CN104797518A - 用电子束辐照物体的装置和方法 - Google Patents

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弗雷德里克·汉森
马科·拉瓦列
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Abstract

本发明涉及一种辐照装置(36)，其用电子束(16)辐照物体(12)。所述辐照装置(36)包括：具有电子出射窗(20)的至少一个电子束发射器(10)，以及用于检测所述电子束(16)的第一剂量控制参数的至少一个传感器装置(56)。所述电子束发射器(10)适于移动通过所述传感器装置(56)，使得从所述电子出射窗(20)射出的所述电子束(16)在所述传感器装置(56)的感测区域(58)内穿过。所述传感器装置包括多于一个的导体(64)，每一个导体(64)具有在传感器装置(56)的感测区域(58)内的导体表面(68)，并且该导体表面(68)适于被暴露于所述电子束(16)的电子。本发明还涉及一种方法。

Description

用电子束辐照物体的装置和方法
技术领域
本发明涉及用电子束辐照物体的装置和方法。
背景技术
在食品行业内，通常的做法是，将液体和部分液体食品产品包装在包装容器内，该包装材料由纸或纸板芯层和一个或多个例如聚合物材料或铝箔阻挡层的包装层压材料制成的。
一种越来越普遍的包装类型是在填充机中制造的“纸盒瓶”，其中，上述包装层压材料的包装坯料形成并密封成为套筒。所述套筒在一端封闭，其中热塑性材料的顶部是在套筒端部直接注射成形的。包装层压材料的片材可以从储料卷轴上的包装层压材料切割形成。
当顶部完工时，包装容器准备通过仍然打开的底部用产品填充，然后密封，并最后折叠。在填充操作之前，将包装容器进行处理。如果在冷冻温度进行分配和存储，则对包装容器进行灭菌，而如果在环境温度进行分配和存储，则包装容器需要灭菌。对准备填充的包装容器灭菌的常规方法是使用过氧化氢，优选气相的过氧化氢。
对这样的包装容器进行灭菌的另一种方式是通过从电子束发射器射出的低电压电子束来辐照它。在国际专利公布WO 2005/002973中公开了通过电子束对准备填充的包装容器进行线性辐照的一个示例。电子束发射器是圆筒形的，电子出射窗定位在所述远端端部之一处。该包装容器被抬高以在灭菌循环期间围绕电子束发射器。在这些PET瓶的情况下，对包装容器进行辐照的其它示例被描述在例如WO 2011/011079和EP 2 371 397中，后者描述了旋转系统。在这些系统中，使用具有足够小的直径以便通过瓶子的颈部的发射器。
为了监视电子束发射器的正常操作，并且由此能够确保无菌安全级别，通常的做法是进行剂量测定试验。在电子束发射器的整个寿命期间这些测试规则地进行，一般每日进行。在一般情况下，剂量测定试验包括增加剂量计装置(即在暴露于辐照时发生反应的补丁)到包装容器以测量在辐照期间是否获得正常的吸收剂量。同时，电压和电流的测量在电子束发射器内进行。通过比较馈送给灯丝的电流和离开灯丝的电流来测量流过灯丝的电流。按这种方式，可以确定从灯丝射出的电子的量。此外，测量电子出射窗和灯丝之间的电压，即电势。然后电压和电流的测得值被用来作为生产包装容器的过程中的设定值。电流和电压在生产过程中被连续地监视，并且只要该值不低于设定值，则假定包装容器收到了合适的剂量。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种其电子束发射器的功能的在线测量和控制得到改善的辐照装置。所述目的是通过提供一种用电子束辐照物体的辐照装置来实现的。所述辐照装置包括：具有电子出射窗的至少一个电子束发射器；以及至少一个传感器装置，其用于检测所述电子束的第一剂量控制参数。所述电子束发射器适于移动通过所述传感器装置，使得从所述电子出射窗射出的所述电子束在所述传感器装置的感测区域内穿过，并且所述传感器装置包括多于一个的导体，每一个导体具有在传感器装置的感测区域内的导体表面，该导体表面适于被暴露于所述电子束的电子。
在一种或多种实施方式中，第一剂量控制参数是电流，并且其中所述传感器装置被连接到适于测量来自所述导体中的每个导体的任何电流的电流信号模块。
在一种或多种实施方式中，所述电流信号模块与剂量处理模块通信。
