている。一方、気体が過度に供給されると、窓箔５５が破損する恐れがある。そのため、気体の供給は、圧力計１０６によって密閉空間Ｓ１内の圧力を確認しながら行われることが望ましい。また、圧力計１０６による確認に加え、透明部材によって形成された蓋部１０１（本体部１０２）を介して、目視での確認をしながら気体の供給を行うことで、より適切な陽圧状態とすることができる。

続いて、陽圧保持工程の後に、チャンバ３０の内部を大気開放（外部雰囲気に開放）し（チャンバ開放工程）、電子線照射装置１の整備を行う整備工程が行われる（第２の工程）。整備工程におけるチャンバ開放工程では、まず、チャンバ３０内が大気開放される。このとき、陽圧保持工程によって窓箔５５の電子線出射側である密閉空間Ｓ１が陽圧状態に保持されているため、窓箔５５の状態に変化は無く、メッシュ部５２ｂに押し付けられた状態が保たれており、窓箔５５がメッシュ部５２ｂから離れる（浮き上がる）ことはない。

この状態で、電子線照射装置１における整備個所が確認される。使用例１では、この段階で、電子線透過ユニット５０を電子線照射装置１から取り外す必要がないと判断されたとする。そのため、蓋部１０１が装着された電子線透過ユニット５０は、電子線照射装置１に固定されたままの状態にされる。そして、消耗部品の交換等の整備作業が行われる。

続いて、整備工程の後に、チャンバ３０の内部を真空引きする真空引き工程が行われる（第３の工程）。真空引き工程では、大気開放されていたチャンバ３０内が真空ポンプによって再び真空引きされる。

続いて、真空引き工程の後に、窓箔５５の電子線出射側の密閉空間Ｓ１を大気開放（外部雰囲気に開放）する窓箔開放工程が行われる（第４の工程）。窓箔開放工程では、蓋部１０１の連通部１０５の接続ノズル１０４の開閉バルブを開ける（または気体の継続供給を停止する）ことで陽圧状態の保持を停止し、電子線透過ユニット５０に装着される窓箔保護ユニット１００を取り外すことで、窓箔５５の電子線出射側が大気開放される。窓箔５５の電子線出射側が陽圧状態ではなくなるが、チャンバ３０内が真空引きされて陰圧状態になっているため、窓箔５５の状態に変化は無く、メッシュ部５２ｂに押し付けられた状態が保たれており、窓箔５５がメッシュ部５２ｂから離れることはない。これにより、使用例１による整備が終了する。

（使用例２）
使用例２は、例えば、電子線透過ユニット５０とチャンバ３０との接続部の確認など、電子線透過ユニット５０を電子線照射装置１から取り外す必要がある場合である。

陽圧保持工程及びチャンバ開放工程は、使用例１と同様であるため省略する。使用例２では、電子線透過ユニット５０を電子線照射装置１から取り外す必要があると判断されるため、チャンバ開放工程の後に、蓋部１０１が装着された電子線透過ユニット５０が電子線照射装置１から取り外される。そして、その状態で整備工程が行われる。この際、整備作業が短時間で終わることが見込まれており、整備工程が終了するまでの間、密閉空間Ｓ１の陽圧状態が保持できると判断されていることとする。

続いて、使用例１と同様に真空引き工程が行われた後に、窓箔開放工程が行われる。使用例２では、整備工程において、蓋部１０１が装着された電子線透過ユニット５０が電子線照射装置１から取り外されているため、まず、蓋部１０１が装着された状態の電子線透過ユニット５０が電子線照射装置１に装着される。その後、使用例１と同様に真空引き工程が行われ、窓箔５５の電子線出射側が大気開放される。これにより、使用例２による整備が終了する。

（使用例３）
使用例３は、例えば、整備作業の長期化が見込まれる等によって、電子線透過ユニット５０と蓋部１０１との間に形成される密閉空間Ｓ１を長時間、所望の陽圧に保持しておくことが困難であることが予想された場合である。

陽圧保持工程及びチャンバ開放工程は、使用例１と同様であるため省略する。使用例３では、密閉空間Ｓ１を長時間、所望の陽圧に保持しておくことが困難であると判断されるため、チャンバ開放工程の後に、まず、蓋部１０１が装着された電子線透過ユニット５０が電子線照射装置１から取り外される。そして、蓋部１０１が装着された電子線透過ユニット５０の後側に台座部１１０が装着される。この状態で、台座部１１０の連通部１１５における接続ノズル１１４から密閉空間Ｓ２内の空気が排気され、密閉空間Ｓ２内が陰圧状態となる。ここで、窓箔保護ユニット１００における蓋部１０１の連通部１０５における接続ノズル１０４の開閉バルブを開けて（または気体の継続供給を停止し）、窓箔５５の電子線出射側の密閉空間Ｓ１の陽圧状態の保持を停止して、密閉空間Ｓ１を一旦大気開放しても良い。密閉空間Ｓ１が大気開放されたとしても、密閉空間Ｓ２が陰圧状態であるため、窓箔５５の電子線照射側の空間における相対的な陽圧状態が保持される。これにより、窓箔５５の状態に変化は無く、メッシュ部５２ｂに押し付けられた状態が保たれており、窓箔５５がメッシュ部５２ｂから離れる（浮き上がる）ことはない。密閉空間の陰圧を保持することは、陽圧を保持することよりも比較的容易であるため、台座部１１０の仕様は長期間の状態維持に向いている。そして、この状態で整備工程が行われる。なお、必ずしも密閉空間Ｓ１の陽圧状態の保持を停止する必要は無く、陽圧状態を保持したままでも良い。また、密閉空間Ｓ１の陽圧状態の保持を停止した場合には、蓋部１０１は電子線透過ユニット５０から取り外しても良いし、そのまま固定しておいても良い。そのまま固定しておいた場合、接触等による窓箔５５の破損を抑制することも可能となる。

