(57)【要約】  電子衝撃による容器のキャップ（２）または首部の汚染除去方法であって、この方法は、電子衝撃ウィンドウ（８）の正面に容器のキャップ（２）または首部を順次移動または位置決めし、容器のキャップ（２）または首部の開口部をこのウィンドウ（８）に向ける操作と、ウィンドウ（８）の前への容器のキャップまたは首部の順次移動または位置決め時に容器のキャップ（２）または首部を電子衝撃する操作とを含み、この電子衝撃が、所定の周波数、持続時間、および強度の一連の電気パルスを含むパルス電界を用いて実施される。
2017518935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子衝撃による容器のキャップ（２）または首部（３０）の汚染除去方法において、キャップ（２）の各々が、天面部（１７）と、天面部（１７）の周辺縁から突出した胴部（１８）とを含み、前記胴部（１８）が、天面部（１７）と対向する開口部と、胴部（１８）の内面および／または天面部（１７）の内面から突出したリブ（１９、２０）とを有し、首部（３０）の各々が、リブ（３３）と開口部（３４）とを含み、リブ（１９、２０、３３）が、陰のゾーン（２１）を有し、前記方法が、
‐電子衝撃ウィンドウ（８）の正面にキャップ（２）または首部（３０）を順次移動または位置決めし、キャップ（２）または首部（３０）の開口部を前記電子衝撃ウィンドウ（８）に向ける操作と、
‐電子衝撃ウィンドウ（８）の前へのキャップまたは首部（３０）の順次移動または位置決め時にキャップ（２）または首部（３０）を電子衝撃する操作と、
を含む方法であって、電子衝撃が、キャップ（２）または首部（３０）のそれぞれ見えるゾーンと陰のゾーンの汚染除去を可能にする一次電子と後方散乱電子とを得るように、所定の周波数、持続時間、および強度の一連の電気パルスを含むパルス電界を用いて実施されることを特徴とする方法。
【請求項２】
周波数が５０〜５００ヘルツの範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
電気パルスの周波数が１００ヘルツである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
電気パルスの持続時間が５〜２５０ナノ秒の範囲内にある、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
電気パルスの持続時間が１０ナノ秒である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
電気パルスの強度が１〜２０キロアンペアである、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
電気パルスの強度が５キロアンペアである、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
電子衝撃による容器のキャップ（２）または首部（３０）の汚染除去システムにおいて、キャップ（２）の各々が、天面部（１７）と、天面部（１７）の周辺縁から突出した胴部（１８）とを含み、前記胴部（１８）が、天面部（１７）と対向する開口部と、胴部（１８）の内面および／または天面部（１７）の内面から突出したリブ（１９、２０）とを有し、首部（３０）の各々が、リブ（３３）と開口部（３４）とを含み、リブ（１９、２０、３３）が、陰のゾーン（２１）を有し、前記システムが、
‐電子衝撃ウィンドウ（８）の正面に容器のキャップ（２）または首部（３０）を順次移動または位置決めし、容器のキャップ（２）または首部（３０）の開口部を前記電子衝撃ウィンドウ（８）に向ける手段と、
‐電子衝撃ウィンドウ（８）の前への容器のキャップ（２）または首部（３０）の順次移動または位置決め時に容器のキャップ（２）または首部（３０）を電子衝撃する手段と、
を備え、電子衝撃する手段が、キャップ（２）または首部（３０）のそれぞれ見えるゾーンと陰のゾーンとの汚染除去を可能にする一次電子と後方散乱電子とを得るように、所定の周波数、持続時間、および強度の一連の電気パルスを含むパルス電界を発生すべく配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
あらかじめセットされた搬送装置（３）により、キャップ（２）が互いに並置されて搬送経路に沿って所定の速度で順次移動する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
搬送装置（３）がレールアセンブリにより実現される、請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器のキャップまたは首部の殺菌に関する。