在一种或多种实施方式中，所述剂量处理模块适于收集在所述电子束通过所述传感器装置期间的不同时间所测得的第一剂量控制参数测量值，以产生所述电子束的图像。
在一种或多种实施方式中，所述传感器装置的所述导体沿着基本上垂直指向于所述电子束发射器移动通过所述传感器装置的方向的线布置。
在一种或多种实施方式中，所述传感器装置的所述感测区域至少覆盖位于所述感测区域的平面中的整个所述电子束的延伸部分，并且其中在所述电子束通过所述传感器装置期间检测所述第一控制参数一次。
在一种或多种实施方式中，在所述剂量处理模块中，所述第一剂量控制参数与第二剂量控制参数一起进行处理，以产生包含在所述感测区域内的从所述电子束发射器输送的所述电子束的每区域单元的剂量率(千戈瑞/s)的剂量信息。
在一种或多种实施方式中，所述第二剂量控制参数包括馈送到电子束发射器的电流和电压以及所述电子束发射器的与所述传感器装置的每个导体相对的位置。
在一种或多种实施方式中，所述剂量处理模块与发射器控制模块以及辐照控制模块通信。所述第二剂量控制参数适于从所述发射器控制模块和所述辐照控制模块被发送到所述剂量处理模块。
在一种或多种实施方式中，所述发射器控制模块被连接到用于测量通过所述电子束发射器的灯丝的电流和在所述电子出射窗和所述灯丝之间的电压的器件。
在一种或多种实施方式中，所述剂量处理模块适于在所述区域单元中的一个或几个中的剂量率不是在可接受的、预先设定的剂量率范围内的情况下提供反馈信号给辐照装置控制模块。
在一种或多种实施方式中，所述传感器装置包括支撑件，所述导体被布置在所述支撑件中。所述导体与所述支撑件电绝缘。
在一种或多种实施方式中，所述剂量处理模块能够根据所述感测区域中的每个区域单元的电子束的剂量率生成2D图像或2D矩阵。所述剂量处理模块包括数字图像处理器件或矩阵处理器件，所述数字图像处理器件或矩阵处理器件能够将所生成的所述2D图像或2D矩阵与预先设定的2D图像或矩阵比较以用于检测所述图像或矩阵之间的不可接受的差异的目的。
在一种或多种实施方式中，第一成组的暴露的导体表面被布置在共同的第一平面内，所述第一平面是第一传感器表面并且对准所述感测区域的第一部分。
在一种或多种实施方式中，所述电子束发射器和传感器装置被布置为彼此相对使得当所述电子束发射器通过所述传感器装置时，对应于所述电子出射窗的表面的平面沿平行于所述传感器装置的所述第一平面的方向移动。
在一种或多种实施方式中，所述传感器装置和电子束发射器被布置为彼此相对使得当所述电子束发射器通过所述传感器装置时，在所述电子出射窗表面的所述平面和所述传感器装置的第一平面之间形成范围在1至10毫米内的距离。
在一种或多种实施方式中，当所述电子出射窗沿垂直于所述第一方向或者相对于所述第一方向成角度的第二方向移动通过所述感测区域时，所述感测区域具有大于由所述电子束通过的、沿着第一方向的区域的最长延伸部分的在所述第一方向上的长度。
在一种或多种实施方式中，所述第一成组的所述暴露的导体表面沿线一个接一个地布置。
在一种或多种实施方式中，所述线与所述第一方向对准。
在一种或多种实施方式中，第二成组的暴露的导体表面被布置在共同的第二平面内，所述第二平面是第二传感器表面，平行于所述第一平面，并与所述第一平面沿基本上垂直于所述电子出射窗的所述平面的方向并远离所述电子出射窗的所述平面间隔开；并且与感测区域的第二部分对准。
在一种或多种实施方式中，所述第二成组的暴露的导体表面沿线一个接一个地布置，所述线与所述第一方向对准。
在一种或多种实施方式中，所述支撑件连接到电压电势并且部分地围绕所述导体以形成等离子体屏蔽。
在一种或多种实施方式中，所述电压电势是接地电势。
在一种或多种实施方式中，每个导体是通过所述支撑件中的孔布置的引脚(pin)，所述暴露的导体表面是由在所述引脚的第一端的表面形成，并且，所述引脚的第二端被连接到绝缘电缆，所述电缆从所述支撑件出来并连接到电流信号模块。
在一种或多种实施方式中，每个导体是通过所述支撑件中的孔布置的引脚，所述暴露的导体表面是由在所述引脚的第一端的表面形成，并且，所述引脚的第二端从所述支撑件出来并形成被屏蔽的引脚连接器的凸起部件的一部分。
在一种或多种实施方式中，所述被屏蔽的引脚连接器的凹陷部件适于连接到所述被屏蔽的引脚连接器的所述凸起部件。将来自所述被屏蔽的引脚连接器的凹陷部件的电缆连接到所述电流信号模块。
