(57)【要約】  本発明は、対象物(12)を電子ビーム(16)で照射するための照射装置(36)に関するものである。この照射装置(36)は、電子射出窓(20)を有する少なくとも1つの電子ビーム放射源(10)と、電子ビーム(16)の第1の線量制御パラメータを検出するための少なくとも1つのセンサデバイス(56)とを備える。電子ビーム放射源(10)は、電子射出窓(20)から放射された電子ビーム(16)がセンサデバイス(56)の感知領域(58)内を通り抜けるように、センサデバイス(56)を通過するように適合されている。前記センサデバイスが備える複数の導体(64)は、それぞれがセンサデバイス(56)の感知領域(58)に導体表面(68)を有し、導体表面(68)は前記電子ビーム(16)の電子に暴露されるように適合されている。本発明は方法にも関するものである。
2016501082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物(12)を電子ビーム(16)で照射するための照射装置(36)であって、
電子射出窓(20)を有する少なくとも1つの電子ビーム放射源(10)と、
前記電子ビーム(16)の第1の線量制御パラメータを検出するための少なくとも1つのセンサデバイス(56)とを備え、
前記電子ビーム放射源(10)が、前記電子射出窓(20)から放射された前記電子ビーム(16)が前記センサデバイス(56)の感知領域(58)内を通り抜けるように、前記センサデバイス(56)を通過するように適合されており、前記センサデバイスが備える複数の導体(64)のそれぞれが、前記センサデバイス(56)の前記感知領域(58)において、前記電子ビーム(16)の電子に暴露されるように適合された導体表面(68)を有する照射装置(36)。
【請求項２】
前記第1の線量制御パラメータが電流であり、前記センサデバイスが、前記導体(64)のそれぞれから何らかの電流を測定するように適合された電流信号モジュール(74)に接続されている請求項1に記載の照射装置(36)。
【請求項３】
電流信号モジュール(74)が線量処理モジュール(90)と通信する請求項2に記載の照射装置。
【請求項４】
前記線量処理モジュール(90)が、前記電子ビームの画像を生成するために、前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム(16)の通過中に、異なる時間に測定された第1の照射制御パラメータを収集するように適合されている請求項3に記載の照射装置(36)。
【請求項５】
前記センサデバイス(56)の前記導体(64)が、実質的に前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム放射源(10)の運動の方向に対して垂直なラインに沿って配置されている請求項4に記載の照射装置(36)。
【請求項６】
前記センサデバイス(56)の前記感知領域(58)が、前記感知領域(58)の面(P1)において前記電子ビーム(16)の全体のうち少なくとも延長部を対象として含み、前記第1の制御パラメータが、前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム(16)の通過中に1回検出される請求項3に記載の照射装置(36)。
【請求項７】
前記電子ビーム放射源(10)から配送された前記電子ビーム(16)の前記感知領域(58)における領域単位当たり線量率(kGy/s)を含む線量情報を生成するために、前記第1の線量制御パラメータが、第2の線量制御パラメータとともに、前記線量処理モジュール(90)において処理される請求項3から6のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項８】
前記第2の線量制御パラメータが、前記電子ビーム放射源(10)に供給された電流および電圧と、前記センサデバイス(56)の各導体(64)に対する前記電子ビーム放射源(10)の位置とを含む請求項7に記載の照射装置。
【請求項９】
前記線量処理モジュールが放射源制御モジュール(92)および照射制御モジュール(94)と通信し、前記第2の線量制御パラメータが、前記放射源制御モジュール(92)および前記照射制御モジュール(94)から前記線量処理モジュール(90)に送られるように適合されている請求項7または8に記載の照射装置。
【請求項１０】
前記放射源制御モジュール(92)が、前記電子ビーム放射源(10)のフィラメント(24)の電流および前記電子射出窓(20)と前記フィラメント(24)の間の電圧を測定するための手段に接続されている請求項9に記載の照射装置(36)。
【請求項１１】
前記線量処理モジュール(90)が、前記領域単位のうち1つまたはいくつかにおける前記線量率が事前設定の線量率の許容範囲内になければ、前記照射装置制御モジュール(94)に対してフィードバック信号を供給するように適合されている請求項10に記載の照射装置(36)。
【請求項１２】
前記センサデバイス(56)が、前記導体(64)が配置されている支持体(60)を備え、前記導体(64)が前記支持体(60)から電気的に絶縁されている請求項1から11のいずれか一項に記載の照射装置(36)。
【請求項１３】
前記線量処理モジュール(90)が、前記感知領域(58)における前記電子ビームの前記領域単位当たり線量率に基づいて、2次元画像または2次元マトリクスを生成することができ、前記線量処理モジュール(90)が、前記画像またはマトリクスの間の容認できない相違を検出する目的で、前記生成された2次元画像または2次元マトリクスを事前設定の2次元画像または2次元マトリクスと比較することができるデジタル画像処理手段またはマトリクス処理手段を備える請求項7から12のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１４】
露出した導体の表面(68)の第1の組(70)が共通の第1の面(P1)に配置されており、前記第1の面が第1のセンサ表面(102)であって、前記感知領域(58)の第1の部分と整列する請求項1から13のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１５】
前記電子ビーム放射源(10)と前記センサデバイス(56)が、前記電子ビーム放射源が前記センサデバイスの上を通過するとき、前記電子射出窓(20)の前記表面に対応する面(P0)が前記センサデバイスの前記第1の面(P1)に対して平行な方向に移動するように互いに対して配置されている請求項14に記載の照射装置。
【請求項１６】
前記センサデバイス(56)と前記電子ビーム放射源(10)が、前記電子ビーム放射源(10)が前記センサデバイス(56)を通過するとき前記電子射出窓表面の前記面(P0)と前記センサデバイス(56)の前記第1の面(P1)の間に1〜10mmの範囲の距離が形成されるよう互いに対して配置されている請求項15に記載の照射装置。
【請求項１７】
前記電子射出窓が、第1の方向(D1)に対して垂直な、または前記第1の方向に対して角を成す第2の方向(D2)で前記感知領域を通過するように移動するとき、前記感知領域(58)が、前記第1の方向(D1)において、前記電子ビーム(16)が通る前記第1の方向(D1)に沿った領域の最長の延長部を上回る長さを有する請求項1から16のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１８】
前記露出した導体の表面の第1の組が、ラインに沿って順々に配置されている請求項14から17のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１９】
前記ラインが前記第1の方向(D1)と整列している請求項18に記載の照射装置。
【請求項２０】
露出した導体の表面(68)の第2の組(106)が、共通の第2の面(P2)に配置されており、前記第2の面が、
第2のセンサ表面(104)であり、
前記第1の面(P1)と平行であり、前記電子射出窓(20)の前記面(P0)に対して実質的に垂直な方向において前記第1の面(P1)と間隔があって、前記電子射出窓の前記面から離れており、
前記感知領域(58)の第2の部分と整列している請求項14から19のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項２１】
前記露出した導体の表面(68)の前記第2の組(106)が、前記第1の方向(D1)と整列したラインに沿って順々に配置されている請求項20に記載の照射装置。
【請求項２２】
前記支持体(60)が、電位に接続され、前記導体(64)を部分的に取り囲んでプラズマ遮蔽を形成する請求項12から21のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項２３】
前記電位がアース電位である請求項22に記載の照射装置。
【請求項２４】
各導体(64)が、前記支持体(60)の孔(62)を通して配置されたピンであり、前記ピンの第1の終端の表面によって、前記露出した導体の表面(68)が形成され、前記ピンの第2の終端が、絶縁された電気ケーブルに接続されており、前記ケーブルが前記支持体(60)を出て、前記電流信号モジュール(74)に接続する請求項12から23のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項２５】
各導体(64)が、前記支持体(60)の孔(62)を通して配置されたピンであり、前記ピンの第1の終端の表面によって、前記露出した導体の表面(68)が形成され、前記ピンの前記第2の終端が、前記支持体を出て、遮蔽されたピンコネクタの雄部(76)の一部分を形成する請求項12から23のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項２６】
前記遮蔽されたピンコネクタの雌部(80)が、前記遮蔽されたピンコネクタの前記雄部に接続されるように適合されており、前記遮蔽されたピンコネクタの前記雌部からのケーブル(86)が、前記電流信号モジュール(74)に接続されている請求項25に記載の照射装置。
【請求項２７】
前記センサデバイス(56)が放射線遮蔽(84)の内側に配置されており、前記電流信号モジュール(74)が前記放射線遮蔽の外側に配置されている請求項2から26のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項２８】
包装容器(12)を滅菌するのに使用される充填機に設けられた照射装置であって、
包装容器の送込みポイント(42)である第1の位置(35)と、
包装容器の送出しポイント(44)である第2の位置(37)とを備え、
前記電子ビーム放射源(10)が、前記第1の位置(35)から前記第2の位置(37)への第1の移動を遂行するように適合されており、また、前記第1の運動中に、前記包装容器(12)を照射するために、包装容器(12)と少なくとも一時的に係合するように適合されており、
前記電子ビーム放射源が、前記第2の位置(37)から前記第1の位置(35)への第2の移動を遂行するように適合されており、前記第2の運動中に、前記電子射出窓(20)から放射された前記電子ビームを、前記センサデバイス(56)の感知領域内に少なくとも一時的に配置するように、前記センサデバイスを通過するように適合されている請求項1から27のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項２９】
前記電子ビーム放射源(10)が回転可能な運搬台(38)上に配置されており、前記運搬台が、前記電子ビーム放射源を、前記包装容器の送込み装置(46)と前記包装容器の送出し装置(54)とを通過させるように適合されている請求項28に記載の照射装置(36)。
【請求項３０】
前記運搬台(38)の回転と同期して前記包装容器(12)を前記送込み装置(46)から前記送出し装置(54)へ搬送するように適合された包装容器搬送手段であって、前記電子ビーム放射源(10)と整列している包装容器搬送手段を備える請求項19に記載の照射装置(36)。
【請求項３１】
前記包装容器搬送手段が、前記包装容器(12)を、前記電子ビーム放射源(10)に対して、前記包装容器(12)と前記電子ビーム放射源(10)が互いに係合しない非係合位置と、前記包装容器(12)と前記電子ビーム放射源(10)が互いに完全に係合する係合位置との間で変位させるようにさらに適合されている請求項30に記載の照射装置(36)。
【請求項３２】
複数の電子ビーム放射源(10)を備える請求項1から31のいずれか一項に記載の照射装置(36)。
【請求項３３】
前記センサデバイス(56)が、それぞれが導体(64)である表面部分から構成された感知表面(58)を有する請求項1から32のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項３４】
前記支持体(60)が、導電材料で製作されたボックスとして形成されており、前記ボックスが、電気的絶縁材料(66)で満たされている請求項12から33のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項３５】
