(57)【要約】【課題】  搬送状態にある処理対象物へのパルス電子線を用いた電子線照射において線量分布をより均一化する。【解決手段】  搬送速度Ｖcで搬送されている対象物に対してビーム照射周波数Ｆbのパルス電子線をスキャン幅Ｗかつビームスキャン周波数Ｆsで走査しながら照射するパルス電子線照射装置であって、搬送速度Ｖc及びスキャン幅Ｗを固定値とし、ビーム照射周波数Ｆb及びビームスキャン周波数Ｆsのいずれか一方を固定値とした場合に、パルス電子線の線量分布が最も均一となるようにビーム照射周波数Ｆb及びビームスキャン周波数Ｆsのいずれか他方を最適化する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送速度Ｖcで搬送されている対象物に対してビーム照射周波数Ｆbのパルス電子線をスキャン幅Ｗかつビームスキャン周波数Ｆsで走査しながら照射するパルス電子線照射装置であって、
前記搬送速度Ｖc及びスキャン幅Ｗを固定値とし、前記ビーム照射周波数Ｆb及びビームスキャン周波数Ｆsのいずれか一方を固定値とした場合に、パルス電子線の線量分布が最も均一となるようにビーム照射周波数Ｆb及びビームスキャン周波数Ｆsのいずれか他方を最適化することを特徴とするパルス電子線照射装置。
【請求項２】
パルス電子線の走査方向が対象物の搬送方向と平行であることを特徴とする請求項１記載のパルス電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス電子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線を走査しながら処理対象物に照射することにより当該処理対象物に所定の処理を施す電子線照射装置が知られている。このような電子線照射装置の１つとして、例えば特開２００２−２２１５９８号公報には電子線を少なくとも２方向に分けてフォトレジスト材に照射することによりフォトレジスト材への電子線の線量を極力均一化する電子線照射システムが開示されている。また、特開２００２−０７８７８０号公報には、電子線の照射方向を被照射物の搬送方向に対して略２０〜６０°傾斜させて照射することにより、電子線の照射線量分布をより均一化する電子線照射技術が開示されている。さらには、特開２００２−０００７０４号公報には、立体被照射物を液体で満たされた容器内に収容し、容器の表面域と中心域との線量比がより均一となるように容器の外形、厚みあるいは材質を調整する電子線照射方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２２１５９８号公報
【特許文献２】特開２００２−０７８７８０号公報
【特許文献３】特開２００２−０００７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来の電子線照射技術では、処理対象物の搬送方向と電子線の走査方向とが直交しているが、処理対象物の搬送方向と平行な方向に電子線を走査（平行走査）して照射することが行われる。例えば、処理対象物の特定部位のみに電子線を照射するような場合には、このような平行走査が行われる。しかしながら、このような平行走査においてパルス状の電子線（パルス電子線）を処理対象物に照射する場合には、電子線が時間軸上で間欠して処理対象物に照射されるので、特定部位に均一に電子線を照射するためには電子線の間欠タイミングを考慮した電子線の照射が必要になる。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、搬送状態にある対象物へのパルス電子線を用いた電子線照射において線量分布をより均一化することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、搬送速度Ｖcで搬送されている対象物に対してビーム照射周波数Ｆbのパルス電子線をスキャン幅Ｗかつビームスキャン周波数Ｆsで走査しながら照射するパルス電子線照射装置であって、搬送速度Ｖc及びスキャン幅Ｗを固定値とし、ビーム照射周波数Ｆb及びビームスキャン周波数Ｆsのいずれか一方を固定値とした場合に、パルス電子線の線量分布が最も均一となるようにビーム照射周波数Ｆb及びビームスキャン周波数Ｆsのいずれか他方を最適化する、という解決手段を採用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ビーム照射周波数Ｆbあるいはビームスキャン周波数Ｆsのうち固定化された一方に対して、固定化されない他方が線量分布が最も均一となるように最適化されるので、搬送状態にある対象物に対してパルス電子線を均一に照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、対象物を滅菌あるいは殺菌することを目的としたパルス電子線照射装置に関する。
【０００８】
