(57)【要約】【課題】省スペースで荷電粒子線エネルギとエネルギ幅を測定できるようにする。【解決手段】荷電粒子線の照射位置にビームストップ１０５を設置し、ビームストップ１０５から放出されるＸ線１０９の強度を測定するＸ線検出器１０６，１０７を、荷電粒子線照射方向に対する第１の角度φと第２の角度ψに設ける。これら２つのＸ線測定器１０６，１０７により測定されたＸ線強度の比を求めることにより、ビームストップ１０５に照射された荷電粒子線エネルギを測定する。荷電粒子線照射方向に対する角度が異なる３つの地点におけるＸ線強度を測定すれば荷電粒子線エネルギ幅を測定することもできる。【選択図】      図１
2005024307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線をＸ線放出部材に照射するステップと、前記荷電粒子線の照射により前記Ｘ線放出部材から放出されるＸ線の強度値を、前記荷電粒子線照射方向に対する第１の角度と第２の角度において測定するステップと、測定した２つの前記Ｘ線強度値からＸ線強度比を求めるステップと、予め計算した荷電粒子線エネルギとＸ線強度比との関係に基づいて、前記Ｘ線強度比を求めるステップにおいて求められたＸ線強度比に対応する荷電粒子線エネルギを、前記Ｘ線放出部材に照射された前記荷電粒子線のエネルギとして測定するステップを含む荷電粒子線エネルギ測定方法であって、前記荷電粒子線エネルギとＸ線強度比との関係が、荷電粒子がＸ線放出部材に照射されたときに放出されるＸ線強度の角度分布を、Ｘ線放出部材の材質及び形状並びに荷電粒子線エネルギに応じて計算した結果に基づいて算出されたものであることを特徴とする荷電粒子線エネルギの測定方法。
【請求項２】
前記Ｘ線強度値を測定するステップにおいて、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度で異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を、当該角度における前記Ｘ線強度値とすることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線エネルギ測定方法。
【請求項３】
荷電粒子線をＸ線放出部材に照射するステップと、前記荷電粒子線の照射により前記Ｘ線放出部材から放出されるＸ線の強度値を、前記荷電粒子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度（第１の角度、第２の角度、第３の角度）において測定するステップと、測定した少なくとも３つの前記Ｘ線強度値から少なくとも２つのＸ線強度比を求めるステップと、予め計算した荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係に基づいて、前記Ｘ線強度比を求めるステップにおいて求められた少なくとも２つの前記Ｘ線強度比にそれぞれ対応する、前記荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係を同時に満たすような荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅を、前記Ｘ線放出部材に照射された前記荷電粒子線のエネルギ及びエネルギ幅として測定するステップを含む荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法であって、前記荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係が、荷電粒子がＸ線放出部材に照射されたときに放出されるＸ線強度の角度分布を、Ｘ線放出部材の材質及び形状並びに荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅に応じて計算した結果に基づいて算出されたものであることを特徴とする荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅の測定方法。
【請求項４】
前記Ｘ線強度値を測定するステップにおいて、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度で異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を、当該角度における前記Ｘ線強度値とすることを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法。
【請求項５】
荷電粒子線照射手段と、前記荷電粒子線照射手段からの荷電粒子線の照射によりＸ線を放出するＸ線放出部材と、前記荷電粒子線照射方向に対する第１の角度及び第２の角度におけるＸ線強度を測定するＸ線強度測定手段と、測定した前記Ｘ線強度値からＸ線強度比を求める手段と、予め計算した荷電粒子線エネルギとＸ線強度比との関係に基づいて、求めた前記Ｘ線強度比に対応する荷電粒子線エネルギを算出する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線エネルギ測定装置。
【請求項６】
前記Ｘ線強度測定手段が、荷電粒子線照射方向に対する同じ角度で異なる複数の位置においてＸ線強度を測定するＸ線強度測定装置であって、
前記複数の位置において測定したＸ線強度の平均値を算出する手段を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線エネルギ測定装置。
