JP3738641B2 - Filament support structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電子線照射装置、イオン源、X線発生装置等の線状のフィラメントを備える装置に用いられるものであって、フィラメントの通電加熱時の膨張を吸収してフィラメントの変形および破断を防止することのできるフィラメント支持構造に関し、より具体的には、フィラメントとフィラメント支持板との接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。この電子線照射装置は、電子線12を走査しない非走査型のものであり、筒状の真空容器2内に電界緩和用の筒状のシールド電極4を設け、このシールド電極4内に複数本の線状のフィラメント8を互いに紙面の表裏方向に並設し、かつこのようなフィラメント列をこの例では2列並設している。但し、1列や3列以上の場合もある。各フィラメント8は、後述するフィラメント支持構造によって、絶縁台10から所定距離だけ離して支持している。各フィラメント8は、例えば互いに電気的に並列接続されている。
【0003】
シールド電極4は、フィラメント8の下方の部分に開口部を有しており、そこに例えば多孔の引出し電極6が設けられている。真空容器2は、引出し電極6の下方の部分に開口部を有しており、そこに真空容器2の内外を分離する窓箔14を有する照射窓16が設けられている。
【0004】
このような構成によって、各フィラメント8から放出させた電子を電子線12として、引出し電極6を通しかつ窓箔14を透過させて、所定のエネルギーに加速して真空容器2外に引き出して、被照射物(図示省略)に照射することができる。
【0005】
上記のような線状のフィラメント8を支持するフィラメント支持構造の一例が、特開平11−133197号公報に記載されている。
【0006】
それを図3および図4を参照して説明すると、このフィラメント支持構造は、前述したような絶縁台10に、この例では共に弾性を有する二つのフィラメント支持板32を互いに間隔をあけて相対向させて取り付け、両フィラメント支持板32を内側に撓ませた状態で、両フィラメント支持板32の先端部付近間に、前述したような線状のフィラメント8を、当該フィラメント8の両端部を各フィラメント支持板32に引っ掛けることによって架け渡して取り付けた構造をしている。両フィラメント支持板32は、この例では、固定金具26、ねじ28および30によって絶縁台10の両端部に固定されている。
【0007】
この例では、フィラメント8の両端部に、先端部50bを元の方向に曲げ返したコ字状の曲げ加工部50をそれぞれ設け、かつ両フィラメント支持板32の先端部付近に、フィラメント8の曲げ加工部50の根本部50aが入る切り込み溝52および同曲げ加工部50の先端部50bが入る穴54をそれぞれ設けている。そして、フィラメント8の各曲げ加工部50の根本部50aおよび先端部50bを各フィラメント支持板32の切り込み溝52および穴54にそれぞれ挿入して、曲げ加工部50をフィラメント支持板32に引っ掛けることによって、両フィラメント支持板32を内側に撓み量dだけ撓ませた状態でフィラメント8を両フィラメント支持板32の先端部付近間に架け渡して取り付けている。
【0008】
上記フィラメント支持構造によれば、フィラメント8が通電加熱によって膨張すると、内側に撓ませているフィラメント支持板32の撓み量dが小さくなってその膨張を吸収することができるので、フィラメント8の通電加熱時の膨張を吸収してフィラメント8の変形および破断を防止することができる。その結果、このようなフィラメント支持構造を採用した装置の安定性および信頼性を向上させることができる。
【0009】
しかも、フィラメント8の両端部をフィラメント支持板32に引っ掛ける構造を採用しているので、フィラメント8をフィラメント支持板32に固定する金具等を必要とせず、構造が簡単であり、かつフィラメント8の取り付けや交換の作業も容易である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記フィラメント8は、高温に加熱されるので、一般的に、タングステンのような高融点金属で形成されている。
【0011】
一方、上記各フィラメント支持板32は、従来は一般的に、加工性が良くかつ安価であることから、ステンレス鋼(例えばSUS304)で形成されている。
【0012】
フィラメント8は、フィラメント支持板32に接触することによって、フィラメント支持板32を通して電気の供給(通電)を受けている。両者の接触状態の一例を図5に示す。フィラメント8の太さよりも切り込み溝52の幅の方が大きいので、通常は例えば図示例のように、切り込み溝52の上下どちらかの一方に接触部56が存在する。
【0013】
この接触部56には、不可避的に接触抵抗が存在するので、フィラメント8への通電に伴って、接触部56が発熱してそこが高温に加熱される。
【0014】
その結果、初期状態では例えば図6に示す正常な状態であったものが、一定時間使用すると、フィラメント支持板32が接触部56で溶融して、例えば図7に示すように、接触部56に凹状の溶融部58が形成される。
【0015】
ちなみに、タングステン製のフィラメント8には溶融がなく、ステンレス鋼製のフィラメント支持板32にのみ溶融部58が形成されていることから、溶融部58の加熱温度は、少なくとも1400〜1500℃程度と推定される。
【0016】
電子線照射装置等においては、通常は前述したように、複数本のフィラメント8が使用されている。その場合、各フィラメント8は断線等によって新しいものに交換する必要があるけれども、交換したフィラメント8が元の溶融部58に必ず納まる、しかも元と同じ状態で納まるとは考えにくく、フィラメント8とフィラメント支持板32との接触状態にばらつきが生じる。具体的には、複数本のフィラメント8間において、接触抵抗や接触面積等にばらつきが生じる。その結果、各フィラメント8における温度分布が初期のものから変化し、ひいては各フィラメント8からの電子放出量がばらつく、等の不都合が生じる。
【0017】
そこでこの発明は、フィラメントとフィラメント支持板との接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止することを主たる目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
この発明のフィラメント支持構造は、前記二つのフィラメント支持板を、元素周期表の4A族、5A族または6A族に属する高融点金属で形成していることを特徴としている。
【0019】
より具体的には、前記二つのフィラメント支持板を、Ti 、Zr 、Hf (以上4A族)、V、Nb 、Ta (以上5A族)、Cr 、Mo またはW(以上6A族)のいずれかで形成している。
【0020】
前記二つのフィラメント支持板を、このような高融点金属で形成することによって、フィラメント支持板の耐熱性が高まるので、フィラメントとフィラメント支持板との接触部が接触抵抗の存在によって加熱されても、当該接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明に係るフィラメント支持構造の一例を示す正面図である。図3ないし図5に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては従来例との相違点を主に説明する。
【0022】
このフィラメント支持構造においては、前記二つのフィラメント支持板32を、元素周期表の4A族、5A族または6A族に属する高融点金属で形成している。
【0023】