【０００２】
より詳しくは、本発明は、容器のキャップまたは首部の表面全体を最適に処理することが可能な、これらキャップまたは首部の汚染除去方法およびシステムに関する。
【０００３】
チューブ、ポット、バイアル、食品用の紙製ブリックパックまたはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ボトル等の容器は、その多くが日常的な消耗品、たとえば飲料、医薬品または化粧品を入れるように構成されている。ボトル（特にＰＥＴボトル）等の容器は、一般に、たとえばプリフォームまたは第１の成形加工操作を前もって受けた中間容器などのブランクから、延伸ブロー成型方法を介して得られる。ブランクおよび容器のキャップは、殺菌されていない環境に当初は保管される。
【０００４】
一方食品用の紙製ブリックパックは、はめ込まれた首部から構成されて蓋により閉じられるキャッピング装置を含んでいる。ブリックパックの製造は、一般に、ブリックパックの面の１つに位置する開口部に首部を貼り付ける工程を含んでいる。一般に、これらのブリックパック、その首部および専用キャップも、当初は殺菌されていない環境に置かれている。その結果、容器を充填して閉鎖する前に、容器とその首部およびキャップには、あらかじめ殺菌室内で汚染除去プロセスを受けさせることが必要である。
【０００５】
公知の１つの解決方法は、キャップ、首部および容器の内面に、たとえば過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）などの殺菌剤を噴霧し、熱作用によってこれを蒸発させることからなる。このような解決方法は、容器、首部およびキャップの表面全体に殺菌剤を噴霧する必要があるが、届きにくい特定の面が残ってしまう。さらに、容器／首部／キャップを所定の時間にわたって殺菌剤にさらす必要があるが、この時間は、有効な殺菌を保証できるよう十分長くとると同時に、また一方では、これらの表面を劣化するリスクのある加熱によるあらゆる損傷を制限できるよう十分短くしなければならない。さらに、このようなプロセスは、場合に応じてすすぎ工程を設けて、あらゆる残留薬剤を除去するようにしなければならない。こうした解決方法は、処理時間が長びき、実施が複雑であることが分かっている。
【０００６】
公知の他の方法は、容器の表面に対する加速電子衝撃を介して容器の殺菌工程を実施することからなる。これらの方法は、あらゆる微生物のＤＮＡ結合を破壊可能であるか、または後に微生物細胞と反応してこれを除去する二次的な粒子を形成可能である。
【０００７】
化学的な手段とは異なり、これらの方法は、すすぎ工程が不要で、化学物質が残留する可能性も全くない。さらに、低エネルギー（１ＭｅＶ未満）の電子ビームの使用によって、汚染除去対象物体の材料との相互作用を制限することができる。例として、特開平６−１４２１６５号公報は、キャップ等の複雑な形状の物体を低エネルギー電子ビームによって照射することを提案している。加速された電子がこの電子ビームを形成し、そのいくつかは、照射環境の気体分子と衝突して散乱電子を発生する。直接的な散乱電子から構成される電子ビームは、伝播後、物体の表面に到達してこの表面を殺菌する。対象物体の表面は、さらに、反射電子および／または二次電子により照射され、直接照射されない表面を殺菌することができる。
【０００８】
しかしながら、低エネルギービームの使用は、多くの場合約１０ｍＡの低い値のビーム電流（すなわちアノード電流）の使用を意味する。これらの電流値が低いので、加速される電子量、ならびに材料へのそれらの透過（数μｍ）および後方散乱が制限されることが分かっている。あらゆる微生物を完全に除去するためには、最低限の電子線量を発生することが必要である。その結果、処理対象物体の表面に十分な電子致死線量、一般には約１０ｋＧｙを照射するために、通常は、数秒の処理時間が必要になる。照射対象物体の処理時間は、極めて重要なパラメータである。なぜなら、電子放射線に物体を長時間露出すると、物体に望ましくない影響、すなわち退色、劣化、網状化、あるいは臭い移りが発生するリスクがあるからである。