【請求項７】
荷電粒子線照射手段と、前記荷電粒子線照射手段からの荷電粒子線の照射によりＸ線を放出するＸ線放出部材と、前記荷電粒子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度におけるＸ線強度を測定するＸ線強度測定手段と、
測定した前記Ｘ線強度値から少なくとも２つのＸ線強度比を求める手段と、予め計算した荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係に基づいて、求めた少なくとも２つの前記Ｘ線強度比にそれぞれ対応する、少なくとも２通りの前記荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅のＸ線強度の関係を同時に満たすような荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅を算出する手段を備えたことを特徴とする荷電粒子線エネルギ及び荷電粒子エネルギ幅測定装置。
【請求項８】
前記Ｘ線強度測定手段が、荷電粒子線照射方向に対する同じ角度である複数の位置においてＸ線強度を測定するＸ線強度測定手段であって、前記複数の位置において測定した前記Ｘ線強度の平均値を算出する手段を更に備えたことを特徴とする請求項７に記載の荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置。
【請求項９】
荷電粒子線照射装置とＸ線放出部材との間に滅菌対象物を運搬する運搬手段を備えた荷電粒子線滅菌装置であって、請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線滅菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子、イオン等の荷電粒子を利用する装置、特に医療用品電子滅菌装置等に用いられる、荷電粒子のエネルギ及びエネルギ幅の測定方法、装置、並びにそれを用いた荷電粒子線滅菌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子、イオン等の荷電粒子は、殺菌、改質等の効果があるため、広く産業界で利用されている。荷電粒子の照射効果は、荷電粒子と被照射物との相互作用量に相関付けられた線量に依存し、その線量は荷電粒子線エネルギ、電流量及び被照射物物性に依存する。つまり、荷電粒子の照射効果は、荷電粒子線エネルギ、電流量、被照射物の物性に依存する。
【０００３】
荷電粒子エネルギは被照射物に対する浸透深さにも関係している。例えば荷電粒子として電子線を用いた場合、被照射物に浸透する線量は、ある程度の深さまで増加し、ある程度以上の深さになると徐々に単調減少する。このため、梱包状態のままで被梱包品に対して荷電粒子線照射による殺菌処理を施す場合は、梱包物の形状や材質に応じてエネルギを適正に選定する必要がある。
【０００４】
また、荷電粒子線は、加速過程においてエネルギ分散が生じるため、そのエネルギはガウス分布に近い分布が生じ、エネルギ幅が生じる。荷電粒子線滅菌装置において、滅菌対象物毎に照射される荷電粒子線の照射エネルギが変動していないことを保証するためには、このエネルギ幅を照射と同時に測定する必要がある。
【０００５】
ところで、荷電粒子線エネルギの測定手段として、一般に磁界中での荷電粒子の軌道がエネルギ毎に異なることを利用した偏向磁石によるエネルギ分析が行われている。（特許文献１）
【０００６】
偏向磁石によるエネルギ分析を行う装置は、図８に示すように、分析装置全体を格納する真空室８０１、低エネルギ及び高エネルギの荷電粒子線の進行を阻止するビーム吸収室８０２，８０３及びスリット８０４、吸収室を冷却する冷却水８０５，８０６、スリット駆動装置８０７、偏向磁石（図示せず）等多くの装置を備えてなる。分析装置に入射した荷電粒子線８０８は、磁界強度と荷電粒子線エネルギに応じた軌道をとる。所定のエネルギ外の荷電粒子線は、図中の８０９や８１０に示すように、低エネルギビーム吸収室８０２又は高エネルギビーム吸収室８０３やスリット８０４により遮られ、所定のエネルギの荷電粒子線８１１のみがスリットを通過する。前記ビーム吸収室８０２，８０３とスリット８０４には所定エネルギ範囲外の荷電粒子線が入射するために発生する熱負荷を吸収する冷却装置が備えられている。また、通過させる荷電粒子線のエネルギを選択するため、スリット位置を調整するスリット駆動装置８０７も備えられている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２４１６９２号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
偏向磁石によるエネルギ分析では、荷電粒子線エネルギが大きいほど軌道半径が大きくなる。そのため、従来のエネルギ分析装置では、荷電粒子線エネルギの増加に伴い装置全体が大型化する（例えば１ｍ×１ｍ×０．３ｍ）。更に、先述した通り装置構成が複雑であるため、エネルギ分析装置の設置面積の拡大とコスト増を招いていた。エネルギ分析装置を利用した装置として、滅菌対象物を運搬しながら荷電粒子線滅菌を行う荷電粒子線滅菌装置が挙げられる。荷電粒子線滅菌装置においては、荷電粒子線の品質保証のため、滅菌対象物に照射される荷電粒子線のエネルギを継続して監視する必要があるが、従来のエネルギ分析装置を設置することは設置面積とコストの面で困難であった。
【０００９】
