JPH0448300A - 空気遮断粒子ビーム照射処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空気遮断粒子ビーム照射処理装置、すなわち
、有機物などの耐熱性が比較的量る材料に、電子線及び
イオンビームを照射して物理的、化学的あるいは生物的
変化を与えることを目的として、空気を完全に遮断した
状態で比較的量の多い材料に粒子ビームを均一に照射し
て熱処理あるいは化学的処理を施し、安定な状態にした
後空気中に取り出すことができる装置に関する。

（従来の技術） 従来においては、電子線などの粒子ビームを空気に触れ
させないで被照射物を照射する場合には、真空中に被照
射物を設置して直接ビームを照射する方法、若しくは被
照射物をビームが入射できる薄膜の窓を付けた空気置換
のできる照射容器に入れて照射する方法が用いられてい
た。しかしながら、これらの方法では均一に照射するこ
とのできる被照射物の大きさがビームの照射野の大きさ
によって制限されるので、少量で且つ小面積の材料照射
に限られていた。従って、従来の方法では、ビーム照射
利用によって大量の材料製造等を行うための或は大きな
面積の材料評価を行うための照射処理を行うことができ
なかった。まｔ；、有機材料或は生物体の如き高温に耐
えられない材料に従来の方法で照射する場合には、ビー
ム照射による発熱のため、ビーム出力を高めて照射時間
を短縮することができなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上記に鑑み、本発明は、空気遮断状態で大量あるいは大
きい面積の材料に対して均一に照射することができる粒
子ビーム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） 上記課題を解決するために、本発明においては、気密状
態で被照射物に粒子ビームを照射するためのビーム照射
容器部と、被照射物を気密状態で安定化処理するための
安定化処理容器部とから粒子ビーム照射処理装置を構成
している。

そして、該ビーム照射容器部は、被照射物を出し入れで
き且つ容器内部を気密に保持するための気密シャッター
が配設され、被照射物が載置される試料台が駆動機構に
よってビーム照射方向に対して垂直な方向において前後
に駆動できるようになされ、容器自体及び被照射物を冷
却するためのラジェーターが配設されており、 該安定化処理容器部は、該ビーム照射容器部の気密シャ
ッターと気密状態で接続可能な気密シャッターが配設さ
れ、被照射物を外部から移動操作可能な操作手段とが配
設され且つ該気密シャッターに近接して水冷部が配設さ
れている。

更に、ビーム照射容器部と安定化処理容器部との間に照
射済試料を気密状態で一時的に収納するための被照射物
取出し容器部を設けると、工程上望ましいことが多い。

該被照射物取出し容器部は、ビーム照射容器部の気密シ
ャッター及び安定化処理容器部の気密シャッターと気密
状態で接続可能な気密シャッターが配設され且つ被照射
物を外部から移動操作可能な操作手段とが配設されてい
る。

（作用） 更に詳述すると、本発明の装置においては、熱に比較的
不安定な被照射物を、縦が１０〜５００ｃｍ程度、横が
１０〜２００　ｃ＋＋＋程度であり、厚さが最大５０ｃ
ｍの大きさの粒子ビーム照射容器に入れ、空気を完全Ｉ
こ遮断した状態で粒子ビームを均一に照射する。これに
よって、照射中に被照射物が熱分解しない方法で必要な
線量を与えることができ且つ照射後も空気に触れさせる
ことなく、約２００〜２０００℃まで加熱処理するか或
は化学薬品を導入させながら化学反応処理を行うことに
より、酸化に対して比較的安定な状態に保持することが
できる。

本発明の装置の各構成要素を以下において更に詳説する
。

粒子ビーム照射容器部 大きなサイズの被照射材料を均一に照射するために、空
気遮断された照射容器の内部に、ビーム照射中に被照射
材料をビームと垂直の方向に反復駆動させる機構を設け
る。粒子ビームは容器の一部に取り付けられたビーム入
射窓から照射される。

被照射物の冷却は、不活性ガスあるいはガス状の反応性
分子を容器内に流通若しくは循環させることによって行
われる。また、この冷却を促進するためには、水若しく
は液体窒素などの冷媒を通したラジェーターを照射容器
内に設置してもよい。

被照射物を貫通するビームあるいは照射容器に直接当た
るビームによる容器の発熱を防止するために、水冷板で
冷却する構造とした。

非照射物の駆動機構にガス冷却機構を併用することによ
って、被照射物全体としてビーム照射が間欠的となり、
ビーム出力を上げてもビーム加熱による被照射材料の温
度上昇を抑えることができる。従って、比較的短時間で
且つ熱による材料の分解を防止しつつ多量の材料の照射
処理ができる。

