JP5666210B2 - 放電管 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子線照射装置に用いられる放電管に関する。

芯線と当該芯線を被覆する被覆部とを備えた電線には、被覆部の表面改質等のために、電子を照射することがある。電線に電子を照射することで、被覆部の外表面（外表層）において当該被覆部を構成する合成樹脂の架橋反応が促進され、被覆部の耐熱性や機械特性が向上する。

前述のように電線に電子を照射する装置としては、例えば、特許文献１に記載された電子線照射装置が知られている。この電子線照射装置は、マイクロ波発生部と、プラズマ発生部と、放電管とを備えている。マイクロ波発生部は、ソリッドステート発振器等を備え、マイクロ波を発生させる。プラズマ発生部は、サーファトロン等を備え、マイクロ波発生部からのマイクロ波を放電管に伝搬し、放電管内でプラズマを発生させる。

図５に示すように、放電管１０１は、図５中で上下方向に延びた中空円柱状の管本体１１１と、管本体１１１の底壁から延びた円筒状の電子供給口１１２と、管本体１１１の周壁から延びた円筒状の電線支持口１１６及び図示しない機器接続口とを備えている。電子供給口１１２、電線支持口１１６及び機器接続口の内部空間は、管本体１１１の内部空間と連通している。

電子供給口１１２内には、例えばアルゴンガス等の気体が供給される。電子供給口１１２は、図示しないサーファトロン内に位置付けられ、内部でアルゴンプラズマを発生させる。電線支持口１１６は、周壁の管本体１１１の軸心を挟んで互いに相対する部分からそれぞれ管本体１１１の外方向に延びて一対設けられている。電線１０８は、一方の電線支持口１１６、管本体１１１、他方の電線支持口１１６に亘って移動する。

機器接続口は、電線支持口１１６と直交している。機器接続口は、周壁の管本体１１１の軸心を挟んで互いに相対する部分からそれぞれ管本体１１１の外方向に延びて一対設けられている。一方の機器接続口には、減圧装置としての排気装置がゲージポートを介して接続され、機器接続口内即ち管本体１１１内を排気して減圧する。

また、前述した管本体１１１内には、管本体１１１の上壁近傍に配されかつ高電圧が印加される電子加速用電極１４１と、電子供給口１１２を覆うように配されかつ負電圧が印加された第１メッシュ電極１４２と、電子加速用電極１４１と第１メッシュ電極１４２の間でかつ第１メッシュ電極１４２の近傍に配されて接地された第２メッシュ電極１４３とが取り付けられている。

前述した構成の放電管１０１において、管本体１１１内は排気装置によって減圧されているので、電子供給口１１２内で発生したプラズマは、電子供給口１１２内から管本体１１１内へと引き寄せられる。そして、プラズマ中のアルゴンイオンは、第１メッシュ電極１４２に捕獲される。また、プラズマ中の電子は、第１メッシュ電極１４２を通過し第２メッシュ電極１４３によってプラズマ中から引き出されて、電子加速用電極１４１によって当該電子加速用電極１４１に向かって矢印Ｅに沿って加速される。そして、この加速された電子が、前述のように移動する電線１０８に照射される。

特開２００９−５３１８８号公報

前述した放電管の管本体１１１は、上壁近傍に電子加速用電極１４１を配し、周壁から電線支持口１１６や機器接続口が延びている。このため、管本体１１１の上壁と電線支持口１１６の図５中で上側の面には段差が生じ、電子加速用電極１４１の近傍に凹部１１７が形成される。そして、管本体１１１内を排気する際に、この凹部１１７内にアルゴンガスが滞留しやすくなる。

凹部１１７内にアルゴンガスが滞留した状態で電子加速用電極１４１に高電圧を印加すると、凹部１１７内のアルゴンガスによって直流放電が起こり、電子加速用電極１４１に印加した電圧即ちエネルギーの一部が直流放電によって消費されてしまい、電子を十分に加速できなくなるといった問題があった。

