电子束照射反应装置 技术领域
本发明涉及一种用电子束照射对象物体并改变其性质的电子束照射反应装置。
背景技术
一般而言，在电子束照射反应装置中，在提供电子加速器的加速管的内端部分设置灯丝，利用此灯丝产生热电子，通过在加速管中加速热电子形成电子束，随后电子束穿过连接到加速管的扫描管照射到对象物体上。电子束释放窗口在扫描管的端部形成并且电子束从此窗口释放，电子束释放窗口包括连接到其上的金属窗口箔，此金属窗口箔用于在真空状态中把扫描管内部真空状态与外部屏蔽开。当电子束穿过金属窗口箔时，它的一部能量转化成热能，由此加热金属窗口箔。因此，冷却气体吹到金属窗口箔上，把此箔冷却到此箔不会发生降质的温度。在很多情况下，对于金属窗口箔，使用由钛或钛合金制成的箔并且该箔的厚度为几μm到几十μm。当使用此种箔时，它在被冷却条件下的温度应为200-400℃。
电子束照射反应装置的典型实例为电子束气体处理装置，其中，如上所述的电子束照射到诸如锅炉已燃气的气体上，此气体包含氧化硫或氧化氮，或者上述电子束照射到诸如从涂漆箱排放的废气上，此气体包含挥发性有机化合物，由此除去包含在前述气体中的诸如氧化硫或氧化氮这样的有害物质。在此气体处理装置中，电子束照射器件的位置设置得使其扫描管的电子束释放窗口与设置在电子束反应器件(一般为废气管的一部分)侧壁上的电子束接收窗口成一直线，此电子束反应器件允许废气从中通过。电子束穿过电子束释放窗口和电子束接收窗口照射到从反应器件通过的气体。
图1示出常规电子束气体处理装置的实例，具体示出扫描管12的端部及其周围的区域(与图1相似地装置在未经审查的日本专利申请公开号51-96998的图1、未经审查的日本专利申请公开号52-37553的图2、未经审查的日本专利申请公开号52-149596的图1、未经审查的日本专利申请公开号53-75163的图1和2、未经审查的日本实用新型申请公开号55-107228的图1、未经审查的日本实用新型申请公开号63-168899的图1和4、未经审查的日本实用新型申请公开号63-168900的图1和7以及未经审查的日本专利申请公开号8-166498的图5中公开)。
扫描管12包括在其端部形成的电子束释放窗口13。凸缘36沿着扫描管12端部的外周形成。金属窗口箔14固定地夹在凸缘36和夹板16之间，用于保持扫描管12的内部真空。
另一方面，其中有被电子束照射的气体穿过的电子束反应装置(在处理锅炉废气的情况下为废气管)18包括在其侧壁上形成的电子束接收窗口15，窗口15用于接收电子束。(辅助)金属窗口箔34借助夹板53和56形成，以便密闭电子束接收窗口。
电子束通过金属窗口箔14和34照射进电子束反应器件。如上所述，金属窗口箔吸收电子束的能量并被加热，从而必需把金属窗口箔冷却到箔强度不发生下降的温度。因此，在此装置中，冷却气体喷嘴元件51和57设置在金属窗口箔14和34之间，喷嘴元件51和57包括用于把冷却气体吹到各个金属窗口箔上的气缝(或吹孔)52和58。
然而在此情况下，已吹到金属窗口箔14和34上的冷却气体扩散进环境中，就产生以下问题。亦即，当冷却气体穿过电子束通过的区域时接收电子束的照射。当空气用作冷却气体时，因电子束的照射，产生对人体有害并对金属性材料造成腐蚀的臭氧和氧化氮。当例如氮气的惰性气体用作冷却气体时，尽管可在冷却气体中防止产生臭氧和氧化氮，但使用后的惰性气体需经过处理。这在经济上是非常不利的。
图2示出常规电子束气体处理装置的另一实例(与图2相似的装置在未经审查的日本专利申请公开号8-166497的图3和5以及在未经审查的日本专利申请公开号9-171098的图5中公开)。图2装置的布置基本上与图1装置的相同，不同地是冷却气体喷嘴组件发生改变。与图1相同的元件分配相同的参考号，并省略其解释。