対象物(12)を電子ビーム(16)で照射するための方法であって、
電子射出窓(20)を有する少なくとも1つの電子ビーム放射源(10)を用意するステップと、
前記電子ビーム(16)の第1の線量制御パラメータを検出するための少なくとも1つのセンサデバイス(56)を用意するステップと、
前記電子射出窓(20)から放射された前記電子ビーム(16)が前記センサデバイス(56)の感知領域(58)内を通り抜けるように、前記電子ビーム放射源(10)を動かして、前記センサデバイス(56)を通過させるステップと、
前記センサデバイス(56)の少なくとも1つの導体(64)の導体表面(68)を前記電子ビーム(16)に暴露するステップとを含む方法。
【請求項３６】
前記第1の線量制御パラメータが前記導体(64)の各々で生成された電流であり、前記電流を電流信号モジュール(74)で測定するステップを含む請求項35に記載の方法。
【請求項３７】
前記電流信号モジュール(74)と通信する線量処理モジュール(90)を用意するステップを含む請求項36に記載の方法。
【請求項３８】
前記電子ビームの画像を生成するために、前記線量処理モジュール(90)で、前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム(16)の通過中に、異なる時間に測定された第1の線量制御パラメータを収集するステップを含む請求項37に記載の方法。
【請求項３９】
前記電子ビーム放射源(10)から配送された前記電子ビーム(16)の前記感知領域(58)における領域単位当たり線量率(kGy/s)を含む線量情報を生成するために、前記第1の線量制御パラメータを、第2の線量制御パラメータとともに、前記線量処理モジュール(90)において処理するステップを含む請求項35から38のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記領域単位のうち1つまたはいくつかにおける前記線量率が、事前設定の線量率の許容範囲内になければ、照射装置制御モジュール(94)に対してフィードバック信号を送るステップを含む請求項39に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を電子ビームで照射するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品産業では、液体の食品生産物および部分的に液体の食品生産物を、紙または板紙のコア層と、たとえば高分子材料またはアルミニウム箔の1つまたは複数のバリヤ層とを備える包装積層材から製作された包装容器でパックするのが慣例である。
【０００３】
ますます一般的になっている包装のタイプには、前述のパッケージ化する積層材の包装ブランクを形成してスリーブとして密閉する充填機で製作された「紙パックボトル」がある。前記スリーブは一端が閉じていて、熱可塑性材料の頂部が、スリーブの端部に直接射出成形される。パッケージ化する積層材のシートは、パッケージ化する積層材のマガジンリールから切断されてよい。
【０００４】
頂部が仕上がると、包装容器は、開いたままの底部を通して生産物を満たされる準備が整い、次いで封止して最後に折り畳まれてよい。包装容器は、充填動作に先立って処理を受ける。配給および保存が冷蔵温度で行われる場合には包装容器が殺菌され、配給および保存が周辺温度で行われる場合には、包装容器は滅菌されなければならない。充填準備の整った包装容器を滅菌する従来のやり方は、好ましくは気相において過酸化水素を用いるものである。
【０００５】
そのような包装容器を滅菌する別のやり方には、電子ビーム放射源から放射される低電圧電子ビームを用いて照射するものがある。充填準備の整った包装容器の電子ビームによる線形照射の一例が、国際特許公開のWO2005/002973(特許文献1)に開示されている。電子ビーム放射源は円筒状であり、遠位端のうちの1つに電子射出窓が配置されている。包装容器は、滅菌サイクル中に、電子ビーム放射源を取り巻くように持ち上げられる。これらの事例のPETボトルにおいて、包装容器を照射する他の例が、たとえばWO2011/011079(特許文献2)およびEP2371397(特許文献3)に説明されており、後者は回転システムを説明している。これらのシステムでは、ボトルの首部分を通過するほど十分に小さい直径を有する放射源が使用される。
【０００６】
電子ビーム放射源の正確な動作を監視し、それによって無菌保証レベルを保証することができるように、通常は線量測定試験が遂行される。これらの試験は、電子ビーム放射源の寿命を通じて、定期的に、通常は毎日行われる。一般に、線量測定試験は、放射中に正確な吸収線量が得られるかどうか測定するために、包装容器に、照射計手段、すなわち照射暴露に反応するパッチを付加するステップを含む。同時に、電子ビーム放射源において電圧および電流が測定される。フィラメントの電流は、フィラメントに供給された電流とフィラメントから出る電流を比較することによって測定される。このようにして、フィラメントから放射される電子の量を求めることができる。それに加えて、電子射出窓とフィラメントの間の電圧、すなわち電位が測定される。次いで、電圧および電流の測定値は、包装容器の生産を通じて設定値として用いられる。電流および電圧は生産を通じて連続的に監視され、その値が設定値を下回らない限り、包装容器が正確な線量を受けているものと想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第2005/002973号パンフレット
【特許文献２】国際公開第2011/011079号パンフレット
【特許文献３】欧州特許第2371397号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電子ビーム放射源の機能のオンラインの測定および制御が改善される照射装置を提供することである。前記目的は、対象物を電子ビームで照射するための照射装置を提供することによって達成される。前記照射装置は、電子射出窓を有する少なくとも1つの電子ビーム放射源と、電子ビームの第1の線量制御パラメータを検出するための少なくとも1つのセンサデバイスとを備える。前記電子ビーム放射源は、電子射出窓から放射された電子ビームがセンサデバイスの感知領域内を通り抜けるように、センサデバイスを通過するように適合されており、前記センサデバイスが備える複数の導体は、それぞれが、センサデバイスの感知領域に、前記電子ビームの電子に暴露されるように適合された導体表面を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
1つまたは複数の実施形態では、第1の線量制御パラメータは電流であり、センサデバイスは、前記導体のそれぞれから何らかの電流を測定するように適合された電流信号モジュールに接続されている。
【００１０】
1つまたは複数の実施形態では、電流信号モジュールは線量処理モジュールと通信する。
【００１１】
1つまたは複数の実施形態では、線量処理モジュールは、電子ビームの画像を生成するために、センサデバイスの上の電子ビームの通過中に、異なる時間に測定された第1の照射制御パラメータを収集するように適合されている。
【００１２】
1つまたは複数の実施形態では、センサデバイスの導体は、実質的にセンサデバイスの上の電子ビーム放射源の移動の方向に対して垂直なラインに沿って配置されている。
【００１３】
1つまたは複数の実施形態では、センサデバイスの感知領域は、感知領域の面における全体の電子ビームの少なくとも延長部を対象として含み、第1の制御パラメータは、センサデバイスの上の電子ビームの通過中に1回検出される。
【００１４】
1つまたは複数の実施形態では、電子ビーム放射源から配送された電子ビームの感知領域における領域単位当たり線量率(kGy/s)を含む線量情報を生成するために、第1の線量制御パラメータが、第2の線量制御パラメータとともに線量処理モジュールにおいて処理される。
【００１５】
1つまたは複数の実施形態では、第2の線量制御パラメータは、電子ビーム放射源に供給された電流および電圧と、センサデバイスの各導体に対する電子ビーム放射源の位置とを含む。
【００１６】
1つまたは複数の実施形態では、線量処理モジュールは、放射源制御モジュールおよび照射制御モジュールと通信する。第2の線量制御パラメータは、前記放射源制御モジュールおよび前記照射制御モジュールから線量処理モジュールに送られるように適合される。
【００１７】
1つまたは複数の実施形態では、放射源制御モジュールは、電子ビーム放射源のフィラメントの電流と、電子射出窓と前記フィラメントの間の電圧とを測定するための手段に接続されている。
【００１８】
1つまたは複数の実施形態では、線量処理モジュールは、領域単位のうち1つまたはいくつかにおける線量率が事前設定の線量率の許容範囲内になければ、照射装置制御モジュールに対してフィードバック信号を供給するように適合されている。
【００１９】
1つまたは複数の実施形態では、前記センサデバイスは、導体が配置されている支持体を備える。前記導体は、前記支持体から電気的に絶縁されている。
【００２０】
1つまたは複数の実施形態では、線量処理モジュールは、感知領域における電子ビームの領域単位当たり線量率に基づいて、2次元画像または2次元マトリクスを生成することができる。線量処理モジュールは、画像またはマトリクスの間の容認できない相違を検出する目的で、生成された2次元画または2次元マトリクスを事前設定の2次元画像または2次元マトリクスと比較することができるデジタル画像処理手段またはマトリクス処理手段を備える。
【００２１】
1つまたは複数の実施形態では、露出した導体表面の第1の組が共通の第1の面に配置されており、前記第1の面が第1のセンサ表面であって、感知領域の第1の部分と整列する。
【００２２】
1つまたは複数の実施形態では、電子ビーム放射源とセンサデバイスは、電子ビーム放射源がセンサデバイスの上を通過するとき、電子射出窓の表面に対応する面が、センサデバイスの第1の面に対して平行な方向に移動するように互いに対して配置されている。
【００２３】
1つまたは複数の実施形態では、センサデバイスと電子ビーム放射源は、電子ビーム放射源がセンサデバイスを通過するとき、電子射出窓表面の面とセンサデバイスの第1の面の間に1〜10mmの範囲の距離が形成されるよう互いに対して配置されている。
【００２４】
1つまたは複数の実施形態では、電子射出窓が、第1の方向に対して垂直な、または第1の方向に対して角を成す第2の方向で感知領域を通過するように移動するとき、感知領域は、第1の方向において、電子ビームが通る第1の方向に沿った領域の最長の延長部を上回る長さを有する。
【００２５】
1つまたは複数の実施形態では、露出した導体表面の第1の組は、ラインに沿って順々に配置される。
【００２６】
1つまたは複数の実施形態では、前記ラインは第1の方向と整列する。
【００２７】
1つまたは複数の実施形態では、露出した導体表面の第2の組が共通の第2の面に配置されており、前記第2の面は、第2のセンサ表面であり、第1の面と平行であり、電子射出窓の面に対して実質的に垂直な方向において第1の面と間隔があって電子射出窓の前記面から離れており、感知領域の第2の部分と整列している。
【００２８】
1つまたは複数の実施形態では、露出した導体表面の第2の組は、第1の方向と整列したラインに沿って順々に配置されている。
【００２９】
1つまたは複数の実施形態では、支持体は、電位に接続され、導体を部分的に取り囲んでプラズマ遮蔽を形成する。
【００３０】
1つまたは複数の実施形態では、この電位はアース電位である。
【００３１】
1つまたは複数の実施形態では、各導体は支持体の孔を通って配置されたピンであり、ピンの第1の終端の表面によって、露出した導体表面が形成され、ピンの第2の終端に接続された絶縁された電気ケーブルが、支持体を出て電流信号モジュールに接続されている。
【００３２】
1つまたは複数の実施形態では、各導体は支持体の孔を通って配置されたピンであり、ピンの第1の終端の表面によって、露出した導体表面が形成され、ピンの第2の終端が、支持体を出て、遮蔽されたピンコネクタの雄部の一部分を形成する。
【００３３】
1つまたは複数の実施形態では、前記遮蔽されたピンコネクタの雌部は、前記遮蔽されたピンコネクタの前記雄部に接続されるように適合されている。遮蔽されたピンコネクタの雌部からのケーブルが、電流信号モジュールに接続されている。
【００３４】
1つまたは複数の実施形態では、センサデバイスは放射線遮蔽の内側に配置され、電流信号モジュールは放射線遮蔽の外部に配置される。
【００３５】
1つまたは複数の実施形態では、充填機内に設けられた、包装容器の滅菌用の照射装置は、包装容器の送込みポイントである第1の位置と、包装容器の送出しポイントである第2の位置とを備える。前記電子ビーム放射源は、第1の位置から第2の位置への第1の運動を遂行して、前記第1の運動中に、前記包装容器を照射するために、包装容器と少なくとも一時的に係合するように適合されており、また、第2の位置から第1の位置への第2の運動を遂行して、前記第2の運動中に、電子射出窓から放射した電子ビームをセンサデバイスの感知領域内に少なくとも一時的に配置するように、センサデバイスを通過するように適合されている。