在一种或多种实施方式中，所述传感器装置位于辐照屏蔽的内侧，而所述电流信号模块位于所述辐照屏蔽的外侧。
在一种或多种实施方式中，所述辐照装置被设置在填充机内以用于对包装容器进行灭菌，并且包括：第一位置，其作为包装容器进料点；以及第二位置，其作为包装容器出料点。所述电子束发射器适于执行从第一位置到第二位置的第一移动，并且在所述第一移动期间，所述电子束发射器适于至少暂时地与包装容器接合以辐照所述包装容器，并且所述电子束发射器适于执行从所述第二位置至所述第一位置的第二移动，并且在所述第二移动期间，所述电子束发射器适于移动经过传感器装置，使得从所述电子出射窗射出的所述电子束适于至少暂时位于所述传感器装置的感测区域内。
在一种或多种实施方式中，所述电子束发射器被布置在能旋转的支架上。所述支架适于让所述电子束发射器通过所述包装容器进料件和所述包装容器出料件。
在一种或多种实施方式中，其包括包装容器传送装置，该包装容器传送装置适于使所述包装容器与所述支架的旋转同步地且与所述电子束发射器对准地从所述进料件被传送到所述出料件。
在一种或多种实施方式中，所述包装容器传送装置还适于相对于所述电子束发射器在非接合位置和接合位置之间移动所述包装容器，在所述非接合位置，所述包装容器和所述电子束发射器相互不接合，而在所述接合位置，所述包装容器和所述电子束发射器相互完全接合。
在一种或多种实施方式中，其包括多于一个的电子束发射器。
在一种或多种实施方式中，所述传感器装置具有由表面区段制成的感测表面，每个表面区段是导体。
在一种或多种实施方式中，所述支撑件形成为由导电材料制成的盒。所述盒填充有电绝缘材料。
在一种或多种实施方式中，所述导体由导电材料制成，例如由金属材料制成。
在一种或多种实施方式中，所述支撑件由导电材料制成，例如由金属材料制成。
在一种或多种实施方式中，所述导体的暴露表面由在所述引脚的第一端的轴向表面形成。
在一种或多种实施方式中，第三成组的导体表面被布置在共同的第三平面内，所述第三平面平行于所述第一平面和所述第二平面，并与所述第二平面沿基本上垂直于所述电子出射窗的所述平面的方向并远离所述电子出射窗的所述平面间隔开。
在一种或多种实施方式中，所述支撑件设置成台阶式，所述第一成组的导体表面被定位在第一台阶上，而所述第二成组的导体表面被定位在第二台阶上。
在一种或多种实施方式中，所述第三成组的导体表面被定位在第三台阶上。
本发明还涉及一种用电子束辐照物体的方法。所述方法包括：提供具有电子出射窗的至少一个电子束发射器；提供用于检测所述电子束的第一剂量控制参数的至少一个传感器装置；移动所述电子束发射器通过传感器装置，使得从所述电子出射窗射出的所述电子束在所述传感器装置的感测区域内通过；以及将所述传感器装置的至少一个导体的导体表面暴露于所述电子束。
在一种或多种实施方式中，所述第一剂量控制参数是在所述导体中的每一个中产生的电流，并且所述方法包括用电流信号模块测量所述电流这样的步骤。
在一种或多种实施方式中，所述方法包括提供与电流信号模块通信的剂量处理模块这样的步骤。
在一种或多种实施方式中，所述方法包括以下步骤：通过所述剂量处理模块收集在所述电子束通过所述传感器装置期间的不同时间所测得的第一剂量控制参数测量值，以产生所述电子束的图像。
在一种或多种实施方式中，所述方法包括以下步骤：在所述剂量处理模块中，将所述第一剂量控制参数与第二剂量控制参数一起进行处理，以产生包含在所述感测区域内的从所述电子束发射器输送的所述电子束的每区域单元的剂量率(千戈瑞/s)的剂量信息。
在一种或多种实施方式中，所述方法包括以下步骤：在所述区域单元的一个或几个中的所述剂量率不是在可接受的、预先设定的剂量率范围内的情况下将反馈信号发送给辐照装置控制模块。
附图说明
在下文中，将参照所附示意图对本发明的当前优选实施方式进行更详细的描述，其中：
图1是在完全接合灭菌位置的包装容器和示例性的电子束发射器，
图2a是本发明的第一实施方式，
图2b是第二实施方式，其是第一实施方式的修改方案，
图3a是根据本发明的第三实施方式所示的辐照装置的透视图，
图3b是图3a的辐照装置的俯视图，
图4a是根据本发明所示的传感器装置的顶视图，
图4b是图4a的传感器装置的侧视图，
图4c是图4a-4b中所示的传感器装置的侧面和顶部的透视图，