在此装置中，为了解决上述问题，冷却气体喷嘴组件由用于基本金属窗口箔14的冷却气体喷嘴元件61、用于辅助金属窗口箔34的冷却气体喷嘴元件67以及废气管状通道65和69整体地形成，废气管状通道65和69布置得面向各个喷嘴元件的气缝62和68。因而，冷却气体经过与大气密闭开的管状通道被提供和排放。
采用此种布置，已通过电子束通道区域的冷却气体不扩散进大气中并能重复利用。因此，当空气用作冷却气体时，有可能把从排气孔再利用的冷却气体引入到器件中，在此气体是无害的。进而，还有可能以循环方式使用诸如氮气的惰性气体作为冷却气体。
图3示出常规电子束气体处理装置的另一实例(与图3相似的装置在未经审查的日本专利申请公开号52-37553的图4、未经审查的日本专利申请公开号52-149596的图2、未经审查的日本专利申请公开号53-21397的图3和4、未经审查的日本专利申请公开号53-46598的图2、未经审查的日本实用新型申请公开号5-30800的图1和图3、以及未经审查的日本实用新型申请公开号6-51900的图2中公开)。
在图3的装置中，与图2情况相似，可密封的空间在基本金属窗口箔14和辅助金属窗口箔34之间形成。然而，在图3的装置中，单个冷却喷嘴元件71和单个废气管状通道73在可密封空间的一侧上布置得互相毗邻。已通过冷却喷嘴元件71的缝72吹到基本金属窗口箔上的冷却气体在可密封空间的另一侧转向并返回到废气管状通道73而排出。
然而，在图2和图3装置的情况下，产生下列问题。
作为电子束反应器件的废气管和电子束照射器件分别设置在不同的基础元件上。电子束照射器件的扫描管12通过冷却气体喷嘴组件刚性连接到废气管的侧壁，此冷却气体喷嘴组件包括冷却喷嘴元件61和67或单个冷却喷嘴元件71。因此，过大的应力有可能作用到扫描管12和废气管侧壁之间的连接部分。结果，金属窗口箔不能通过夹板固定到扫描管端部的外周上的凸缘，从而不能维持扫描管内的真空。在极端情况下，金属窗口箔移位并被迫进入扫描管，从而导致箔的破裂。
具体地，在常规电子束照射反应装置中，从降低电子束在金属窗口箔的能量损失、降低吹入冷却空气的能量和简化冷却气体喷嘴组件结构的观点出发，优选省略辅助金属窗口箔并仅使用基本金属窗口箔。然而在此种布置中，当基本金属窗口箔发生破裂时，废气进入需要保持真空条件的电子束发生器的扫描管中，并有可能发生严重的污染或损坏。因此，已经考虑到，仅使用基本金属窗口箔难以实现电子束照射反应装置。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电子束照射反应装置，该装置防止在常规照射反应装置中因电子束照射器件的扫描管和电子束反应器件之间的刚性连接而引发的上述问题，而且该装置不会泄漏诸如废气的待处理气体和冷却气体。
也就是说，根据本发明，提供一种电子束照射反应装置，其中包括：在其端部包括电子束释放窗口的电子束照射器件，此电子束照射器件用于在扫描条件下释放电子束，此电子束释放窗口具有遍布窗口的用于维持内部真空的基本金属窗口箔；用于接收被电子束照射的气体的电子束反应器件，此电子束反应器件包括在其侧壁形成的用于接收来自电子束照射器件的电子束的电子束接收窗口；包括吹孔的冷却气体喷嘴组件，此吹孔用于把冷却气体吹到金属窗口箔；以及在电子束照射器件端部和电子束反应器件侧壁上的电子束接收窗口周缘部分之间连接的挠性圆柱密闭元件，此挠性圆柱密闭元件用于防止冷却气体在端部和侧壁之间泄漏到外面。
在此装置中，电子束照射器件和电子束反应器件之间不作刚性连接。因此，在这些器件的连接部分不作用过大的载荷。进而，此连接部分被挠性圆柱元件覆盖，从而被电子束照射的冷却气体不会扩散到外面。