【００３６】
1つまたは複数の実施形態では、前記電子ビーム放射源は回転可能な運搬台上に配置されている。この運搬台は、電子ビーム放射源に、包装容器の送込み装置と包装容器の送出し装置とを通過させるように適合されている。
【００３７】
1つまたは複数の実施形態では、運搬台が備える包装容器搬送手段は、運搬台の回転と同期して包装容器を前記送込み装置から前記送出し装置へ搬送するように適合されており、電子ビーム放射源と整列している。
【００３８】
1つまたは複数の実施形態では、包装容器搬送手段は、包装容器を、電子ビーム放射源に対して、包装容器と電子ビーム放射源が互いに係合しない非係合位置と、包装容器と電子ビーム放射源が互いに完全に係合する係合位置との間で変位させるようにさらに適合されている。
【００３９】
1つまたは複数の実施形態では、包装容器搬送手段は複数の電子ビーム放射源を備える。
【００４０】
1つまたは複数の実施形態では、センサデバイスは、それぞれが導体である表面部分から構成された感知表面を有する。
【００４１】
1つまたは複数の実施形態では、支持体は、導電材料で製作されたボックスとして形成されている。このボックスが、電気的絶縁材料で満たされる。
【００４２】
1つまたは複数の実施形態では、導体は、たとえば金属材料といった導電材料で製作される。
【００４３】
1つまたは複数の実施形態では、支持体は、たとえば金属材料といった導電材料で製作される。
【００４４】
1つまたは複数の実施形態では、導体の露出表面は、ピンの第1の終端の軸面によって形成される。
【００４５】
1つまたは複数の実施形態では、導体表面の第3の組が共通の第3の面に配置されており、前記第3の面は、第1および第2の面と平行であって、電子射出窓の面に対して実質的に垂直な方向において第2の面から間を置いて、電子射出窓の前記面から離れている。
【００４６】
1つまたは複数の実施形態では、支持体は階段状であって、導体表面の第1の組が第1の段に配置され、導体表面の第2の組が第2の段に配置されている。
【００４７】
1つまたは複数の実施形態では、導体表面の第3の組が第3の段に配置されている。
【００４８】
本発明は、電子ビームで対象物を照射する方法にも関するものである。前記方法は、電子射出窓を有する少なくとも1つの電子ビーム放射源を用意するステップと、電子ビームの第1の線量制御パラメータを検出するための少なくとも1つのセンサデバイスを用意するステップと、前記電子ビーム放射源を、電子射出窓から放射された電子ビームがセンサデバイスの感知領域内を通り抜けるように、センサデバイスを通過させるステップと、前記センサデバイスの少なくとも1つの導体の導体表面を電子ビームに暴露するステップとを含む。
【００４９】
1つまたは複数の実施形態では、第1の線量制御パラメータは各導体で生成された電流であり、この方法は、前記電流を電流信号モジュールで測定するステップを含む。
【００５０】
1つまたは複数の実施形態では、この方法は、電流信号モジュールと通信する線量処理モジュールを用意するステップを含む。
【００５１】
1つまたは複数の実施形態では、この方法は、電子ビームの画像を生成するために、線量処理モジュールで、センサデバイスの上の電子ビームの通過中に、異なる時間に測定された第1の線量制御パラメータを収集するステップを含む。
【００５２】
1つまたは複数の実施形態では、この方法は、電子ビーム放射源から配送された電子ビームの感知領域における領域単位当たり線量率(kGy/s)を含む線量情報を生成するために、第1の線量制御パラメータを第2の線量制御パラメータとともに線量処理モジュールにおいて処理するステップを含む。
【００５３】
1つまたは複数の実施形態では、この方法は、領域単位のうち1つまたはいくつかにおける線量率が、事前設定の線量率の許容範囲内になければ、照射装置制御モジュールに対してフィードバック信号を送るステップを含む。
【００５４】
以下で、本発明の現在好ましい実施形態を、添付の(enclosed)概略図を参照しながらより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】完全に係合された滅菌位置における包装容器および例示的電子ビーム放射源を示す図である。
【図２ａ】本発明の第1の実施形態を示す図である。
【図２ｂ】第1の実施形態の修正形態である第2の実施形態を示す図である。
【図３ａ】本発明の第3の実施形態による照射装置の斜視図である。
【図３ｂ】図3aの照射装置を上から見た図である。
【図４ａ】本発明によるセンサデバイスの上面図である。
【図４ｂ】図4aのセンサデバイスの側面図である。
【図４ｃ】図4a〜図4bに示されたセンサデバイスの側部および上部の斜視図である。
【図４ｄ】図4a〜図4cのセンサデバイスおよび電子ビーム放射源の側面図である。
【図５ａ】電子ビームおよびセンサデバイスの上面図である。
【図５ｂ】図5aに対して電子ビームが別の位置に示されている、図5aに類似の図である。
【図６】センサデバイスの別の実施形態の側面図である。
【図７】放射線遮蔽、センサデバイスおよび電流信号モジュールの一部分の図である。
【図８】ピンコネクタの雌部の斜視図である。
【図９】本発明によるソフトウェアモジュールのブロック図である。
【図１０】領域単位の図である。
【図１１】電子ビームの形状および強度の2つの例の図である。
【図１２】本発明の別のセンサデバイスの側面図である。
【図１３】電子エネルギーの全体的な分布曲線を示す図である。
【図１４ａ】階段状センサデバイスの側面図である。
【図１４ｂ】図14aの階段状センサデバイスの上面図である。
【図１４ｃ】図14aおよび図14bのセンサデバイスの斜視図である。
【図１５】本発明によるセンサデバイスの別の実施形態の上面図である。
【図１６】本発明によるセンサデバイスのさらに別の実施形態の上面図である。
【図１７】図15に示されたセンサデバイスの別の実施形態の上面図である。
【図１８】図14a〜図14cに示されたセンサデバイスの別の実施形態の側面図である。
【図１９】センサデバイスの別の実施形態の上面図である。
【図２０】センサデバイスのさらに別の実施形態の断面図である。
【図２１ａ】センサデバイスの表面タイプの上面図である。
【図２１ｂ】図21aのセンサデバイスの底面図である。
【図２１ｃ】図21aのセンサデバイスの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明の照射装置は多くの目的に使用されてよく、1つには、たとえば包装容器、プラスチックのプリフォーム、ペットボトル、医療機器などの対象物の滅菌がある。以下で、図1を参照しながら、例示的電子ビーム放射源10および電子ビーム滅菌の概念を概説する。滅菌されている対象物は、充填準備の整った包装容器12である。
【００５７】
電子ビーム放射源10は、実質的に円形の電子ビーム16を放射するための電子発生器14を備える。電子発生器14は、密閉された真空チャンバ18の中に囲われている。前記真空チャンバ18は電子射出窓20を備える。
【００５８】
電子発生器14は、カソード筐体22およびフィラメント24を備える。任意選択で、電子発生器14は、制御グリッド26も備える。使用においては、電子ビーム16は、フィラメント24を加熱することによって生成される。フィラメント24を通って電流が供給されると、フィラメント24は、その電気抵抗によって約2000℃の温度に加熱される。この加熱により、フィラメント24は、電子のクラウドを放射する。電子は、カソード筐体22と射出窓20(アノードである)の間の高電位によって電子射出窓20の方へ加速される。さらに、電子は、電子射出窓20を通り、目標領域(この場合は包装容器12の内側)の方へ進み続ける。
【００５９】
高電位は、たとえばカソード筐体22およびフィラメント24を電源28に接続し、真空チャンバを接地30に接続することによって生成される。フィラメントは、第2の接続29も必要とする。電圧が300kV未満であれば、電子ビーム放射源10は、一般に低電圧電子ビーム放射源であると表される。包装容器の滅菌のために、通常、約50〜150kVの動作電圧が用いられる。開示された設計では、加速電圧は、約90〜100kVある。この電圧は、各電子について95keVの運動(原動力(motive))エネルギーをもたらす。制御グリッド26にも電位を与えることによって、電子放出がさらに制御され得る。個別の可変電位を制御グリッド26に印加すると、制御グリッド26を、生成された電子ビームの能動的な形成のために使用することができる。これらの目的のために、制御グリッド26は、個別の電源32に電気的に接続されてよい。
【００６０】
フィラメント24はタングステンで製作することができる。フィラメント24と電子ビーム射出窓20との間に配置されたグリッド26は、複数の開口を備え、電子ビーム16をより均一なビームへと拡散するため、および電子ビーム16を目標領域の方へ合焦するために使用される。
【００６１】
前述のように、放射源10は電子射出窓20をさらに備える。窓20は、たとえばチタンなどの金属箔で製作され、約4〜12μmの厚さを有する。アルミニウムまたは銅で形成された支持ネット(図示せず)が、真空チャンバ18の内部から金属箔を支持する。電子は射出窓20を通って真空チャンバ18を出る。
【００６２】
この実施形態では、真空チャンバ18は、実質的に円筒対称性を有する2つの円筒体18a、18bから構成されている。第1の円筒体18aの終端は、電子射出窓20を備える。前記第1の円筒体18aの直径は、充填準備の整った包装容器12の中に挿入され得るほど十分に小さく、前記第1の円筒体の断面は、包装容器12の開口34を通って導かれ得るように寸法設定されている。第2の円筒体18bは電子ビーム発生器14を備え、前記第2の円筒体18bの直径は第1の円筒体18aよりも大きい。放射された電子ビーム16の直径は、引き続き放射源10の内部にある間は、第1の円筒体18aの直径よりも小さい。
【００６３】
図1において、包装容器の開口34は開いた下端であり、充填後に密閉されて折り畳まれ、実質的に平坦な底面を形成することになる。しかしながら、他の実施形態では、開口が包装容器の頂部に配置されて、包装容器の首または注ぎ口の部分を構成し得ることを理解されたい。そのような首または注ぎ口の部分は、充填後に、たとえばねじぶたで密閉されることになる。
【００６４】
図2aには、本発明の全体的概念または概念上の考えを説明する本発明の第1の実施形態が示されている。包装容器は、充填機の照射装置内の電子ビーム放射源からの電子ビームによって滅菌されることになる。照射装置には、電子ビームの少なくとも第1の線量制御パラメータを測定するための少なくとも1つのセンサデバイスが配置されている。電子ビーム放射源は、電子射出窓を有し、第1の位置35から第2の位置37へ、また第2の位置37から第1の位置35へ移動することができるように適合されている。位置35、37は図中の円によって示されており、電子ビーム放射源の運動は矢印で示されている。前記電子ビーム放射源は、前記包装容器を照射するために、第1の位置35と第2の位置37の間で包装容器と少なくとも一時的に係合するように適合されている。電子ビーム放射源は、センサデバイス56が、前記電子ビーム放射源の電子ビームの第1の線量制御パラメータを測定することができるように、第2の位置37と第1の位置35の間で、電子射出窓が少なくとも一時的にセンサデバイス56と実質的に連動するように配置される。電子ビーム放射源は、包装容器と同時に第1の位置35から第2の位置37へ移送されるように適合されており、その移送中に、電子ビーム放射源が包装容器を滅菌する。電子ビーム放射源は、次いで、第2の位置37から第1の位置35へさらに移送され、その移送中に、電子ビーム放射源がセンサデバイス56を通過する。電子ビーム放射源は、第1の位置35から第2の位置37へ行って第1の位置35へ戻るという全体の移送を通じて作動しており、すなわち電子ビームを放射している。電子ビーム放射源は、図1に関連して説明されたタイプであるが、あるいはボトルまたはプリフォームタイプの包装容器を滅菌するのに適した別のタイプであり得る。
【００６５】
第1の位置35は、包装容器の送込みポイント42に相当する(図3bを参照されたい)。送込みポイントにおいて、包装容器は、電子ビーム放射源に対する垂直方向の移動を開始し、その結果、電子ビーム放射源は、包装容器を滅菌するために、包装容器の開口(図1の参照数字34)に入り込み始める。第2の位置37は、包装容器の送出しポイント44に相当する(図3bを参照されたい)。送出しポイント44では、包装容器は、電子ビーム放射源との係合から解放されているかまたは解放される寸前であり、すなわち、包装容器は、電子ビーム放射源に対して垂直方向に移動して、電子ビーム放射源を包装容器の開口に収容する位置から離れる。電子ビーム放射源および包装容器の第1の位置35から第2の位置37への移送は包装容器の滅菌サイクルであり、一方、電子ビーム放射源の、第2の位置37から第1の位置35への移送は、電子ビームの線量測定サイクルである。したがって、線量測定サイクルは、後続の包装容器の滅菌サイクルの間に遂行される。
