特許 7391373 電子線照射装置のビーム像取得方法

(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】

(24)【登録日】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】電子線照射装置のビーム像取得方法

(51)【国際特許分類】

   G21K 5/00 20060101AFI20231128BHJP

   G21K 5/04 20060101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

G21K5/00 R

G21K5/04 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020031560

(22)【出願日】2020-02-27

(65)【公開番号】P2021135168

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2023-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】503237806

【氏名又は名称】株式会社ＮＨＶコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 翔太

【審査官】小林 幹

(56)【参考文献】

【文献】実開平０１－０６６１００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－３１９２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－９７４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００５４８９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｋ １／００－ ３／００

Ｇ２１Ｋ ５／００－ ７／００

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子線を開口窓部の窓箔を透過させて外部に出射する電子線照射装置における前記電子線のビーム像を取得するビーム像取得方法であって、
感光紙を前記窓箔の外部側の面に重ねて配置し、レーザ出射装置から出力されたレーザ光を、前記感光紙に対し前記窓箔とは反対側から照射し、前記レーザ光の照射による前記感光紙の色変化によって印を付ける第１工程と、
前記電子線を前記窓箔を介して前記感光紙に照射し、前記電子線の照射による前記感光紙の色変化によって前記電子線のビーム像を取得する第２工程と、
を備えた電子線照射装置のビーム像取得方法。

【請求項2】

前記感光紙は、シート状の基材と、前記基材における前記窓箔とは反対側の面に形成された感光層と、を備え、
前記第１工程において、前記レーザ光の照射による前記感光層の色変化によって印を付ける、請求項１に記載の電子線照射装置のビーム像取得方法。

【請求項3】

前記感光紙は、前記感光層を第１感光層として、前記基材における前記窓箔側の面に第２感光層を有し、
前記第２工程において、前記電子線の照射による前記第２感光層の色変化によって前記電子線のビーム像を取得する、請求項２に記載の電子線照射装置のビーム像取得方法。

【請求項4】

前記感光紙は、前記第１感光層と前記第２感光層との間に、前記レーザ光の透過を遮る遮光層を備えた、請求項３に記載の電子線照射装置のビーム像取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子線照射装置のビーム像取得方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載された電子線照射装置は、チャンバの開口窓部が窓箔によって密閉されることで、チャンバ内が真空に保たれている。そして、フィラメントで発生された電子線は、開口窓部の窓箔を透過してチャンバの外部に出射されるようになっている。

【0003】

ところで、電子線照射装置においては、電子線が狙った位置に適切に出射されているかなどの確認のためにビーム像の取得が行われる。電子線のビーム像の取得においては、電子線の光に反応して所定有色に色変化する感光紙が一般的に用いられる。ビーム像取得の際には、感光紙を窓箔の外部側の面に重ねて配置する。そして、窓箔を透過した電子線が感光紙に到達することで、感光紙の電子線が照射された部位が感光色に変化する。これにより、電子線のビーム像が取得できる。ここで、感光紙には基準位置を示す印を付けておく必要があり、従来では、感光紙を窓箔の外部側の面に重ねて配置した状態で、ペンなどで感光紙に印を直接付けていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－３１９２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記したような感光紙に印を付ける方法では、ペンなどで印を付ける際の筆圧によって感光紙の裏側の窓箔が損傷するおそれがあった。このため、感光紙に荷重が極力かからないように印を付ける必要があり、感光紙に印を付ける作業が大変難しいものとなっていた。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、感光紙に印を付ける際の窓箔の損傷を防止できる電子線照射装置のビーム像取得方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する電子線照射装置のビーム像取得方法は、電子線を開口窓部の窓箔を透過させて外部に出射する電子線照射装置における前記電子線のビーム像を取得するビーム像取得方法であって、感光紙を前記窓箔の外部側の面に重ねて配置し、レーザ出射装置から出力されたレーザ光を、前記感光紙に対し前記窓箔とは反対側から照射し、前記レーザ光の照射による前記感光紙の色変化によって印を付ける第１工程と、前記電子線を前記窓箔を介して前記感光紙に照射し、前記電子線の照射による前記感光紙の色変化によって前記電子線のビーム像を取得する第２工程と、を備えた。

【0008】

上記態様によれば、レーザ光によって感光紙に印を付ける。従って、感光紙に対して離間位置から印を付けることが可能となるため、感光紙の裏側にある窓箔に荷重をかけることなく、感光紙に印を付けることが可能となる。これにより、感光紙に印を付ける際の窓箔の損傷を防止できる。

【0009】

上記電子線照射装置のビーム像取得方法において、前記感光紙は、シート状の基材と、前記基材における前記窓箔とは反対側の面に形成された感光層と、を備え、前記第１工程において、前記レーザ光の照射による前記感光層の色変化によって印を付ける。