具体地，冷却气体喷嘴组件在电子束照射器件的端部设置，并且挠性圆柱密闭元件在冷却气体喷嘴组件的外围部分和所述侧壁上电子束接收窗口的周缘部分之间连接。
更具体地，电子束接收窗口的尺寸制造得比电子束扫描通路周缘的尺寸更大，并且作为整体的冷却气体喷嘴组件以环状形成以便环绕允许电子束通过的扫描通路，此冷却气体喷嘴组件的位置设置得基本上占据电子束接收窗口。
优选地，设置保护元件以便防止反向散射的电子碰撞到挠性圆柱密闭元件上，此反向散射的电子在电子束反应器件中当照射电子束时产生。进而，借助可去除的夹板，在电子束释放窗口的周缘以可密封的方式固定基本金属窗口箔，冷却气体喷嘴组件包括可去除部分，此可去除部分设置得在它本身和夹板之间形成冷却气体吹孔，通过移去此可去除部分和移去夹板，此金属窗口箔能被更换。
进一步地，优选吹到基本金属窗口箔的冷却气体的水分含量等于或高于气体中细微粉末的临界湿度，这些细微粉末在基本金属窗口箔的与气体接触的表面上淀积。其原因如下所述。当将被电子束照射反应装置处理的物体是包含氧化硫或氧化氮的废气时，由于反应器件中电子束的照射，硫酸铵或硝酸铵的细微粉末可作为由氧化硫或氧化衍生的副产品形成。这些粉末有可能在金属窗口箔上淀积。因此，其水分含量等于或高于临界湿度的冷却气体吹到金属窗口箔上，从而在此箔上淀积的细微粉末吸收冷却气体中的水分并易于从金属窗口箔上剥落。
基于相同的目的，冷却气体可包含水滴。然而，当冷却气体中的水滴包含悬浮固体或水溶性物质并碰撞到已通过电子束照射而被加热的金属窗口箔上时，由于水分的蒸发，悬浮固体或水溶性物质被烘干和固化，并且可固定到金属窗口箔。为防止出现此问题，优选冷却气体中所包含的水滴包括纯水，其水滴例如通过喷射纯水进入冷却气体而获得。
进一步地，在本发明中，可作这些的布置，使作为整体的冷却气体喷嘴组件以环状形成，以便环绕用于电子束通道的扫描通路，并且包括：在电子束反应器件的一侧在冷却气体喷嘴组件端面上设置的辅助金属窗口箔，以便遍布扫描通路；用于把冷却气体吹到基本和辅助金属窗口箔的吹孔；以及用于把吹入的冷却气体排放到外面的排气孔。在此情况下，有可能具有这样的布置，使冷却气体喷嘴组件包括：用于把冷却气体分别吹到基本和辅助金属窗口箔的第一和第二吹孔；用于分别从外面接收冷却气体并把此气体输送到第一和第二吹孔的第一和第二接收孔；以及把从第一和第二吹孔吹到第一和第二金属窗口箔的冷却气体分别排放到外面的第一和第二排气孔。
附图说明
图1为常规电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图2为另一常规电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图3为又一常规电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图4为根据本发明第一实施例的电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图5为示出在本发明电子束照射反应装置中所用的挠性圆柱密闭元件布置的示意图。
图6为根据本发明第二实施例的电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图7为根据本发明第三实施例的电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图8为根据本发明第四实施例的电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图9为根据本发明第五实施例的电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图10为在图9电子束照射反应装置中所用的循环水型冷却器件的横截面视图。