【００６６】
図2bが示す第2の一般的な実施形態は、第1の実施形態の軽微な変形を伴う形態である。第1の位置は、前述の第1の位置35と類似の位置であるが、ここでは35'と表されている。第2の位置は、前述の第2の位置37と類似の位置であるが、ここでは37'と表されている。これらの実施形態の間の差は、包装滅菌サイクルが、線量測定サイクルよりもかなり長い移送距離および/または時間を包含していることである。
【００６７】
図3aおよび図3bは、本発明の第3の実施形態を示し、より詳細な実施形態が先の2つと比較されている。2つの図は、前述の電子ビーム放射源10のいくつかが配置されている例示的照射装置36を示す。この実施形態では、6つの放射源10が回転可能な運搬台38に設けられている。回転可能な運搬台38は、この実施形態では回転盤として成形されており、中心シャフト40のまわりで回転可能である。回転の方向は矢印Rで示されており、回転可能な運動は連続的である。放射源10は運搬台38に固定されており、その結果、運搬台38が回転するとき、ともに搬送される。包装容器は、放射源10の長手方向の延長部に対して横方向に搬送される。
【００６８】
照射装置36がさらに備える包装容器搬送手段(図示せず)は、包装容器10を、運搬台の回転運動と同期させ、電子ビーム放射源10と整列させて、送込みポイント42から送出しポイント44へ搬送するように適合されている。包装容器12は、電子ビーム放射源10と同期して移動し、図1および図3aの一点鎖線aに見られるように、包装容器12の長手方向の中心軸が電子ビーム放射源10の長手方向の中心軸と整列する。
【００６９】
包装容器搬送手段は、包装容器12を電子ビーム放射源10に対して垂直に変位させるようにさらに適合されている。示された実施形態では、電子ビーム放射源10は、運搬台38に静止して配置されており、包装容器12の方へ移動することができない。包装容器搬送手段は、包装容器12を、電子ビーム放射源10に対して、包装容器12と電子ビーム放射源10が互いに係合しない非係合位置と、包装容器12と電子ビーム放射源が互いに完全に係合する係合位置との間で変位させることができる。包装容器12は、送込みポイント42および送出しポイント44において非係合位置に配置され、すなわち電子ビーム放射源10と係合しない。この実施形態では、送込みポイント42および送出しポイント44は、以前に説明された実施形態の第1の位置35および第2の位置37に類似である。
【００７０】
送込みポイント42では、包装容器12が、送込み回転盤46から照射装置36に供給される。各包装容器12は、対応する電子ビーム放射源10に沿って整列される。運搬台38が回転すると、その結果、電子ビーム放射源10および包装容器12が送込みポイント42から送出しポイント44へと回転し、包装容器12搬送手段が、包装容器12を電子ビーム放射源10の方へ変位させ、その結果、包装容器10を滅菌するために、電子ビーム放射源10が包装容器12の開口34に収容される。包装容器12は、送込みポイント42と送出しポイント44の間のどこかで、電子ビーム放射源10と完全に係合するように変位される。係合位置は、図1に示されている。
【００７１】
包装容器搬送手段は本発明の対象ではなく、したがって詳細に説明されない。包装容器搬送手段は、運搬台38もしくは電子ビーム放射源10、またはその組合せの上に配置されてよい。あるいは、包装容器搬送手段は、運搬台38から分離しているが、運搬台の回転と同期して包装容器12を搬送することができるように配置されてもよい。たとえば、包装容器搬送手段は、運搬台38を囲む照射遮蔽装置上に配置されてよい。包装容器搬送手段は、包装容器12を把持するように適合された包装容器把持手段を備える。
【００７２】
送出しポイント44に到達すると、包装容器12の滅菌サイクル(または照射サイクル)が完了して、包装容器12は、係合位置から非係合位置へ後退している。したがって、包装容器12は、次いで、充填装置(図示せず)へさらに移動するように、送出し回転盤54によって照射装置36から送られる準備ができている。送出しポイント44から送込みポイント42へ戻る、運搬台38のさらなる回転に際して、電子ビーム放射源10は、いかなる包装容器12とも係合しないが、引き続き作動中であり、すなわち、同一の電子ビームを引き続き放射している。再び送込みポイント42に到達すると、送込み回転盤46から供給された新規の包装容器12に対して新規の滅菌サイクルが開始される。
【００７３】
送込み回転盤46および送出し回転盤54は本発明の対象ではなく、したがって詳細に説明されない。送込みポイント42において、包装容器12は、送込み回転盤46から照射装置36の運搬台38へ移動される。送出しポイント44において、包装容器12は、充填ステーションへのさらなる移送のために、運搬台38から送出し回転盤54へ移動される。
【００７４】
照射装置36が概略的に説明されてきた。本発明に含まれる照射装置36の部分のみが説明されてきたが、照射装置は、運搬台38および包装容器搬送手段を駆動するための駆動装置、電子およびX線が装置の外部環境に広がらないことを保証するために照射装置36を囲む照射遮蔽、および、十分な無菌ゾーンを生成して保持するための流れ障壁もしくは物理的壁またはこれらの組合せのいずれかである無菌障壁などのさらなる部分も備えることを理解されたい。
【００７５】
本発明の照射装置36の中で、センサデバイス56は、送出しポイント44と送込みポイント42の間の領域、すなわち照射装置36内で包装容器12が存在しない領域に静止して配置されている。
【００７６】
以下で、図4a〜図4dを参照しながら、本発明による例示的センサデバイスを説明する。
【００７７】
センサデバイス56は照射装置36内に静止して配置されており、一方、電子ビーム放射源10はセンサデバイス56を通過するように適合されている。これは図4dに示されており、電子ビーム放射源の運動が矢印Aとして示されている。電子ビーム放射源10とセンサデバイス56は、電子ビーム放射源10がセンサデバイス56の上を通過するとき、電子射出窓20の表面に相当する面P0が、センサデバイス56の第1の面P1に対して平行な方向に移動するように互いに対して配置されている。これも図4dに見られる。2つの面P0およびP1は図において破線として示されている。さらに、図4dに一部分のみ示されている電子ビーム放射源10は、電子射出窓20から放射された電子ビーム16がセンサデバイス56の感知領域58内を通り抜けるように移動するように適合されている。感知領域58は後で説明する。電子射出窓の面P0と第1の面P1の間の距離は、50〜150kVの範囲内の動作電圧の電子ビーム放射源に対して約0.5〜15mmの範囲である。好ましくは、約1〜10mmの範囲内の距離が用いられる。この距離は、好ましくは、電子ビームすなわち電子雲上の測定しようとするところに依拠して選択される。電子ビームは、かなり狭い形状で電子射出窓を出て、電子が電子射出窓から離れたところ達したときには散乱していて、より広くなっている。図4dにおいて、電子ビームの境界が最大の幅Wを有するところに類似のレベルに面P1が与えられることが理解される。あるいは、センサデバイスは、面P1が、電子射出窓20に非常に接近するように、すなわち図4dに示されたものよりも接近するように配置される。この場合、電子ビームの、より散乱の少ないところで測定が行われる。ボトルの直径が電子射出窓の直径よりも大きいので、ボトルの内面に完全に到達することができるために、散乱は、通常は望まれる効果である。一般に、散乱は、シミュレーションによって予測する、または試験することができ、特定の電子ビームプロファイルについては、散乱が基本的には同一に見えるはずである。したがって、電子ビームの最大の幅Wにおいて測定するよりも、電子射出窓により近接して測定することが可能である。
【００７８】
たとえば図4aに見られるように、センサデバイス56は支持体60を備える。支持体60は矩形要素として形成され、金属材料で製作されている。例示の材料には、アルミニウムまたはステンレス鋼がある。任意の他の金属、または任意選択で外面が金属のプラスチック材料もしくはセラミック材料などの別の材料を用いることができる。表面帯電を防止するために、支持体60は電位に接続される。例示的実施形態では、電位はアース電位である。したがって、支持体60はアースされている(図示せず)。
【００７９】
支持体60は、導体64を収容するように適合された孔62を備える。導体64の機能は、電子すなわち電流を導くことであり、したがって導電材料で製作される。導電材料は、たとえばアルミニウムおよびステンレス鋼などの任意の金属材料でよい。あるいは、導電性セラミック材料または炭素もしくはシリコンベースの導電材料を用いることができる。
【００８０】
図4a〜図4dに示された実施形態では、導体64は円形断面を有するピンとして形成されている。支持体60の孔62も円形である。ピンの直径は、ピンが孔に挿入されたとき、そこに間隙が生じるように、孔62の直径未満である。
【００８１】
前記導体64は、支持体60から電気的に絶縁されている。絶縁体は66で表されており、任意の電気的絶縁材料で製作されてよく、少なくとも支持体60の孔62の内面と、孔62の内部に配置された導体64の任意の表面との間に与えられる。言い換えれば、孔の表面と導体の間の間隙は、電気的絶縁材料で満たされている。例示の材料にはセラミック材料がある。あるいは、導体64は、たとえば非導電性セラミックコーティング、または(導体がアルミニウム製であれば)陽極に生成された(anodically produced)酸化アルミニウムコーティングといった絶縁材料でコーティングされてよい。
【００８２】
各導体64は、電子ビーム16に暴露されるように適合された、すなわちビームからの電子が導体表面に当たり得るように、放射された電子ビーム16の経路に少なくとも一時的にあるように適合された導体表面68を有する。図4a〜図4dに示された実施形態では、第1の面P1に配置された、露出した導体表面68の第1の組70が存在する。第1の面P1は、露出した導体表面68の第1の組70を備え、第1のセンサ表面を構成する面と整列しており、前記第1のセンサ表面は支持体60の頂面72である。導体表面68の第1の組70が支持体60の頂面72と同一レベルにあると、清浄化が容易になり、センサデバイス上の粉塵などの集積が防止されるので衛生の観点から有利である。
【００８３】
センサデバイス56の感知領域58内に、露出した導体表面68が設けられる。感知領域58は、たとえば図4aでは長方形として破線で示されている。感知領域58は、電子ビーム16が通る領域である。より具体的には、感知領域58は、第1の方向D1に長さを有する。前記長さは、第1の方向に沿って、領域の最長の延長部よりも長く、電子射出窓20が第2の方向D2の感知領域58を通過するように移動するとき、電子射出窓または電子ビームが通るものである。第2の方向D2は、第1の方向D1に対して垂直であるか、または第1の方向D1に対して角を成す。これは、以下で図5aおよび図5bを用いてさらに説明される。
【００８４】
図5aでは、電子放射源は、図の左から右に移動する。それによって、射出窓20および電子ビーム16が図の左から右に移動する。電子射出窓20の境界は、同一の参照数字(20)で表された円によって示されている。電子ビーム16の境界は、同一の参照数字(16)で表された円によって示され、P1において電子ビームの幅を画定する。これは、図4dのWに見られるように、可能性のある「最も広い」幅における境界であり得、または、面P1が電子射出窓の面P0に対してどこにあるかということに依拠して、より散乱の少ないビームの境界であり得る。電子射出窓20の運動は矢印Aで示されており、一点鎖線の軸によって示されている第2の方向D2に対して平行である。電子射出窓が感知領域58の上に正確に配置されたときの状態が示されているが、左側の破線の円はそれ以前の状態を示し、右側の破線の円はそれ以後の状態を示す。第1の方向D1は、一点鎖線の軸によって示されている。この例では、第1の方向D1は第2の方向D2に対して垂直である。したがって、第1の方向D1に沿った、領域の最長の延長部LWは、電子射出窓20が通り、電子射出窓20の直径に類似である。したがって、電子射出窓20の全体にわたって測定することが望まれる場合には、第1の方向D1に沿った感知領域58の延長部が、電子射出窓20の直径に対して、少なくとも等しくなければならないことが明らかである。公差を補償するために、延長部LWは、好ましくは電子射出窓20の直径よりも少なくともいくぶん長くなければならない。第1の方向D1に沿った、領域の最長の延長部Lbは、電子ビーム16が通り、電子ビームの最も幅広の直径Wに類似である。したがって、幅Wにおいて電子ビームの全体にわたって測定することが望まれる場合には、第1の方向D1に沿った感知領域58の延長部が、電子ビーム16の直径に対して、少なくとも等しくなければならないことが明らかである。好ましくは、感知領域58の延長部は、幅Wにおける電子ビームの直径よりも少し長くとるべきである。