しかし、従来技術による解決方法は、これらの問題を単に部分的に制限しているにすぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１４２１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記全ての不都合を解消することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、入射電子ビームにより直接処理不能なゾーンを有する、複雑な形状の容器のキャップまたは首部の表面全体を処理することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、処理効率、すなわち容器のキャップまたは首部の表面におけるバクテリア削減率を改善させながら、複雑な形状の容器のキャップまたは首部の汚染除去時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このために、第１の側面によれば、電子衝撃による容器のキャップまたは首部の汚染除去方法が提案され、キャップの各々が、天面部と、天面部の周辺縁から突出した胴部とを含み、この胴部が、天面部と対向する開口部と、胴部の内面および／または天面部の内面から突出したリブとを有し、首部の各々が、リブと開口部とを含み、リブが、陰のゾーンを有し、この方法は、
‐電子衝撃ウィンドウの正面に容器のキャップおよび／または首部を順次移動または位置決めし、容器のキャップおよび／または首部の開口部をこのウィンドウに向ける操作と、
‐ウィンドウの前への容器のキャップおよび／または首部の順次移動または位置決め時に、容器のキャップおよび／または首部を電子衝撃する操作と、
を含んでおり、電子衝撃は、キャップまたは首部のそれぞれ見えるゾーンと陰のゾーンの汚染除去を可能にする一次電子と後方散乱電子とを得るように、所定の周波数、持続時間、および強度の一連の電気パルスを含むパルス電界を用いて実施される。
【００１４】
追加的な様々な特徴を単独または組み合わせにより想定可能である。
‐周波数が５０〜５００ヘルツの範囲内にある。
‐電気パルスの周波数が１００ヘルツである。
‐電気パルスの持続時間が５〜２５０ナノ秒の範囲内にある。
‐電気パルスの持続時間が１０ナノ秒である。
‐電気パルスの強度が１〜２０キロアンペアである。
‐電気パルスの強度が５キロアンペアである。
【００１５】
第２の側面によれば、電子衝撃による容器のキャップまたは首部の汚染除去システムが提案され、キャップの各々が、天面部と、天面部の周辺縁から突出した胴部とを含み、この胴部が、天面部と対向する開口部と、胴部の内面および／または天面部の内面から突出したリブとを有し、首部の各々が、リブと開口部とを含み、リブが、陰のゾーンを有し、このシステムは、
‐電子衝撃ウィンドウの正面に容器のキャップまたは首部を順次移動または位置決めし、容器のキャップまたは首部の開口部をこのウィンドウに向ける手段と、
‐キャップまたは首部のそれぞれ見えるゾーンと陰のゾーンの汚染除去を可能にする一次電子と後方散乱電子とを得るように、所定の周波数、持続時間、および強度の一連の電気パルスを含むパルス電界を用いて、ウィンドウの前への容器のキャップまたは首部の順次移動または位置決め時に、容器のキャップまたは首部を電子衝撃する手段と、を備える。
【００１６】
有利には、このシステムは、互いに並置されたキャップを搬送経路に沿って所定の速度で搬送する装置を含む。
【００１７】
有利には、このシステムでは、搬送装置がレールアセンブリにより実現される。
【００１８】
本発明の他の目的および長所は、添付図面を参照の上、以下になされた実施形態の説明を読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】１つの実施形態による電子銃を含むシステムを示す図である。
【図２】１つの実施形態による電子銃を含むシステムの一部を示す拡大図である。
【図３】１つの実施形態による電子銃を含むシステムを示す拡大断面図である。
【図４】容器のキャップ、ならびにパルス電子ビームから出た電子の様々な軌道を示す断面図である。
【図５】容器の首部、ならびにパルス電子ビームから出た電子の様々な軌道を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１では、強い強度の電子束を発生可能な電子銃を含むシステム１を示した。有利には、電子銃の出口で発生する電子束が、パルス電子束／パルス電子ビームであり、汚染除去のために容器のキャップ２および／または首部を衝撃する役割を果たす。ここでは、キャップ２に適用される様々な実施形態について説明するが、これらの実施形態は、上記容器の首部にも適用可能であると理解されたい。これらのキャップ２は、殺菌室４、すなわちパルス電子銃を含む殺菌された閉鎖エンクロージャ内で搬送装置３により順次移動する。「順次移動」とは、ここでは、時間的に連続する搬送を意味する。別の１つの実施形態によれば、キャップ２は、たとえば搬送装置３を介して逐次的に、すなわち１ピッチずつ殺菌室３内に位置決めされる。これらの要素全体の実現方法については、後で詳しく説明する。