本発明は、上記の問題を鑑み、従来よりコンパクトな装置によって、荷電粒子線のエネルギを測定する方法並びにその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、従来よりコンパクトな装置によって、荷電粒子線のエネルギだけでなくエネルギ幅を測定する方法並びにその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
更には、上記測定方法と測定装置を用いて、従来よりコンパクトな装置によって、滅菌対象物に照射される荷電粒子線のエネルギ及びエネルギ幅を測定しながら荷電粒子線滅菌することが可能な装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下に、先述した課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
先述した課題を解決する第１の発明は、荷電粒子線エネルギ測定方法であって、荷電粒子線をＸ線放出部材に照射するステップと、前記荷電粒子線の照射により前記Ｘ線放出部材から放出されるＸ線の強度値を、前記荷電粒子線照射方向に対する第１の角度と第２の角度において測定するステップと、測定した２つの前記Ｘ線強度値からＸ線強度比を求めるステップと、予め計算した荷電粒子線エネルギとＸ線強度比との関係に基づいて、前記Ｘ線強度比を求めるステップにおいて求められたＸ線強度比に対応する荷電粒子線エネルギを、前記Ｘ線放出部材に照射された前記荷電粒子線のエネルギとして測定するステップを含む荷電粒子線エネルギ測定方法であり、前記荷電粒子線エネルギとＸ線強度比との関係が、荷電粒子がＸ線放出部材に照射されたときに放出されるＸ線強度の角度分布を、Ｘ線放出部材の材質及び形状並びに荷電粒子線エネルギに応じて計算した結果に基づいて算出されたものであることを特徴とする。
【００１４】
本願明細書におけるＸ線放出部材は、荷電粒子線の照射によりＸ線を放出するものである。Ｘ線放出部材として、荷電粒子線の照射による熱負荷を除去するために設けられるビームストップが挙げられる。Ｘ線放出部材の材質及び形状は、特に限定されないが、ステンレス鋼材を用いることが腐食性の観点から望ましい。
本願明細書における第１の角度と第２の角度は互いに異なる角度である。また、本願明細書におけるＸ線を測定するステップは、Ｘ線を検出するステップとＸ線を計測するステップを含む。Ｘ線を検出するステップと計測するステップとの間にプリアンプによりＸ線検出信号を増幅するステップを介してもよい。
【００１５】
第１の発明によれば、Ｘ線放出部材に照射される荷電粒子線エネルギとＸ線放出部材から放出されるＸ線強度との関係を利用し、放出されるＸ線強度を荷電粒子線照射方向に対する２種類の角度においてＸ線強度を測定することにより、大型・複雑な装置を用いることなく、荷電粒子線のエネルギを測定することができる。
【００１６】
第２の発明は、先述した第１の発明の荷電粒子線エネルギ測定方法であって、Ｘ線強度値を測定するステップにおいて、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度で異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を、当該角度における前記Ｘ線強度値とすることを特徴とするものである。
【００１７】
第２の発明によれば、第１の発明のＸ線強度値を測定するステップにおいて、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度で異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を、当該角度における前記Ｘ線強度値とすることによって、所定の角度におけるＸ線強度値の測定誤差を低減し、高い精度で荷電粒子線エネルギを測定することができる。
【００１８】
第３の発明は、荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅の測定方法であって、荷電粒子線をＸ線放出部材に照射するステップと、前記荷電粒子線の照射により前記Ｘ線放出部材から放出されるＸ線の強度値を、前記荷電粒子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度において測定するステップと、測定した少なくとも３つの前記Ｘ線強度値から少なくとも２つの前記Ｘ線強度比を求めるステップと、予め計算した荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係に基づいて、前記Ｘ線強度比を求めるステップにおいて求められた少なくとも２つの前記Ｘ線強度比にそれぞれ対応する、前記荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係を同時に満たすような荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅を、前記Ｘ線放出部材に照射された前記荷電粒子線のエネルギ及び前記エネルギ幅として測定するステップを含む荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法であり、前記荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係が、荷電粒子がＸ線放出部材に照射されたときに放出されるＸ線強度の角度分布を、Ｘ線放出部材の材質及び形状並びに荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅に応じて計算した結果に基づいて算出されたものであることを特徴とする。