【００８５】
電子ビーム放射源が回転可能な運搬台に取り付けられているので、電子射出窓は、曲線路を辿ってセンサデバイスを通過することになる。これは図5bに示されている。図5bでは、センサデバイス56の第1の方向D1と第2の方向D2の間に角度αが与えられている。第1の方向D1は、運搬台の中心と交差することになる。第2の方向D2は、電子ビーム射出窓20の移動方向(矢印Aを参照されたい)に対して平行である。この場合、矢印Aは、導体の中心のポイントにおける曲線路の接線の方向を示す。角度αのために、電子射出窓20が通過する領域の、第1の方向D1に沿った最長の延長部LWは、電子射出窓20の実際の直径よりもわずかに長くなる。第2の方向D2と整列した点線は、電子射出窓20の外側境界線が感知領域58を横断するはずのところを示し、第1の方向D1に沿った最長の延長部が長さLWとして示されている。同様に、電子ビーム16が通る領域の、第1の方向D1に沿った最長の延長部Lbは、電子ビーム16の境界の実際の直径よりもわずかに長くなる。
【００８６】
図4a〜図4dに見られるように、この実施形態の露出した導体表面68は、ラインに沿って順々に配置されている。このラインは、第1の方向D1と整列している。露出した導体の端面68eは、電子射出窓20の境界における電子ビーム16を捕捉するために、好ましくは、これも感知領域58の第1の方向D1におけるまさにその先端に設けられる。露出した導体表面の残りは、ラインにわたって、すなわち第1の方向D1に沿って均等に分布して設けられる。これは、電子ビーム16の均一な測定をもたらすことになる(will give)。
【００８７】
照射装置は電流信号モジュール74を備える(図7を参照されたい)。電流信号モジュール74はセンサデバイス56に接続されており、導体64のそれぞれの電流を検出するように適合されている。これは、後でさらに説明する。
【００８８】
前述のように、各導体64はピンとして形成され、支持体60の対応する孔62を通って配置されている。図4a〜図4dに示された例示的実施形態では、露出した導体表面68は、ピンの第1の終端における軸面によって形成されている。その表面は、第1の面P1と整列してセンサデバイス56の頂面72を形成する。ピンは支持体60の孔62を通って延在している。さらに、ピンの第2の終端は、支持体60を出て、遮蔽されたピンコネクタの雄部76の一部分を形成する。図4a〜図4dに見られるように、ピンの第2の終端は、センサデバイス56の頂面72である第1の面P1に対して垂直な支持体60の壁78を通って出ている。図4bにおいて、破線は、支持体60の孔62を通るピンの延長部を示す。図4cで最もよく理解されるように、ピンの第2の終端が、遮蔽されたピンコネクタの雄部76をともに形成する。前記ピンコネクタの雌部80は、図8を参照して後で説明する。ピンコネクタは金属保護具を有するタイプであり、通常は「D-サブ」と称される。雄部はプラグと称されることがあり、雌部はソケットと称されることがある。
【００８９】
図6に示される代替実施形態では、ピンの第2の終端は、支持体60の底壁82、すなわち頂面72に対して平行な壁82を通って出ている。
【００９０】
導体64が絶縁体66によって支持体60から絶縁されていることは説明済である。支持体60は、アース電位に接続されており、部分的に導体64を取り巻くので、プラズマ遮蔽として働く。プラズマ電子は低エネルギーであり、センサデバイスの感知領域から離れて導かれる。したがって、センサデバイスによる測定がプラズマ電子によって乱されることはない。以下で、プラズマおよび2次電子を説明する。電子ビーム放射源のフィラメントから放射された電子(e-)は、たとえば包装容器といった目標の方へ進むとき、空気分子と衝突することになる。放射された電子は、ガスをイオン化するのに十分なエネルギーを有することができ、それによって、イオンおよび電子を含有するプラズマを生成する。プラズマ電子は2次電子または熱電子であり、電子ビームからの電子と比較してエネルギーが低い。プラズマ電子は、ランダムなベクトル速度を有し、ビーム電子の平均自由行程のほんの一部分の距離しか移動することができない。
【００９１】
前述のように、照射装置36は、それぞれの導体64で生成された電流を測定するための電流信号モジュール74を備える。この電流は、第1の線量制御パラメータである。導体の露出表面68に当たる放射された電子ビーム16の電子が、導体64の小電流を生成することになる。そのようなそれぞれの電流を電流信号モジュールの個別の電流計で測定することにより、電子ビームの強度に関する情報を得ることができる。電流計は、たとえばアンペアメータであり得、またはたとえばオシロスコープに接続された抵抗であり得る。あるいは、他の従来型の電流計を使用してもよい。
【００９２】
図7には、電流信号モジュール74とセンサデバイス56が相互接続された様子が示されている。センサデバイス56は放射線遮蔽の内部に配置されている。照射装置から有害な放射およびX線が漏れるのを防止するために、放射源10は放射線遮蔽内に配置する必要がある。放射線遮蔽の一部分が、図7において壁84として示されている。電流信号モジュール74は、放射線遮蔽の外部に配置されている。図8に見られるように、電流信号モジュール74からもたらされるケーブル86の自由端には、雌部80、すなわち前記遮蔽されたピンコネクタのソケットが設けられている。ケーブル86は放射線遮蔽の孔88を通って延在する。孔88は、話を簡単にするために真っすぐなものとして示されているが、実際には複雑に入り組んだ設計であることを理解されたい。照射室からのあらゆるX線が、放射線遮蔽の外部環境に入り得る前に、放射線遮蔽の壁に2回ぶつかる必要がある。このようにして、センサデバイス56と電流信号モジュール74は、容易に、かつ安定して互いに対して接続され得て、それぞれの露出した導体表面68からの電流が、電流信号モジュール74に確実に伝達され得る。
【００９３】
電流信号モジュール74は、放射源10が通過するとき、それぞれの導体64の電流を、連続的または断続的に記録して、第1の線量制御パラメータの情報を処理するように、線量処理モジュール90に送ることができる。図9は、そのモジュールと他のモジュールが互いに接続され、センサデバイス56にも接続されている様子を示す。図から理解されるように、線量処理モジュール90は放射源制御モジュール92と通信する。前記放射源制御モジュール92は、電子ビーム放射源に送られた電流および電圧、すなわち電子ビーム放射源10のフィラメント24の電流および電子射出窓20と前記フィラメント24の間の電圧など、第2の線量制御パラメータの少なくとも第1の部分を処理する。この情報は線量処理モジュール90に送られる。第2の線量制御パラメータの第2の部分は、充填機制御モジュールの一部分である照射装置制御モジュール94によって処理される。この第2の部分は、少なくともセンサデバイスに対する電子ビーム放射源の位置に関係するものである。この情報は、放射源制御モジュールを介して、または直接、線量処理モジュールに送られる。したがって、これらの第2の制御パラメータのすべてが線量処理モジュール90に送られる。電子ビーム放射源から感知領域に伝えられた電子ビームの領域単位当たりの線量率(kGy/s)を含む線量情報を生成するために、第2の線量制御パラメータが、電流信号モジュールからの電流である第1の線量制御パラメータとともに処理される。領域単位当たりの線量率の意味は、後でさらに説明する。
【００９４】
さらに、線量処理モジュール90は、領域単位のうちの1つまたはいくつかにおける線量率が、事前設定の線量率の許容範囲内になければ、充填機の照射装置制御モジュール94に対してフィードバック信号を供給するように適合されている。充填機は、包装容器を製作するためのマシンであり、包装容器を滅菌し、充填して密閉する。照射装置は、滅菌を遂行するマシンの一部分を形成する。照射装置制御モジュール94は、たとえば充填機のPLC(プログラマブルロジックコントローラ)モジュールの一部分である。
【００９５】
線量処理モジュール90から照射装置制御モジュール94へのフィードバックは即値であり、感知領域における電子ビームのいずれかの領域単位で不適当な線量率が検出されると、滅菌が不適当な包装容器がもたらされ、迅速に対策を講じることができる。この観点の利点は、電子ビームがあらゆる滅菌サイクルの間に測定され、したがって、滅菌が不適当な包装容器の存在が早期に発見され得ることである。これにより、従来技術の日々の線量測定と比較して、棄却されなければならない包装容器の量が低減される。
【００９６】
さらに、前述のように、線量処理モジュール90は放射源制御モジュール92に接続されている。放射源制御モジュール64は、たとえば電子ビーム放射源10に供給される電圧および電流を制御し調節するのに使用することができる。したがって、電圧および電流は、線量処理モジュール90からの入力に基づいて調節され得る。これは、利用可能な滅菌時間の間に正確に滅菌することを保証するために、より多くの電子を放射する必要があることが発見された場合に有益である。
【００９７】
線量処理モジュール90および放射源制御モジュール92は、電子ビーム放射源10を較正するためにさらに利用され得る。運搬台38上のすべての電子ビーム放射源10が同じ1つのセンサデバイス56で測定されるので、放射源10の各電子ビームを互いに比較することができる。各電子ビーム放射源の間で受け入れがたいほど電子ビームが異なる場合、放射源制御モジュール92は、各電子ビーム放射源の電圧および電流を調節することができ、その結果、各電子ビーム放射源10の領域単位当たりの線量率が等しくなり、または少なくとも許容範囲内になる。
【００９８】
電流信号モジュール74、線量処理モジュール90、放射源制御モジュール92および充填機制御モジュール94は、1つのハードウェアユニットに含まれ得る、または分離されて2つもしくはいくつかのハードウェアユニットに含まれ得るソフトウェアモジュールである。たとえば、電流信号モジュール74と線量処理モジュール90は1つのハードウェアユニットでもよい。
【００９９】
さらに、前述の照射装置制御モジュール94は、任意選択で、十分に照射された包装容器から照射が不十分な包装容器を分離するための装置(図示せず)に接続される。そのような場合、線量処理モジュール90は、たった今送出された包装容器12は動作が不適当な放射源10によって滅菌されたものであるという信号を、照射装置制御モジュール94に送る。それによって、照射装置制御モジュール94は、分離装置に対して、滅菌が不適当な包装容器を分離するように信号を送る。そのようにして、充填工程に進み得るのは適切に滅菌された包装容器のみとなることが保証される。あるいは、照射装置制御モジュール94は、滅菌が不適当な包装容器を再度滅菌するための装置(図示せず)に接続される。再度滅菌するための装置は、不良の包装容器を送出し装置において捕捉し、送込み装置へ戻して、もう1つの滅菌サイクルにかけることを可能にする。この包装容器は既にいくらかの線量を受け取っている可能性があるので、再循環された包装容器に過度の線量を与えないように、放射源の動作電圧を調節しなければならないことがある。包装容器を蓄積するための装置を設けることも必要である。照射装置に供給される包装容器が連続的に流れているので、再循環する包装容器は、明らかにいくつかの問題の原因となることがある。再循環する包装容器が放射源のうちの1つを占有して、照射室に新規の包装容器を送り込めないことがある。蓄積するための装置は、照射装置への進入を拒絶されている新規の包装容器を蓄積することができる。何らかの適切な時期に、好ましくは新規の包装容器の生産を停止した状態で、蓄積装置を空にすることができる。
【０１００】
以下で、図10を参照しながら、領域単位当たりの線量率を論じる。図中の円は第1の面P1の電子ビーム16の境界を表し、矢印Aは電子ビーム16の移動方向を表す。それぞれの領域単位は、露出した導体表面68の領域によって求められる。それらはピクセルと見なされ得る。感知領域のピクセルまたは領域単位の数は、軸Yに沿って示されている。もう1つの軸Xは、サンプル時間、すなわち電子ビームが感知領域の上を通過している間に電流が測定されて記録された回数を表す。電流が測定される度に、領域単位の新規の列が追加され、それによって、測定ポイント/領域単位の2次元画像が構成される。これによって、線量率が領域単位当たりで求められ、したがって、全体の電子ビームにわたって線量率のマッピングが得られる。そのような線量率のマッピングは、ビームの形状または照射の分布を示す。実際のところ、あらゆる領域単位の電流の強さが測定されて、(紙面に対して垂直な)zの次元/軸に沿った値も与えるので、生成される画像は3次元になり得る。これらの値は、z軸の方向で「トポグラフィ」として示され得る。
【０１０１】
電流計測は、電子ビーム放射源の位置に関する情報とともに処理され、すなわち、領域単位のあらゆる列に関して、電子ビーム放射源の位置が既知でなければならない。