図1は、本実施形態に係るパルス電子線照射装置の機能構成を示すブロック図である。この図において、符号Ａは処理対象物、Ｅはパルス電子線照射装置である。処理対象物Ａは、例えば容器、医薬品、医療器具あるいは食料品等であり、図示するように一定の方向（搬送方向）に搬送された状態にある。パルス電子線照射装置Ｅは、このような搬送状態にある処理対象物Ａの上方からパルス電子線を照射するものであり、操作部１、走査周波数演算部２、走査コイル励磁電流源３、電子線発生部４及び走査コイル５等から構成されている。
【０００９】
操作部１は、処理対象物Ａの搬送速度Ｖcやパルス電子線のビームスキャン周波数Ｆs等の必要情報を走査周波数演算部２に入力するためのものである。走査周波数演算部２は、内部に記憶された演算プログラムに基づいて所定の演算処理を行うものであり、より具体的には上記必要情報からパルス電子線のビームスキャン周波数Ｆsを演算して走査コイル励磁電流源３に出力する。走査コイル励磁電流源３は、上記走査周波数演算部２から入力されたビームスキャン周波数Ｆsの励磁電流を発生して走査コイル５に出力する。
【００１０】
電子線発生部４は、一定のビーム照射周波数Ｆbのパルス電子線を発生して走査コイル５に供給する。走査コイル５は、励磁電流に応じた掃引磁界を発生するもの、つまりパルス電子線に掃引磁界を作用させることによってパルス電子線を励磁電流のビームスキャン周波数Ｆsに同期して走査する。また、走査コイル５は、図示するようにパルス電子線を上記処理対象物Ａの搬送方向と平行な方向（走査方向）に走査するように設定されている。
【００１１】
次に、このように構成された本パルス電子線照射装置Ｅの動作について、図２〜図６をも参照して詳しく説明する。
図２は、処理対象物Ａの電子線照射領域を示す図である。本実施形態ではパルス電子線の走査方向が処理対象物Ａの搬送方向と同一方向に設定されているので、電子線照射領域Ｔは、図示するように処理対象物Ａの走査方向（搬送方向）に幅（スキャン幅Ｗ）で延在する帯状領域となる。すなわち、搬送方向に一定の搬送速度Ｖcで搬送される処理対象物Ａには、本パルス電子線照射装置Ｅによってパルス電子線が走査方向に何回か往復走査される間にパルス電子線が一定のビーム照射周波数Ｆbで間欠的に照射される。
【００１２】
ここで、このように搬送方向に一定の搬送速度で搬送される処理対象物Ａに対して搬送速度Ｖcと同一方向に一定のビーム照射周波数Ｆbかつスポット径のパルス電子線を走査状に照射する場合、電子線照射領域Ｔにおけるパルス電子線の線量分布をより均一化するためにはパルス電子線のビーム照射周波数Ｆb及び処理対象物Ａの搬送速度Ｖcに応じてパルス電子線のビームスキャン周波数Ｆsを最適化する必要がある。そして、本パルス電子線照射装置Ｅの走査周波数演算部２は、このように最適化されたビームスキャン周波数Ｆsを一例として以下のように演算する。
【００１３】
最初に、パルス電子線が1パルスの時間幅で走査方向に移動する距離Ｌは、上記スキャン幅Ｗ、ビーム照射周波数Ｆb及びビームスキャン周波数Ｆsから下式（１）のように表される。
Ｌ＝２・Ｗ・Ｆb／Fs                        （１）
パルス電子線は走査方向に往復移動するので、スキャン幅Ｗの一端を基準位置とした場合、スキャン幅Ｗ内におけるＸパルス目の照射位置は下式（２）の小数点以下の数値にスキャン幅Ｗを乗じた値によって与えられる。
Ｐ＝Ｘ・Ｌ／Ｗ                              （２）
【００１４】
ここで、仮に上式（２）の小数点以下の数値が「０」の場合、つまり照射位置Ｐが整数となる場合は、図３に示すように照射位置Ｐはスキャン幅Ｗ内の固定された位置となる。なお、この図３は、スキャン幅Ｗを２００ｍｍ、ビーム照射周波数Ｆbを１００Ｈｚ、ビームスキャン周波数Ｆsを４０Ｈｚとした場合における照射位置Ｐのシミュレーション結果であり、横軸は照射位置Ｐを示し、縦軸はパルス電子線のパルス順序を示している。
【００１５】
一方、図４は、上式（２）の小数点以下の数値が「０」にならない場合、つまり照射位置Ｐが整数とならない場合の一例、つまりスキャン幅Ｗを２００ｍｍ、ビーム照射周波数Ｆbを９７Ｈｚ、ビームスキャン周波数Ｆsを３７Ｈｚとした場合における照射位置Ｐのシミュレーション結果を示している。この場合、図４に示すように照射位置Ｐは、図３のような固定値ではなく、スキャン幅Ｗ内にある程度分散して配置されることになる。
【００１６】
さらに、図５は、照射位置Ｐの走査方向への移動速度（ビームスキャン周波数Ｆsによって規定される速度）とビームスキャン周波数Ｆsと処理対象物Ａの搬送方向（＝走査方向）への搬送速度Ｖcが等しい場合における照射位置Ｐのシミュレーション結果を示している。この場合には、照射位置Ｐはパルス順序に従って順次移動するが、各走査間において照射位置Ｐは常に固定されている。つまり、任意のパルス順序において１回目の走査における照射位置Ｐと２回目以降の走査における照射位置Ｐとは同一位置となる。したがって、任意のパルス順、例えば１発目パルスの照射位置Ｐと次のパルス順つまり２発明のパルスの照射位置Ｐとの間には電子線が全く照射されない状態となる。
【００１７】