【００１９】
第３の発明によれば、Ｘ線放出部材に照射される荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線放出部材から放出されるＸ線強度との関係を利用し、放出されるＸ線強度を荷電粒子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度においてＸ線強度を測定することにより、大型・複雑な装置を用いることなく、荷電粒子線のエネルギを測定することができ、更には荷電粒子線エネルギ幅も測定することができる。
【００２０】
第４の発明は、先述した第２の発明の荷電粒子線エネルギおよびエネルギ幅測定方法であって、Ｘ線強度値を測定するステップにおいて、
荷電粒子線照射方向に対して同じ角度で異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を、当該角度における前記Ｘ線強度値とすることを特徴とするものである。
【００２１】
第４の発明によれば、第２の発明のＸ線強度値を測定するステップにおいて、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度で異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を、当該角度における前記Ｘ線強度値とすることによって、所定の角度におけるＸ線強度値の測定誤差を低減し、高い精度で荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅を測定することができる。
【００２２】
なお、本願明細書において、同じ角度で異なる複数の位置とは、荷電粒子線照射方向に対する角度は同じであって、Ｘ線放出点から見て方位角の異なる位置である。
【００２３】
第５の発明は、荷電粒子線エネルギ測定手段であって、荷電粒子線照射手段と、荷電粒子線の照射によりＸ線を放出するＸ線放出部材と、荷電粒子線照射方向に対する第１の角度及び第２の角度におけるＸ線強度を測定するＸ線強度測定手段と、前記Ｘ線強度測定手段で測定したＸ線強度値からＸ線強度比を求める手段と、予め計算した荷電粒子線エネルギとＸ線強度比との関係に基づいて、求めた前記Ｘ線強度比に対応する荷電粒子線エネルギを、前記Ｘ線放出部材に照射された荷電粒子のエネルギとして算出する手段とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
本願明細書における荷電粒子線照射手段は、荷電粒子線源と、荷電粒子加速手段を備えている。Ｘ線強度測定手段は、Ｘ線検出手段とＸ線検出手段に接続されたＸ線計測手段を備えている。Ｘ線検出手段は、Ｘ線強度を測定する地点、すなわち荷電粒子線照射方向に対する第１の角度及び第２の角度に設置されている。計測手段は遠隔位置に設置してもよい。また、Ｘ線検出手段と計測手段との間にプリアンプを介してもよい。
【００２５】
第５の発明によれば、Ｘ線放出部材に照射される荷電粒子線エネルギとＸ線放出部材から放出されるＸ線強度との関係を利用し、放出されるＸ線強度を荷電粒子線照射方向に対する２種類の角度におけるＸ線強度を測定することにより、大型・複雑な装置を用いることなく、荷電粒子線のエネルギを測定することができる。
【００２６】
第６の発明は、第５の発明の荷電粒子線エネルギ測定装置において、前記Ｘ線強度測定手段が、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度であって異なる複数の位置に設置され、前記複数の位置において測定したＸ線強度の平均値を算出する手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２７】
第６の発明によれば、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度であって異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を当該角度におけるＸ線強度値とするため、Ｘ線強度値の測定誤差を低減でき、高い精度で荷電粒子線エネルギを測定することができる。
【００２８】
第７の発明は、荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置であって、荷電粒子線照射手段と、前記荷電粒子線照射手段からの荷電粒子線の照射によりＸ線を放出するＸ線放出部材と、前記荷電粒子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度におけるＸ線強度を測定するＸ線強度測定手段と、測定した前記Ｘ線強度値から少なくとも２つのＸ線強度比を求める手段と、予め計算した荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係に基づいて、求めた少なくとも２つの前記Ｘ線強度比にそれぞれ対応する、すくなくとも２通りの前記荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅のＸ線強度の関係を同時に満たすような荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅を算出する手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