【０１０２】
線量率は、時間単位当たりの線量送出または線量強度である。線量率を測定して制御することにより、電子ビーム放射源の障害を検出し、包装容器に対して吸収線量を保証し、できる限り低負荷で電子放射源を作動させることが可能になる。包装容器が、たとえば「商品的に無菌」と称される滅菌レベルに達するためには、包装容器の内面のあらゆるポイントで、約25kGy(キログレイ)の吸収線量が必要である。電子の量、分布および範囲が包装容器表面プロファイルに申し分なく適合するビームを送出することができる電子ビーム放射源は、滅菌時間を短く保ち、電子ビーム放射源に対する負荷またはストレスを低く保つのに、もちろん理想的である。電子ビームの負荷またはストレスは、それぞれのポイントにおいて放射された時間単位当たりの電子の量すなわち強度を表す線量率(kGy/s)である。理想的には、放射される電子の量は「過大」である必要はなく、包装容器内に所望の照射を得るのに必要なだけあればよい。たとえば不適当な強度分布のために過大な量が必要な場合、電子ビーム放射源は、同じ滅菌時間を維持するのに、より大きい電流および電圧で動作しなければならない。一般に、これは寿命に悪影響を及ぼす。駆動するのに必要な電流および電圧が大きければ大きいほど、電子ビーム放射源の寿命は短くなるはずである。
【０１０３】
電子ビーム放射源10が、理想的な線量分布を送出していなければ、包装容器12の内面の全体にわたって必要な線量を得るのに、より長い時間がかかるか、または、電子ビーム放射源からより多くの電子の量を放射しなければならないことになる。電子ビームの分布または強度が本当に不良であると、目標、すなわち包装容器表面には、電子がまったく到達しない、または小量しか到達しないスポットもしくは領域があり、滅菌期間中に、包装容器のすべての領域に線量が到達することさえ不可能なことがある。たとえば、何らかの理由で、電子ビームの一部分が電子ビーム放射源10の内部で偏向されると、いくらかの電子は電子射出窓20を通って達することなく、放射源の内面に当たり、または電子射出窓を抜け出すことができず、包装容器12のいくらかの領域は、線量を受け取らない可能性がある。いくらかの電子のみが電子射出窓20を通って達することもあり、十分な線量に達するまでの時間が実質的に増加することになる。
【０１０４】
上記のことは図11によって説明され得る。左の画像は、電子ビーム16の例示の理想的分布(2次元の表現で示されている)を概略的に示すものである。すべての電子がドットとして示されている。この場合、電子ビーム16の分布は均一であり、強度すなわち線量率は大きいと見なすことができる。右の画像は、機能不良の電子ビーム放射源の、対応する例示的電子ビーム16を示すものである。このビームは、不規則な形状および不均等な分布を有する。領域98にわたって、目標すなわち包装容器表面に到達する電子はなく、別の領域100にわたって、電子の強度または量は、左側に示された電子ビームのものを下回る。そのような電子ビーム放射源で照射されている包装容器は、必要な線量を得ることがなく、棄却する必要があるであろう。
【０１０５】
理想的な電子ビームの強度および分布は、必ずしも図11に示されるように見えるとは限らないことに留意されたい。実際、いくつかの用途では、完全に均一な強度および分布ではなく、回転対称であって、窓の半径に沿って同一ではない電子の強度および分布を有することが望まれる。具体的には、包装容器を滅菌するときリングビームを用いるのが望ましいことがある。リングビームの中心では、電子が放射されず、またはわずかな量の電子しか放射されない。
【０１０６】
線量マッピングを正確かつ効率的なものにするには、照射装置内の線量処理モジュール90と様々な電子ビーム放射源10の間の較正を行う必要があり、すなわち、線量処理モジュール90は、様々な電子ビーム放射源からの出力がどのように見えるか「学習する」必要がある。電子ビーム放射源の出力は完全に類似しているわけではない可能性があり、すなわち、一般に、放射源ごとに、出力の許容できるばらつきがある。したがって、電子ビーム放射源の出力は、センサデバイス56によって最初に測定され、基準またはベースラインとして記憶される。この較正は、すべての電子ビーム放射源10が1回センサデバイス56を通過するように、運搬台38を単に1回転させることによって行うことができる。電子ビーム放射源を新品と交換する必要がある場合、新規の電子ビーム放射源に対して個別の較正が行われる。
【０１０７】
一旦、較正が行われると、1つまたはいくつかの領域単位の線量率が、許容できる事前設定の線量率範囲を外れているかどうか判断する様々なやり方がある。ある領域における現在の線量率が、ベースラインまたは基準に基づいて、たとえば最悪ケースの値といった設定値と比較され、または、ベースラインまたは基準のまわりの許容範囲内にあるかどうか検査される。
【０１０８】
画像認識は、1つまたはいくつかの領域単位における不具合を判断するやり方の1つであり得る。そのような場合、線量処理モジュールは、感知領域における電子ビームの領域単位当たり線量率に基づいて2次元画像または2次元マトリクスを生成するように適合された画像生成装置を備える。さらに、線量処理モジュールは、画像またはマトリクスの間の容認できない相違を検出する目的で、生成された2次元画または2次元マトリクスを事前設定の2次元画像または2次元マトリクスと比較することができるデジタル画像処理手段またはマトリクス処理手段を備える。あるいは、前記事前設定の2次元画像は、それぞれが許容値の上方境界および下方境界を定義している2つの事前設定の2次元画像と比較されてよい。
【０１０９】
領域単位のサイズは、線量マッピングの詳細さの度合い、すなわち画像の「解像度」を反映するものである。図4a〜図4dに示される実施形態では、15個の露出した導体表面が列になっている。2つの続く導体表面の間の距離は2.5mmである。それぞれの露出した導体表面の直径は1mmである。電子射出窓の直径は約30mmである。これはもちろん単に例示の数および寸法であり、用途、電子放射源の移動速度、電子射出窓のサイズ、および測定における詳細さの所望のレベルに依拠して、他の数および寸法が選択されてよい。より低い解像度で十分であれば、導体表面の間の距離を増大すること、および/または表面の数を減少することが可能である。相応して、より高い解像度が必要であれば、導体表面の間の距離を縮小すること、および/または表面の数を増加すること、および/またはセンサデバイス56が電流を記録する回数を減少することができる。電子ビーム射出窓が、たとえば100mm以上の範囲の直径といった、より大きいサイズであれば、露出した導体表面の直径はもちろんより大きく、たとえばミリメートルの範囲ではなくセンチメートルの範囲の直径に増大されてよい。露出した導体表面の間の距離もセンチメートルの範囲に増大されてよい。たとえば10〜20mmの範囲の直径を有するより小さい電子射出窓については、露出した導体表面の直径をより小さくしてよい。たとえば、露出した導体表面の直径は0.05mm〜5mmの範囲であり得る。液体食品の包装容器およびペットボトルプリフォームの滅菌で使用される電子射出窓の直径の一般的な範囲は、約10〜80mmである。
【０１１０】
本発明による線量制御パラメータ測定は、電子ビーム放射源で生成され得る電気アークを必ずしも検出することができるわけではない。アークが生じる期間は1秒未満であり得、電子ビーム放射源がセンサデバイスを通っているときにアークが生じなければ、センサデバイスは検出することができない。しかしながら、包装容器の殺菌中に生じると、無菌でない包装容器がもたらされる可能性がある。したがって、本発明の線量制御パラメータ測定を、現況技術における電子ビーム放射源の電圧および電流の連続測定と組み合わせるように勧められる。フィラメントの電流は連続的に測定され(フィラメントに供給された電流とフィラメントから出る電流が比較され)、電子射出窓とフィラメントの間の電圧、すなわち電位が連続的に測定される。アークは、電圧および/または電流の、短く、一時的で、検出可能な変動をもたらすはずである。電流および電圧の測定された値は、放射源制御モジュール92によって処理され、フィードバックが、線量処理モジュール90に送られるか、または照射装置制御モジュール94に直接送られる。
【０１１１】
本発明に伴うさらなる利点には、前述の電流および電圧の測定と組み合わせると、センサデバイスの障害を検出するのに利用され得ることがある。電子ビーム放射源の電圧および電流の監視が許容値を示すが、線量処理モジュール90からのフィードバック信号が、突然、すべての電子ビーム放射源の不具合を示す場合には、センサデバイス56自体の動作不良である可能性が高い。したがって、本発明は、センサデバイス56の障害を検出するのに用いられ得る。
【０１１２】
本発明に伴うさらなる利点には、本発明が、電子ビーム放射源を交換すべき時期を予測するのに用いられ得ることがある。画像またはマトリクスは、電子射出窓上の堆積物もしくは汚れまたはフィラメントの損耗を示している、不具合がある単一のポイントを見いだすためにより深く解析され得る。さらに、放射源に供給された電流および電圧に対する放射された電子の量が、長時間にわたって監視されてよい。これは、同一の電流および電圧が供給されているにもかかわらず、放射される電子の量に何らかのゆっくりした減少があるのを検出することができるようにするためである。そのようなことは、たとえばフィラメントの損耗の指標であり得る。この情報は、予期される近似の寿命を計算するのに用いられ得る。
【０１１３】
図12は、本発明によるセンサデバイスの別の実施形態を示すものである。前記センサデバイス56は、第1のセンサ表面102および第2のセンサ表面104を備える。図12では、センサデバイス56は、通過する電子ビーム放射源10を表す破線のボックスとともに示されている。センサ表面102、104は、電子ビーム放射源10の電子射出窓20の面P0に対して、2つの異なるレベルに配置されている。したがって、2つの表面102、104は、電子射出窓20に対して異なる距離を有する。電子射出窓20と第2のセンサ表面104が一致したとき、その間に形成される距離Dは、電子射出窓20と第1のセンサ表面102が一致したとき、その間に形成される距離dよりも長い。
【０１１４】
第1のセンサ表面102と第2の表面104の間のこの距離は、5〜20mmの範囲にある。したがって、より長い距離Dは、より短い距離dの合計に5〜20mmの範囲の距離を加えたものである。
【０１１５】
一般に、2つのセンサ表面102と104の間の距離は、加速電圧と整合させる必要がある。たとえば150kVといった比較的高い加速電圧の場合には、電子は、たとえば95kVといった比較的低い加速電圧の場合よりも遠くへ達するはずである。より高い加速電圧については、センサ表面102と104の間の距離は、より低い加速電圧の場合よりも長くとられてよい。より高電圧については、5〜20mmの距離が選択されてよく、より低い加速電圧の場合には、よりよい距離は約5〜10mmである。
【０１１６】
センサ表面102、104を、電子射出窓20に対して2つの異なるレベルに配置することにより、電子エネルギー分布が評価され得、これは、包装容器内の線量分布を評価するときに役立つ。図13は、異なる一般的な電子エネルギー分布曲線A〜Cの3つのグラフを示す。y軸は電子エネルギー準位(keV)を示し、x軸は電子の移動距離(mm)を示す。曲線Aは、初期の電子エネルギーが低い場合の一般的なエネルギー分布を示す。電子射出窓20で比較的大きなエネルギー量が吸収されることになる。電子射出窓20を通った後に電子エネルギーが急速に低下し、第1のセンサ表面102と第2のセンサ表面104の間で、エネルギー分布曲線の急峻な傾斜角をもたらす。初期の電子エネルギーが高ければ、曲線は、一般に曲線Cのようになるはずである。この場合、電子射出窓20でエネルギーがあまり吸収されず、第1のセンサ表面102と第2のセンサ表面104の間の曲線の傾斜角は平坦である。曲線Bは、中位の初期電子エネルギーのエネルギー分布を示し、第1のセンサ表面102と第2のセンサ表面104の間の傾斜角は、曲線Aほど急峻ではなく、曲線Cほど平坦ではない。センサ表面102と104の両方で電子のエネルギーを測定することにより、実際のエネルギー分布曲線の傾斜角を評価することができる。適切に機能している放射源10については、傾斜角は、時間とともに変化することがない。しかしながら、傾斜角が、徐々に、または急激に変化している場合、たとえば電子射出窓に汚れもしくは堆積物がある、または加速電圧にずれがある、といった何かが起こっていると結論付けられ得る。
【０１１７】
2つのセンサ表面102、104を有するセンサデバイス56が、図12に関連して全体的に説明されてきた。図14a〜図14cには別の実施形態が示されており、これは、図4a〜図4dに示されたセンサに基づくものであるが、露出した導体表面のさらなる組を備える。
【０１１８】