【0010】

上記態様によれば、感光紙の感光層が、基材の外部側の面（窓箔とは反対側の面）に形成される。このため、感光紙に対して外部側（窓箔とは反対側）から照射したレーザ光によって、感光紙の感光層に好適に印を付けることが可能となる。

【0011】

上記電子線照射装置のビーム像取得方法において、前記感光紙は、前記感光層を第１感光層として、前記基材における前記窓箔側の面に第２感光層を有し、前記第２工程において、前記電子線の照射による前記第２感光層の色変化によって前記電子線のビーム像を取得する。

【0012】

上記態様によれば、感光紙は両面に感光層を有する。これに対し、感光紙における窓箔とは反対側の面（外部側の面）のみを感光層とした場合には、感光紙の基材を透過した電子線が感光層に達することとなるため、電子線のビーム像がぼやけるおそれがある。この点、感光紙の窓箔側の面にも感光層（第２感光層）を設けることで、その第２感光層において輪郭がはっきりとしたビーム像を取得することができる。

【0013】

上記電子線照射装置のビーム像取得方法において、前記感光紙は、前記第１感光層と前記第２感光層との間に、前記レーザ光の透過を遮る遮光層を備えた。
上記態様によれば、第１感光層側から照射したレーザ光が第２感光層に達することを遮光層によって抑制できる。これにより、第２感光層にて電子線のビーム像をより適切に取得できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の電子線照射装置のビーム像取得方法によれば、感光紙に印を付ける際の窓箔の損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態における電子線照射装置の概略構成図。

【図2】感光紙の装着状態を示す模式図。

【図3】感光紙の断面図。

【図4】同形態の電子線照射装置における電子線の出射部位を示す概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、電子線照射装置のビーム像取得方法の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

【0017】

図１に示す本実施形態の電子線照射装置１０は、走査型の電子線照射装置である。電子線照射装置１０は、熱電子放出を行う例えばタングステン製のフィラメント１１を備えている。フィラメント１１は、フィラメント用電源１２からの電源供給に基づく自身の加熱により電子を放出する。フィラメント１１は、加速管１３の上端側に設けられている。

【0018】

加速管１３は、フィラメント１１が配置される上端側が閉塞された筒状をなしている。加速管１３は、自身の管軸方向に並設される複数の加速電極１４を有している。加速電極１４は、加速電極用電源１５からの電源供給に基づき、フィラメント１１から放出された電子を収束させつつ下方に向けて加速させるような電界を生じさせる。つまり、加速管１３では、加速電極１４にて生じる電界にて、管軸方向の下方に向く電子流、すなわち電子線ｅが生じるようになっている。加速管１３は、下端部に走査管１６が接続されている。加速管１３と走査管１６とは互いに内部空間１７が連通し、その内部空間１７において電子線ｅが加速管１３から走査管１６側に進む。

【0019】

走査管１６は、上端側が幅狭で、下方に向かうほど拡開する形状をなしている。走査管１６は、その幅狭の上端部に走査コイル１８が設けられている。走査コイル１８は、自身への通電に基づき、加速管１３にて生成された電子線ｅの向きを偏向、すなわち電子線ｅの走査を行う。走査管１６の下端部には例えば略長方形状の開口窓部１９が設けられており、開口窓部１９には略長方形状の窓箔２０が取り付けられている。窓箔２０は、電子線ｅを透過させつつも、開口窓部１９を密閉させるものである。つまり、加速管１３と走査管１６とに跨がる内部空間１７は、密閉空間にて構成されている。内部空間１７は、例えば走査管１６に接続された真空ポンプ２１の駆動にて、少なくとも電子線ｅを生じさせる期間は真空状態とされる。

【0020】

上記したフィラメント用電源１２、加速電極用電源１５、走査コイル１８及び真空ポンプ２１は、制御装置２２にて制御される。制御装置２２は、各電源１２，１５を通じて電子線ｅの出力調整を行ったり、走査コイル１８を通じて電子線ｅの走査制御を行ったり、真空ポンプ２１を通じて加速管１３及び走査管１６の内部空間１７の真空調整を行ったりする。

【0021】

そして、開口窓部１９に装着の窓箔２０を介して出射される電子線ｅは、例えば搬送装置２３により搬送方向ｘに搬送される被照射物２４に対して照射され、被照射物２４に所定処理を行う。なおこの場合、電子線照射装置１０は、略長方形状の開口窓部１９の長手方向が搬送装置２３の搬送直交方向ｙに向く配置であり、搬送方向ｘ及び搬送直交方向ｙを含めた電子線ｅの所定走査が行われて、開口窓部１９に対応した略長方形状の照射エリアＡの照射が行われる。電子線ｅの被照射物２４への照射効果としては、例えば素材の性質改善や機能付加、殺菌・滅菌等が期待できる。