本発明は、このような問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、電極に印加した電圧即ちエネルギーの直流放電による損失を低減して、電子をより効率的に加速できる放電管を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、筒状に形成され、内側に電子を照射する被照射物を通す管本体と、前記管本体内に前記電子を供給する電子供給口と、前記電子供給口よりも前記管本体の端部寄りに設けられて前記管本体内を排気して減圧する排気口と、前記管本体内に配されて、前記管本体内に供給された前記電子を加速する電極と、を備えた放電管であって、前記電極と前記電子供給口とは、前記管本体の径方向に対向するとともに前記被照射物を挟んで設けられ、前記管本体の前記電極近傍の内面が、滑らかな面によって該管本体の長手方向に沿って平坦に形成されたことを特徴とした放電管である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された放電管において、前記電極に連なりかつ当該電極に電圧を印加する電極支持体の表面を覆う絶縁性のコーティング層が設けられたことを特徴とした放電管である。

請求項１に記載された発明によれば、管本体の内面が滑らかな面によって平坦に形成されているので、管本体内を排気する際に、管本体内の気体が電極の近傍で滞留することがない。このため、電極に高電圧を印加した際に、滞留した気体による直流放電が起こりにくくなる。そして、電極に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。

請求項２に記載された発明によれば、電極支持体の表面がコーティング層で覆われているので、電極支持体の表面における直流放電を防止できる。このため、電極に高電圧を印加した際に、直流放電がさらに起こりにくくなる。そして、電極に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。

本発明の一実施形態にかかる放電管を備えた電子線照射装置の構成を説明する説明図である。 図１に示された放電管を示す斜視図である。 加速電圧を変化させた際の直流放電の発生の有無を示すグラフである。 加速電圧を変化させた際の電線の架橋反応の進行度合を示すグラフである。 従来の放電管を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる放電管を図１ないし図４を参照して説明する。本発明の一実施形態にかかる図２等に示す放電管１は、図１に示す電子線照射装置１０に用いられる。

電子線照射装置１０は、例えば、被照射物としての電線８に電子を照射する装置である。本実施形態の電子線照射装置１０は、プラズマを発生させて当該プラズマ中の電子を加速して電線８に照射する。電線８に電子を照射することで、被覆部の外表面（外表層）において当該被覆部を構成する合成樹脂の架橋反応が促進され、被覆部の耐熱性や機械特性が向上する。

電線８は、所謂被覆電線であり、断面円形状に形成されている。電線８は、導電性の芯線と、芯線を被覆した絶縁性の被覆部とを備えている。芯線は、銅や銅合金等の金属材料で構成されている。被覆部は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂やポリ塩化ビニル樹脂等の合成樹脂で構成されている。前記合成樹脂には、必要に応じて、架橋助剤、酸化防止剤、銅害防止剤や難燃剤等の添加剤が添加される。

電子線照射装置１０は、図１に示すように、マイクロ波発生部２と、プラズマ発生部３と、放電管１とを備えている。マイクロ波発生部２は、ソリッドステート発振器２１と、ソリッドステート発振器２１と同軸ケーブル２３で接続されたダブルスラグチューナ２２とを備えている。ソリッドステート発振器２１は、発振器本体と、アンプと、アイソレータとを備えている。ソリッドステート発振器２１は、マイクロ波（１〜１００ＧＨｚ）を発生させ、このマイクロ波を、同軸ケーブル２３を介してダブルスラグチューナ２２に伝搬する。

ダブルスラグチューナ２２は、ソリッドステート発振器２１からのマイクロ波のインピーダンス整合をとる。即ち、ダブルスラグチューナ２２は、プラズマ発生部３からの反射電力を最低値まで調整することによってプラズマ発生部３に供給される電力を最適化し、プラズマ発生部３にマイクロ波を効率的に伝搬する。

プラズマ発生部３は、前述したダブルスラグチューナ２２と同軸ケーブル３２を介して接続されたサーファトロン３１を備えている。サーファトロン３１は、金属材料で構成されている。サーファトロン３１は、平板ドーナツ形状の底壁３１ａと、底壁３１ａの外縁から立設した筒状の外筒部３１ｂと、底壁３１ａの内縁から立設した筒状の内筒部３１ｃと、外筒部３１ｂの先端に連なり底壁３１ａと同一形状でかつ底壁３１ａと平行に配された上壁３１ｄと、外筒部３１ｂ内に収容された可動部３１ｅとを備えている。