上記に属する高融点金属を、その融点の高い順に示すと次のとおりである。括弧内は融点を示す。
【0024】
W(3400℃)、Ta (2990℃)、Mo (2620℃)、Nb (2470℃)、Hf (2230℃)、V(1890℃)、Cr (1860℃)、Zr (1850℃)、Ti (1660℃)。
【0025】
これらはいずれも、ステンレス鋼よりも融点は高いけれども、その内でもより融点の高い高融点金属で上記フィラメント支持板32を形成するのが好ましい。具体的には、W、Ta またはMo 等で形成するのが好ましい。そのようにすれば、フィラメント支持板32の耐熱性がより高まるので、フィラメント支持板32に溶融部が生じることをより確実に防止することができる。
【0026】
上記二つのフィラメント支持板32を、このような高融点金属で形成することによって、フィラメント支持板32の耐熱性が高まるので、フィラメント8とフィラメント支持板32との接触部56(図5、図6参照)が接触抵抗の存在によって加熱されても、当該接触部56におけるフィラメント支持板32の溶融を防止することができる。
【0027】
例えば、フィラメント支持板32をタングステン(W)で形成して、従来のステンレス鋼(SUS304)で形成したものと同一条件で通電したところ、従来は図7に示したようにフィラメント支持板32に溶融部58が生じていたけれども、タングステンで形成した場合は、フィラメント支持板32に溶融部は見られなかった。
【0028】
従って、フィラメント支持板32に溶融部が生じることによる前述した不都合、例えばフィラメント8の交換後にフィラメント8とフィラメント支持板32との接触状態にばらつきが生じてフィラメント8における温度分布やフィラメント8からの電子放出量にばらつきが生じること、等の発生を防止することができる。
【0029】
なお、フィラメント8の両端部の各曲げ加工部50の形状は、必ずしも上記例のようにコ字状に曲げ返したものにする必要はなく、L字状等でも良い。もっとも、上記例のようにすると、曲げ加工部50をフィラメント支持板32に2度通したことになるので、振動等が加わってもフィラメント8がフィラメント支持板32から抜け出しにくく、かつフィラメント8の位置ずれおよび回転をも効果的に防止することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、フィラメント支持板を、上記のような高融点金属で形成したことによって、フィラメント支持板の耐熱性が高まるので、フィラメントとフィラメント支持板との接触部が接触抵抗の存在によって加熱されても、当該接触部におけるフィラメント支持板の溶融を防止することができる。
【0031】
その結果、フィラメント支持板に溶融部が生じることによる不都合、例えばフィラメントの交換後にフィラメントとフィラメント支持板との接触状態にばらつきが生じてフィラメントにおける温度分布やフィラメントからの電子放出量にばらつきが生じること、等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るフィラメント支持構造の一例を示す正面図である。
【図2】電子線照射装置の一例を示す概略断面図である。
【図3】従来のフィラメント支持構造の一例を示す正面図である。
【図4】図1および図3中のフィラメント支持板の先端部付近を拡大して示す斜視図である。
【図5】図1および図3中のフィラメントとフィラメント支持板との接触状態の一例を拡大して示す断面図である。
【図6】従来のフィラメント支持構造における初期状態での図5のP視拡大図である。
【図7】従来のフィラメント支持構造における一定時間使用後の図5のP視拡大図である。
【符号の説明】
8 フィラメント
10 絶縁台
32 フィラメント支持板
50 曲げ加工部
56 接触部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used for an apparatus including a linear filament such as an electron beam irradiation apparatus, an ion source, and an X-ray generation apparatus, for example, and absorbs expansion during energization heating of the filament to deform and break the filament. More specifically, the present invention relates to a means for preventing the filament support plate from melting at the contact portion between the filament and the filament support plate.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electron beam irradiation apparatus. This electron beam irradiation device is of a non-scanning type that does not scan the
[0003]
The
[0004]
With such a configuration, the electrons emitted from the
[0005]
An example of a filament support structure for supporting the
[0006]
3 and 4, this filament support structure is configured such that two
[0007]
In this example, a U-shaped
[0008]
According to the above filament support structure, when the
[0009]
In addition, since a structure in which both ends of the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Since the
[0011]
On the other hand, each
[0012]
The
[0013]
Since the contact portion inevitably has contact resistance, the
[0014]
As a result, in the initial state, for example, the normal state shown in FIG. 6 is used, but when used for a certain period of time, the
[0015]
Incidentally, since the
[0016]
In an electron beam irradiation apparatus or the like, normally, as described above, a plurality of
[0017]