【0022】

次に、電子線（電子ビーム）ｅのビーム像取得方法について説明する。
図２は、電子線ｅが出射される開口窓部１９に、電子線ｅのビーム像取得用の感光紙２５を装着した状態を示している。また、図３は、本実施形態で用いる感光紙２５の層構造を示している。

【0023】

図３に示すように、感光紙２５は、紙からなるシート状の基材３０と、基材３０の一方の主面側に形成された第１感光層３１と、基材３０の他方の主面側に形成された第２感光層３２と、基材３０と第１感光層３１との間に形成された遮光層３３と、を備えている。第１感光層３１及び第２感光層３２は、光の照射を受けて色変化が生じる感光材料にて構成されている。遮光層３３は、光が透過しにくい材料にて構成されている。

【0024】

電子線ｅのビーム像を取得する際において、まず、感光紙２５を、開口窓部１９に閉塞する態様にて組み付けられた窓箔２０の下面（窓箔２０の外部側の面）に重なるように配置する。例えば、開口窓部１９の周縁部に窓箔２０が取付枠１９ａにて取り付けられている場合、窓箔２０と取付枠１９ａとの間の隙間に感光紙２５の周縁部が差し込まれて感光紙２５が脱落しないように保持される。なお、取付枠１９ａは、図示しないボルトによって走査管１６の下端部（出射側の端部）に固定されている。また、このとき、第２感光層３２が窓箔２０に対向し、第１感光層３１が外部側を向くように、感光紙２５を配置する。なお、本実施形態では、窓箔２０の全面を覆う１枚の感光紙２５が用いられる。

【0025】

その後、窓箔２０の外部側の面に重ねて配置した感光紙２５に対し、外部側（第１感光層３１）側から印を付ける工程（第１工程）を行う。この工程では、感光紙２５に印を付けるのにレーザ出射装置４０を用いる。つまり、レーザ出射装置４０からのレーザ光Ｌを第１感光層３１に照射し、レーザ光Ｌの照射による第１感光層３１の色変化によって印を付ける。なお、印の付与に用いるレーザ光Ｌの一例としては紫外レーザであり、この場合、第１感光層３１には紫外光を受けて色変化する材料が用いられる。

【0026】

図４には、上記工程で感光紙２５に付与される印の一例を示している。同図に示す例では、レーザ光Ｌによって、開口窓部１９の範囲（本実施形態では、取付枠１９ａの開口１９ｂの範囲）を示す印Ｍ１、及び、同範囲の中心位置を示す印Ｍ２が、第１感光層３１に付けられる。なお、印Ｍ２は、走査管１６や取付枠１９ａに設けられた開口窓部１９の中心位置を示す目印に基づいて付けられる。

【0027】

また、上記工程において、第１感光層３１側から照射されたレーザ光Ｌは、感光紙２５の遮光層３３にて遮られるため、レーザ光Ｌが第２感光層３２に到達しにくくなっている。これにより、この工程におけるレーザ光Ｌでは、第２感光層３２の色変化が生じにくくなっている。

【0028】

次に、電子線照射装置１０が起動され、例えば電子線ｅのビーム像取得のための電子線ｅの所定走査による照射が行われる（第２工程）。これにより、窓箔２０を透過した電子線ｅが感光紙２５に照射され、窓箔２０に面する第２感光層３２における電子線ｅの照射部分が色変化する。これにより、電子線ｅの照射エリアや基準照射位置等の現状のビーム像を取得可能となっている。これにより、電子線ｅのビーム像が取得される。

【0029】

そして、感光紙２５に描かれたビーム像及び印Ｍ１，Ｍ２に基づいて、電子線ｅが狙った位置に適切に出射されているかなどの確認を行うことが可能となり、必要に応じて電子線ｅの走査態様の調整などが行われる。この調整以降は、電子線ｅの被照射物２４への好適な照射が行われるようになる。

【0030】

本実施形態の効果について説明する。
（１）窓箔２０の外部側の面に重ねて配置された感光紙２５に対し、レーザ出射装置４０から出射されるレーザ光Ｌを外部側（第１感光層３１側）から照射し、レーザ光Ｌの照射による第１感光層３１の色変化によって印Ｍ１，Ｍ２を付ける。この態様によれば、感光紙２５に対して離間位置から印Ｍ１，Ｍ２を付けることが可能となるため、感光紙２５の裏側にある窓箔２０に荷重をかけることなく、感光紙２５に印Ｍ１，Ｍ２を付けることが可能となる。これにより、感光紙２５に印Ｍ１，Ｍ２を付ける際の窓箔２０の損傷を防止できる。