外筒部３１ｂには、ダブルスラグチューナ２２に接続された同軸ケーブル３２が取り付けられている。同軸ケーブル３２は、外筒部３１ｂの外壁を貫通し、端部が外筒部３１ｂ内に突出している。同軸ケーブル３２は、外筒部３１ｂ内にマイクロ波を伝搬する。

内筒部３１ｃは、外筒部３１ｂ内に配され、外筒部３１ｂと同軸的に配されている。内筒部３１ｃは、外筒部３１ｂより若干短く形成され、その先端が上壁３１ｄと隙間３１ｆをあけている。また、内筒部３１ｃの内側は、外部空間と連通している。内筒部３１ｃは、内側に放電管１の後述する電子供給口１２を位置付ける。前述のように外筒部３１ｂ内に伝搬されたマイクロ波は、前述した隙間３１ｆを通って、内筒部３１ｃ内に配された電子供給口１２の外表面に伝搬する。

可動部３１ｅは、平板ドーナツ形状に形成され、外筒部３１ｂと内筒部３１ｃの間の空間に配されている。可動部３１ｅの外周面及び内周面には、銅で構成された板ばね状のシールドフィンガー（図示せず）が取り付けられている。可動部３１ｅの外周面に取り付けられたシールドフィンガーは外筒部３１ｂの内面と接触し、可動部３１ｅの内周面に取り付けられたシールドフィンガーは内筒部３１ｃの外面と接触して、マイクロ波の漏洩を防止する。

また、可動部３１ｅは、外筒部３１ｂ及び内筒部３１ｃの軸心方向（即ちサーファトロン３１の軸心方向）に沿って移動自在に設けられている。可動部３１ｅは、前記軸心方向に移動することで、マイクロ波のインピーダンス整合をとる。即ち、可動部３１ｅは、マイクロ波発生部２への反射電力を微調整することによって、内筒部３１ｃ内の電子供給口１２に供給される電力を最適化し、電子供給口１２にマイクロ波を効率的に伝搬する。

放電管１は、石英、ガラス、セラミックス等で構成されている。放電管１は、図２に示すように、管本体１１と、電子供給口１２と、機器接続口１３と、電子加速用電極支持部１４と、メッシュ電極支持部１５とを一体に備えている。

管本体１１は、円筒状（筒状）に形成されている。管本体１１の内面１１ａは、全体に亘って、滑らかな面によって平坦に形成されている。内面１１ａは、勿論、後述する電子加速用電極４１の近傍においても滑らかな面によって平坦に形成されている。本明細書において「滑らかな面」とは、稜線がない面を意味している。また、本明細書において「平坦」とは、平面と曲面の双方を含むものである。本実施形態において、内面１１ａは、勿論曲面である。このように内面１１ａが滑らかな面で平坦に形成されていると、管本体１１内を排気して減圧する際に気体の滞留が生じることがない。即ち、管本体１１内に後述するアルゴンガス等の滞留を防止でき、滞留したアルゴンガスによる直流放電を防止できる。

また、管本体１１は、サーファトロン３１の軸心方向と直交する方向に配されている。管本体１１は、内側に後述する電子加速用電極４１、第１メッシュ電極４２や第２メッシュ電極４３を収容する。また、管本体１１は、当該管本体１１の長手方向に沿って、内側に電線８を通す。管本体１１の長手方向と電線８の長手方向とは平行である。管本体１１の両端部１１ｂ、１１ｃには、管本体１１内の電線８を当該電線８の長手方向に沿って移動させる後述の電線移動部７（図１）が設けられている。

電子供給口１２は、管本体１１の長手方向中央に設けられている。電子供給口１２は、管本体１１の外壁を貫通した孔と、孔の外縁から管本体１１内外に向かって延びた円筒部とを備えている。円筒部は、管本体１１の長手方向と直交する方向に延びている。円筒部の管本体１１外に配された一端部は、円筒部の管本体１１内に配された他端部よりも長い。この円筒部の一端部は、サーファトロン３１の内筒部３１ｃの内面と僅かな間隔（約０．５ｍｍ）をあけて、内筒部３１ｃ内に収容されている。