続いて、整備工程の後に、チャンバ３０の内部を真空引きする真空引き工程が行われる（第３の工程）。整備工程が終了した段階では、電子線透過ユニット５０が電子線照射装置１から取り外されている状態であるため、電子線透過ユニット５０を電子線照射装置１に装着する必要がある。そのために、蓋部１０１の連通部１０５における接続ノズル１０４から密閉空間Ｓ１に気体を供給して、密閉空間Ｓ１を陽圧状態に保持する。そして、密閉空間Ｓ２を大気開放することで、電子線透過ユニット５０から台座部１１０が取り外される。このとき、密閉空間Ｓ２を大気開放しても、密閉空間Ｓ１の陽圧状態が保持されているため、窓箔５５の状態に変化は無く、メッシュ部５２ｂに押し付けられた状態が保たれており、窓箔５５がメッシュ部５２ｂから離れる（浮き上がる）ことはない。次いで、蓋部１０１が装着された状態の電子線透過ユニット５０が電子線照射装置１に装着されてから、大気開放されていたチャンバ３０内が再び真空引きされる。

そして、使用例１と同様に、窓箔５５の電子線出射側が大気開放され、蓋部１０１が取り外される。これにより、使用例３による整備が終了する。

以上説明したように、本実施形態の窓箔保護ユニット１００においては、蓋部１０１によって形成された密閉空間Ｓ１に対して、連通部１０５を通じて外部から気体を供給することで、密閉空間Ｓ１内を陽圧状態として保持することができる。この際、圧力計１０６によって密閉空間Ｓ１内の気圧を確認しながら、気体の供給を行うことで、適切な陽圧状態を作ることができる。このように、電子線透過ユニット５０の電子線出射側を陽圧状態に維持することで、真空引きされたチャンバ３０を大気（チャンバ３０の外部雰囲気）に開放しても、窓箔５５の状態が維持されるため、再びチャンバ３０を真空にした際の窓箔５５の皺の発生が抑制される。以上のように、本実施形態の窓箔保護ユニット１００によれば、真空引きされたチャンバ３０内を整備等のために大気開放しても、窓箔５５に皺が発生するのを抑制することができる。

また、蓋部１０１は、少なくとも一部が透明部材によって形成されているため、第１の密閉空間Ｓ１内における窓箔５５の状態を目視によって確認することができる。これにより、窓箔５５の状態を常に把握しながら作業を進めることができ、窓箔５５に皺が発生するのを抑制することができる。

また、蓋部１０１は、本体部１０２と、本体部１０２と電子線透過ユニット５０（押圧部材５７）との間に挟まれる気密部材１０７と、を有しているため、密閉空間Ｓ１内の陽圧状態を適切に保持することができる。この気密部材１０７は、本体部１０２及び電子線透過ユニット５０に対して面接触する平板状をなしているため、電子線透過ユニット５０に対して本体部１０２が傾くことなく密着しやすくなり、密閉空間Ｓ１内の陽圧状態をより適切に保持することができ、窓箔５５に皺が発生するのを抑制することができる。

また、窓箔保護ユニット１００は、台座部１１０を備えているため、台座部１１０に形成された第２の連通部１１５を通じて、第２の密閉空間Ｓ２内を減圧することで、第２の密閉空間Ｓ２内を陰圧状態として保持することができる。そのため、何らかの理由で第１の密閉空間Ｓ１の圧力が低下したとしても、窓箔５５の電子線出射側は相対的な陽圧状態が確実に保持されるため、窓箔５５に皺が発生するのを抑制することができる。

また、窓箔保護ユニット１００における蓋部１０１の中央には把持部１０３が設けられているため、窓箔保護ユニット１００が装着された状態の電子線透過ユニット５０を容易に持ち運ぶことができる。

また、以上説明したように、本実施形態による電子線照射装置１の整備方法においては、予め、窓箔５５の電子線出射側の密閉空間Ｓ１を陽圧雰囲気に保持してから、チャンバ３０の内部空間を大気開放（チャンバ３０の外部雰囲気に開放）して整備を行うため、整備中は、陽圧の作用によって窓箔５５の状態が維持される。そのため、整備後に再びチャンバ３０を真空引きした際の窓箔５５の皺の発生が抑制される。これにより、真空引きされた筐体内を整備等のために大気開放しても、窓箔５５に皺が発生するのを抑制することができる。