安定化処理容器部 ビームを照射した材料は化学反応を引き起こす活性種を
有しているので、安定化処理を施す必要がある場合があ
る。このような材料に対しては、不活性ガスあるいは真
空中で加熱処理若しくは化学反応を行うことのできる安
定化処理装置を設ける。この容器で加熱若しくは化学反
応を行うと、分解生成物あるいは反応生成物が出て来る
ので、これらを処理するためのガス流通システムを取り
付ける。また、酸素を排除するためには、真空に耐える
と共に耐熱性、耐薬品性が必要である。加熱は、容器の
外部若しくは内部に電熱器を取り付けて温度及び昇温速
度を制御する。

この処理装置を設けることによって、被照射物の空気酸
化を完全に防止でき、材料の製造、評価に極めて有効で
ある。

被照射物取出し容器部 照射後の材料を、加熱処理あるいは化学反応処理を施す
ための安定化処理装置に移動させるために、被照射物を
空気に触れさせることなく照射容器から取り出し、安定
化処理装置に導入する容器を設ける。この容器は、被照
射物が入る大きさであり、空気を遮断する扉があり且つ
材料を外部から移動させる機構を持つものである。

この容器を設けることによって、照射後の材料を比較的
長時間保持できること、また、照射容器の製作に際して
、耐熱性や耐薬品性などの特殊な材料を用いることなく
設計、製作ができる。

本発明のビーム照射処理装置は、例えば、有機若しくは
無機系高分子及びそれらからなる繊維を電離性放射線処
理して架橋反応を起こさせ、不融化処理を行ってセラミ
ックの塗料及び繊維を製造すること及び高分子フィルム
あるいは繊維強化樹脂の耐放射性を酸化の伴わない条件
で評価するために利用できる。

（実施例） 微細な高分子繊維の放射線架橋あるいは有機高分子で比
較的薄いフィルムの放射線架橋を行わせること及びこれ
らの材料の耐放射線性を酸素の関与しない条件で評価す
るために、本発明に従っ−Ｃビーム照射処理装置を作製
した。

第１ａ図及び第１ｂ図は、各々、本実施例のビム照射処
理装置におけるビーム照射容器部の正面図及び側面断面
図であり、第１ｃ図は、該ビーム照射処理装置における
パレット駆動機構詳細図である。

該ビーム照射容器部には、照射試料を出し入れするため
の空気遮断用の気密シャッター（大きさ：　６０ｍｍｘ
　４００ｍａ＋）　１が設けられている。本実施例にお
いては気密シャッターが２個設けられており、２種類の
被照射物を個々に照射できる。通常、被照射物はパレッ
ト２に入れて照射容器内に入れられる。照射容器内には
、被照射物を入れたパレット２を載置するための試料台
３が設けられている。試料台３は水冷板も兼ねており被
照射物の発熱を抑えるようになされている。更に、照射
容器内上部には、ガスを流通でき且つそのガスを冷却す
るラジェーター４が設けられている。このように、ラジ
ェーター４及び水冷板を兼ねた試料台３によって、ビー
ム照射による被照射物の発熱及び照射容器自体の発熱を
抑えることができる。

また、パレット２は駆動機構５によって速度を制御され
つつ試料台３上を前後に駆動できるようになされている
。第１ｃ図は駆動機構５の詳細をボしたものであり、図
から明らがなように、駆動モーター９によってチェーン
ｌＯが駆動される。チェーンｌＯにはバー１１が２本設
けられており、バー１１によってパレット２が試料台３
上を摺動される。

駆動モーター９を正逆に交互に回転することによってパ
レット２は前後に移動せしめられる。

更に、照射容器の上面中央部には気密保持用の金属薄膜
を具備したビーム照射窓６が設けられており、このビー
ム照射窓６を通して粒子ビームが照射される。更に、容
器内を真空あるいは空気遮断状態とするための真空排気
バルブ１３及びガス導入バルブ１４が設けられている。

照射は、試料を装填し、気密シャッターを閉めて脱空気
した後、不活性ガスを流通させた状態でラジェーターに
液体窒素を通じ、被照射物を前後に駆動させつつ行う。

この結果、比較的量の多い試料を均一に照射することが
できる。

第２ａ図及び第２ｂ図は、各々、本実施例のビーム照射
処理装置における安定化処理容器部の正面図及び側面図
である。

該安定化処理容器部には、ビーム照射容器部と同様に、
被照射物を出し入れするための空気遮断用の気密シャッ
ター１５が設けられている。気密シャッター１５は、ビ
ーム照射容器部の気密シャッター１とパツキンを介して
接続してパレットを気密状態で安定化処理容器内へと移
動可能である。更に、該容器はそのまま加熱装置に挿入
できる構造であり、パツキンを高温から保護するために
、気密シャッターに近接して水冷部１６が設けられてい
る。また、容器後部には容器外部からパレットを移動操
作可能な手動棒１７が設けられており、この手動棒によ
って、容器外からの操作によって気密を保ちながらパレ
ットを移動することができる。更に、容器内を真空ある
いは空気遮断状態とするため及び反応生成物あるいは分
解生成物を排除するための真空排気バルブ１８及びガス
導入バルブ１９か設けられている。