また、円筒部の前記一端部側の先端には、ゲージポート１２ａを介してアルゴンガス供給用のステンレス管１６が接続されている（図１）。ステンレス管１６を通して、電子供給口１２内には微量のアルゴンガス（２．７〜６．７Ｐａ程度）が供給される。

前述した円筒部内は、機器接続口１３に接続された後述する排気装置によって排気されて減圧されている。そして、円筒部の外表面にはサーファトロン３１からマイクロ波が伝搬し、このマイクロ波が円筒部内のアルゴンガスに印加されて、アルゴンガスが電離してプラズマが発生する。円筒部内に発生したプラズマ（即ちプラズマ中の電子）は、電子供給口１２の孔を通して管本体１１内に供給される。

また、電子供給口１２の外周部分には、プラズマ収束用磁石（図示せず）が取り付けられている。プラズマ収束用磁石は、プラズマを収束し、プラズマが管本体１１の外壁へ衝突して損失することを防止する。そして、管本体１１内に供給されたプラズマ中の電子は、円筒部の長手方向と平行な矢印Ｅで示す方向に沿って加速される。矢印Ｅは、電子を加速する方向Ｅをなしている。

プラズマは、Ａｒ＋（以下、アルゴンイオンとよぶ）、電子、アルゴン原子、アルゴンラジカル等から構成されている。なお、本実施形態ではアルゴンガスを電離してプラズマを生成しているが、ヘリウム、酸素、窒素等を用いることもできる。

機器接続口１３は、電子供給口１２よりも管本体１１の両端部１１ｂ、１１ｃ寄りにそれぞれ設けられて、一対設けられている。一対の機器接続口１３は、管本体１１の長手方向に沿って並んで設けられている。機器接続口１３は、管本体１１の外壁を貫通した孔と、孔の外縁から管本体１１外に向かって立設した円筒部とを備えている。一対の機器接続口１３の円筒部は、管本体１１から互いに同方向に突出している。これら円筒部は、管本体１１の長手方向と直交する方向、かつ電子を加速する方向Ｅと直交する方向に沿って延びている。

また、これら円筒部の先端には、接地されたゲージポート１３ａが取り付けられている。そして、一方の機器接続口１３は、ゲージポート１３ａを介して排気装置（図示せず）に接続される。一方の機器接続口１３は、特許請求の範囲に記載の排気口をなしている。また、他方の機器接続口１３は、ゲージポート１３ａを介して真空計センサ（図示せず）に接続される。

電子加速用電極支持部１４は、筒状に形成され、管本体１１の外表面から突出している。電子加速用電極４１は、管本体１１の長手方向中央に設けられ、管本体１１の軸心を挟んで電子供給口１２と反対側に設けられている。電子加速用電極支持部１４は、管本体１１から電子供給口１２の長手方向と平行な方向（電子を加速する方向Ｅ）に突出している。電子加速用電極支持部１４は、電子加速用電極４１の支柱４１ａを内側に通して、電子加速用電極４１を支持する。なお、電子加速用電極支持部１４の先端は気密に保たれている。

メッシュ電極支持部１５は、筒状に形成され、管本体１１の外表面から突出している。メッシュ電極支持部１５は、管本体１１の長手方向中央に設けられ、管本体１１の周方向において電子供給口１２と電子加速用電極支持部１４との間に設けられている。メッシュ電極支持部１５は、互いの間に管本体１１の軸心を位置付けるように一対設けられ、管本体１１から互いに反対方向に突出している。一対のメッシュ電極支持部１５は、電子を加速する方向Ｅと直交する方向に突出している。

一方のメッシュ電極支持部１５は、第１メッシュ電極４２の支柱４２ａを内側に通して、第１メッシュ電極４２を支持する。他方のメッシュ電極支持部１５は、一方のメッシュ電極支持部１５よりも電子加速用電極支持部１４寄りに設けられている。他方のメッシュ電極支持部１５は、第２メッシュ電極４３の支柱４３ａを内側に通して、第２メッシュ電極４３を支持する。なお、これらメッシュ電極支持部１５の先端は気密に保たれている。