【００２１】
図２は、図１に示したゾーンＩＩの拡大詳細図である。この図２では、先に述べた容器のキャップ２と、搬送装置３と、殺菌室４とが示されている。
【００２２】
複数の実施形態によれば、電子銃の出口における電子束／電子ビームは、電子の集合により形成され、この電子は、それぞれカソードとアノードとの２つの電極の電位差の付与を介して加速される。カソードは、たとえば「真空」エンクロージャなどの閉鎖空間５、すなわち、ポンピング装置により保証される、たとえば１０−５バール未満のきわめて低い値の圧力下にあるエンクロージャ内に配置される。
【００２３】
有利には、このような真空の形成が、これらの電子にエネルギー損失をもたらし得る気体分子と電子との潜在的な衝突を防止する。ポンピング装置は、管６を介して閉鎖空間に接続される。一方アノードは、真空の閉鎖空間の外面の１つを構成する。電子束は、例として爆発的放出カソードによりアノードに向けて放出可能であり、このカソードとアノードがダイオードを構成する。ダイオードを構成する爆発的放出カソードは、非限定的な例としてグラファイト、ステンレス鋼、銅、カーボン、またはこの種の電極を実現するために知られている他のあらゆる材料により実現可能である。有利には、このカソードはフィラメントを含まない。
【００２４】
フィラメントを有するダイオードと異なり、爆発的放出カソードを有するダイオードの使用は、次のような利点を有する。
‐より高い電流密度、すなわち物体の汚染除去のためにより大きな電子線量を提供する。
‐広範な面積（例：２００ｃｍ２）にわたって放出し、フィラメントの形状に関係なく、より均質な電子分布を保証する。
‐電子放出のために加熱装置を設置する必要がない。
‐あらゆる電子放出の妨げとなる、フィラメントに依存する寿命（フィラメントの破断）を示さない。
‐特にフィラメントから分離し、一時的に電子放出を遮断するような、剥離した材料の粒子によりもたらされるダイオードの内部短絡リスクがない。
【００２５】
図３は、図２の断面図である。この図３では、容器のキャップ２と、搬送装置３と、殺菌室４と、真空空間の閉鎖すなわち隔離および電子衝撃ウィンドウ８の形成を同時に保証するアノード７とが示されている。
【００２６】
アノード７は、電子の移動方向に沿ってみた場合、カソードに対して下流に配置され、たとえば銅などの導電性金属ブロックの形状に実現される。
【００２７】
加速された電子を大気中に通過させるために、この中央に穴をあけ、たとえばチタンまたはアルミニウムにより実現可能な、一般には厚さ約数十μｍの金属箔９で被覆する。金属箔９の厚さは、カソードから出て加速され、この金属箔に衝突した電子がこれを突き抜けることを可能にしながら、カソードとアノード７との間を真空に封止するように選択される。
【００２８】
このように実現されたアノード７は、閉鎖空間の真空１０と、たとえば外気のような気体外部環境１１との間で、加速電子の通過を可能にする電子衝撃ウィンドウ８を構成する。有利には、アノード７の導電性金属ブロックへの穿孔方式が、アノード７の金属箔９の表面を貫通する電子ビームの形状を左右する。たとえば電子ビームの形状、すなわち電子衝撃ウィンドウ８の開口部の形状は、非限定的な例として長方形、円形または環状など様々な幾何学的形状の中から選択可能である。
【００２９】
例として、図３は、長方形の開口部、すなわちウィンドウ８を示している。さらに、電子衝撃ウィンドウ８の金属箔９が、真空１０と外部環境１１との間の（たとえば外部大気圧に関係する）圧力差に耐えられるようにするために、
‐１つの実施形態によれば、金属箔９の厚さと、剛性を保証可能なウィンドウ８の開口部、たとえば線条の形状を呈する開口部とを選択する。
‐別の実施形態によれば、アノード７の表面は、真空閉鎖空間１０の内側に向けて湾曲するように実現可能である。
【００３０】
さらに、上記の理由から、図示されていない適切な冷却手段の設置を介してアノード７を被覆する金属箔９を十分に低い温度に維持するように留意する。アノード７は、たとえば、放熱ゾーンを含むように設計可能であり、あるいはまた、管路を通る冷却流体をアノードに沿って循環させることにより冷却可能である。
【００３１】
有利には、電子銃の出口で得られた電子ビームは、処理対象物体の見える表面全体を処理できるよう十分に均質である。例として電子衝撃ウィンドウ８の表面は、このウィンドウ８の正面にセンタリングされるキャップ２の底部の見える表面よりもかなり大きい面積を覆うように寸法決定される。
【００３２】
