JPH0572099U - 加速管電極短絡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速管にチャージされた電子を速やかに放電
させること。 【構成】 加速電圧を低下させるとき、加速管電極の一
部をショーティングロッド８で短絡する。ダイオード９
を短絡が予定される部分の加速電極間に接続する。ショ
ーティングロッドを非使用時（ａ）、ブリーダ電流Ｉ₁
はダイオードを通らず、ブリーダ抵抗７を流れ、各加速
電極に電位を与える。ショーティングロッドの使用時
（ｂ）、短絡部分の例えば電極３₂に存在する負電荷−
ｑはダイオード９₃、９₄を通って接地部に放電する（放
電電流Ｉ₂）。同電極の電位−Ｅは両ダイオードの順方
向電圧に抑えられる。負電荷によって加速電極が逆バイ
アスされるのを防ぎ、加速電界は乱れない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電子線照射装置の加速管における使用しない加速電極の短絡装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

電子線照射装置では、電子線に対する加速電圧（加速エネルギー）を変更して 使用する場合がある。近年、電子線照射装置の多目的使用傾向に伴い、加速電圧 （加速エネルギー）の可変範囲も大きくなってきている。電子線の加速を行う加 速管は、加速電極と絶縁環のスタックを多段に積層して構成されており、加速電 極には高電圧が印加される関係上、各電極の周囲には、対応する加速電極と同電 位となるように電気的に接続された電界緩和用の加速管リング（コロナシールド リング）がそれぞれ設けられている。加速電圧を最大電圧よりも減少させるとき には、フォーカス条件を一定とし、加速管で電子線が適切に加速されるように、 加速電極間の電位を或る一定の範囲に維持する必要がある。そこで、加速管リン グに接触するショーティングロッドを用いて、加速管の接地電位側に位置する加 速電極の下段数段を短絡する方法が採用されている。

【０００３】 図４は、かかる加速管電極短絡装置の構成図である。フィラメント１からの電 子を加速する加速管２の周囲には、各加速電極３（３₀ないし３ｎ）にそれぞれ 接続された加速管リング４（４₀ないし４ｎ）が設けられている。最下段の加速 電極３₀と加速管リング４₀はブリーダ電流計５を介して接地接続されており、正 極端子が接地されている直流電圧源６の負の直流高電圧は、各加速電極と加速管 リングに接続されている高抵抗のブリーダ抵抗７によって各加速電極、加速管リ ングに分圧印加される。所定の加速電極３を短絡接地するために、ショーティン グロッド（短絡棒）８が対応する加速管リング４に接触可能に設けられ、ショー ティングロッド８は最下段の加速リング４₀とブリーダ電流計５の接続点に接続 されており、ショーティングロッド８の接触により、当該加速管リング４より下 段の加速管リングもブリーダ抵抗７によって接地電位とされる。電流計５によっ て、ブリーダ抵抗７に流れる電流を測定することにより、各加速電極３、加速リ ング４間の電位を知ることができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

電子線照射装置の加速電圧が高くなり、数ＭＶ級になると、加速管２の加速電 極３は数１０段となり、加速管の全長は２ないし３ｍにも達する。さらに、かか る高加速電圧化に伴い加速電圧の使用範囲が広くなり、加速電極３、加速リング ４の短絡段数についても全段数の半数程度となる場合がある。このような高加速 電圧の加速管にあっては、ビームが広がり、加速電極、絶縁環に電子が当って捕 捉され、チャージアップしやすくなる。

【０００５】 加速電圧の変更、例えば減少させる場合には、直流電圧源６からの給電を遮断 し、ショーティングロッド８を所定の加速管リング４に接触させ、直流電圧源６ に所定の高電圧を発生させて加速管２に給電する。ショーティングロッド８によ って加速電極３₃を短絡接地させた場合の等価回路図を図５に示す。加速管リン グの図示を省略し、加速管リングと加速電極の部分を加速電極で代表して示して いる。加速電圧が印加される部分のブリーダ抵抗７には、ショーティングロッド ８による短絡回路を通るブリーダ電流、即ち直流電圧源６の直流高電圧を、この 電圧が印加される部分のブリーダ抵抗の和で除したブリーダ電流Ｉ₁が供給され る。しかし、この時、ブリーダ電流計５によれば、このブリーダ電流Ｉ₁より数 パーセント大きい電流が観測され、この状態は数分程度持続する。

【０００６】 かかる電流の増加分は、加速管内でビームが広がり、加速管２内に捕捉された 電子によるものである。加速管２は、電極板と絶縁環を交互に積み上げたもので あるから、各電極間に静電容量Ｃが形成され、それ自体が弱いコンデンサの機能 を有する。加速管２の加速電極に捕捉された電子、絶縁環に捕捉されて加速電極 に現れた電子により、例えば、図５の加速電極３₁、３₂に生じた電子による負電 荷−ｑ₁、−ｑ₂は、それぞれ点線で示すように、最終的には直流電圧源６の正極 端子が接続されている接地部へと流れて放電消滅するが、各加速電極間には数１ ００ＭΩの高ブリーダ抵抗が接続されており、加速電極３₀ないし３₃間には直流 電圧源６による分圧電圧が印加されないから、かかる負電荷の消滅に長い時間を 要することになり、この間、この負電荷の流れと逆行する方向の放電電流Ｉ₂が ブリーダ電流計５に流れることになる。