また、本実施形態による電子線照射装置１の整備方法においては、窓箔保護ユニット１００を用いているため、窓箔保護ユニット１００によって窓箔５５を密閉した状態で覆うことができる。これにより、窓箔５５における電子線出射側の空間を容易に陽圧雰囲気とすることができ、窓箔５５に皺が発生するのを抑制しつつ、好適に整備を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、寸法、形状、材質等の具体的な構成はこの実施形態に限られるものではない。

例えば、窓箔保護ユニット１００における蓋部１０１の本体部１０２が板状の透明部材によって形成されている例を示したが、これに限定されない。蓋部１０１は、少なくとも一部が透明になっていることで、電子線透過ユニット５０に装着された際に、窓箔５５を目視によって確認できるものである。そのため、例えば、蓋部１０１における窓箔５５を確認できる位置に、透明部材によって構成される窓部を設けてもよい。

また、電子線透過ユニット５０に対する窓箔保護ユニット１００の取付構造については、実施形態の構造に限定されるものではない。電子線照射装置１に固定された状態の電子線透過ユニット５０に対して、蓋部１０１を着脱することができればよい。また、蓋部１０１が装着された状態の電子線透過ユニット５０を、その状態を維持して電子線照射装置１に対して着脱できればよい。また、蓋部１０１が装着された状態の電子線透過ユニット５０に対して、その状態を維持して台座部１１０を着脱できればよい。

１…電子線照射装置、３０…チャンバ（筐体部）、４０…電子銃（電子線発生部）、５０…電子線透過ユニット（電子線透過窓部）、５０Ａ…窓枠体（枠体）、５５…窓箔、５７…押圧部材（枠体）、１００…窓箔保護ユニット、１０１…蓋部、１０２…本体部、１０５…第１の連通部、１０７…気密部材、１１０…台座部、１１５…第２の連通部、ＥＢ…電子線、Ｓ１…第１の密閉空間，Ｓ２…第２の密閉空間、Ｗ…電子線透過窓。

Claims (5)

1. 電子線を発生する電子線発生部と、
   前記電子線発生部を収容する筐体部と、
   前記電子線を前記筐体部の内部から前記筐体部の外部に透過させる窓箔、及び前記窓箔を保持する枠体を有する電子線透過窓部と、を備える電子線照射装置に使用される窓箔保護ユニットであって、
   電子線出射側から前記窓箔を覆うように前記枠体に取り付けられ、前記窓箔の電子線出射側に第１の密閉空間を形成する蓋部と、
   前記第１の密閉空間の内外を連通する第１の連通部と、
   前記第１の密閉空間内の気圧を計測する圧力計と、を備え、
   前記蓋部の少なくとも一部は、透明となっている、窓箔保護ユニット。
2. 前記蓋部は、本体部、及び本体部と前記枠体との間に挟まれる気密部材を有する、請求項１記載の窓箔保護ユニット。
3. 前記気密部材の形状は、前記本体部及び前記枠体に対して面接触する平板状である、請求項２記載の窓箔保護ユニット。
4. 電子線出射側と反対側から前記窓箔を覆うように前記枠体に取り付けられ、前記窓箔の電子線出射側と反対側に第２の密閉空間を形成する台座部と、
   前記第２の密閉空間の内外を連通する第２の連通部と、を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項記載の窓箔保護ユニット。
5. 電子線を発生する電子線発生部と、
   前記電子線発生部を収容する筐体部と、
   前記電子線を前記筐体部の内部から前記筐体部の外部に透過させる窓箔、及び前記窓箔を保持する枠体を有する電子線透過窓部と、を備え、前記筐体部の内部の真空引き及び外部雰囲気への開放が可能な電子線照射装置の整備方法であって、
   前記筐体部の内部が真空引きされた状態で前記窓箔の電子線出射側の空間を前記筐体部の外部雰囲気よりも陽圧の陽圧雰囲気に保持する第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、前記筐体部の内部を前記外部雰囲気に開放し、前記電子線照射装置の整備を行う第２の工程と、
   前記第２の工程の後に、前記筐体部の内部を真空引きする第３の工程と、
   前記第３の工程の後に、前記窓箔の電子線出射側の前記空間を前記外部雰囲気に開放する第４の工程と、を備え、
   前記第１の工程では、
   電子線出射側から前記窓箔を覆うように前記枠体に取り付けられ、前記窓箔の電子線出射側に密閉空間を形成する蓋部と、前記密閉空間の内外を連通する連通部と、前記密閉空間内の気圧を計測する圧力計と、を備え、前記蓋部の少なくとも一部が、透明となっている窓箔保護ユニットを用いて、前記窓箔の電子線出射側の前記空間を前記陽圧雰囲気に保持する、電子線照射装置の整備方法。

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