電子銃は、さらに、カソードから放出された電子を加速するために、アノード７とカソードとの間の電位差を設定可能な電力供給手段を含んでいる。カソードは、たとえば電源（図示せず）から電力供給されるのに対し、アノード７は接地接続される。複数の実施形態によれば、電子銃の出口でパルス電子束を発生するために、たとえば容量性または誘導性の貯蔵装置などの蓄電手段に連結される高圧電源などの直流電源を使用する。
【００３３】
例として、パルス成形ラインＰＦＬ（英語「Ｐｕｌｓｅ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｌｉｎｅ」の略号）に連結されるテスラ変圧器、またはたとえばマルクス発生器などの他のあらゆる出力調整装置を使用する。有利には、整流子が、電子銃の充電期間中に貯蔵された電子ビームの電気エネルギーのインパルス（パルス）持続時間を制御可能である。この整流子は、絶縁外装内に配置された導体に連結される。例として、図１では、絶縁外装内にある導体は、システム１の湾曲部１２に相当する。導体は、電子銃のダイオードのカソードに接続され、整流子を介してカソードと変圧器との間の接合を保証し、これによってパルス電圧をダイオードに印加している。このようにしてカソードとアノード７との間に電位差が形成され、真空１０内でカソードから放出される電子を加速することができる。
【００３４】
したがって、電子衝撃ウィンドウ８の出口で、強い強度のパルス電子束が得られる。有利には、低エネルギー（１ＭｅＶ未満）の電子ビームと組み合わせたパルスモードを使用することによって、連続モードとは異なり電子銃の電気絶縁上の制約を減らし、その結果として電子銃のサイズを小型化することができる。例として、変圧器と導体の有効な電気絶縁は、オイル絶縁と、薄い鋼または鉛のシールドを介して実施される。
【００３５】
有利には、電子銃の出口で得られるパルス電子ビームは、複雑な形状の容器のキャップ２を衝撃するために使用され、これによりあらゆる微生物の汚染除去を可能にする。ここで「複雑な形状のキャップ」とは、陰のゾーンすなわち入射拡散電子が直接到達できないゾーンを含むあらゆるキャップを意味する。
【００３６】
以下に記載する実施形態では、電子銃の出口で得られる電子は、空気（外部環境１１）中に拡散され、この同じ環境でキャップ２が処理される。しかしながら、電子の拡散とキャップ２の汚染除去のために、他のあらゆる気体環境または真空環境１１を使用可能であるものと理解されたい。
【００３７】
複数の実施形態によれば、複雑な形状のキャップ２は、殺菌室４内の電子銃の電子衝撃ウィンドウ８の正面に送られ、キャップの開口部がこのウィンドウ８側に向けられる。「殺菌室」とは、殺菌／汚染除去手段を含む殺菌された閉鎖密封空間を意味する。たとえば図２と図３を参照すると、殺菌室４は、回転軸がアノード７を中心としてセンタリングされた円筒形容積を構成する絶縁金属（例：鉛、鋼）面１３を用いて実現されている。この容積は、キャップ２の搬送装置３が貫通できる入口開口部１４と出口開口部１５とを含むように穿孔され、これによって、アノード７から形成される電子衝撃ウィンドウ８の下にキャップを運ぶことができる。このようにして、殺菌室４は、この実施形態では、電子銃を含むシステム１を構成する。他の実施形態によれば、殺菌室４は電子銃を含むシステム１とは独立しており、その内部にこのシステム１の一部または全部を含んでいる。
【００３８】
図３に示された１つの実施形態によれば、キャップ２は、アノード７の電子衝撃ウィンドウ８に平行にその下流へ向かって、横向きの一方向にのみ順次移動する。矢印１６は、例として、キャップ２の横向きの順次移動方向を示している。この図では、キャップ２は互いに並置されており、あらかじめセットされた搬送装置３、ここではキャップ２がその上を摺動するレールアセンブリによって、所定の速度で搬送経路に沿って順次移動する。キャップ２は、重力の作用下でこれらのレールに沿って順次移動するか、あるいは機械的な手段（歯車、タペット）または空気圧的な手段（ブローノズル）を用いて順次移動することができる。
【００３９】
有利には、このようなレールシステムは、容器のキャップ２の開口部が、キャップ２の順次移動時に電子銃の電子衝撃ウィンドウ８の下で確実にこのウィンドウに向けられるように保証することができる。しかしながら、キャップ２のこのような配置を保証可能な他のあらゆる搬送装置３を使用可能であり、非限定的な例として空気圧式の搬送装置が挙げられる。別の１つの実施形態によれば、キャップ２は、電子衝撃ウィンドウ８の下で１ピッチずつ位置決めされる。
【００４０】