【０００７】 このようにブリーダ電流計５に正規のブリーダ電流Ｉ₁と負電荷の消滅に伴う 放電電流Ｉ₂が流れると、ブリーダ電流計５からでは直流電圧源６によって高電 位にされている加速電極の電位が把握できず、さらに、ショーティングロッド８ によって短絡された加速電極より接地側下段の（接地状態にある最下段を除いた ）加速電極に負電荷が存在し、その放電の流れが存在するということは、かかる 電極部分に逆バイアス現象が発生していることになる。本来、ショーティングロ ッド８で短絡した加速電極より下段の電極は接地電位、ゼロ電位にあるべきもの であるが、かかる電極部分における負電荷の存在は、同電極部分がゼロ電位より マイナスの電位にあり、加速管中を加速されてきた電子はそこでブレーキを掛け られることになり、加速電界が乱れるという好ましくない事態を生じさせる。

【０００８】 ブリーダ電流計５における測定電流の増加現象はショーティングロッド８を使 用し所要部分の加速電極を接地電位として電子線照射装置を運転しているときに も観測される。このことは、かかる使用しない加速電極部分に捕捉電子が存在し 、逆バイアス現象が発生することを示している。

【０００９】 本考案は、加速管に捕捉、チャージされた電子を速やかに放電させ、加速電極 に逆バイアス状態を発生させない加速管電極短絡装置を提供することを目的とす るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために、本考案は、ショーティングロッドを用いる加速 管電極短絡装置において、ショーティングロッドによって短絡接地された加速電 極と同電極から接地電位側の加速電極における各隣接電極間にダイオードを接続 したことを主たる特徴とするものであり、更に、前記ダイオードには保護抵抗が 直列接続されていることを特徴とする。

【００１１】

【作用】

ショーティングロッドによって短絡接地された加速電極から接地電位側下段に 位置する加速電極に対しては、隣接する各電極間に、ブリーダ電流の方向と逆極 性関係にダイオードが接続されているから、ショーティングロッドで短絡された 加速電極と最下段の接地電位にある加速電極との間の加速電極部分に存在する電 子（負電荷）はダイオードとショーティングロッドによる短絡回路を通って接地 部へと流れて速やかに消滅する。電子が存在する加速管部分の電位は、ダイオー ドの順方向端子電圧以下には低下せず、加速された電子にブレーキを掛けること ができる逆バイアス状態の発生を防止し、加速電界を乱さない。また、ダイオー ドに直列接続した保護抵抗は、過大電流、サージ電圧によるダイオードの損傷を 防ぐ。

【００１２】

【実施例】

本考案の一実施例を図面を参照して説明する。図１は加速管電極短絡装置の回 路構成図であり、加速管リングの図示を省略し、図４及び図５と同一符号は同等 部分を示す。ショーティングロッド８によって短絡接地が予定される加速電極３ ｉから接地側下段に位置する加速電極３₁までの各隣接する電極間に図示極性で ダイオード９₂ないし９ｉを接続する。図では加速電極３₀と３₁との間にもダイ オード９₁を接続しているが、このダイオードは接続しなくてもよい。なお、こ れらのダイオードは図示を省略した加速リング間に配置して接続するようにして もよい。

【００１３】 図２（ａ）は、ショーティングロッド８を使用しないときの等価回路図であり 、ここではダイオード９₁は接続していない。ブリーダ電流Ｉ₁はダイオード９₂ ないし９ｉを通らず、各ブリーダ抵抗７を通って流れ、各加速電極３₁ないし３ ｎには直流電圧源６からの高電圧が分圧して印加される。

【００１４】 図２（ｂ）は、ショーティングロッド８を使用し、例えば、加速電極３₄を短 絡接地接続したときの等価回路図である。例えば加速電極３₄より接地側下段の 加速電極３₂に捕捉電子による負電荷−ｑが存在しても、同電荷によって生ずる 加速電極３₂の電位−Ｅが、ショーティングロッド８の接地電位よりダイオード ９₃と９₄が導通しうる順方向電圧以下であると、負電荷−ｑはこれらダイオード を通って接地部へと流れ速やかに消滅する。この消滅過程での負電荷の移動によ る放電電流Ｉ₂がブリーダ電流計５に流れるが、ショーティングロッド８で加速 電極３₄を短絡するとダイオードを介して負電荷は直ちに消滅し、その放電電流 Ｉ₂の流通時間も短いから、ブリーダ電流計５でブリーダ電流Ｉ₁を測定すること ができる。

【００１５】 ダイオード９の加速電極３間への接続に際しては、図３に示すように、ダイオ ード９と直列に保護抵抗１０を接続することにより、過大電流、サージ電圧によ るダイオード９の損傷を防止することができる。

【００１６】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように構成したので、加速管内に捕捉電子が存在しても 、ダイオードを介して速やかに接地部に逃がすことができ、捕捉電子の存在部分 の電位は接地電位に対しダイオードの順方向電圧以下には低下しないから、捕捉 電子の存在部分の電位が加速電子に影響を与える逆バイアス状態になるのを防止 することができ、加速電界に乱れを生じさせない。

【００１７】 また、ダイオードに保護抵抗を直列接続することにより、ダイオードの損傷を 防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の回路構成図である。

【図２】実施例の動作を説明する等価回路図である。

【図３】ダイオードの保護抵抗接続図である。

【図４】従来の加速管電極短絡装置の構成図である。

【図５】捕捉電子存在時の動作説明回路図である。

【符号の説明】

2 加速管 3 加速電極 4 加速管リング 5 ブリーダ電流計 6 直流電圧源 7 ブリーダ抵抗 8 ショーティングロッド 9 ダイオード 10 保護抵抗 I₁ ブリーダ電流 I₂ 放電電流

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ショーティングロッドを用いる加速管電
   極短絡装置において、ショーティングロッドによって短
   絡接地された加速電極と同電極から接地電位側の加速電
   極における各隣接電極間にダイオードが接続されている
   ことを特徴とする加速管電極短絡装置。
2. 【請求項２】 ダイオードに保護抵抗が直列に接続され
   ていることを特徴とする請求項１の加速管電極短絡装
   置。