前述した放電管１の管本体１１は、電子加速用電極４１（特許請求の範囲に記載の電極に相当する）と、第１メッシュ電極４２と、第２メッシュ電極４３とを収容している。即ち、放電管１は、電子加速用電極４１と第１メッシュ電極４２と第２メッシュ電極４３とを備えている。

電子加速用電極４１は、円盤状に形成され、電子を加速する方向Ｅと直交する方向に配されている。電子加速用電極４１は、管本体１１の軸心を挟んで電子供給口１２と反対側に設けられている。電子加速用電極４１の一方の外表面の中心には、電極支持体としての支柱４１ａが立設している。支柱４１ａは、タングステンで構成され、細円柱状に形成されている。支柱４１ａは、電子加速用電極支持部１４を通って、先端が外部空間に突出している。電子加速用電極４１は、支柱４１ａを介して直流電圧電源５１に接続されている（図１）。電子加速用電極４１は、直流電圧電源５１によって高電圧（３０ｋＶ程度）を印加され、管本体１１内に進入した電子を矢印Ｅに沿って加速する。

また、支柱４１ａの管本体１１内に配される部分の表面は、コーティング層４４に覆われている。コーティング層４４は、絶縁性の材料で構成され、本実施形態においてはガラスで構成されている。コーティング層４４は、支柱４１ａを覆うことで、電子加速用電極４１に高電圧が印加された際に支柱４１ａの表面において直流放電が発生することを防止する。

第１メッシュ電極４２は、網体で円盤状に形成され、この網体の隙間内を電子等が通過自在に設けられている。第１メッシュ電極４２は、ステンレス鋼やタングステン等で構成されている。タングステンの方がアルゴンイオンによる電極表面のスパッタリングをより確実に防止することができ、好ましい。なお、本実施形態においては、第１メッシュ電極４２は、線径０．０３ｍｍ、間隔５ｍｍ、４００ｍｅｓｈの網体で構成され、ＳＵＳ３０４（Ｃｒ１８％とＮｉ８％を含むステンレス鋼）で構成されている。また、第１メッシュ電極４２は、電子供給口１２の円筒部の内径よりも大きな外径に形成されている。第１メッシュ電極４２は、電子加速用電極４１と平行に配され、電子供給口１２の管本体１１内に配された円筒部の開口を覆うように配されている。

また、第１メッシュ電極４２の外縁には、第１メッシュ電極４２の外方向に延びた支柱４２ａが連なっている。支柱４２ａは、タングステンで構成され、細円柱状に形成されている。支柱４２ａは、前述したメッシュ電極支持部１５を通って、先端が外部空間に突出している。第１メッシュ電極４２は、支柱４２ａを介して直流可変電圧電源５２に接続されている（図１）。第１メッシュ電極４２は、直流可変電圧電源５２によって負電圧（−１０Ｖ〜−１００Ｖ程度）を印加されている。この第１メッシュ電極４２に印加される電圧は、後述するように、正電荷を持つアルゴンイオンを捕獲し且つ負電荷を持つ電子を通過させるような値とされている。

第２メッシュ電極４３は、第１メッシュ電極４２と同一の材料で構成されているので、前記材料に関する説明は省略する。第２メッシュ電極４３は、第１メッシュ電極４２の外径よりも大きな外径に形成され、電子加速用電極４１の外径と略等しい外径に形成されている。第２メッシュ電極４３は、電子加速用電極４１と第１メッシュ電極４２の間に配され、第１メッシュ電極４２の近傍に配されている。第２メッシュ電極４３は、電子加速用電極４１及び第１メッシュ電極４２と平行に配されている。