有利には、電子衝撃ウィンドウ８の前を順次移動する（または位置決めされる）容器のキャップ２は、電子銃の出口で発生するパルス電子ビームにより衝撃操作を施される。図４は、容器の円形キャップ２の断面図と、電子衝撃ウィンドウ８の出口でパルス電子ビームから出た様々な電子軌道とを示しており、これらの電子軌道は、キャップ２に固有のゾーンを汚染除去することができる。さらに、このタイプのキャップ２の説明は、ここでは例として挙げられていることを理解されたい。実際、記載された様々な実施形態は、他のタイプの複雑な形状のキャップ、たとえば、「スポーツ」タイプのキャップあるいはピン式の口金にも適用される。
【００４１】
この図に示されたような複雑な形状のキャップは、一般に、
‐「天面部」とも呼ばれる平らな底部１７と、
‐天面部１７の周辺縁を起点とする（内側および／または外側の）ねじ山を備えた胴部１８であって、天面部１７に対向する側に開口部を有する胴部１８と、
‐胴部１８の内面から突出し、通常は容器の首部の外側に当接するように設けられた、ねじ止めおよび／または係止すべき突出部であるリブ１９と、
‐胴部１８の内面に配置され、不正開栓防止リングの一部をなすスカート２７と、
‐天面部１７の内面を起点として突出し、通常はシールリップを支持する環状突出部であるリブ２０と、
を含んでいる。
【００４２】
複数の実施形態によれば、キャップ２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、または他のあらゆる熱可塑性ポリマーから実現可能な単一材料のブロックである。このタイプのキャップ２は、陰のゾーン２１すなわち入射粒子ビームが直接到達することができない表面、例として、粒子の移動方向から見て、キャップ２の胴部１８、スカート２７、および天面部１７の各突出部の下側にあるゾーンを含む。
【００４３】
電子銃の出口におけるパルス電子ビームは、電子衝撃ウィンドウ８の前を順次移動する（または１ピッチずつ位置決めされる）キャップ２に向かって拡散される。電子の拡散は、伝播環境に左右される。たとえば、１つの実施形態では、殺菌室４が真空の外部環境１１下に実現されているとき、電子銃から出た電子は直線状に拡散されるビームを構成し、複雑な形状のキャップ２の表面に開口部から直接到達し、第１に、到達した見える内面、たとえばキャップの天面部１７または胴部１８の内面を殺菌する。
【００４４】
図３に示された実施形態では、好ましくは殺菌された、気体（特に空気）の外部環境１１内での電子の伝播が想定されている。気体の外部環境では、電子銃から出た電子の一部がキャップ２の見える表面に向かって直接拡散される一方で、このビームの電子の他の部分は空気中で後方散乱現象を受ける。これらの後方散乱現象は、電子と、気体の拡散外部環境１１の粒子との衝突に相当し、たとえば偏向、すなわちエネルギー損失なし（または損失が最小）で電子の拡散角度の修正を生じる弾性的な相互作用に相当する。図４の矢印２２は、気体の伝播外部環境１１内の弾性的な拡散、すなわち運動エネルギー損失のない伝播方向の修正を２回にわたって受けた電子の軌道を例として示している。電子衝撃ウィンドウ８から出た電子は、直線状にあるいは気体の外部環境１１内で逸れて拡散され、そこでそれらの軌道に応じてキャップ２の特定のいくつかのゾーンに衝撃を与え、当該ゾーンは、キャップ２の見える表面に相当する。以下、これらの電子を一次電子と呼ぶ。
【００４５】
有利には、一次電子ビームは、キャップ２の見える表面全体に衝撃を与えられるように十分に均質である。
【００４６】
一次電子の軌道に応じて、次のような様々な物理現象が観察される。
‐一次電子の一部がキャップ２の材料を透過し、吸収されるまで拡散される。その際、キャップ２の材料密度と電子のエネルギーとに応じて、最大の透過厚さまで材料内で電子線量の増加が観察される。ここで「線量」とは、材料により吸収された電子に由来するエネルギー量を意味する。こうしたエネルギー吸収は、特に、非弾性衝突を介した材料の原子への電子のエネルギー移動の結果として生じる。さらに、電子線量の分布は、材料の厚さにおいて段階的なものにはならない。すなわち、この分布は、材料内の電子の透過に左右される。材料内の電子の透過は、電子のエネルギーが高いほど、および／または、照射対象物体の材料密度が小さいほど大きい。
‐一次電子の一部は、キャップ２の材料の構成粒子との弾性的または非弾性的衝突の結果、キャップ２の表面で直接反射される。一般に、このような物理現象を、電子の後方散乱という用語で示し、これは、「ｂａｃｋ−ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ」という英語でも知られている。例として、図４の左側の丸枠は、キャップ２の表面で後方散乱された電子に起こり得る様々な軌道２３、２４、２５、２８を示す拡大図である。後方散乱された電子は、それ自体が軌道２４のように直接拡散されるか（逸れのない直線軌道）、あるいは軌道２３、２５、２８のように気体の伝播外部環境１１内で１回または複数回の弾性衝突を再び受ける可能性がある。軌道２８は、特にスカート２７の下に位置する陰のゾーンに到達し、したがってこのゾーンを汚染除去することができる。