图4d是图4a-c的传感器装置和电子束发射器的侧视图，
图5a是一个电子束和传感器装置的顶视图，
图5b是与图5a的顶视图类似的视图，不同的是电子束显示在不同的位置，
图6是传感器装置的另一个实施方式的侧视图，
图7是辐照屏蔽的一部分、传感器装置和电流信号模块的视图，
图8是引脚连接器的凹陷部件的透视图，
图9是根据本发明所示的软件模块的方框图，
图10是区域单元的示图，
图11是电子束形状和强度的两个实施例的视图，
图12是本发明的另一个传感器装置的侧视图，
图13是表示一般的电子能量分布曲线的示图，
图14a为台阶传感器装置的侧视图，
图14b是图14a的台阶式传感器装置的顶视图，
图14c是图14a和14b的传感器装置的透视图，
图15是根据本发明所述的传感器装置的另一实施方式的顶视图，
图16是根据本发明所述的传感器装置的又一实施方式的顶视图，
图17是图15中所示的传感器装置的另一实施方式的顶视图，
图18是图14a-14c中所示的传感器装置的另一实施方式的侧视图，
图19是传感器装置的另一实施方式的顶视图，
图20是传感器装置的又一实施方式的横截面，
图21a是表面型传感器装置的顶视图，
图21b是图21a的传感器装置的底视图，以及
图21c是图21a的传感器装置的侧视图。
具体实施方式
本发明的辐照装置可用于多种用途，一种用途是对例如包装容器、塑料预制件、塑料瓶和医疗器件等物体进行灭菌。在下文中，并参考图1，将简要描述示例性的电子束发射器10和电子束灭菌的构思。被灭菌的物体是准备填充的包装容器12。
电子束发射器10包括用于发射大致圆形的电子束16的电子发生器14。电子发生器14被封闭在气密密封的真空室18内。所述真空室18被设置有电子出射窗20。
电子发生器14包括阴极壳体22和灯丝24。任选地，该电子发生器14还包括控制栅26。在使用时，电子束16是通过加热灯丝24产生的。当馈送电流通过灯丝24时，灯丝24的电阻使灯丝被加热到约2000℃的温度。该加热导致灯丝24发射电子云。通过阴极壳体22和出口窗20(作为阳极)之间的高电压电势使电子朝向电子出射窗20加速。此外，电子通过电子出射窗20，并继续朝向目标区域，即在此情况下，朝向包装容器12的内部。
通过例如将阴极壳体22和灯丝24连接到电源28并且将真空室接地30来产生高电压电势。灯丝也需要第二连接29。如果电压低于300千伏，则电子束发射器10通常指低电压电子束发射器。对于包装容器的灭菌，通常使用约50-150kV的工作电压。在所公开的设计中，加速电压是约90-100kV。就每个电子而言，该电压导致95keV的动能(动力)能量。还通过施加电势到控制栅26，可进一步控制电子的发射。如果将单独的且可变的电势施加到控制栅26，则它使得能够使用控制栅26对所产生的电子束主动整形。针对这些用途，控制栅26可以电连接到单独的电源32。
灯丝24可以由钨制成。放置在灯丝24和电子束出射窗20之间的栅极26设有多个开口，并且用于使电子束16发散成较均匀的束，以及用于使电子束16朝向目标区域聚焦。
如前所述，发射器10还设置有电子出射窗20。窗20由金属箔(例如钛)制成并且具有约4-12μm的厚度。由铝或铜形成的支撑网(未示出)从真空室18内部支撑金属箔。电子通过出射窗20离开真空室18。
在本实施方式中，真空室18是由基本上圆筒对称的两个圆筒体18a、18b制成的。第一圆筒体18a的端部设置有电子出射窗20，第一圆筒体18a的直径小到足以插入到准备填充的包装容器12中，设置第一圆筒体的横截面的尺寸使得它可以被引导通过包装容器12的开口34。第二圆筒体18b设置有电子束发生器l4，并且第二圆筒体18b的直径比第一圆筒体18a的直径大。所射出的电子束16当还在发射器10内部时，其直径比第一圆筒体18a的直径小。
在图1中，包装容器的开口34是开放的底端，在填充之后，其将被密封并被折叠以形成基本上平坦的底表面。然而，应该理解的是，在其他实施方式中，所述开口可以被布置在包装容器的顶部，构成该包装容器的颈部或口部。在填充后，这样的颈部或口部将通过例如螺旋盖密封。