图11为根据本发明第六实施例的电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图12为根据本发明第七实施例的电子束照射反应装置一部分在电子束照射方向上的横截面视图。
图13为根据本发明第八实施例的电子束照射反应装置一部分的横截面视图。
图14为在图13装置中所用的冷却气体喷嘴元件的分解横截面视图。图14a示出双流体喷嘴而图14b示出连接到双流体喷嘴的冷却气体喷嘴。
【具体实施方式】
以下，结合附图描述本发明的电子束照射反应装置。
图4示出在根据本发明第一实施例的电子束照射反应装置中的扫描管12[连接到电子束照射器件(未示出)的电子加速器]、以及扫描管12与电子束反应器件(或废气管)18之间的连接部分。如图4所示，在扫描管12端部的电子束释放窗口13与在电子束反应器件18侧壁上形成的电子束接收窗口15成一直线。环状凸缘26沿着扫描管12端部的外周设置。通过在环状凸缘26和夹板16之间牢固地夹住金属窗口箔14的周缘，金属窗口箔14遍布电子束释放窗口13上面。冷却气体喷嘴组件27用螺栓固定到环状凸缘26，该组件包括具有气缝(或吹孔)28的冷却气体喷嘴元件，该元件用于把冷却气体吹到金属窗口箔14上。除了使用螺栓之外，冷却气体喷嘴组件27还可用焊接或粘附来固定，只要能以密闭条件固定就行。
挠性圆柱密闭元件23在冷却气体喷嘴组件27的外环部分27a和废气管侧壁上的电子束接收窗口15的周缘18a之间密闭性地连接，冷却气体喷嘴组件27从环状凸缘26的周缘向外延伸。挠性圆柱密闭元件23由诸如布或橡胶的有机材料形成。挠性圆柱密闭元件23防止空气或气体从冷却气体喷嘴组件和废气管泄漏或从外面进入它们内部。在此装置中，在扫描管和废气管之间不作刚性连接。因此，在扫描管和废气管之间的连接部分能移动以适应扫描管和废气管之间的位移，从而防止在连接部分产生过大的应力并防止气体或空气的泄漏，而在上述常规装置中会产生过大的应力。
如附图所示，在此电子束照射反应装置中，在电子束反应器件侧壁上形成的电子束接收窗口15的尺寸制作得比确定电子束通路(亦即为了照射目的电子束在其中穿过的通道)所必需的尺寸更大。冷却气体喷嘴组件27的设置方式为基本上占据电子束接收窗口。进而，在此电子束照射反应装置中，保护盖板20沿着电子束接收窗口15的周缘18a设置。这可避免后述情况出现，即：照射到废气管内废气上的电子束被反射和散射，并碰撞到挠性圆柱密闭元件23上，由此使挠性圆柱密闭元件23降质。
图5为挠性圆柱密闭元件23示例性实例一部分的横截面视图。也就是说，在此实例中，挠性圆柱密闭元件包括由涂敷有乙烯丙烯(EPDM)橡胶的玻璃纤维形成的波纹管23a。挠性圆柱密闭元件在冷却气体喷嘴组件的外环部分27a和电子束接收窗口的周缘18a之间连接。参考号23c代表夹板；23b和23f为垫圈；23g为螺帽；23h为螺栓。保护盖板20固定在挠性圆柱密闭元件23和电子束接收窗口的周缘18a之间。夹板23c连接到支架23d。通过延伸穿过支架23d的螺栓/螺帽组件23e，调节扫描管12和电子束反应器件18之间的距离。
图6为根据本发明第二实施例的电子束照射反应装置30一部分的横截面视图。与图4中电子束照射反应装置相同的元件分配与图4中所用的相同的参考号，并省略对它们的解释。此实施例的装置在冷却气体喷嘴组件方面(亦即，与其有关的冷却头和元件)不同于图4中的装置。也就是说，在图6的装置中，冷却气体喷嘴组件32包括用于冷却基本金属窗口箔14的第一冷却气体喷嘴元件32＇、用于冷却辅助金属窗口箔34的第二冷却气体喷嘴元件32″、以及用于排放来自各个喷嘴元件的冷却气体的废气管状通道32c和32d，其中，基本金属窗口箔14密封扫描管12的电子束释放窗口13，辅助金属窗口箔34密封电子束接收窗口15。辅助金属窗口箔34牢固地夹在夹板31和31a之间，并固定到冷却气体喷嘴组件。电子束接收窗口15的周缘由夹板31和31a确定(与冷却气体喷嘴组件成为一个整体)。也就是说，在此电子束照射反应装置中，扫描管12、基本金属窗口箔14、冷却气体喷嘴组件32和辅助金属窗口箔34形成为一个整体。