第７の発明によれば、Ｘ線放出部材に照射される荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線放出部材から放出されるＸ線強度との関係を利用し、放出されるＸ線強度を荷電粒子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度におけるＸ線強度を測定することにより、大型・複雑な装置を用いることなく、荷電粒子線のエネルギを測定することができ、更には荷電粒子線エネルギ幅を測定することができる。
【００３０】
第８の発明は、第６の発明の荷電粒子線エネルギ及び荷電粒子線エネルギ幅測定装置において、前記Ｘ線強度測定手段が、荷電粒子線照射方向に対する同じ角度であって異なる複数の位置に設置され、前記複数の位置において測定したＸ線強度の平均値を算出する手段を更に備えたことを特徴とする。
【００３１】
第８の発明によれば、荷電粒子線照射方向に対して同じ角度であって異なる複数の位置において測定したＸ線強度値の平均値を当該角度におけるＸ線強度値とするため、Ｘ線強度値の測定誤差を低減でき、高い精度で荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅を測定することができる。
【００３２】
第９の発明は、荷電粒子線照射手段とＸ線放出部材と滅菌対象物を運搬する運搬手段を備えた荷電粒子線滅菌装置であって、前記荷電粒子線照射手段から照射される荷電粒子線のエネルギ又はエネルギ及びエネルギ幅を測定するための、第５乃至第７の発明の荷電粒子線エネルギ測定装置又は荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置を備えたことを特徴とする荷電粒子線滅菌装置である。
【００３３】
第９の発明において、運搬手段は、滅菌対象物を荷電粒子線照射位置まで連続的又は断続的に運搬するものである。Ｘ線放出手段は、滅菌対象物に照射する荷電粒子線を遮る構造あるいは配置でない限り、特に限定されない。
第９の発明によれば、大型・複雑な装置を用いることなく、滅菌対象物に照射される荷電粒子線のエネルギ、又はエネルギ及びエネルギ幅を継続して測定しながら、多数の滅菌対象物に対して連続的に荷電粒子線滅菌をすることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明による荷電粒子線エネルギ並びにエネルギ幅測定装置、荷電粒子線滅菌装置の実施の形態を説明する。
以下、荷電粒子線として電子線を用い、電子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置を備えた電子線滅菌装置を例示して説明するが、本実施形態は、荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法及び装置の適用先を特に限定するものではない。
【００３５】
（実施形態１）
図１は、実施形態１にかかる電子線滅菌装置の概略図である。
電子線照射器１０１は、電子線源と電子線加速器からなり、１０ＭｅＶ程度のエネルギの電子線１０２を照射する。ビームストップ１０５は、滅菌対象物１０３及びコンベヤ１０４に照射しなかった電子線が通過するのを遮り、電子線による熱負荷除去のためにコンベヤ１０４の下方に設けられている。コンベヤ１０４は、滅菌対象物１０３をローラーにのせて運搬するものであって、滅菌対象物を１０３所定の電子線照射位置まで連続的に運搬する。滅菌対象物１０３は、コンベヤ１０４によって連続的または断続的に電子線照射位置内まで搬送され、電子線照射により滅菌され、コンベヤ１０４によって電子線照射位置外に搬送される。
【００３６】
ここでは、Ｘ線放出部材としてビームストップのみを挙げて説明する。電子線照射器１０１から照射された電子線１０２は、滅菌対象物１０３、コンベヤ１０４、コンベヤ１０４の下方に設置されたビームストップ１０５に照射される。電子線１０２がビームストップ１０５に照射されると、ビームストップ１０５と電子線１０２との相互作用により、制動放射現象によりビームストップからＸ線１０９が放出される。
【００３７】
電子線照射方向に対する第１の角度φ及び第２の角度ψには、Ｘ線検出器１０６，１０７とそれに接続されたＸ線計測器１１０が遠隔位置に設置されている。Ｘ線検出器１０６とＸ線計測器１１０の間に、Ｘ線検出信号を増幅するプリアンプ（図示せず）が設置されている。また、電子線エネルギ測定装置として、前記Ｘ線強度値からＸ線強度比を求めるプログラムと、予め計算した電子線エネルギとＸ線強度比との関係に基づいて測定した前記Ｘ線強度比に対応する電子線エネルギを算出するプログラムを格納した計算機（図示せず）が備えられている。
【００３８】
電子線の照射によりビームストップから放出されるＸ線の強度は、電子線の照射方向に対する角度分布をもつ。その分布、即ち放出されるＸ線強度の電子線照射方向に対する角度依存は、照射される電子線のエネルギに応じて変化する。また、ある位置で測定したＸ線強度の絶対値は、照射された電子線量つまり電子線ビーム電流値に依存する。
【００３９】
Ｘ線強度値から照射された電子線エネルギを測定するために必要な情報は、Ｘ線強度測定位置の電子線照射方向に対する角度と、電子線ビーム電流値、Ｘ線強度の放出角度分布である。Ｘ線強度の放出角度分布は、分布の形状自体はビーム電流値によらないが、電子線ビーム電流値によってＸ線強度絶対値が変化する。そこで、電子線照射方向に対する第１の角度φ及び第２の角度ψにおけるＸ線強度値を測定し、それぞれの位置におけるＸ線強度値の比を求めると、エネルギはビーム電流値に拠らず、そのＸ線強度比からエネルギは一意に定まる。
