特許 6843023 電子線照射装置およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6843023

(24)【登録日】2021年2月25日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】電子線照射装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G21K 5/00 20060101AFI20210308BHJP

   G21K 5/04 20060101ALI20210308BHJP

   A61L 2/08 20060101ALI20210308BHJP

   B01J 19/12 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G21K5/00 C

   G21K5/04 E

   A61L2/08 108

   B01J19/12 C

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-174435(P2017-174435)

(22)【出願日】2017年9月12日

(65)【公開番号】特開2019-49499(P2019-49499A)

(43)【公開日】2019年3月28日

【審査請求日】2020年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】特許業務法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 龍太

(72)【発明者】

【氏名】坂井 一郎

(72)【発明者】

【氏名】野田 武史

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１７５０６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−１２２６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１７６９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１５８６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３４５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３５３３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｋ ５／００

Ｇ２１Ｋ ５／０４

Ａ６１Ｌ ２／０８

Ｂ０１Ｊ １９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に電子線発生器が配置された真空チャンバと、この真空チャンバに気密に接続されて前記電子線発生器からの電子線を導く真空ノズルと、この真空ノズルの先端に配置されて前記電子線を当該真空ノズルの内部から外部まで透過させる窓箔と、前記真空ノズルの外周を囲うように設けられる外周管と、前記真空ノズルと外周管との隙間である冷媒路に冷却用の気体を供給する冷却気体供給部とを備える電子線照射装置であって、
前記窓箔に密着するとともに前記真空ノズルの先端に接触する熱伝透過箔を備え、
前記熱伝透過箔が、熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を密度［ｋｇ／ｍ^３］で除した値が６３×１０^−３以上の材質で構成されたものであり、
前記真空ノズルの少なくとも先端部が、熱伝導率が銅以上の材質で構成されたものであることを特徴とする電子線照射装置。

【請求項2】

熱伝透過箔が、ベリリウム、カーボン材、アルミニウム若しくはケイ素、またはこれらの化合物であることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。

【請求項3】

窓箔および熱伝透過箔のうち耐食性の低い方が、真空ノズル側にして配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子線照射装置。

【請求項4】

真空ノズルの先端と熱伝透過箔または窓箔との間に接着部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子線照射装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子線照射装置の製造方法であって、
窓箔に熱伝透過箔を密着させて積層箔とする積層箔形成工程と、当該積層箔を真空ノズルの先端に配置する積層箔配置工程と、当該真空ノズルを真空チャンバに接続する接続工程とを備え、
前記積層箔形成工程が、前記窓箔と熱伝透過箔との密着を、圧接で行うことを特徴とする電子線照射装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ノズルの先端から電子線を照射する電子線照射装置およびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

真空ノズルを備える電子線照射装置は、当該真空ノズルの先端から電子線を照射するという特性から、真空ノズルを容器などの開口部に挿入して電子線を照射することで、当該容器の内面を滅菌することが可能である。このような電子線照射装置は、飲食品用または医療用などの容器の滅菌に使用されている。

【0003】

飲食用または医療用などの容器は、大量に使用されるものであるから、滅菌においても、大量に行われる必要がある。このため、このような滅菌を行う電子線滅菌設備には、通常、多くの電子線照射装置が設けられている（例えば、特許文献１の図１１参照）。また、電子線滅菌設備では、電子線の照射により、オゾンガス、硝酸ガスおよびＸ線など、有害な気体および電磁波が発生するので、これらを対処する装置もある。このため、電子線滅菌設備は、一般に、大型化および複雑化しやすい。

【0004】

したがって、電子線滅菌設備では簡素化が望まれており、そのためには、電子線滅菌設備の主要な構成装置である個々の電子線照射装置を、簡素な構成にする必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５７５３０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、前記特許文献１に記載の電子線照射装置は、出口窓８（以下では窓箔という）が支持体２６（以下ではグリッドという）で支持された構成である。このような構成では、グリッドが電子線の照射を妨げるので、照射する電子線の歩留りが低くなる。このため、前記電子線照射装置では、電子線の必要な照射を得るために、高出力の電子線を発生させなければならない。その結果、高出力の電子線を透過させる窓箔の発熱も大きくなるので、窓箔を十分に冷却するために、窓箔に冷却用の気体を直射させるような複雑な冷却機構が必要になる（特許文献１の図１ａ参照）、という問題があった。