在图4的情况下，挠性圆柱密闭元件23在冷却气体喷嘴组件的外环部分32a和废气管的电子束接收窗口15的周缘18a之间连接，由此防止冷却气体或废气从扫描管和废气管之间的连接部分泄漏或从外面进入其中。
图7为根据本发明第三实施例的电子束照射反应装置40一部分的横截面视图。
如图7所示，电子束照射反应装置40的布置基本上与图4装置的相同，但区别在于冷却气体喷嘴组件42的末端部分46以可去除的方式连接到冷却气体喷嘴组件42的其它部分，其中末端部分46在它本身和夹板16之间形成气缝44。此种布置制作得容易更换金属窗口箔。也就是说，更换金属窗口箔14的操作包括以下步骤：从电子束反应器件18移去挠性圆柱密闭元件23；移去电子束照射器件或电子束反应器件，由此保证工作空间；移去冷却气体喷嘴组件42的末端部分46；移去夹板16；以及更换金属窗口箔14。因此，不需要移去冷却气体喷嘴组件42和扫描管12，并且更换易于进行。
在上述实施例中，设置一门(未示出)，以便在移去挠性圆柱密闭元件23时电子束接收窗口被密闭地覆盖。借助此门，有可能在挠性圆柱密闭元件23从电子束反应器件18移去时，防止电子束反应器件18中所包含的气体泄漏。
如上所述，从能量效率的观点出发，诸如图4和图7中所示使用单个金属窗口箔的电子束照射-反应装置优于图6中所示使用两个金属窗口箔的电子束照射-反应装置。然而，单个金属窗口箔与待处理的废气直接接触。因此，废气中所包含的硫酸铵或硝酸铵微粒在金属窗口箔表面上淀积。(为了处理包含氧化氮或氧化硫的废气，可把氨注入到此气体中。当所注入的氨与这些氧化物结合时形成微粒)在此情况下，就产生了后述问题，如因淀积物质的化学反应而引起金属窗口箔破裂。
图8-14示出包括用于解决上述问题的装置的电子束照射-反应装置，所包括的装置基本上适于设定由冷却气体喷嘴组件吹到金属窗口箔的冷却气体(或冷却空气)的湿度，以使此湿度达到等于或高于在金属窗口箔上所淀积的细微粉末的临界湿度。在这，临界湿度指在此湿度时固体物质开始吸收环境空气中的水分从而开始潮解。当其湿度等于或高于临界湿度的冷却气体吹到其上淀积有硫酸铵或硝酸铵细微粉末的金属窗口箔表面上时，此细微粉末吸收冷却气体中的水分，溶解并互相结合，由此形成大粒径颗粒，因而降低其粘附强度。结果，这些颗粒容易被冷却气体从金属窗口箔上剥落。硫酸铵或硝酸铵的临界湿度的实例在下表中示出。 温度(℃) 硫酸铵的临界湿度 (％) 硝酸铵的临界湿度 (％) 10 79.8 75.3 20 81.0 66.9 30 79.2 59.4 40 78.2 52.5 50 77.8 48.4
在本发明实施例的装置中，当冷却气体以100-200m/s的速率吹入时，冷却气体喷嘴元件内的冷却气体压力变为10-20kPa。当冷却气体从气体吹孔吹入时，冷却气体经受绝热膨胀，其温度下降10℃到几十℃。从而，冷却气体中所包含的水分冷凝并形成水的微滴。当包含水微滴的冷却气体碰撞到金属窗口箔上时，在此箔上淀积的细微粉末部分溶解并变成具有大粒径的固体，这些固体容易被冷却气体吹落。
除了利用绝热膨胀所形成的水滴以外，此种效果也可通过喷射纯水到冷却气体中来实现，