センサデバイスは、露出した導体表面68の第2の組106を備える。第2の組106は、前述の第2のセンサ表面104に似て、共通の第2の面P2に配置されている。前記第2の面P2は、第1の面P1と平行であって、電子射出窓20の面P0に対して実質的に垂直な方向において第1の面P1から間を置いて、電子射出窓20の前記面P0から離れている。これは、図14aで最もよく理解される。露出した導体表面70、106の2つの組が、2つの異なるレベルにあれば、大抵の場合、電子エネルギーの分布を評価するのに十分である。
【０１１９】
しかしながら、この実施形態は、より詳細に評価することができるように、導体表面68の第3の組108も備える。第3の組108の導体表面68は、共通の第3の面P3に配置されている。前記第3の面P3は第1の面P1および第2の面P2に対して平行である。さらに、第3の面P3は、電子射出窓20の面P0に対して実質的に垂直な方向において第2の面P2から間を置いて、電子射出窓20の面から離れて配置されている。導体表面68の第2の組106および第3の組108は、第1の組70に類似であり、さらに説明することはない。
【０１２０】
露出した導体表面の3つの組70、106、108をすべて収容するために、支持体60は階段状に設計され得る。図14a〜図14cに見られるように、導体表面の第1の組70が第1の段110に配置されており、導体表面の第2の組106が第2の段112に配置されており、導体表面の第3の組108が第3の段114に配置されている。それぞれの段の高さは、図12の距離dに相当するものであり、類似である。しかしながら、高さは異なってもよいことを理解されたい。
【０１２１】
この実施形態では、感知領域58は、露出した導体の第1の組70を覆う第1の部分、露出した導体表面の第2の組106を覆う第2の部分、および露出した導体表面の第3の組108を覆う第3の部分の3つの部分で形成されている。
【０１２２】
組が互いに整列して配置されていること、すなわち、露出した表面の第1の組70は、対応する露出した表面の第2の組106および第3の組108と整列して配置されていることを示すために、図14bにはラインXが追加されている。さらに、これらの組は互いに平行であって、第1の方向に整列している。さらに、これらの段は、露出した導体表面の組が互いから分離されるように、好ましくはラインXに沿った方向に長いものである。これは、センサデバイス内の電子ビーム16の陰影効果、すなわち電子ビームのいずれかの部分がセンサデバイスの物理的部分によって遮断されることを防止するためである。
【０１２３】
図18には、前述の実施形態の修正形態が図14a〜図14cに関連して示されている。この実施形態は、陰影効果のいかなるリスクも解消することになる。感知領域58の3つの部分は物理的に分離されている。あるいは、図18に示されるように、図4a〜図4cに関連して説明されたタイプの3つの別個のセンサデバイスが使用されて配置される。どちらの場合も、露出した導体表面の3つの組は、電子射出窓の面P0に対して異なるレベルに配置される。別々のレベルは、先に説明された第1の面P1、第2の面P2、および第3の面P3に対応するものである。図に示されるように、露出した導体表面の組は、好ましくは同一の電流信号モジュールに接続される。
【０１２４】
別のセンサデバイスの実施形態が図19に示されている。このセンサデバイスの原理は、図4a〜図4cのものと同一である。このセンサデバイスは、頂面72の孔62に設けられたピンの形状の導体64を有する。この実施形態ではD-サブコネクタの解決策が用いられないという違いがある。その代わりに、それぞれのピンが、絶縁された電気ケーブル118にはんだ付けされている。前記ケーブル118は、より大きな1つの絶縁体に集められて、支持体60を出るケーブル120を形成する。ケーブル120の出口は、側面に配置されている。支持体60は、たとえばステンレス鋼などの金属材料製の中空ボックスである。ボックスの内部の隙間は電気的絶縁材料66で満たされている。前記絶縁材料は、孔62と導体64の間の間隙も満たしている。この電気的絶縁材料は、たとえば液体の形態でボックスに注がれ、次いで硬化され得るセラミック材料といった任意の従来の材料である。ピンとケーブルの取付けを助長するために、ボックスは、底面に開口を有する。開口は、任意選択でカバー122で閉まっている。
【０１２５】
本発明が、現在好ましい実施形態に関して説明されてきたが、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の目的および範囲から逸脱することなく、様々な修正形態および変更形態が製作され得ることを理解されたい。
【０１２６】
説明では、電子ビーム放射源10の電子射出窓20は、円形の形状を有するものとして示されてきた。しかしながら、もちろん別の形状が可能であることを理解されたい。電子射出窓は、使用される用途に依拠して、たとえば楕円形、環状(すなわちドーナッツ形)、長方形、三角形、正方形、五角形、六角形、八角形でよい。
【０１２７】
図4a〜図4dで説明された実施形態では、導体の断面は円形である。しかしながら、任意の他の断面がもちろん可能である。たとえば、断面は、楕円形、長方形、正方形、五角形、六角形、または八角形である。図15は、導体が長方形であることを示す。長方形の断面は、示されるように、最長の側が第1の方向と整列するように、または最長の側が第1の方向に対して垂直な方向と整列するように、配置することができる。図17には、わずかに変更された別の実施形態は示されている。ここでは、線量マッピングの解像度を向上するために、露出した導体表面68の間の距離が最小化されている。第1の方向D1では、導体間に存在するのは絶縁体のみである。
【０１２８】
図16は、露出した導体表面の第1の組70が導体表面の2つのラインを備える代替実施形態を示す。ラインのうちの1つは他のラインから、後続の2つの露出した導体表面68の中心間距離の半分だけ、第1の方向D1にオフセットされている。あるいは、露出した導体表面の第1の組は、ジグザグ形のラインを形成すると記述することもできる。この実施形態も、2つのラインが、測定されない領域を互いに低減するので、詳細な線量マッピングを与える。実際、サンプル時間が非常に短く保たれると、導体のこの配置は、非常に詳細な線量マッピングを与える。
【０１２９】
図14a〜図14cの実施形態は、たとえば露出した導体表面の組のうち1つまたは2つが他のものからオフセットされるように、図16に示された実施形態と組み合わされ得る。
【０１３０】
図3a〜図3bの実施形態における例示的運搬台は円形の回転盤であるが、運搬台は、あるいは任意の形状の循環式コンベアであり得ることが、もちろん理解されるはずである。さらに、運搬台は連続的に回転する。あるいは、代わりに、運搬台は断続的に回転してもよい。センサデバイスのタイプおよび/または位置は、それに応じて選択する必要がある。電子放射源がセンサデバイスと整列して休止するのであれば、センサデバイスは、好ましくは表面タイプのセンサ、すなわち全体の電子ビームを1回で(in one instant)測定することができるセンサデバイスである。表面タイプのセンサは、図3aに示された装置と同様に連続的に移動する放射源を有する照射装置において使用されてもよい。以下で、図21a〜図21cを参照しながら、表面タイプのセンサデバイスの一実施形態を説明する。前述のセンサデバイスと同一の機能を有する特徴は、同一の参照数字で表されることになる。センサデバイス58は導体64を備える。この実施形態の導体64は、一緒に感知表面58を形成する表面セグメントとして成形される。この実施形態は、中心に配置された円形の表面セグメントと、円形の表面セグメントの外部に同軸で配置された第1の環状の表面セグメントと、第1の環状表面セグメントの外部に同軸で配置された第2の環状の表面セグメントとを備える。第1および第2の環状表面セグメントのそれぞれが、均等に寸法設定されたサブセグメントに分割される。感知表面58は、測定する電子ビームの境界よりも少なくとも少し大きい形状およびサイズを有する。導体は、金属または導電性のセラミック材料、炭素もしくはシリコンなどの導電材料で製作されている。1本の絶縁された電気ケーブル124が、表面セグメントのそれぞれにはんだ付けされている。表面セグメントに当たる電子により、ケーブル124に電流が生じる。各ケーブル124が電流信号モジュール74に接続されている。導体を互いから絶縁するために、導体64の間に絶縁材(図示せず)が設けられている。絶縁体は支持体として働き得る。表面センサを使用するとき、測定は、ラインタイプのセンサと比較して、わずかに異なったものになる。表面センサを用いると、センサと電子射出窓が互いに整列したとき、すなわちセンサ表面の仮想中心軸(センサ表面に対して垂直に延在する)が、電子射出窓
の中心軸(電子射出窓に対して垂直に延在する)と整列したとき、「スナップショット」測定が行われる。その時点で、測定される電子ビームの境界がセンサデバイス56の感知領域58内になければならない。スナップショット測定は、各表面セグメントにビーム強度を与え、電子ビーム放射源の位置ならびに電子ビーム放射源に供給された電圧および電流に関する情報に基づいて線量率の2次元または3次元の画像を作るために、各表面セグメントがともに使用され得る。前述の各表面セグメントはユニットであり、表面セグメントの数およびサイズを変化させることによって解像度を変化させることができる。多くの小さな表面セグメントの方が、少数のより大きな表面セグメントよりも詳細な解像度を与える。
【０１３１】
また、表面タイプのセンサデバイスを用いて較正が行われる。運搬台のすべての電子ビーム放射源のスナップショットが取得され、基準またはベースラインとして記憶される。
【０１３２】
開示された放射源10では、加速電圧は約95kVである。しかしながら、本発明は、その程度の加速電圧に限定されたべきではない。加速電圧は、用途に応じて50〜300kVの間の任意の電圧でよく、たとえばPETボトル産業では、150kVの加速電圧が一般的である。加速電圧に依拠して、適切なセンサデバイス56が選択される。
【０１３３】
説明された実施形態では、センサデバイス56は静止して配置されており、一方、電子ビーム放射源は、測定することができるように、センサデバイス56を通り越して移動するように適合されている。代替形態では、センサデバイス56も移動可能である。センサデバイス56は、電子ビーム線量測定サイクルの少なくとも一部分の間、電子ビーム放射源とともに、同期し、かつ整列して移動され得る。こうすると、測定ための有効な時間が増加することになる。
【０１３４】
さらに、説明された実施形態では、電子ビーム放射源およびセンサデバイスは、垂直方向では静止しており、すなわち、互いに対して垂直方向に移動可能に適合されたものはない。代替実施形態では、センサデバイス56および電子ビーム放射源が、線量パラメータ測定に適した位置を与えられるように、少なくとも一方が、他方に対して垂直方向に移動可能である。一方が他方に対して移動可能であるか、または両方がそれぞれの距離を移動可能である。照射装置の設計が、何らかの理由で、電子射出窓20と頂面72の間に約1〜10mmの範囲の間隙を別様に設けない場合、垂直方向の相対運動が必要である。
【０１３５】
図9では、電流信号モジュール74は、線量処理モジュール90から物理的に分離されている。しかしながら、これらが1つのモジュールに収容され得ることを理解されたい。
【０１３６】
図4a〜図4dに示されたセンサデバイスの実施形態では、導体表面が均等に分布している。しかしながら、電子ビームの特定の領域の上に測定の的を絞ることが意図される場合には、それらの焦点領域には、それほど関心のない領域よりも、露出した導体表面68をより多く与えてよく、すなわち、焦点領域の上に導体表面の集中度が増加され得ることを理解されたい。このことは、図20に示されている。焦点領域は116で示されている。
【０１３７】
示された実施形態では、センサデバイスは、露出した導体表面が支持体と同一レベルにある状態で、すなわち頂面が平坦に示されている。センサデバイスのサイズをあまり増加させることなく、露出した導体表面をかなり拡大することが望まれる場合には、ピンを、支持体から感知領域に延在させることが可能である。それによって、平坦でない頂面になり、電子を受け止める表面がより大きくなる。
【符号の説明】
【０１３８】
10  電子ビーム放射源
12  包装容器
14  電子発生器
16  電子ビーム
18  真空チャンバ
18a  第1の円筒体
18b  第2の円筒体
20  電子射出窓
22  カソード筐体
24  フィラメント
26  制御グリッド
28  電源
29  第2の接続
30  接地
32  電源
34  開口
35  第1の位置
36  照射装置
37  第2の位置
38  運搬台
40  中心シャフト
42  送込みポイント
44  送出しポイント
46  送込み回転盤
54  送出し回転盤
56  センサデバイス
58  センサデバイス56の感知領域
60  支持体
62  孔
64  導体
66  絶縁体
68  露出した導体の表面
68e  露出した導体の端面
70  露出した導体の表面68の第1の組
72  支持体の頂面
74  電流信号モジュール
76  ピンコネクタの雄部