【0007】

そこで、本発明は、窓箔を冷却するための複雑な構成を不要にした、簡素な構成の電子線照射装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するため、第１の発明に係る電子線照射装置は、内部に電子線発生器が配置された真空チャンバと、この真空チャンバに気密に接続されて前記電子線発生器からの電子線を導く真空ノズルと、この真空ノズルの先端に配置されて前記電子線を当該真空ノズルの内部から外部まで透過させる窓箔と、前記真空ノズルの外周を囲うように設けられる外周管と、前記真空ノズルと外周管との隙間である冷媒路に冷却用の気体を供給する冷却気体供給部とを備える電子線照射装置であって、
前記窓箔に密着するとともに前記真空ノズルの先端に接触する熱伝透過箔を備え、
前記熱伝透過箔が、熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を密度［ｋｇ／ｍ^３］で除した値が６３×１０^−３以上の材質で構成されたものであり、
前記真空ノズルの少なくとも先端部が、熱伝導率が銅以上の材質で構成されたものである。

【0009】

また、第２の発明に係る電子線照射装置は、第１の発明に係る電子線照射装置における熱伝透過箔が、ベリリウム、カーボン材、アルミニウム若しくはケイ素、またはこれらの化合物である。

【0010】

さらに、第３の発明に係る電子線照射装置は、第１または第２の発明に係る電子線照射装置において、窓箔および熱伝透過箔のうち耐食性の低い方が、真空ノズル側にして配置されたものである。

【0011】

加えて、第４の発明に係る電子線照射装置は、第１乃至第３のいずれかの発明に係る電子線照射装置において、真空ノズルの先端と熱伝透過箔または窓箔との間に接着部材を備えるものである。

【0012】

また、第５の発明に係る電子線照射装置の製造方法は、第１乃至第４のいずれかの発明に係る電子線照射装置の製造方法であって、
窓箔に熱伝透過箔を密着させて積層箔とする積層箔形成工程と、当該積層箔を真空ノズルの先端に配置する積層箔配置工程と、当該真空ノズルを真空チャンバに接続する接続工程とを備え、
前記積層箔形成工程が、前記窓箔と熱伝透過箔との密着を、圧接で行う方法である。

【発明の効果】

【0013】

前記電子線照射装置およびその製造方法によると、窓箔が十分に冷却されるので、窓箔を冷却にするための複雑な構成が不要になり、その結果、簡素な構成にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係る電子線照射装置を示す概略縦断面図である。

【図2】同電子線照射装置の要部を拡大した要部拡大図である。

【図3】同電子線照射装置における積層箔および接着部材を示す縦断面の分解斜視図である。

【図4】本発明の実施例に係る電子線照射装置を示す概略縦断面図である。

【図5】同電子線照射装置の要部の一つである真空ノズルの先端部を拡大した要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態に係る電子線照射装置について、図１および図２に基づき説明する。

【0016】

図１に示すように、この電子線照射装置１は、内部に電子線発生器２１が配置された真空チャンバ２と、この真空チャンバ２に気密に接続されて前記電子線発生器２１からの電子線Ｅを導く真空ノズル３と、この真空ノズル３の先端に配置されて前記電子線Ｅを当該真空ノズル３の内部から外部まで透過させる窓箔４とを備える。

【0017】

前記真空チャンバ２は、前記電子線発生器２１からの電子線Ｅを加速するために、内部が真空にされる。前記電子線発生器２１は、電子線Ｅを発生させるための電力を、図示しないが、例えば前記真空チャンバ２の外部に配置された電源から供給される。前記真空ノズル３は、当該真空チャンバ２とともに内部が真空にされる。前記窓箔４は、前記真空ノズル３の先端を密封し、透過させた電子線Ｅを当該真空ノズル３の外部に照射させる。前記電子線Ｅの透過により窓箔４が発熱するので、この窓箔４を冷却するために、前記電子線照射装置１は以下の構成を備える。