Accordingly, the main object of the present invention is to prevent melting of the filament support plate at the contact portion between the filament and the filament support plate.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The filament support structure of the present invention is characterized in that the two filament support plates are formed of a refractory metal belonging to Group 4A, 5A or 6A of the periodic table.
[0019]
More specifically, the two filament support plates may be Ti, Zr, Hf (above 4A group), V, Nb, Ta (above 5A group), Cr, Mo or W (above 6A group). Forming.
[0020]
By forming the two filament support plates with such a refractory metal, the heat resistance of the filament support plate is increased, so that even if the contact portion between the filament and the filament support plate is heated by the presence of contact resistance, Melting of the filament support plate at the contact portion can be prevented.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a front view showing an example of a filament support structure according to the present invention. Portions that are the same as or correspond to those in the examples shown in FIGS. 3 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly described below.
[0022]
In this filament support structure, the two
[0023]
The refractory metals belonging to the above are shown in the following order from the highest melting point. The melting point is shown in parentheses.
[0024]
W (3400 ° C), Ta (2990 ° C), Mo (2620 ° C), Nb (2470 ° C), Hf (2230 ° C), V (1890 ° C), Cr (1860 ° C), Zr (1850 ° C), Ti ( 1660 ° C.).
[0025]
Although all of these have a higher melting point than stainless steel, the
[0026]
By forming the two
[0027]
For example, when the
[0028]
Therefore, the above-mentioned disadvantages due to the occurrence of the melted portion in the
[0029]
In addition, the shape of each
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the filament support plate is formed of the above-described high melting point metal, the heat resistance of the filament support plate is increased, so that the contact portion between the filament and the filament support plate has a contact resistance. Even if heated due to the presence of the filament, the filament support plate can be prevented from melting at the contact portion.
[0031]
As a result, inconvenience due to the occurrence of a melted part in the filament support plate, for example, variation in the contact state between the filament and the filament support plate after replacement of the filament, resulting in variation in the temperature distribution in the filament and the amount of electron emission from the filament. , Etc. can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of a filament support structure according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of an electron beam irradiation apparatus.
FIG. 3 is a front view showing an example of a conventional filament support structure.
4 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the tip of the filament support plate in FIGS. 1 and 3. FIG.
5 is an enlarged cross-sectional view showing an example of a contact state between a filament and a filament support plate in FIGS. 1 and 3. FIG.
6 is an enlarged view of FIG. 5 as viewed from the state P in an initial state in a conventional filament support structure.
7 is an enlarged view of FIG. 5 as viewed from P after a certain period of use in a conventional filament support structure.
[Explanation of symbols]
8
Claims (1)
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