在图2a中，本发明的第一实施方式被示出，图解了本发明的总的或概念性的构思。包装容器是通过来自填充机的辐照装置中的电子束发射器的电子束进行灭菌的。在辐照装置中，布置有至少一个传感器装置以测量所述电子束的至少第一剂量控制参数。电子束发射器具有电子出射窗，并适合于能从第一位置35移动到第二位置37，并从第二位置37移动到第一位置35。位置35、37由图中的圆圈表示，而电子束发射器的移动由箭头表示。在第一位置35和第二位置37之间，所述电子束发射器适于至少暂时地与包装容器接合以便辐照包装容器。在第二位置37和第一位置35之间，电子束发射器至少暂时地定位成使得电子出射窗与传感器装置56基本上对准，以便使传感器装置56能够测量所述电子束发射器的电子束的第一剂量控制参数。电子束发射器适于与包装容器被同时从第一位置35输送到第二位置37，并在输送过程中电子束发射器对包装容器灭菌。然后，电子束发射器被进一步从第二位置37输送到第一位置35，并在该输送过程中，电子束发射器通过传感器装置56。在整个输送过程中，即从第一位置35到第二位置37并返回到第一位置35的过程中，电子束发射器处于运行中，即发射电子束。电子束发射器是相对于图1所描述的类型，但也可替代地是另一种适用于对瓶或预制类型的包装容器进行灭菌的类型。
第一位置35对应于包装容器进料点42(参见图3b)。在进料点，包装容器开始沿垂直方向相对于电子束发射器移动，使得电子束发射器开始被接纳在包装容器的开口(在图1中的标号34)中以对包装容器进行灭菌。第二位置37对应于包装容器出料点44(参见图3b)。在出料点44，包装容器已经或将要解除它与电子束发射器的接合，即包装容器沿垂直方向、相对于电子束发射器、远离使电子束发射器被接纳在包装容器的开口中的位置移动。电子束发射器和包装容器从第一位置35到第二位置37的输送是一个包装容器灭菌周期，而电子束发射器从第二位置37到第一位置35的输送是电子束剂量测量周期。因此，剂量测量周期在连续的包装容器的灭菌周期之间进行。
图2b是示出了一般性的第二实施方式，其是第一实施方式的轻微变体。这里表示为35'的第一位置与上面描述的第一位置35是类似的位置。这里表示为37'的第二位置与上面描述的第二位置37是类似的位置。在这些实施方式之间的区别在于，相比于剂量测量周期，包装灭菌周期涉及显著较长的输送距离和/或时间。
图3a和3b示出了本发明的第三实施方式，与前两个实施方式相比，其是更详细的实施方式。附图显示了示例性的辐照装置36，其中布置了几个上述的电子束发射器10。在本实施方式中，六个发射器10被提供至可旋转支架38。在本实施方式中，可旋转支架38可成形为轮状并可绕中心轴40旋转。由箭头R图示旋转方向，且可旋转移动是连续的。将发射器10固定到支架38，使得当支架38旋转时，发射器10随同运转。沿与发射器10的纵向延伸横交的方向输送包装容器。
辐照装置36还包括包装容器传送装置，该传送装置未示出，其适于与支架旋转移动同步地且对准所述电子束发射器10将包装容器12从进料点42传送到出料点44。包装容器12与电子束发射器10同步地移动，包装容器12的纵向中心轴线与电子束发射器10的纵向中心轴线对准，参见图1和3a中的点划线。
包装容器传送装置还适于相对于电子束发射器10竖直移动包装容器12。在所示出的实施方式中，电子束发射器10被固定地布置在支架38中，并且不能朝包装容器12移动。包装容器传送装置能够在非接合位置和接合位置之间移动包装容器12，在所述非接合位置，包装容器12和电子束发射器10彼此不接合，而在接合位置，包装容器12和电子束发射器10相互完全接合。在进料点和出料点42、44，包装容器12被定位在非接合位置，即未接合电子束发射器10。在该实施方式中，进料点和出料点42、44类似于前面描述的实施方式的第一和第二位置35、37。
在进料点42，包装容器12从进料轮46供应至辐照装置36。每个包装容器12与对应的电子束发射器10对准。当支架38旋转，使得电子束发射器10与包装容器12从进料点42旋转至出料点44时，包装容器12传送装置将包装容器12朝电子束发射器10移动，使得电子束发射器10被接纳在包装容器12的开口34中，以便对包装容器10灭菌。在进料点和出料点42、44之间的某处，包装容器12已被移位，使得包装容器12已完全与电子束发射器10接合。该接合位置示于图1中。
包装容器传送装置不是本发明的重点，因此将不进行详细说明。它可被布置在支架38上、或电子束发射器10上或它们的组合。它可以替代地布置成与支架38分离，但能够与支架旋转同步地传送包装容器12。例如它可以布置在包围支架38的辐照屏蔽装置上。包装传送装置上设置有包装容器夹持装置，其适于夹持包装容器12。