对于冷却气体，不必连续不断地把含水分的空气吹到金属窗口箔上。例如，有可能在喷嘴中设置用于把蒸汽引入到冷却空气中的阀门，打开和关闭此阀门以便以交替的方式吹入含水分的空气和其湿度小于临界湿度的空气(以下称作“干燥空气”)。在此情况下，尽管当吹入干燥空气时细微粉末在金属窗口箔上淀积，但是在被淀积的细微粉末的量增加到对金属窗口箔产生不利影响的水平之前，通过从干燥空气切换到含水分的空气，有可能防止对金属窗口箔的损坏。通过在电子束反应器件中在冷却气体吹孔周围设置喷水嘴并在冷却气体中掺入由喷水嘴喷射的水，可以产生含水分的空气。从在冷却气体中有效掺入被喷射水的观点出发，优选在与冷却气体吹孔尽可能近的位置设置喷水嘴。从防止喷水嘴被电子束照射的角度考虑，还优选在电子束反应器件中被电子束照射的区域之外设置喷水嘴。进而，可在冷却气体喷嘴元件中设置用于提供空气和水的双流体(水/空气)喷嘴。通过改变空气流量与水流量的比例(气体/液体比)，调节冷却空气中的水分含量。气体/液体比优选在50-1000Nm3/L的范围内调节。通过使冷却气体喷嘴元件形成为双管结构，双流体喷嘴可以制造得更紧凑。
通过在冷却气体管或冷却气体喷嘴元件中设置用于在空气和水滴之间形成直接接触的气体-液体接触器件，也可产生含水分的空气。对于气体-液体接触器件，可以使用在空气和循环冷却水之间形成直接接触的循环水型冷却器件。在循环水型冷却器件中，通过调节循环冷却水流量L(L/h)与空气流量G(Nm3/h)的比例L/G(L/Nm3)，可以调节冷却空气中的水分含量。比例L/G优选在0.1-5(L/Nm3)的范围内调节。具体地，当比例L/G(L/Nm3)设定为1或更大时，水滴可包含在冷却气体中，从而可以显著地实现防止细微粉末淀积的效果。含水分的空气和干燥空气也可通过循环冷却水泵的ON/OFF(接通/切断)操作来切换。
另一方面，即使当细微粉末的淀积可以防止时，如果废气具有高浓度的氧化硫或氧化氮并具有高腐蚀性效果，由于废气本身的腐蚀效果，有可能发生对金属窗口箔的腐蚀。作为一种防范措施，优选在金属窗口箔的与气体接触的表面上进行抗腐蚀处理。抗腐蚀处理可包括后述步骤，即用例如钯这样的铂类贵金属层涂敷由钛或钛合金制作的金属窗口箔的与气体接触的表面。作为替代方案，通过在冷却气体中添加氨由此在金属窗口箔周围产生碱性气氛并中和冷却气体中的氧化硫或氧化氮，可抑制金属窗口箔的腐蚀。
图8、9、11、12和13示出具有上述用于抑制金属窗口腐蚀的布置的电子束废气处理装置。图10为在图9装置中所用的循环水型冷却器件的放大横截面视图。图14a示出双流体喷嘴，而图14b示出与双流体喷嘴连接的冷却气体喷嘴元件。
在这些附图中，参考符号C代表冷却气体；G为废气；M为被喷射的水(图11)；S为蒸汽；以及W为循环水。参考号12代表电子加速器的扫描管；14为金属窗口箔；16为夹板；18为电子束反应器件(废气管)；23为挠性圆柱密闭元件；27为冷却气体喷嘴组件；28为气缝(冷却气体吹孔)；70为冷却气体风机；72为冷却气体管；74为蒸汽注射孔；76为蒸汽阀；78为循环水型冷却器件(图10)；80为循环冷却水泵(图10)；82为喷水嘴(图11)；84为阀门；以及86为水喷射泵。
以下，描述根据这些电子束照射反应装置的实例。
在图8的电子束照射反应装置中，以500kV加速电压和15mA束电流产生的电子束，从电子加速器的扫描管12通过由钛制成的且厚度为50μm的金属窗口箔14，照射到电子束反应器件18内的1500Nm3/h的废气中。此废气温度为60℃并包含1500ppm的氧化硫。(这些条件与以下对于其它电子束照射反应装置所描述的实例相同。)为了冷却金属窗口箔14，冷却气体从冷却气体喷嘴组件27的气缝28以400Nm3/h流量吹出。冷却气体温度设定为60℃。通过改变蒸汽阀76的开孔程度，从蒸汽注射孔74注入的蒸汽S的流量在10-100升/h的范围内调节，此蒸汽注射孔74在冷却气体管72中形成。从而，含水分的空气(湿度等于或高于临界湿度的空气)得以产生并从气缝28以大约100-200m/s的速率吹到金属窗口箔14上。结果，细微粉末的淀积为零或可忽略不计。金属窗口箔在操作开始后1000小时没有发生损坏，不过当只有干燥空气吹到金属窗口箔上时，金属窗口箔在操作开始后大约100小时破裂。