‐いくつかの電子は、材料を透過し、材料内で拡散され、次いで一回または複数回の弾性衝突を受けたあと材料から出る。この物理現象もまた、一次電子の後方散乱状況に相当する。キャップ２の材料の原子との相互作用の反射数、すなわち相互作用の回数と、再びそこから出る確率とは、運動エネルギーが大きいほど、すなわち電子の速度が速いほど大きい。特に、材料内の一次電子の弾性衝突では、一次電子のエネルギー損失がきわめて低くなり、後方散乱の確率が高まる。それに対して、一連の非弾性的な衝突は、たちまち電子の運動エネルギー損失に至り、その結果、材料により電子が吸収される。例として、右側の丸枠は、キャップ２に入射した一次電子の軌道２６を示す拡大図である。この電子は、最初は、電子放射ウィンドウ８とキャップ２の見える表面との間で逸れない軌道を描き、キャップ２の材料を透過してから拡散され、その後反射を２回続けて受け、最終的には気体環境中で後方散乱に至る。１つの実施形態によれば、電子銃の出口のパルス電子ビームは、電子衝撃ウィンドウ８の前を（たとえばコンベヤを介して）順次移動するか、あるいは１ピッチずつ位置決めされる、容器の首部を汚染除去することも可能である。これらの首部は、たとえば、プリフォーム、ボトル、チューブの一部とすることができ、あるいはブリックパック容器に貼り付けたものとすることができる。複数の実施形態によれば、首部は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、または他のあらゆる熱可塑性ポリマーから実現可能な単一材料のブロックである。
【００４７】
図５は、容器の首部３０の汚染除去の実施形態の１例を示している。この図では、ショルダ２９と上流に配置された首部３０とを含む円形容器の断面が示されている。首部３０の開口部は、電子衝撃ウィンドウ８の側に向けられている。有利には、電子衝撃ウィンドウ８（図示せず）の出口のパルス電子ビームから出る電子の様々な軌道により、容器の首部３０に固有のゾーンを汚染除去することができる。
【００４８】
図示されている容器の首部３０は複雑な形状であり、以下の要素を含んでいる。
‐外側フランジ３１、
‐外側送りリング３２、
‐外側のねじ山３３、
‐開口部または飲み口３４、
‐ここでは平らな表面である内面３５
フランジ３１、送りリング３２およびねじ山３３は、半径方向への伸長度合は異なるが、すべてが突出リブ（ねじ山３３の場合は螺旋形）を形成している。
【００４９】
このタイプの首部３０は、陰のゾーン２１、すなわち入射粒子ビームが直接届かない表面、例としてフランジ３１、送りリング３２およびねじ山３３の下側のゾーンも含んでいる。一方飲み口３４と内面３５は、首部３０の見えるゾーン、すなわち電子衝撃ウィンドウ８から出る一次電子ビームが直接届くゾーンとなっている。
【００５０】
キャップの汚染除去の場合とまったく同様に、以下のような物理現象が観察される。
‐一次電子の一部が首部３０の材料を透過し、吸収されるまで拡散される。この時、首部３０の見えるゾーン、たとえば飲み口３４およびその内面３５が汚染除去される。
‐一次電子の一部は、キャップ３０および／または容器の材料の構成粒子との弾性的または非弾性的衝突の結果、首部３０および／または容器の様々な表面で直接反射される。軌道３６、３７、３８、３９は、空気中で後方散乱されて首部３０または容器で弾性衝突を受ける電子の軌道の例を示している。たとえば、軌道３９は、容器のショルダ２９での弾性衝突を介してフランジ３１の下側にある陰のゾーン２１に到達し、次いで、伝播環境の粒子と電子との衝突の結果、後方散乱されることに留意されたい。電子の一部は材料を透過し、材料内で拡散され、次いで一回または複数回の弾性衝突を受けたあと材料から出る。ここでは、こうした状況を図示していないが、これは、図４の右側の丸枠に対して説明した状況と同じである。
【００５１】
このようにして、一次電子は、首部３０の見える部分を汚染除去することができ、陰のゾーン２１は、後方散乱電子を用いて汚染除去される。
【００５２】
有利には、後方散乱電子は、それらの軌道によって、キャップ２および／または首部３０の陰のゾーンに到達可能であり、これらのゾーンの材料により吸収されるだけの十分高いエネルギーを有し、こうしてこれらのゾーンを汚染除去することができる。実際、パルス電子束の使用によって、一次電子ビームにさらされる見える表面を劣化させずに、同時に陰のゾーンに十分な致死線量を照射する強い強度の電子束を得ることが可能になり、結果的に、キャップ２および／または首部３０を電子衝撃にさらす時間が最小限に短縮される。さらに、材料が重い原子を含めば含むほど、この材料により後方散乱される電子数が増加することに留意しなければならない。したがって、電子の後方散乱による複雑な形状の容器のキャップおよび／または首部の汚染除去は、ＰＥＴ、ＨＤＰＥまたはＰＰの材料で実現された容器のキャップおよび／または首部には特に有利である。