【００４０】
なお、電子線エネルギとＸ線強度の放出角度分布との関係は、理論的には、数式１のような関係を持つ（単位立体角ｄΩあたりのＸ線放出強度ｄＰとＸ線の出射角度θ、βは光速に対する電子速度の比率）が、実際には、制動放射と散乱が繰り返し発生しその都度荷電粒子線の進行方向が変化するため、数式１通りのＸ線強度分布にはならない。そのため、モンテカルロ解析等で予め電子線エネルギとＸ線強度の放出角度分布との関係を把握しておき、それをもとに電子線エネルギとＸ線強度比の関係を求める。モンテカルロ解析の際に考慮する因子としては、Ｘ線放出部材の材質、電子線のエネルギ、入射角度等がある。
【００４１】
以上の説明では、Ｘ線放出部材としてビームストップのみを挙げて説明した。しかし実際には、コンベヤ等ビームストップ以外の部材からもＸ線は放出され、放出するＸ線もＸ線検出器で測定される。従って、電子線エネルギとＸ線強度の放出角度分布との関係を把握する際は、ビームストップ以外のＸ線放出部材から放出されるＸ線についても考慮に入れる。
【００４２】
【数１】
2005024307.tif 000003
【００４３】
なお、Ｘ線強度値は、Ｘ線放出点とＸ線強度測定地点との距離によって変化する。ここでＸ線強度測定地点とは、Ｘ線検出器を設置した位置である。第１の角度と第２の角度でＸ線放出点とＸ線強度測定地点との距離が異なる場合は、Ｘ線強度比を求める前に、Ｘ線放出点からの距離に従ってＸ線強度値変化を補正する。
【００４４】
図２は、以上の電子線エネルギ測定方法のフローチャートを示す図である。図２において、まず、電子線照射器からの電子線がＸ線放出部材に照射され（Ｓ２０１）、Ｘ線放出部材から電子線エネルギに応じたＸ線が放出される（Ｓ２０２）。放出されたＸ線強度を、電子線照射方向に対する角度が第１の角度φである地点と第２の角度ψである地点において測定する（Ｓ２０３）。ここで、Ｘ線放出部材のＸ点放出点とＸ線強度を測定した地点との距離が、角度φである地点と角度ψである地点とで等しい場合（Ｓ２０４）、Ｘ線強度比を求める（Ｓ２０６）。異なる場合は、いずれか一方のＸ線強度値を補正し（Ｓ２０５）、Ｘ線強度比を求める（Ｓ２０６）。次に、予め計算したＸ線強度比と電子線エネルギの関係に基いて、求めたＸ線強度比に対応する電子線エネルギを求める（Ｓ２０７）。
【００４５】
以上の方法で電子線エネルギを測定した結果を基に電子線照射器１０１の加速手段を調整することで、電子線エネルギを制御した電子線滅菌をすることもできる。
【００４６】
以上の電子線エネルギ測定方法及び装置によって、電子線照射方向に対する第１の角度及び第２の角度の２ヶ所におけるＸ線強度値を測定することにより、予め計算したＸ線強度の出射角度分布に基づいて、Ｘ線放出部材に照射された電子線エネルギを測定することができる。
【００４７】
また、本実施形態の電子線エネルギ測定装置は構成が簡素であり、Ｘ線測定装置の設置面積を小さくすること（例えば１０ｃｍ角程度）も可能である。本実施形態にかかる電子線エネルギ測定装置によれば、従来のような大型・複雑な装置を用いることなく、コンパクトな装置で電子線エネルギを測定することができる。
【００４８】
本実施形態のように、本発明の電子線エネルギ測定方法を電子線滅菌装置に適用することで、滅菌対象物に照射される電子線の品質を監視しながら滅菌処理をすることができる。
【００４９】
実施形態１にかかる荷電粒子線エネルギ測定方法は、荷電粒子線のエネルギ幅が十分小さい場合を仮定したものである。例えば荷電粒子加速が静電加速方式で行われる場合、エネルギ幅が小さいので、第１の発明による電子線エネルギ測定方法が有効である。
【００５０】
（実施形態２）
図３は、実施形態２にかかる電子線滅菌装置の概略図である。
図３に示すように、本実施形態に係る電子線滅菌装置は、実施形態１と同様、電子線照射器３０１、ビームストップ３０５、Ｘ線検出器３０６，３０７，３０８とＸ線計測器３１０を備えたＸ線強度測定器、コンベヤ３０４を備えている。電子線照射器３０１、ビームストップ３０５、コンベヤ３０４については実施形態１と同様であるため説明を省略する。本実施形態においても、Ｘ線放出部材としてビームストップのみを挙げて説明する。ビームストップ以外のＸ線放出部材から放出されるＸ線については、実施形態１と同様に扱われる。
【００５１】
本実施形態に係る電子線滅菌装置において、Ｘ線強度測定器は、電子線照射方向に対する異なる３つの角度（φ、ψ、δ）に設置されたＸ線検出器３０６，３０７，３０８と、それぞれに接続されたＸ線計測器３１０を備えている。
また、電子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置として、Ｘ線強度値からＸ線強度比を求めるプログラムと予め計算した電子線エネルギとＸ線強度比との関係に基づいて前記Ｘ線強度比に対応する電子線エネルギ及びエネルギ幅を算出するプログラムを格納した計算機（図示せず）が備えられている。
【００５２】
先述したように、電子線がビームストップに照射された時に放出されるＸ線強度は、電子線の照射方向に対する角度に対して分布をもつ。また、照射する電子線エネルギに応じてＸ線強度値は異なるので、Ｘ線強度は電子線エネルギ幅の関数でもある。よって、異なる角度において測定したＸ線強度値の比であるＸ線強度比も、電子線エネルギ幅の関数となる。その関係を模式的に示したのが図４である。図４に示すように、ある電子線エネルギを照射したときに測定されるＸ線強度比は、エネルギ幅の関数である。更に、Ｘ線強度とエネルギ幅は共にエネルギの関数であるため、Ｘ線強度比はエネルギとエネルギ幅の関数になる。すなわち、あるＸ線強度比に１対１に対応して、エネルギとエネルギ幅の関係が定まる。