在图9电子束照射反应装置中，在冷却气体管72中设置用于使空气与循环冷却水W接触的循环水型冷却器件78。依靠冷却气体风机70，从空气流进口输送温度为60℃的空气到循环水型冷却器件中，同时，循环冷却水W从循环冷却水泵80以7-15升/h的流量提供。在循环水型冷却器件中空气与循环冷却水接触，由此形成含水分的空气，而且以大约100-200m/s的速率从气缝28吹到金属窗口箔14上。结果，细微粉末的淀积为零或可忽略不计。金属窗口箔在操作开始后1000小时没有发生损坏。
在图11电子束照射反应装置中，在冷却气体管72中设置喷水嘴82。水从水喷射泵86输送到喷水嘴82并且喷射到冷却气体管72中。在此水喷射器件中，通过在10-100升/h的范围内调节喷射到冷却空气中的水量而调节水分含量。因而，产生包含水滴的冷却气体，并以大约100-200m/s速率从气缝28吹到金属窗口箔14上。结果，细微粉末的淀积为零或可忽略不计。金属窗口箔在操作开始后1000小时没有发生损坏。
在图12电子束照射反应装置中，在气缝28的附近设置喷水嘴82。被喷射水的压力设定为0.3MPa，空气压力设定为0.4MPa，并且被喷射的水量设定为20-200升/h。被喷射的水掺入到以大约100-200m/s的速率从气缝28吹到金属窗口箔14上的冷却气体中。结果，细微粉末的淀积为零或可忽略不计。金属窗口箔在操作开始后1000小时没有发生损坏。
在图13电子束照射反应装置中，使用冷却气体压缩机92以取代冷却气体风机70。进而，冷却气体喷嘴元件具有双管结构，并且水从水喷射泵(未示出)输送到内部供水管90。在设置在冷却气体喷嘴元件末端的喷水嘴82的气体-液体混合室中，水混合进冷却气体中。随后，包含水微滴的冷却气体从喷嘴的末端吹到金属窗口箔上。在双流体喷嘴82中，被喷射水的压力设定为0.3MPa，空气压力设定为0.4MPa，并且被喷射的水量在20-200升/h的范围内调节或在以气体/液体比为单位的50-1000Nm3/L的范围内调节。结果，细微粉末的淀积为零或可忽略不计。金属窗口箔在操作开始后1000小时没有发生损坏。
图14(a)为图13装置中的双流体喷嘴82的横截面视图，而图14(b)为冷却气体喷嘴的横截面视图。具有双管结构的冷却气体喷嘴与双流体喷嘴82在螺纹24处连接。水W和冷却气体C分别通过双管结构的内管和外管，并且在双流体喷嘴82的气体-液体混合室96中混合，并从末端嘴98的注射孔吹出。
在图8-11的装置中，冷却气体的湿度基本上设定为等于或高于临界湿度的水平。实际上，在许多情况下，冷却气体刚从喷嘴组件注入就经受绝热膨胀，由此形成水微滴。在相同的装置中，水分一开始就以足以形成水微滴的量输送到冷却气体。
如上所述，在本发明中，其中电子束反应器件包括将被电子束照射的物体，并与电子加速器通过挠性圆柱密闭元件连接。有可能防止吹到金属窗口箔的冷却气体以及待处理的废气泄漏到外部环境中，而不会在电子束反应器件和电子加速器之间作用过大的应力。
通过把作为冷却气体的高水分含量的空气吹到金属窗口箔上，还有可能防止待处理气体如废气中所包含的细微粉末在金属窗口箔上淀积。
因此，根据本发明，已有可能提供一种即使在省略辅助金属窗口箔而只使用基本金属窗口箔时也能安全操作的电子束照射反应装置，与具有基本和辅助金属窗口箔的装置相比，本装置在生产和操作中都是经济的。