在到达出料点44时，完成包装容器12的灭菌周期、或辐照周期，并且包装容器12已从接合位置缩回到非接合位置。因此，接着，准备通过出料轮54从辐照装置36送出包装容器12，以进一步转移到填充装置(未示出)。在支架38进一步旋转时，从出料点44返回到进料点42，电子束发射器10不接合任何包装容器12，但仍保持在运行中，即它仍然发射相同的电子束。当再次达到进料点42时，开始对从进料轮46提供的新的包装容器12进行新的灭菌周期。
进料轮和出料轮46、54不是本发明的重点，因此将不进行详细说明。在进料点42，包装容器12从进料轮46传送到辐照装置36的支架38。在出料点44，包装容器12从支架38传送到出料轮54，以进一步输送至填充站。
已经对辐照装置36以示意性的方式进行了描述。已对辐照装置36的仅仅在本发明中涉及的部件进行了说明，但应当理解，辐照装置还包括另外的部件，例如用于驱动支架38和包装传送装置的驱动单元、包围辐照装置36的用于确保电子和X射线不会扩散到辐照装置36的外部环境中的辐照屏蔽、以及用于产生和保持良好无菌区的无菌屏障，该无菌屏障或者是流动屏障或者是物理壁、或者两者的组合。
在本发明的辐照装置36中，传感器装置56被固定设置在出料点44和进料点42之间的区域，即辐照装置36中没有包装容器12存在的区域。
在下文中，并参考图4a-d，将描述根据本发明的示例性传感器装置。
传感器装置56以固定方式被布置在辐照装置36内，而电子束发射器10适于移动通过传感器装置56。这示出在图4d中，电子束发射器的移动如箭头A所示。电子束发射器10和传感器装置56被设置成彼此相对，使得当电子束发射器10通过传感器装置56时，对应于电子出射窗20的表面的平面P0沿平行于传感器装置56的第一平面P1的方向移动。这也可见于图4d。在图中，两个平面P0和P1被显示为虚线。此外，电子束发射器10(在图4d中仅示出了它的一部分)适于移动，使得从电子出射窗20射出的电子束16在传感器装置56的感测区域58内通过。感测区域58将在后面描述。对于工作电压在50-150kV的范围内的电子束发射器，电子出射窗平面P0和第一平面P1之间的距离是在约0.5-15毫米的范围内。优选地，使用在约1-10毫米的范围内的距离。优选根据电子束(即电子云)上的人们想要测量的位置选择该距离。电子束以相当窄的形状发射电子出射窗，并随着电子远离电子出射窗，它们不断散射，从而使得电子束变得较宽。在图4d中，可以看出，平面P1设置在一水平面处，该水平面与使电子束的边界有其最大宽度W的水平面类似。可替代地，将传感器装置定位成使得平面P1非常接近电子出射窗20，即与图4d中所示的相比，更接近。在这种情况下，测量较不散射的电子束。散射通常是希望达到的效果以便能够充分到达瓶子的内表面上，因为瓶子直径比电子出射窗的直径大。通常，散射可以通过模拟预测或可以测试，并且对于指定的电子束分布，散射看起来会基本相同。因此，相比在电子束的最大宽度W处，可以更接近电子出射窗处进行测量。
传感器装置56包括支撑件60，参见例如图4a。支撑件60被形成为矩形元件，且由金属材料制成。示例性的材料是铝或不锈钢。可以使用任何其它金属，或另一种材料，例如任选地有金属外表面的塑料材料或陶瓷材料。为了避免表面充电，将支撑件60连接到电压电势。在示例性实施方式中，电压电势是地电势。因此，支撑件60是接地的(未示出)。
支撑件60上设置有用于容纳导体64的孔62。导体64的功能是传导电子，即电流，并且因此由导电材料制成。该材料可以是例如任何金属材料，如铝和不锈钢。替代地，可以使用导电陶瓷材料，或基于碳或硅的导电材料。
在图4a-4d中所示的实施方式中。导体64被形成为具有圆形横截面的引脚。在支撑件60中的孔62也是圆形的。引脚的直径小于孔62的直径，以便当引脚被插入到孔中时，在其间形成间隙。
所述导体64与支撑件60电绝缘，表示为66的绝缘件可以由任何电绝缘材料制成并且至少设置在支撑件60中的孔62的内表面和位于孔62内的导体64的任何表面之间。换言之，该孔表面与导体之间的间隙填充有电绝缘材料。示例性的材料是陶瓷材料。导体64可以可选地被涂覆有绝缘材料，例如非导电陶瓷涂层或阳极产生的氧化铝涂层(假如导体由铝制成)。