【００５３】
よって、異なる３つの角度においてＸ線強度を測定して２つのＸ線強度比を求めた場合、それぞれに対応する２つのエネルギとエネルギ幅の関係が定まる。例えば、電子線照射方向に対する３つの角度φ、ψ、δにおいて測定したＸ線強度値をそれぞれＸφ、Ｘψ、Ｘδとし、２つのＸ線強度比Ｘφ／ＸψとＸψ／Ｘδを求めたとすると、図５に示すように２通りのエネルギとエネルギ幅の関係が定まる。前記２通りの関係は、共に同一のエネルギとエネルギ幅の電子線がビームストップに照射されたときの測定結果に基づいているため、前記Ｘ線強度とエネルギ及びエネルギ幅の関係を同時に満たすようなエネルギ及びエネルギ幅が、測定対象である電子線のエネルギ及びエネルギ幅の値となる。
【００５４】
なお、実施形態１と同様、Ｘ線放出点からＸ線強度測定地点までの距離に従って、Ｘ線強度値変化の補正を行う。
【００５５】
図６は、以上の電子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法のフローチャートを示す図である。図４において、まず、電子線照射器からの電子線がＸ線放出部材に照射され（Ｓ６０１）、Ｘ線放出部材から電子線エネルギに応じたＸ線が放出される（Ｓ６０２）。放出されたＸ線強度を、電子線照射方向に対する角度が第１の角度φである地点、第２の角度ψである地点、第３の角度δである地点において測定する（Ｓ６０３）。次に、Ｘ線放出部材のＸ点放出点とＸ線強度を測定した地点との距離が、角度φである地点と角度ψである地点とで等しい場合（Ｓ６０４）、Ｘ線強度比を求める（Ｓ６０６）。異なる場合は、いずれか一方のＸ線強度値を補正し（Ｓ６０５）、Ｘ線強度比Ｘφ／Ｘψを求める（Ｓ６０６）。角度ψである地点と角度δである地点において測定したＸ線強度についても同様なステップを行い（Ｓ６０７、Ｓ６０８）、Ｘ線強度比Ｘψ／Ｘδを求める（Ｓ６０９）。次に、予め計算したＸ線強度比と電子線エネルギ及びエネルギ幅の関係に基いて、求めた２つのＸ線強度比に対応する２通りの電子線エネルギとエネルギ幅の関係、つまりＸ線強度比Ｘφ／Ｘψに対応する電子線エネルギとエネルギ幅の関係と、Ｘ線強度比Ｘψ／Ｘδに対応する電子線エネルギとエネルギ幅の関係を求める（４１０）。２通りの電子線エネルギとエネルギ幅の関係を同時に満たすような電子線エネルギ及びエネルギ幅を求める（４１１）。
【００５６】
以上の電子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法及び装置によれば、電子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度においてＸ線強度値を測定することにより、予め計算したＸ線強度の出射角度分布に基づいて、Ｘ線放出部材に照射された電子線エネルギ及びエネルギ幅を測定することができる。
【００５７】
本実施形態のように、本発明の電子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法を電子線滅菌装置に適用することで、電子線エネルギだけでなく電子線エネルギ幅もその場で測定し、滅菌対象物に照射される電子線品質を監視しながら滅菌処理をすることができる。
【００５８】
また、本実施形態の電子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置は構成が簡素であり、Ｘ線測定装置の設置面積を小さくすること（例えば１０ｃｍ角程度）も可能である。本実施形態にかかる電子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置によれば、従来のような大型・複雑な装置を用いることなく、コンパクトな装置で電子線エネルギ及びエネルギ幅を測定することができる。
【００５９】
なお、同様に、４種類以上の角度においてＸ線強度測定を行って３つ以上のＸ線強度比を求め、それぞれのＸ線強度比に対するエネルギとエネルギ幅の関係を同時に満たすエネルギとエネルギ幅を求めることで、電子線エネルギ及びエネルギ幅の測定を行うこともできる。
【００６０】
（実施形態３）
図７は、実施形態３にかかる電子線滅菌装置の概略図である。
図７に示すように、本実施形態に係る電子線滅菌装置は、実施形態１と同様、電子線照射器７０１、ビームストップ７０５、Ｘ線検出器７０６ａ，７０６ｂ，７０７ａ，７０７ｂとＸ線測定器を備えた強度測定器、コンベヤ７０４を備えている。電子線照射器７０１、ビームストップ７０５、コンベヤ７０４については実施形態１と同様であるため説明を省略する。
【００６１】
本実施形態に係る電子線滅菌装置において、Ｘ線検出器は、電子線照射方向に対する角度が第１の角度φであってＸ線放出点から見て方位角の異なる２箇所（７０６ａ，７０６ｂ）と、第２の角度ψであってＸ線放出点から見て方位角の異なる２箇所（７０７ａ，７０７ｂ）に設置されている。Ｘ線強度計測器７１１は遠隔位置に設置され、それぞれのＸ線検出器に接続されている。
【００６２】
また、電子線エネルギ測定装置として、複数のＸ線強度値の平均を算出するプログラムと、Ｘ線強度値からＸ線強度比を求めるプログラムと、予め計算した電子線エネルギとＸ線強度比との関係に基づいて前記Ｘ線強度比に対応する電子線エネルギを算出するプログラムを格納した計算機（図示せず）が備えられている。