また、第２メッシュ電極４３の外縁には、第２メッシュ電極４３の外方向に延びた支柱４３ａが連なっている。支柱４３ａは、タングステンで構成され、細円柱状に形成されている。支柱４３ａは、前述したメッシュ電極支持部１５を通って、先端が外部空間に突出している。この支柱４３ａの先端は、接地されている。このため、第２メッシュ電極４３は、接地されている。第２メッシュ電極４３は、電子を加速するための基準電位を与える。第２メッシュ電極４３は、管本体１１へと引き寄せられたプラズマ中から電子のみを引き出して、電子のみを通過させる。

前述した放電管１において、管本体１１の両端部１１ｂ、１１ｃには、図１に示すように、管本体１１内に通された電線８を移動させる電線移動部７が設けられている。電線移動部７は、管本体１１の一端部側１１ｂに配された電線供給部７１、電線巻取部７２及び第１ローラ部７３と、管本体１１の他端部１１ｃ側に配された第２ローラ部７４とを備えている。

電線供給部７１は、外部空間に配されている。電線供給部７１は、電子を照射される前の電線８が巻き付けられて回転自在に支持されたドラムを備えている。電線巻取部７２は、外部空間に配されている。電線巻取部７２は、回転自在に支持されかつ電子を照射された後の電線８を巻き取るドラムと、該ドラムを回転駆動する駆動部とを備えている。

第１ローラ部７３は、管本体１１の一端部１１ｂと電線供給部７１及び電線巻取部７２との間に設けられている。第１ローラ部７３は、管本体１１にゲージポート７３ａを介して取り付けられかつ差動排気装置（図示せず）が取り付けられたケース７３ｂと、ケース７３ｂ内に回転自在に支持されて電線８が掛け渡される複数のローラ７３ｃとを備えている。

第２ローラ部７４は、管本体１１の他端部１１ｃに設けられている。第２ローラ部７４は、管本体１１にゲージポート７４ａを介して取り付けられたケース７４ｂと、ケース７４ｂ内に回転自在に支持されて電線８が掛け渡される複数のローラ７４ｃとを備えている。ローラ７３ｃ、７４ｃは、掛け渡された電線８を電子加速用電極４１と第２メッシュ電極４３との間に位置付けることができる位置に設けられている。

前述した電線移動部７によって、電子を照射される前の電線８は、電線供給部７１から引き出された後に、第１ローラ部７３を通って管本体１１内に進入して第２ローラ部７４に向かって矢印Ａ（図１）に沿って管本体１１内を通り抜ける（進路Ａ）。その後、電線８は、第２ローラ部７４で折り返され、第１ローラ部７３に向かって矢印Ｂ（図１）に沿って管本体１１内を通り抜ける（進路Ｂ）。そして、電線８は、第１ローラ部７３で折り返され、第１ローラ部７３と第２ローラ部７４とに所定ターン掛け渡された後に、第１ローラ部７３を通って外部空間に引き出されて、回転駆動する電線巻取部７２に巻き取られる。こうして、電線８は管本体１１内を往復移動し、進路Ａに沿って移動する際に被覆部の径方向の一方の外表面に電子が照射され、進路Ｂに沿って移動する際に他方の外表面に電子が照射されて、被覆部の外表面全体に電子が照射される。

以下、前述した構成の放電管１における電子の移動について説明する。管本体１１内は、排気装置によって減圧されている。このため、電子供給口１２内で発生したプラズマは、全体として電子供給口１２から管本体１１内へと引き寄せられる。なお、前述した電子供給口１２内のアルゴンプラズマの圧力は２．７〜６．７Ｐａ程度とされ、管本体１１内のアルゴンプラズマの圧力は０．０５〜１．５Ｐａ程度とされている。

そして、プラズマ中のアルゴンイオンは、第１メッシュ電極４２に引き寄せられて当該第１メッシュ電極４２の外表面上に捕獲される。また、プラズマ中の電子は、第１メッシュ電極４２を通過し第２メッシュ電極４３によってプラズマ中から引き出されて、電子加速用電極４１によって矢印Ｅに沿って加速される。

このように電子が加速されても、当該電子が他の粒子等に衝突すると電子加速用電極４１まで到達できないので、アルゴンガスや、プラズマ中に微量に存在するアルゴン原子やアルゴンラジカルを排除するために、管本体１１内及び電子供給口１２内を排気装置によって排気して減圧している。