ビーム照射容器部において照射が完了すると、ビーム照
射容器部の気密シャッター１と被照射物取出し容器部の
気密シャッター１５とをパツキンを介して接続し、両方
のシャッターを開いた後、手動棒１７を操作することに
よって、照射済試料の入ったパレットを安定化処理容器
部へと移動させ、気密シャッターを閉じる。このように
して、気密を保持したまま安定化処理を行うことができ
る。

第３ａ図及び第３ｂ図の安定化処理容器部を加熱処理す
るＩ；めの加熱装置の正面図及び側面断面図である。加
熱装＠２０の正面に設けられた挿入口２１から第２ａ図
及び第２ｂ図に示す安定化処理容器部がそのまま挿入さ
れ、ヒーター２２によって気密状態で室温〜１２００℃
まで加熱することができる。

第４ａ図及び第４ｂ図は、各々、本発明に従って任意に
設けられる被照射物取出し容器部の実施例の正面図及び
側面図である。

該被照射物取出し容器部には、ビーム照射容器部及び安
定化処理容器部と同様に、被照射物を出し入れするため
の空気遮断用の気密シャッターＺ３が設けられている。

気密シャッター２３はビーム照射部の気密シャッター１
とパツキンを介して接続できるようになされている。取
出し容器は、パレットが入る大きさを有する。また、容
器後部には容器外部からパレットを移動操作可能な手動
棒２４が設けられており、この手動棒によって、容器外
からの操作によって気密を保ちながらパレットを移動す
ることができる。更に、容器内を真空あるいは空気遮断
状態とするための真空排気バルブ２５及びガス導入バル
ブ２６が設けられている。

ビーム照射容器部において照射が完了すると、ビーム照
射容器部の気密シャッターと被照射物取出し容器部の気
密シャッターとをパツキンを介して接続し、両方のシャ
ッターを開いた後、手動棒２４を操作することによって
、照射済試料の入ったパレットを取出し容器内へと移動
させ、気密シャッターを閉じる。このようにして、気密
を保持したまま照射済試料を一時的に取り出し保持する
ことができる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明のビーム照射処理装置によれば、空
気遮断状態で大量あるいは大きい面積の材料に対して均
一に照射することができる。更に、被照射物の駆動と冷
却機構を併用することにより、ビーム照射による発熱が
防止されるので、ビーム出力を上げて照射時間を短縮す
ることもでき、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図及び第１ｂ図は、各々、本発明の一実施例のビ
ーム照射処理装置におけるビーム照射容器部の正面図及
び側面断面図であり、 第１ｃ図は、第１ａ図及び第１ｂ図のビーム照射容器部
におけるパレット駆動機構の詳細図であり、 第２ａ図及び茅２ｂ図は、各々、本発明の一実施例のビ
ーム照射処理装置における安定化処理容器部の正面図及
び側面図であり、 第３ａ図及び第３ｂ図は、各々、第２ａ図及び第２ｂ図
に示す安定化処理容器部を加熱処理するＩ；めの加熱装
置を示す正面図及び側面断面図であり、 第４ａ図及び第４ｂ図は、各々、本発明の装置の一実施
例における被照射物取り出し容器部の正面図及び側面図
である。 １　、Ｉｓ、２３−−一気密シャッター２−ｍ−パレッ
ト、　３−ｍ−試料台、４−−−ラジェーター　　５−
−一駆動機構、６−ｍ−照射窓、　９−−一駆動モータ
ーＩＯ−−−チェーン、　１１−一一バーＨ，１Ｊ２５
−−−真空排気バルブ、 目、１９．２６−−−ガス導入バルブ、１７．２４−ｍ
−手動棒、　１６−〜−水冷部、２０−ｍ−加熱装置、
２１−ｍ−挿入口、２２〜−一ヒーター 特許出願人　　日本原子力研究所 （外４名） 第２ρ凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被照射物を出し入れでき且つ容器内部を気密に保持
   するための気密シャッターが配設され、被照射物が載置
   される試料台が駆動機構によってビーム照射方向に対し
   て垂直な方向において前後に駆動できるようになされ、
   容器自体及び被照射物を冷却するためのラジエーターが
   配設された、気密状態で被照射物に粒子ビームを照射す
   るためのビーム照射容器部、及び 前記ビーム照射容器部の気密シャッターと気密状態で接
   続可能な気密シャッターが配設され且つ被照射物を外部
   から移動操作可能な操作手段が配設され、更に該気密シ
   ャッターに近接して水冷部が配設された、被照射物を気
   密状態で安定化処理するための安定化処理容器部、 からなるビーム照射処理装置。 ２、前記ビーム照射容器部の気密シャッター及び前記安
   定化処理容器部の気密シャッターと気密状態で接続可能
   な気密シャッターが配設され且つ被照射物を外部から移
   動操作可能な操作手段が配設された、照射済試料を気密
   状態で一時的に収納するための被照射物取出し容器部を
   更に含む、第１請求項記載の装置。