【００５３】
複雑な形状の容器のキャップ２および／または首部を汚染除去可能なパルス電子束と電子の後方散乱を得られる、電子銃に関するパラメータの集合の１例を以下に挙げる。先に述べた各実施形態の長所を示すために、これらのパラメータと、汚染除去用の連続電子束を用いた公知の先行技術に基づく構成とを比較する。ここで取り上げる先行技術は、キャップを汚染除去するために連続電子ビームを用いる走査型電子銃である。ここでは、十分な電子致死線量をもたらして陰のゾーン全体を処理するために、このような電子銃でキャップ１個を汚染除去するための総処理時間が１秒であると仮定する。５０ｍＡのアノード電流を得られるよう、上記電子銃のフィラメントダイオードの端子に電位差２５０ｋＶを印加する。例として、１個のキャップを１ミリ秒にわたって照射する連続電子束を想定し、この時間にキャップが受け取る電子線量を計算する。
【００５４】
本願のパルス電子束による電子銃の実施形態では、この電子銃で設計可能なパラメータは、パルス数、１個のパルスのインパルス持続時間、ダイオードの端子に印加される放電電圧、ダイオードのアノード電流、パルスの放出周波数となっている。この実施例では、５ｋＡのアノード電流でダイオードの端子に２５０ｋＶの電位差を印加しながら、１００Ｈｚの周波数で発生する１０ｎｓのパルスを１０個使用する。さらに、新しい１個のパルスを発生可能になる前の電子銃の充電時間は、ここでは約１０ｍｓである。
【００５５】
最後に、仮定的に、０．０７％の後方散乱係数ηを含む質量３ｇのキャップを想定する。得られた結果を下表にまとめた。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
上記の例は、パルス電子銃の使用によって得られる複数の長所を示している。特に、従来技術で用いられた値よりも格段に高い値のアノード電流の使用によって、照射時間が大きく短縮される一方で電子線量分布は格段に大きくなり、ここでは従来技術の１０倍に達する。このようにして、後方散乱される電子に付随する電気量も高くなり、キャップの陰のゾーンを確実に汚染除去することができる。それに対して従来技術で受け取る電子線量はそれよりも低いので、後方散乱される電子のエネルギー量についても同様に低く、これによって陰のゾーンの処理が著しく制限される。さらに、パルス電子束の使用によって、処理時間を大幅に短縮可能であり、したがって、同じ時間でより多くの数のキャップを汚染除去可能であることが理解されよう。
【００５８】
複雑な形状の容器のキャップおよび／または首部を汚染除去するための複数の実験研究により、容器のこれらのキャップおよび／または首部の効率的な処理を可能にする電子線量値を特定するに至った。好ましくは、これらの線量の値は、１５〜５０ｋＧｙの範囲内にある。
【００５９】
そのため、複数の実施形態によれば、この範囲内にある電子線量を得られる他のパラメータの組み合わせを選択し、上記の例を補完することが可能である。下表は、これらのパラメータの範囲を特定している。
【００６０】
【表２】
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【００６１】
さらに、複数の実施形態によれば、容器のキャップおよび／または首部の汚染除去時間をさらに短縮できるようにするために、複数のパルス電子銃を同時に使用してもよい。複数の電子銃を並行して使用することは、当該技術の専門家にとって公知であり、この実施形態は、特に、処理対象物体にパルスを照射する時間をさらに短縮可能である。
【００６２】
有利には、上記の実施形態は、容器のキャップおよび／または首部を劣化（退色、網状化、あるいは臭い移り）させないことを保証するとともに、ハイペースでの処理にも対応可能で堅牢性も有する、容器のキャップおよび／または首部の効率的な（処理時間の短縮）汚染除去方法を提供可能である。
【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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【国際調査報告】
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