【0018】

すなわち、図２に示すように、前記電子線照射装置１は、さらに、前記真空ノズル３の外周を囲うように設けられる外周管７と、前記真空ノズル３と外周管７との隙間８である冷媒路８に冷却用の気体Ｃ（例えば空気）を供給する冷却気体供給部９と、前記窓箔４に密着するとともに前記真空ノズル３の先端に接触する高熱伝導率で低密度の熱伝透過箔６とを備える。加えて、前記真空ノズル３の少なくとも先端部が、熱伝導材料（熱伝導率が銅以上の材質）で構成される。言い換えれば、前記電子線照射装置１は、窓箔４の熱が熱伝透過箔６により速やかに前記真空ノズル３の先端部に伝えられ、こうして伝えられた熱が前記真空ノズル３と外周管７との隙間８に供給された冷却用の気体Ｃに速やかに奪われる構成である。このため、窓箔４が十分に冷却されることから、前記外周管７は、冷却用の気体Ｃを窓箔４に直射させる必要がなくなるので、内径が一定（公差など製造上の誤差を含む）の管が採用される。なお、前記真空ノズル３の熱伝導材料（熱伝導率が銅以上の材質）で構成される先端部は、窓箔４から伝えられた熱が冷却用の気体Ｃに速やかに奪われる長さであればよく、例えば、前記真空ノズル３の内径の４倍以上の長さである。前記先端部が真空ノズル３の内径の４倍以上であれば、冷却用の気体Ｃに晒される先端部の面積は、窓箔４の面積（正確には真空ノズル３の内側における面積）の１６倍以上、つまり、先端部に窓箔４から伝えられた熱が冷却用の気体Ｃに速やかに奪われる面積となる。

【0019】

上述した、高熱伝導率で低密度の熱伝透過箔６とは、熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を密度［ｋｇ／ｍ^３］で除した値が６３×１０^−３以上の材質からなる箔であり、数式で表すと次の（１）を満たす材質からなる箔である。
熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］／密度［ｋｇ／ｍ^３］≧６３×１０^−３・・・（１）

【0020】

前記熱伝透過箔６は、高熱伝導率により窓箔４の熱を速やかに前記真空ノズル３の先端部に伝えるだけでなく、低密度により電子線Ｅが透過しても発熱しにくいものである。前記熱伝透過箔６の具体的な材料の例、つまり、上述した数式（１）を満たす材料の例としては、ベリリウム、カーボン材（例えば、グラファイト、グラフェン、またはカーボンナノチューブなど）、アルミニウム若しくはケイ素、またはこれらの化合物である。なお、前記窓箔４と、この窓箔４に密着された熱伝透過箔６とを、以下ではまとめて積層箔４６という。

【0021】

ここで、真空ノズル３の先端部と熱伝透過箔６とは、これら３，６の材料によっては接着しにくい場合もある。この場合、縦断面の分解斜視図である図３に示すように、真空ノズル３の先端および熱伝透過箔６のいずれにも接着しやすい接着部材３６を介在させてもよい。この接着部材３６は、電子線Ｅを妨げないためにも、輪形状のものが採用される。接着部材３６が介在した場合でも、熱伝透過箔６の熱を真空ノズル３の先端部に速やかに伝えるために、熱伝透過箔６と真空ノズル３の先端とを接触させるのが好ましい。なお、図３に示した構成の他に、真空ノズル３の先端および窓箔４のいずれにも接着しやすい接着部材３６を介在させて、真空ノズル３の先端および窓箔４を間接的に接着させる構成でもよい。

【0022】

熱伝透過箔６の熱を真空ノズル３の先端部に速やかに伝えるという観点からは、熱伝透過箔６と真空ノズル３の先端との両接触面を滑らか（例えば、算術平均粗さＲａ≦０．４）にすることが好ましい。勿論、これらの両接触面は、滑らかにされることで、熱が速やかに伝えられるだけでなく、より気密に接続されることになる。

【0023】

以下、前記電子線照射装置１の製造方法について説明する。

【0024】

この前記電子線照射装置１の製造方法は、窓箔４に熱伝透過箔６を密着させて積層箔４６とする積層箔形成工程と、当該積層箔４６を真空ノズル３の先端に配置する積層箔配置工程と、当該真空ノズル３を真空チャンバ２に接続する接続工程とを備える。これらの工程において、積層箔形成工程の後に積層箔配置工程となるが、接続工程の順序はどこでもよい。

【0025】

前記積層箔形成工程は、前記窓箔４と熱伝透過箔６との密着を、圧接で行う。ここで、圧接とは、窓箔４と熱伝透過箔６との両接触面を密着させ、熱および／または圧力を加えることで、それぞれ４，６の原子同士を金属融合させて接合する方法であり、例えば拡散接合である。積層箔４６が圧接で形成されることにより、窓箔４と熱伝透過箔６との密着が強固になる。このため、積層箔４６は、内部が真空の真空ノズル３を密閉することで受ける大きな気圧、および、電子線Ｅの透過による発熱のような厳しい条件での使用においても、破損しにくくなる。