【0031】

（２）前記感光紙は、シート状の基材３０と、基材３０における窓箔２０とは反対側の面に形成された第１感光層３１と、を備える。そして、レーザ光Ｌによって印Ｍ１，Ｍ２を付ける工程（第１工程）では、レーザ光Ｌの照射による第１感光層３１の色変化によって印が付けられる。これにより、感光紙２５に対して外部側（窓箔２０とは反対側）から照射したレーザ光Ｌによって、第１感光層３１に好適に印を付けることが可能となる。

【0032】

（３）感光紙２５は、基材３０における窓箔２０側の面に第２感光層３２を備え、その反対側（外部側）の面に第１感光層３１を備える。そして、ビーム像取得のために感光紙２５に電子線ｅを照射する工程（第２工程）において、電子線ｅが照射された第２感光層３２の色変化によって電子線ｅのビーム像を取得する。

【0033】

上記態様によれば、感光紙２５は両面に第１及び第２感光層３１，３２を有する。これに対し、感光層を感光紙２５の外部側の面のみ（第１感光層３１のみ）とした場合には、感光紙２５の基材３０を透過した電子線ｅを第１感光層３１に照射して、第１感光層３１でビーム像を得ることとなるため、電子線ｅのビーム像がぼやけるおそれがある。この点、感光紙２５の窓箔２０側にも感光層（第２感光層３２）を設けることで、第２感光層３２において輪郭がはっきりとしたビーム像を取得することができる。

【0034】

（４）感光紙２５は、第１感光層３１と第２感光層３２との間に、レーザ光Ｌの透過を遮る遮光層３３を備えた。この態様によれば、第１感光層３１側から照射したレーザ光Ｌが第２感光層３２に達することを遮光層３３によって抑制できる。これにより、第２感光層３２にて電子線ｅのビーム像をより適切に取得できる。

【0035】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・レーザ光Ｌの照射により感光紙２５に印Ｍ１，Ｍ２を付ける第１工程と、電子線ｅの照射により感光紙２５にビーム像を描く第２工程との、時間的な順序は上記実施形態に限定されるものではなく、第２工程を行った後、第１工程を行ってもよい。

【0036】

・感光紙２５の第１感光層３１に印を付与するレーザ光Ｌの種類は上記実施形態に限定されるものではなく、紫外レーザ以外の例えば可視領域のレーザ光などであってもよい。
・上記実施形態の感光紙２５では、基材３０と第１感光層３１との間に遮光層３３を形成したが、これに限らず、第２感光層３２と基材３０との間に遮光層を形成してもよい。

【0037】

・上記実施形態の感光紙２５から遮光層３３を省略してもよい。
・上記実施形態の感光紙２５から第２感光層３２を省略してもよい。この場合、ビーム像取得のために感光紙２５に電子線ｅを照射する工程（第２工程）において、電子線ｅは基材３０を透過して第１感光層３１に照射され、該第１感光層３１でビーム像を取得できる。なお、第２感光層３２を省略した場合には、遮光層３３は不要となる。

【0038】

・上記実施形態の感光紙２５から第１感光層３１及び遮光層３３を省略してもよい。この場合、レーザ光Ｌによって感光紙２５に印Ｍ１，Ｍ２を付ける工程（第１工程）において、レーザ光Ｌは基材３０を透過して第２感光層３２に照射され、第２感光層３２に印Ｍ１，Ｍ２を付けることができる。

【0039】

・感光紙２５の基材３０には、植物繊維などからなる紙の他、例えばシート状の合成樹脂材などを用いることができる。
・上記実施形態では、窓箔２０の全面を覆う感光紙２５を用いたが、これに限らず、ビーム像を取得したい特定の一部分を覆う大きさの感光紙を用いてもよい。

【0040】

・上記実施形態では、窓箔２０の全面を覆う１枚の感光紙２５を用いて電子線ｅのビーム像の取得を行ったが、これに限らず、複数枚の感光紙を、窓箔２０の面方向に並べて、窓箔２０の全面を覆う、或いはビーム像を取得したい特定の一部分を覆うように配置してもよい。これによれば、個々の感光紙を小さく作製することができる。

【0041】

・上記実施形態の電子線照射装置１０では、開口窓部１９の開口方向を下向きとした構成、すなわち、電子線ｅの進行方向を下方向の設定としていたが、上方向や水平方向、斜め方向であってもよい。

【0042】

・単一のフィラメント１１から放出された電子から電子線ｅを形成し走査コイル１８にて走査して照射エリアＡの照射を行う走査型の電子線照射装置１０に適用したが、照射エリアに対応して複数のフィラメントを用い走査コイルを省略した態様のエリア型の電子線照射装置に適用してもよい。

【符号の説明】

【0043】

１０…電子線照射装置
１９…開口窓部
２０…窓箔
２５…感光紙
３０…基材
３１…第１感光層
３２…第２感光層
３３…遮光層
４０…レーザ出射装置
ｅ…電子線
Ｌ…レーザ光
Ｍ１，Ｍ２…印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】