【００６３】
なお、Ｘ線検出器を設置する地点とＸ線放出点との距離は、Ｘ線強度を測定する地点によって異なっていてもよい。その場合、実施形態１、２と同様に、Ｘ線放出点からの距離に従ってＸ線強度値を補正する。
【００６４】
第１の角度φに設置された２つのＸ線検出器７０６ａ，７０６ｂにおいて検出されたＸ線強度信号はＸ線強度計測器に送信され、Ｘ線強度値の数値データとして求められる。第２の角度ψに設置された２つのＸ線検出器７０７ａ，７０７ｂにおいて検出されたＸ線強度信号も同様に処理される。
求められたＸ線強度値は、計算機に送られ、Ｘ線強度比を求めるプログラムによりＸ線強度比が求められ、実施形態１と同じ方法によって電子線エネルギが求められる。
【００６５】
以上の方法によれば、同じ角度の複数位置におけるＸ線強度測定値の平均値をとって前記角度におけるＸ線強度値とするため、測定誤差を軽減し、電子線エネルギとエネルギ幅の測定精度を向上することができる。
【００６６】
なお、同様に、実施形態２の電子線滅菌装置においても、電子線照射方向に対する角度が同じであって互いに異なる位置にＸ線検出器を設置し、そこで測定したＸ線強度値の平均値を当該角度におけるＸ線強度値として、電子線エネルギ及びエネルギ幅を測定することができる。
【００６７】
上記のような接続方法に限定せず、必ずしも計測器をＸ線検出器と別体にする必要はない。Ｘ線強度計測器がＸ線検出器に組み込まれていており、更に、Ｘ線検出器間でデータ送信して平均値を算出する手段を備えているといった態様も考えられ、適宜設計により変更が可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅測定方法及び装置によれば、ビームストップに照射される荷電粒子線エネルギとビームストップから放出されるＸ線強度との関係を利用し、放出されるＸ線強度を荷電粒子線照射方向に対する２種類の角度においてＸ線強度を測定することにより、大型・複雑な装置を用いることなく、コンパクトな装置によって、荷電粒子線のエネルギを測定することができる。
【００６９】
また、ビームストップに照射される荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とビームストップから放出されるＸ線強度との関係を利用し、放出されるＸ線強度を荷電粒子線照射方向に対する少なくとも３種類の角度においてＸ線強度を測定することにより、大型・複雑な装置を用いることなく、コンパクトな装置によって、荷電粒子線のエネルギを測定することができ、更には荷電粒子線エネルギ幅を測定することができる。エネルギ幅の測定ができると、照射される荷電粒子線エネルギの範囲を監視することができるので、荷電粒子線の品質保証の観点で有用である。
【００７０】
また、Ｘ線強度値を測定するステップにおいて、電子線照射方向に対する角度が同じであって互いに異なる位置におけるＸ線強度を検出しその平均値をとることにより、Ｘ線強度の測定誤差を低減し、高い精度で荷電粒子線エネルギを測定することができる。
【００７１】
さらには、本発明にかかる測定方法と測定装置を用いて、滅菌対象物に照射される荷電粒子線のエネルギ及びエネルギ幅を測定することが可能な荷電粒子線滅菌装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る電子線エネルギ幅測定装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電子線エネルギ幅測定方法のフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る電子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置の概略図である。
【図４】荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅とＸ線強度比との関係を示す図である。
【図５】Ｘ線強度比に対応するエネルギとエネルギ幅の関係から、荷電粒子線エネルギ及びエネルギ幅を求める方法を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る電子線エネルギ及びエネルギ幅測定装置のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る電子線エネルギ測定装置の概略図である。
【図８】従来技術である、偏向磁石を用いたエネルギ分析器の装置概念を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１，３０１，７０１    電子線照射器
１０２，３０２，７０２    電子線
１０３，３０３，７０３    滅菌対象物
１０４，３０４，７０４    コンベヤ
１０５，３０５，７０５    ビームストップ
１０６，１０７，３０６，３０７，３０８，７０６ａ，７０６ｂ，７０７ａ，７０７ｂ    Ｘ線検出器
１０９，３０９，７０９    Ｘ線
１１０，３１０，７１０    Ｘ線計測器
【図１】
2005024307.tif 000004
【図２】
2005024307.tif 000005
【図３】
2005024307.tif 000006
【図４】
2005024307.tif 000007
【図５】
2005024307.tif 000008
【図６】
2005024307.tif 000009
【図７】
2005024307.tif 000010
【図８】
2005024307.tif 000011