【0026】

前記積層箔配置工程は、形成された積層箔４６を真空ノズル３の先端に配置するために、例えばろう付けにより、前記積層箔４６を真空ノズル３の先端に接着させる。

【0027】

前記接続工程は、真空チャンバ２と真空ノズル３とを、直接的に接続し、または、図示しないフランジなどを介して間接的に接続する。この接続工程での真空チャンバ２は、既に電子線発生器２１および電源などの必要な機器が配置されたものでもよく、または、当該接続工程の後に必要な機器を真空チャンバ２に配置してもよい。

【0028】

以下、前記電子線照射装置１の動作について説明する。

【0029】

まず、図示しない電源から電子線発生器２１に電力を供給することで、図１および図２に示すように、電子線発生器２１から電子線Ｅを発生させる。この電子線Ｅは、真空チャンバ２および真空ノズル３の内部で加速されるとともに、真空ノズル３に案内された後、積層箔４６を透過する。これにより、主として窓箔４が発熱するが、この窓箔４の熱が熱伝透過箔６により速やかに前記真空ノズル３の先端部に伝えられる。こうして伝えられた熱が、前記真空ノズル３と外周管７との隙間８に供給された冷却用の気体Ｃに速やかに奪われる。このため、窓箔４が十分に冷却される。

【0030】

このように、前記電子線照射装置１によると、窓箔４が十分に冷却されるので、窓箔４を冷却にするための複雑な構成が不要になり、その結果、簡素な構成にすることができる。

【0031】

また、熱伝透過箔６が、ベリリウム、カーボン材、アルミニウム若しくはケイ素、またはこれらの化合物のような、入手容易な材料から構成されるので、一層簡素な構成にすることができる。

【0032】

さらに、図３に示す接着部材３６を介在させた場合、熱伝透過箔６が真空ノズル３の先端に強固に接着されるので、耐久性を向上させることができる。

【0033】

加えて、前記電子線照射装置１の製造方法によると、圧着により、窓箔４と熱伝透過箔６との密着が強固になるので、耐久性を一層向上させることができる。

【0034】

ところで、前記実施の形態では、真空ノズル３の少なくとも先端部が熱伝導材料（熱伝導率が銅以上の材質）として説明したが、これは、真空ノズル３の少なくとも先端部において、窓箔４からの熱を冷却用の気体Ｃに奪わせるためである。このため、真空ノズル３における熱伝導材料（熱伝導率が銅以上の材質）の部分は、できる限り大きな面積で冷却用の気体Ｃに晒される方が好ましい。すなわち、真空ノズル３における熱伝導材料（熱伝導率が銅以上の材質）の部分は、外周管７に囲われる部分の全てであることが好ましい。なお、図１および図２に示すように、真空ノズル３の全てが熱伝導材料（熱伝導率が銅以上の材質）で構成されると、冷却用の気体Ｃだけでなく、外周管７に囲われていない部分からも熱が奪われるので、一層好ましい。

【0035】

また、前記実施の形態では、積層箔４６において、熱伝透過箔６が真空ノズル３側として図示したが、窓箔４が真空ノズル３側でもよい。積層箔４６において、耐食性の低い方を真空ノズル３側にすることで、腐食しにくくなるので、耐久性を一層向上させることができる。

【0036】

さらに、前記実施の形態では、冷却気体供給部９が冷却用の気体Ｃを供給するものとして説明したが、冷却気体供給部９が冷却用の気体Ｃを供給および回収する（つまり冷却用の気体Ｃを循環させる）ものであってもよい。なお、冷却気体供給部９の代わりに、冷却用の液体（水または油など）を供給および循環させる冷却液体供給部を採用してもよい。これにより、冷却用の液体が効率よく先端部から熱を奪うことになるので、一層好ましい。

【0037】

加えて、前記実施の形態では、真空ノズル３の先端部における外面が平坦であるとして図示したが、当該先端部の外面に多数の溝を形成することで、冷却用の気体Ｃに晒される当該先端部の面積を増やしてもよい。特に、これら多数の溝を真空ノズル３の軸に直交する方向に形成する（つまり多数の周溝にする）ことで、冷却用の気体Ｃが効率よく先端部から熱を奪うことになるので、一層好ましい。勿論、これら多数の溝は、多数の突条でもよい。また、先端部から熱が一層効率よく冷却用の気体Ｃに奪われるようにするために、前記先端部に冷却用のフィンを設けてもよい。