以上の観点から処理対象物Ａの搬送速度Ｖc及びパルス電子線のビーム照射周波数Ｆbに対してパルス電子線のビームスキャン周波数Ｆsを調節することにより、スキャン幅Ｗ内における照射位置Ｐを均一に分散させることが可能であることが分かる。換言すると、処理対象物Ａの搬送速度Ｖcとパルス電子線のビーム照射周波数Ｆbに対してビームスキャン周波数Ｆsを最適化することによってスキャン幅Ｗ内における照射位置Ｐを均一に分散させて電子線の線量分布をより均一化することが可能である。
【００１８】
本パルス電子線照射装置Ｅの走査周波数演算部２は、電子線の線量分布の標準偏差を与える式を評価関数とし、固定値として与えられた搬送速度Ｖc、スキャン幅Ｗを及びビーム照射周波数Ｆbに対して評価関数が最小となる、つまり電子線の線量分布が最も均一となるビームスキャン周波数Ｆs（最適値）を求める最適化問題を解くことによりビームスキャン周波数Ｆsの最適値を算出する。
【００１９】
本実施形態によれば、ビーム照射周波数Ｆbを固定値とし、当該ビーム照射周波数Ｆbに対して線量分布が最も均一となるビームスキャン周波数Ｆsを求めることにより、処理対象物Ａに照射されるパルス電子線の線量分布を均一化することができる。一般にビーム照射周波数Ｆbを変化させると、処理対象物Ａに照射されるパルス電子線の絶対線量が変化するので、本実施形態ではビーム照射周波数Ｆbを固定値とした。滅菌や殺菌を目的としてパルス電子線を処理対象物Ａに照射する場合には、絶対線量を一定化する必要があるのでビーム照射周波数Ｆbを固定とすることが好ましい。
【００２０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、予め固定されたビーム照射周波数Ｆbに対して最適なビームスキャン周波数Ｆsを求めることにより電子線の線量分布を均一化したが、逆にビームスキャン周波数Ｆsを固定値とし、このビーム照射周波数Ｆbに対して最適なビームスキャン周波数Ｆsを求める構成を採用しても良い。
【００２１】
図６は、このようなパルス電子線照射装置Ｆの構成を示すブロック図である。なお、この図６では、上述したパルス電子線照射装置Ｅの構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。このパルス電子線照射装置Ｆは、操作部１から入力された必要情報と演算プログラムとに基づいて最適なビーム電子線のビーム照射周波数Ｆbを演算して電子線発生部４Ａに出力する照射周波数演算部６を備え、このビーム照射周波数Ｆbの電子線を電子線発生部４Ａで発生する。なお、このパルス電子線照射装置Ｆでは、走査コイル励磁電流源３Ａは一定のビームスキャン周波数Ｆsの駆動電流を走査コイル５に出力する。
【００２２】
（２）上記実施形態では、処理対象物Ａを滅菌あるいは殺菌する場合について説明したが、本発明の用途はこれに限定されるものではなく、電子線を照射することによって処理対象物Ａに他の処理を施すものであっても良い。例えば、電子線を照射することによって処理対象物Ａに改質処理を施す用途が考えられる。
【００２３】
（３）さらに、上記実施形態では、作業者が操作部１を操作することによって必要情報、つまり処理対象物Ａの搬送速度Ｖcやパルス電子線のビームスキャン周波数Ｆs等を入力するように構成したが、これら必要情報の入力方法はこれに限定されるものではない。
例えば、処理対象物Ａの搬送速度Ｖcについては、処理対象物Ａを搬送する搬送装置から自動的に取り込むようにしても良い。このような方法を採用することにより、例えば搬送速度Ｖcの変化に対してビームスキャン周波数Ｆsやビーム照射周波数Ｆbをアクティブに調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係わるパルス電子線照射装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に置ける処理対象物Ａの電子線照射領域を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態においてスキャン幅Ｗを２００ｍｍ、ビーム照射周波数Ｆbを１００Ｈｚ、ビームスキャン周波数Ｆsを４０Ｈｚとした場合における照射位置Ｐのシミュレーション結果である。
【図４】本発明の一実施形態においてスキャン幅Ｗを２００ｍｍ、ビーム照射周波数Ｆbを９７Ｈｚ、ビームスキャン周波数Ｆsを３７Ｈｚとした場合における照射位置Ｐのシミュレーション結果である。
【図５】本発明の一実施形態において照射位置Ｐの走査方向への移動速度とビームスキャン周波数Ｆsと処理対象物Ａの搬送方向への搬送速度Ｖcが等しい場合における照射位置Ｐのシミュレーション結果を示している。
【図６】本発明の一実施形態の変形例に係るパルス電子線照射装置Ｆの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…操作部、２…走査周波数演算部、３…走査コイル励磁電流源、４…電子線発生部、５…走査コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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