每个导体64具有适于被暴露于电子束16的导体表面68，即适于至少临时地位于所射出的电子束16的路径中，使得来自电子束16的电子可以击中该导体表面。在图4a-4d中所示的实施方式中，在第一平面P1布置有第一成组70的暴露的导体表面68。设置有第一成组70的暴露的导体表面68的第一平面P1与构成第一传感器表面的平面对准，所述第一传感器表面是支撑件60的顶表面72。从卫生角度来看，在与支撑件60的顶表面72相同的水平面上具有第一成组70的导体表面68是优点，因为它会有利于清洁并防止在传感器装置上灰尘等的积聚。
暴露的导体表面68设置在传感器装置56的感测区域58内。感测区域58例如在图4a中以虚线显示为矩形。感测区域58是电子束16将在里面通过的区域。更具体地，感测区域58具有在第一方向D1的长度。该长度相比于沿着该第一方向在电子出射窗20沿第二方向D2移动通过感测区域58时被电子出射窗或被电子束通过的区域的最长延伸部分要大。第二方向D2或者垂直于第一方向D1或相对于第一方向D1成角度。这在下文借助5a和5b进一步说明。
在图5a中，电子发射器在图中从左向右移动。从而出射窗20与电子束16在图中从左向右移动。电子出射窗20的边界由标以相同的标号(20)的圆示出。电子束16的边界由标以相同的标号(16)的圆示出并限定电子束在P1的宽度。这可能是在“最宽的”可能宽度处的边界(参见图4d中的W)或可能是散射程度较小的电子束的边界，具体取决于相对于电子出射窗平面P0，平面P1所处的位置。电子出射窗20的移动是由箭头A示出并平行于第二方向D2，后者是由点划轴线示出。当电子出射窗被定位在传感区域58的正上方时的时刻被示出，左边和右边的虚线圆圈表示之前和之后的时刻。由点划轴线表示第一方向D1。在该实施例中，第一方向D1垂直于第二方向D2。因此，沿着该第一方向D1被电子出射窗20通过的区域的最长延伸部分Lw将类似于电子出射窗20的直径。因此，如果有人想要在整个电子电子出射窗20上测量，则显而易见的是，感测区域58的沿第一方向D1的延伸部分应至少等于电子出射窗20的直径。为了补偿公差，延伸部分Lw应优选至少比电子出射窗20的直径稍大。沿着该第一方向D1被电子束16通过的区域的最长延伸部分Lb将类似于电子束的最宽直径。因此，如果有人想要在宽度W处测量整个电子束，则显而易见的是，感测区域58的沿第一方向D1的延伸部分应至少等于电子束16的直径。优选地，感测区域58的延伸部分应比在宽度W处的电子束的直径稍长。
由于电子束发射器被安装在可旋转的支架上，因此电子出射窗将通过沿着曲线路径跟随的传感器装置。这将在图5b中图解。在图5b中，提供了传感器装置56的第一方向D1和第二方向D2之间的角度α。第一方向D1相交于支架的中心。第二方向D2平行于电子束出射窗20的移动方向，参见箭头A。在这种情况下，箭头A示出了曲线路径的在与导体的中心对准的点处的切线方向。由于角度α，由电子出射窗20通过的区域的沿着第一方向D1显示的最长的延伸部分Lw将略长于电子出射窗20的实际直径。与第二方向D2对准的虚线显示将使电子出射窗20的外边界跨越传感区域58的位置，而沿第一方向D1的最长延伸部分显示为长度Lw。类似地，由电子束16通过的区域的沿着第一方向D1显示的最长的延伸部分Lb将略长于电子束16的边界的实际直径。
如可在图4a-4d中看出的，在本实施方式中，暴露的导体表面68沿线一个接一个布置。该线与第一方向D1对准。暴露的导体端表面68e优选在第一方向D1刚好设置在感测区域58的端部以捕获还在电子出射窗20的边界处的电子束16。暴露的导体表面的其余部分被设置成沿线(即沿第一方向D1)均匀分布。这会使得能均匀测量电子束16。
辐照装置包括：电流信号模块74(参照图7)。电流信号模块74被连接到传感器装置56并适于检测每个导体64中的电流。这将在稍后进一步描述。