78  支持体の壁
80  ピンコネクタの雌部
82  支持体60の頂面72に対して平行な壁
84  壁
86  ケーブル
88  放射線遮蔽の孔
90  線量処理モジュール
92  放射源制御モジュール
94  照射装置制御モジュール
98  領域
100  領域
102  センサ表面
104  センサ表面
106  露出した導体の表面68の第2の組
108  露出した導体の表面68の第3の組
110  支持体60の第1の段
112  支持体60の第2の段
114  支持体60の第3の段
116  焦点領域
118  電気ケーブル
120  電気ケーブル
122  カバー
124  電気ケーブル
P0  電子射出窓の面
P1  第1の面
P2  第2の面
P3  第3の面
【図１】
2016501082.tif 000003
【図２ａ】
2016501082.tif 000004
【図２ｂ】
2016501082.tif 000005
【図３ａ】
2016501082.tif 000006
【図３ｂ】
2016501082.tif 000007
【図４ａ】
2016501082.tif 000008
【図４ｂ】
2016501082.tif 000009
【図４ｃ】
2016501082.tif 000010
【図４ｄ】
2016501082.tif 000011
【図５ａ】
2016501082.tif 000012
【図５ｂ】
2016501082.tif 000013
【図６】
2016501082.tif 000014
【図７】
2016501082.tif 000015
【図８】
2016501082.tif 000016
【図９】
2016501082.tif 000017
【図１０】
2016501082.tif 000018
【図１１】
2016501082.tif 000019
【図１２】
2016501082.tif 000020
【図１３】
2016501082.tif 000021
【図１４ａ】
2016501082.tif 000022
【図１４ｂ】
2016501082.tif 000023
【図１４ｃ】
2016501082.tif 000024
【図１５】
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【図１６】
2016501082.tif 000026
【図１７】
2016501082.tif 000027
【図１８】
2016501082.tif 000028
【図１９】
2016501082.tif 000029
【図２０】
2016501082.tif 000030
【図２１ａ】
2016501082.tif 000031
【図２１ｂ】
2016501082.tif 000032
【図２１ｃ】
2016501082.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月4日(2015.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物(12)を電子ビーム(16)で照射するための照射装置(36)であって、
電子射出窓(20)を有する少なくとも1つの電子ビーム放射源(10)と、
前記電子ビーム(16)の第1の線量制御パラメータを検出するための少なくとも1つのセンサデバイス(56)とを備え、
前記電子ビーム放射源(10)が、前記電子射出窓(20)から放射された前記電子ビーム(16)が前記センサデバイス(56)の感知領域(58)内を通り抜けるように、前記センサデバイス(56)を通過するように適合されており、前記センサデバイスが備える複数の導体(64)のそれぞれが、前記センサデバイス(56)の前記感知領域(58)において、前記電子ビーム(16)の電子に暴露されるように適合された導体表面(68)を有する照射装置(36)。
【請求項２】
前記第1の線量制御パラメータが電流であり、前記センサデバイスが、前記導体(64)のそれぞれから何らかの電流を測定するように適合された電流信号モジュール(74)に接続されており、
電流信号モジュール(74)が線量処理モジュール(90)と通信し、
前記線量処理モジュール(90)が、前記電子ビームの画像を生成するために、前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム(16)の通過中に、異なる時間に測定された第1の照射制御パラメータを収集するように適合されている請求項1に記載の照射装置(36)。
【請求項３】
前記センサデバイス(56)の前記導体(64)が、実質的に前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム放射源(10)の運動の方向に対して垂直なラインに沿って配置されており、
前記センサデバイス(56)が、前記導体(64)が配置されている支持体(60)を備え、前記導体(64)が前記支持体(60)から電気的に絶縁されている請求項1または2に記載の照射装置(36)。
【請求項４】
前記センサデバイス(56)の前記感知領域(58)が、前記感知領域(58)の面(P1)において前記電子ビーム(16)の全体のうち少なくとも延長部を対象として含み、前記第1の制御パラメータが、前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム(16)の通過中に1回検出される請求項3に記載の照射装置(36)。
【請求項５】
前記電子ビーム放射源(10)から配送された前記電子ビーム(16)の前記感知領域(58)における領域単位当たり線量率(kGy/s)を含む線量情報を生成するために、前記第1の線量制御パラメータが、第2の線量制御パラメータとともに、前記線量処理モジュール(90)において処理され、
前記第2の線量制御パラメータが、前記電子ビーム放射源(10)に供給された電流および電圧と、前記センサデバイス(56)の各導体(64)に対する前記電子ビーム放射源(10)の位置とを含む請求項2から4のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項６】
前記線量処理モジュールが放射源制御モジュール(92)および照射制御モジュール(94)と通信し、
前記第2の線量制御パラメータが、前記放射源制御モジュール(92)および前記照射制御モジュール(94)から前記線量処理モジュール(90)に送られるように適合されており、
前記放射源制御モジュール(92)が、前記電子ビーム放射源(10)のフィラメント(24)の電流および前記電子射出窓(20)と前記フィラメント(24)の間の電圧を測定するための手段に接続されており、
前記線量処理モジュール(90)が、前記領域単位のうち1つまたはいくつかにおける前記線量率が事前設定の線量率の許容範囲内になければ、前記照射制御モジュール(94)に対してフィードバック信号を供給するように適合されている請求項2から5のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項７】
露出した導体の表面(68)の第1の組(70)が共通の第1の面(P1)に配置されており、前記第1の面が第1のセンサ表面(102)であって、前記感知領域(58)の第1の部分と整列し、
前記電子ビーム放射源(10)と前記センサデバイス(56)が、前記電子ビーム放射源が前記センサデバイスの上を通過するとき、前記電子射出窓(20)の前記表面に対応する面(P0)が前記センサデバイスの前記第1の面(P1)に対して平行な方向に移動するように互いに対して配置されている請求項1から6のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項８】
前記電子射出窓が、第1の方向(D1)に対して垂直な、または前記第1の方向に対して角を成す第2の方向(D2)で前記感知領域を通過するように移動するとき、前記感知領域(58)が、前記第1の方向(D1)において、前記電子ビーム(16)が通る前記第1の方向(D1)に沿った領域の最長の延長部を上回る長さを有し、
前記露出した導体の表面の第1の組が、ラインに沿って順々に配置されており、
前記ラインが前記第1の方向(D1)と整列している請求項1から7のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項９】
露出した導体の表面(68)の第2の組(106)が、共通の第2の面(P2)に配置されており、前記第2の面が、
第2のセンサ表面(104)であり、
前記第1の面(P1)と平行であり、前記電子射出窓(20)の前記面(P0)に対して実質的に垂直な方向において前記第1の面(P1)と間隔があって、前記電子射出窓の前記面から離れており、
前記感知領域(58)の第2の部分と整列し、
前記露出した導体の表面(68)の前記第2の組(106)が、前記第1の方向(D1)と整列したラインに沿って順々に配置されている請求項7または8に記載の照射装置。
【請求項１０】
前記支持体(60)が、電位に接続され、前記導体(64)を部分的に取り囲んでプラズマ遮蔽を形成する請求項5から9のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１１】
各導体(64)が、前記支持体(60)の孔(62)を通して配置されたピンであり、前記ピンの第1の終端の表面によって、前記露出した導体の表面(68)が形成され、前記ピンの第2の終端が、絶縁された電気ケーブルに接続されており、前記ケーブルが前記支持体(60)を出て、前記電流信号モジュール(74)に接続する請求項5から10のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１２】
各導体(64)が、前記支持体(60)の孔(62)を通して配置されたピンであり、前記ピンの第1の終端の表面によって、前記露出した導体の表面(68)が形成され、前記ピンの前記第2の終端が、前記支持体を出て、遮蔽されたピンコネクタの雄部(76)の一部分を形成し、
前記遮蔽されたピンコネクタの雌部(80)が、前記遮蔽されたピンコネクタの前記雄部に接続されるように適合されており、前記遮蔽されたピンコネクタの前記雌部からのケーブル(86)が、前記電流信号モジュール(74)に接続されている請求項5から10のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１３】
包装容器(12)を滅菌するのに使用される充填機に設けられた照射装置であって、
包装容器の送込みポイント(42)である第1の位置(35)と、
包装容器の送出しポイント(44)である第2の位置(37)とを備え、
前記電子ビーム放射源(10)が、前記第1の位置(35)から前記第2の位置(37)への第1の移動を遂行するように適合されており、また、前記第1の運動中に、前記包装容器(12)を照射するために、包装容器(12)と少なくとも一時的に係合するように適合されており、
前記電子ビーム放射源が、前記第2の位置(37)から前記第1の位置(35)への第2の移動を遂行するように適合されており、前記第2の運動中に、前記電子射出窓(20)から放射された前記電子ビームを、前記センサデバイス(56)の感知領域内に少なくとも一時的に配置するように、前記センサデバイスを通過するように適合されている請求項1から12のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１４】
対象物(12)を電子ビーム(16)で照射するための方法であって、
電子射出窓(20)を有する少なくとも1つの電子ビーム放射源(10)を用意するステップと、
前記電子ビーム(16)の第1の線量制御パラメータを検出するための少なくとも1つのセンサデバイス(56)を用意するステップと、
前記電子射出窓(20)から放射された前記電子ビーム(16)が前記センサデバイス(56)の感知領域(58)内を通り抜けるように、前記電子ビーム放射源(10)を動かして、前記センサデバイス(56)を通過させるステップと、
前記センサデバイス(56)の少なくとも1つの導体(64)の導体表面(68)を前記電子ビーム(16)に暴露するステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記第1の線量制御パラメータが前記導体(64)の各々で生成された電流であり、前記電流を電流信号モジュール(74)で測定するステップを含み、
前記電流信号モジュール(74)と通信する線量処理モジュール(90)を用意するステップを含み、
前記電子ビームの画像を生成するために、前記線量処理モジュール(90)で、前記センサデバイス(56)の上の前記電子ビーム(16)の通過中に、異なる時間に測定された第1の線量制御パラメータを収集するステップを含む請求項14に記載の方法。
【国際調査報告】
2016501082.tif 000034
2016501082.tif 000035
2016501082.tif 000036
2016501082.tif 000037
2016501082.tif 000038
2016501082.tif 000039