【0038】

また、前記実施の形態では、熱伝透過箔６の形状および厚さについて具体的に説明しなかったが、窓箔４の熱を速やかに前記真空ノズル３の先端部に伝え、且つ、低密度により電子線Ｅが透過しても発熱しにくいものであればよい。例えば、窓箔４が大気に晒されることにより奪われる熱以外（対流熱伝達および熱輻射以外）を、全て真空ノズル３の先端部に伝える厚さが好ましい。具体的には、窓箔４が厚さ５μｍのチタン箔で、且つ熱伝透過箔６が厚さ８μｍのアルミニウム箔であれば、電子線Ｅの透過により当該チタン箔に発生する熱のうち約９９％以上が真空ノズル３の先端部に伝えられて、冷却される。このため、チタン箔に残る熱は、僅かなので、チタン箔が大気に晒されることにより十分に奪われる。したがって、チタン箔の温度上昇が抑えられる。比較のために、熱伝透過箔６が無い従来の場合（つまり窓箔４のみの場合）で、窓箔４が厚さ１０μｍのチタン箔であれば、電子線Ｅの透過により当該チタン箔に発生する熱のうち約７５％が真空ノズル３の先端部に伝えられて、冷却される。このため、チタン箔に残る熱は、僅かではないので、チタン箔が大気に晒されても十分に奪われない。したがって、チタン箔の温度上昇が抑えられない。

【0039】

これを確かめるためのシミュレーションを行った。まず条件として、チタン箔およびアルミニウム箔の厚さをそれぞれ上述の通りにし、真空ノズル３の内径を４ｍｍにし、真空ノズル３の先端および基端の温度がそれぞれ７００Ｋおよび４００Ｋとなるように電子線Ｅを発生させた。その結果、真空ノズル３の先端に配置された箔がチタン箔（厚さ５μｍ）およびアルミニウム箔（厚さ８μｍ）の場合、強制空冷が無くても、前記チタン箔は７．６Ｗも冷却された。これに対して、真空ノズル３の先端に配置された箔がチタン箔（厚さ１０μｍ）のみの場合、強制空冷が有っても、前記チタン箔は１．２Ｗしか冷却されなかった。したがって、真空ノズル３の先端に配置された箔は、窓箔４および熱伝透過箔６である方が、つまり積層箔４６である方が、大電流の電子線Ｅに耐え得るといえる。

【実施例】

【0040】

以下、前記実施の形態をより具体的に示した実施例に係る電子線照射装置１について図面に基づき説明する。以下、前記実施の形態で省略した構成に着目して説明するとともに、前記実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0041】

図４に示すように、本実施例に係る電子線照射装置１は、真空チャンバ２および真空ノズル３の内部を真空にするための真空ポンプ１２と、当該真空チャンバ２と真空ポンプ１２とを接続する真空Ｌ字管１３とを備える。また、前記電子線照射装置１は、前記真空ノズル３を真空チャンバ２に固定するとともに冷媒路８に冷却用の気体Ｃを導く外部フランジ１８と、当該外部フランジ１８と冷却気体供給部９とを接続する冷媒管１９とを備える。

【0042】

前記真空チャンバ２は、電子線発生器２１を固定するための内部フランジ２２を有する。この内部フランジ２２は、真空チャンバ２における真空ノズル３とは反対側の端部に配置される。なお、前記真空ノズル３は、銅合金で構成される。前記真空ポンプ１２は、真空チャンバ２および真空ノズル３の内部を、電子線Ｅを加速するのに適した真空度（高真空〜超高真空）にし得る性能を有する。前記真空Ｌ字管１３は、前記真空ポンプ１２の軸を前記真空チャンバ２の軸と平行にしつつも、真空チャンバ２の内部における電子線Ｅから真空ポンプ１２を遠ざける位置にする。これにより、真空ポンプ１２で磁気が発生しても、その磁気から電子線Ｅが受ける影響を小さくし得る。

【0043】

前記外部フランジ１８は、真空チャンバ２に対して片持ちとなる真空ノズル３を安定して保持するとともに、冷媒管１９から冷媒路８までの構造、つまり、冷却用の気体Ｃを冷媒管１９から冷媒路８まで導く構造を簡素にする。前記冷媒管１９は、特に限定されないが、冷却用の気体Ｃが真空ノズル３以外の熱（余分な熱）を奪わないためにも、短い方が好ましい。