以上のように、第１メッシュ電極４２によってアルゴンイオンが排除され、排気装置によってアルゴンガス、プラズマ中のアルゴン原子やアルゴンラジカルが排除されることで、電子がこれら粒子に衝突することがなくなり、電子が効率的に電子加速用電極４１へと向かって加速され、電線８に照射される。なお、第１メッシュ電極４２は、アルゴンイオンを排除することよって、当該アルゴンイオンが電子と衝突することを防止するだけでなく、アルゴンイオンが電線８の被覆部に衝突して被覆部を熱変形させることも防止している。

前述した構成の電子線照射装置１０を用いて電線８に電子を照射する際には、まず、マイクロ波発生部２でマイクロ波を発生させ、該マイクロ波をスラグチューナ２２を介してサーファトロン３１に伝搬させて、放電管１の電子供給口１２にマイクロ波を伝搬させる。そして、電子供給口１２内に供給されたアルゴンガスにマイクロ波を印加して、アルゴンガスを電離してプラズマを生成させる。

このプラズマは、排気装置によって管本体１１内に引き寄せられる。そして、プラズマ中のアルゴンイオンは第１メッシュ電極４２によって排除され、プラズマ中の電子は第２メッシュ電極４３によって引き出されて電子加速用電極４１によって矢印Ｅに沿って電子加速用電極４１に向かって加速される。このとき、電線移動部７によって電線８が第２メッシュ電極４３と電子加速用電極４１の間を往復移動させ、被覆部の外表面に電子を照射する。こうして、電線８に電子を照射して、被覆部を構成する合成樹脂の架橋反応を促進し、被覆部の耐熱性や機械特性を向上させる。

本実施形態によれば、管本体１１の内面１１ａが滑らかな面によって平坦に形成されているので、管本体１１内を排気する際に、アルゴンガスが電子加速用電極４１の近傍で滞留することがない。このため、電子加速用電極４１に高電圧を印加した際に、滞留したアルゴンガスによる直流放電が起こりにくくなる。そして、電子加速用電極４１に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。

また、電子加速用電極４１の支柱４１ａの表面がコーティング層４４で覆われているので、電極支持体の表面における直流放電を防止できる。このため、電子加速用電極４１に高電圧を印加した際に、直流放電がさらに起こりにくくなる。そして、電子加速用電極４１に印加した電圧即ちエネルギーが、直流放電で消費されにくくなり、電子を加速するために消費される。したがって、エネルギーの損失を低減して電子をより効率的に加速できる。

前述した実施形態においては、電子加速用電極４１の支柱４１ａの表面がコーティング層４４で覆われていたが、コーティング層４４は必ずしも設けなくてもよい。また、前述した実施形態においては、被照射物として電線８を例にして説明したが、電線８以外のものであってもよい。また、前述した実施形態においては、プラズマ中の電子を加速させる形式の電子線照射装置１０に用いられた放電管１について説明したが、放電管１を、例えばフィラメントから放出される電子を加速させる形式の電子線照射装置１０に用いてもよいし、他の形式の電子線照射装置１０に用いてもよい。

（実施例１）
本発明者らは、前述した電子線照射装置１０を、電線８を通さない状態で作動させ、電子加速用電極４１に印加する電圧（加速電圧）を適宜変更して、管本体１１内の電子加速用電極４１近傍で直流放電が起こるかどうかを目視で確認するとともに、このときに電子加速用電極４１に流れる電流値を測定した。なお、プラズマ源となるガスはアルゴンガスとし、マイクロ波発生部２からの入射電力は６０Ｗとし、第１メッシュ電極４２に印加する電圧は−１００Ｖとし、管本体１１内の圧力は０．０７Ｐａとした。また、加速電圧は、１０ｋＶ、２０ｋＶ、３０ｋＶ、４０ｋＶ及び５０ｋＶに変化させた。

また、比較例として、図５に示す従来の放電管１０１を備えた電子線照射装置を用いて、実施例１と同じ条件において、放電管１０１内で直流放電が起こるかどうかを確認した。なお、比較例において、加速電圧は、１０ｋＶ、２０ｋＶ及び３０ｋＶに変化させた。結果を図３に示す。

図３では、直流放電の発生した範囲（放電発生範囲）をドットで示している。従来の放電管１０１（図３中で放電管Ｉ）では、加速電圧が１０ｋＶのときは直流放電の発生が見られず、２０ｋＶ以上のときに直流放電が発生した。また、本発明の放電管１（図３中で放電管ＩＩ）においては、加速電圧が１０ｋＶ〜３０ｋＶのときは直流放電の発生が見られず、４０ｋＶ以上のときに直流放電が発生した。このように、本発明の放電管１においては、従来の放電管１０１より高い加速電圧を印加しても直流放電が発生しないことが確認された。

（実施例２）
次に、本発明者らは、前述した電子線照射装置１０を用いて、加速電圧を適宜変更して電線８に電子を照射し、この電線８で架橋反応が進行しているかを確認した。なお、プラズマ源となるガスはアルゴンガスとし、マイクロ波発生部２からの入射電力は６０Ｗとし、第１メッシュ電極４２に印加する電圧は−１００Ｖとし、管本体１１内の圧力は０．０７Ｐａとした。また、加速電圧は、０ｋＶ、２０ｋＶ、３０ｋＶ及び４０ｋＶに変化させた。また、電線８は、被覆部をポリエチレン樹脂とし、管本体１１内を５ｍ／ｍｉｎで移動させ、第１ローラ部７３と第２ローラ部７４の間に５ターン（５往復）掛け渡した。

架橋反応の確認は、電子を照射した（または未照射の）電線８を所定の長さに切断し、１２０℃のキシレン中に２４時間浸して未架橋のポリエチレン樹脂を溶融させ（溶融処理）、溶融処理前後の被覆部の重量を計測して行った。（溶融処理後の被覆部の重量）／（溶融処理前の被覆部の重量）をゲル分率（％）とした（ｎ＝４）。

また、比較例として、図５に示す従来の放電管１０１を備えた電子線照射装置を用いて、実施例２と同じ条件において、加速電圧を適宜変更して電線８に電子を照射し、この電線８で架橋反応が進行しているかを確認した。なお、比較例において、加速電圧は、２０ｋＶ及び３０ｋＶに変化させた。結果を図４に示す。

図４に示すように、加速電圧が等しい場合は、本発明の放電管１（放電管ＩＩ）では、従来の放電管１０１（放電管Ｉ）よりもゲル分率が高く、架橋反応がより進行していることが確認された。また、本発明の放電管１では、加速電圧が４０ｋＶの場合は、加速電圧が３０ｋＶの場合よりも架橋反応が進行していなかった。これは、加速電圧が４０ｋＶの場合は、直流放電が起こって電子加速用電極４１に印加した電圧即ちエネルギーの一部が直流放電によって消費され、より高い加速電圧であるにもかかわらず電子を十分に（加速電圧が３０ｋＶのときよりも）加速できなかったためである。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 放電管
８ 電線（被照射物）
１１ 管本体
１１ａ 内面
１２ 電子供給口
１３ 機器接続口（排気口）
４１ 電子加速用電極（電極）
４１ａ 支柱（電極支持体）
４４ コーティング層

Claims (2)

1. 筒状に形成され、内側に電子を照射する被照射物を通す管本体と、
   前記管本体内に前記電子を供給する電子供給口と、
   前記電子供給口よりも前記管本体の端部寄りに設けられて前記管本体内を排気して減圧する排気口と、
   前記管本体内に配されて、前記管本体内に供給された前記電子を加速する電極と、を備えた放電管であって、
   前記電極と前記電子供給口とは、前記管本体の径方向に対向するとともに前記被照射物を挟んで設けられ、
   前記管本体の前記電極近傍の内面が、滑らかな面によって該管本体の長手方向に沿って平坦に形成されたことを特徴とする放電管。
2. 前記電極に連なりかつ当該電極に電圧を印加する電極支持体の表面を覆う絶縁性のコーティング層が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の放電管。

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