【0044】

図５に示すように、窓箔４は、電子線Ｅを透過させるとともに、内部が真空の真空ノズル３を密閉することで受ける大きな気圧に耐え得るものであれば限定されないが、例えばチタン箔が採用され、その厚さが均一で１μｍ〜１０μｍ程度（好ましくは３μｍ〜５μｍ程度）である。熱伝透過箔６は、例えばアルミニウム箔が採用され、その厚さが同様に均一で２μｍ〜２０μｍ程度（好ましくは５μｍ〜１５μｍ程度）である。このように、窓箔４および熱伝透過箔６からなる（厳密には後述する境界層５も存する）積層箔４６は、極めて薄い上に常に大きな気圧を受けているので、不慮の衝突などにより割れやすい。このため、真空ノズル３の先端に配置された積層箔４６が外周管７に十分に囲われるような構造、すなわち、外周管７の先端を真空ノズル３の先端よりも突出させた構造にする。なお、この突出させる長さは、積層箔４６が外周管７で保護される程度であればよいが、例えば真空ノズル３の内径以上である。

【0045】

以下、前記電子線照射装置１の製造方法について説明する。

【0046】

積層箔形成工程として、前記窓箔４と熱伝透過箔６との密着を、拡散接合で行う。拡散接合により、図５に示すように、窓箔４と熱伝透過箔６との境界に、窓箔４の材料と熱伝透過箔６の材料との化学結合により境界層５が形成される。この境界層５は、窓箔４と熱伝透過箔６とが密着するための厚さで足りる。したがって、拡散接合に要する時間は、境界層５が当該厚さに至るまでで足りる。

【0047】

以下、前記電子線照射装置１の動作について説明する。

【0048】

まず、図４に示すように、真空ポンプ１２により、真空チャンバ２および真空ノズル３の内部を、電子線Ｅを加速するのに適した真空度（高真空〜超高真空）にする。次に、図示しない電源から電子線発生器２１に電力を供給することで、電子線発生器２１から電子線Ｅを発生させる。この電子線Ｅは、真空チャンバ２および真空ノズル３の内部で加速されるとともに、真空ノズル３に案内された後、積層箔４６を透過する。これにより、主として窓箔４が発熱するが、この窓箔４の熱が熱伝透過箔６により速やかに前記真空ノズル３の先端部に伝えられる。真空ノズル３は全て銅合金で構成されているので、熱伝透過箔６からの熱は真空ノズル３全体に伝えられる。こうして伝えられた真空ノズル３の熱の多くは、前記真空ノズル３と外周管７との隙間８に供給された冷却用の気体Ｃに速やかに奪われる。このため、窓箔４が十分に冷却される。

【0049】

このように、本実施例に係る電子線照射装置１によると、前記実施の形態に係る電子線照射装置１の効果に加えて、次の効果も奏する。すなわち、図５に示すように、本実施例に係る積層箔４６は、窓箔４と熱伝透過箔６と密着を強固にする境界層５を有するとともに、外周管７に囲われており、さらに、図４に示すように、真空ノズル３が外部フランジ１８に固定されることで真空チャンバ２に接続されているので、耐久性をより一層向上させることができる。

【0050】

ここで、前記実施例において、真空ノズル３の詳細を具体的に定めた上でのシミュレーション結果は、次のようになった。すなわち、真空ノズル３の長さを１５０ｍｍ、内径を４ｍｍ、肉厚を１ｍｍ、および材料を銅にして、真空ノズル３の先端および基端の温度がそれぞれ４００Ｋおよび３００Ｋとなるように電子線Ｅを発生させた場合、７．４８Ｗもの熱量が奪われて、冷却が十分にされた。比較のために、真空ノズル３の材料をステンレスに変更して、それ以外は同一の条件にした場合、１．６４Ｗの熱量のみが奪われて、冷却が十分にされなかった。

【0051】

ところで、前記実施の形態および実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上述した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。前記実施の形態および実施例で説明した構成のうち「課題を解決するための手段」での第１の発明として記載した構成以外については、任意の構成であり、適宜削除および変更することが可能である。

【符号の説明】

【0052】

Ｃ 冷却用の気体
Ｅ 電子線
１ 電子線照射装置
２ 真空チャンバ
３ 真空ノズル
４ 窓箔
６ 熱伝透過箔
７ 外周管
８ 隙間（冷媒路）
９ 冷却気体供給部
２１ 電子線発生器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】