如前面提到的，每一个导体64被形成为引脚，并通过支撑件60中的相应的孔62布置。在图4a-4d所示的示例性实施方式中，由引脚的第一端中的轴向表面形成暴露的导体表面68。该表面与形成该感测装置56的顶表面72的第一平面P1对准。引脚延伸穿过支撑件60中的孔62。另外，引脚的第二端伸出支撑件60并形成被屏蔽的引脚连接器的凸起部件76的一部分。如在图4a-4d中可以看到的，引脚的第二端通过支撑件60的垂直于第一平面P1(即垂直于感测装置56的顶表面72)的壁78伸出。在图4b中，虚线显示引脚通过支撑件60的孔62的延伸部。如图4c中可以最清楚地看到的，这些引脚的第二端一起形成被屏蔽的引脚连接器的凸起部件76。所述引脚连接器的凹陷部件80将在后面参考图8描述。引脚连接器是带有金属屏蔽的类型，并且通常被称为“D-sub”。凸起部件有时称为插头，而凹陷部件有时称为插孔。
在一个替代实施方式中，如图6中所示，引脚的第二端穿过支撑件60的底壁82伸出，即穿过平行于顶表面72的壁82伸出。
已经描述了通过绝缘件66使导体64与支撑件60绝缘。由于支撑件60被连接到地电位，并且部分地环绕导体64，因此支撑件60用作等离子体屏蔽。低能量的等离子体电子被传导远离传感器装置的感测区域。因此，它们不能干扰由传感器装置进行的测量。在下文中，将描述等离子体和二次电子。当从电子束发射器的灯丝射出的电子(e-)朝向目标(例如包装容器)行进时，它会与空气分子碰撞。所射出的电子可以具有足够的能量以电离气体，从而产生包含离子和电子的等离子体。等离子体电子是二次电子或热电子，相比于来自电子束的电子具有低能量。等离子体电子具有随机的矢量速度，并且只能行进一定距离，该距离的长度为束电子的平均自由程的一小部分。
如前面所提到的，辐照装置36包括电流信号模块74，其用于测量在各导体64中产生的电流。电流是第一剂量控制参数。所射出的电子束16的撞击导体的暴露表面68的电子将在导体64中产生小的电流。通过由电流信号模块中单独的电流计装置测量每个这样的电流，也能够获得有关电子束强度的信息。电流计装置可以是例如电流表，或连接到例如示波器的电阻器。可替代地，也可以使用其它常规的电流计测量器件。
在图7中，示出了电流信号模块74和传感器装置56相互关联的方式。该传感器装置56被放置在辐照屏蔽内。发射器10需要位于辐照屏蔽内，以防止有害的辐照和X射线从辐照装置泄漏出来。在图7中，辐照屏蔽的一部分被显示为壁84。电流信号模块74位于辐照屏蔽的外部。从电流信号模块74提供电缆86，在电缆86的自由端提供所述被屏蔽的引脚连接器的凹陷部件80，即插座，参见图8。电缆86通过在辐照屏蔽中的孔88延伸。为简单起见，孔88被显示为直的，但应该理解的是，它实际上是被设计为迷宫式结构。来自辐照室的任何X射线在能够进入辐照屏蔽外的环境之前应该要求撞击辐照屏蔽的壁两次。以这种方式，传感器装置56和电流信号模块74可以容易地且稳定地相互连接，并且来自每个暴露的导体表面68的电流可以安全传送到电流信号模块74。
当发射器10正通过时，电流信号模块74可以连续或间歇地记录每个导体64中的电流，并馈送信息(即第一剂量控制参数)至剂量处理模块90以处理该信息。图9示出了彼此连接的该模块和其他模块以及传感器装置56。如从图中可以看出，剂量处理模块90与发射器控制模块92通信。所述发射器控制模块92处理第二剂量控制参数的至少第一部分，第二剂量控制参数如馈送到电子束发射器的电流和电压，即流过电子束发射器10的灯丝24的电流和在电子出射窗20与所述灯丝24之间的电压。此信息被馈送到剂量处理模块90。通过辐照装置控制模块94处理第二剂量控制参数的第二部分，辐照装置控制模块94是填充机控制模块的一部分。该第二部分至少涉及所述电子束发射器的与传感器装置相对的位置。该信息或者通过发射器控制模块馈送到剂量处理模块，或直接馈送到剂量处理模块。因此，所有这些第二控制参数被馈送到剂量处理模块90。该第二剂量控制参数与来自该电流信号模块的第一剂量控制参数(即电流)一起处理，以产生包含在所述感测区域内从所述电子束发射器输送的所述电子束的每区域单元的剂量率(千戈瑞/s)的剂量信息，每区域单元的剂量率的含义将在稍后进一步描述。
此外，如果在一个或几个区域单元内的剂量率不是在可接受的、预先设定的剂量率范围内，则所述剂量处理模块90适于提供反馈信号给填充机的辐照装置控制模块94。填充机是用于制造包装容器并对包装容器进行杀菌、填充和密封的机器。辐照装置构成机器的进行灭菌的部分。辐照装置控制模块94可以是例如填充机的PLC(可编程逻辑控制器)模块的一部分。
从剂量处理模块90到辐照装置控制模块94中的反馈是即时的，假如在感测区域中的电子束的任何区域单元检测到不正确的剂量率，从而导致不对包装容器适当地灭菌，则可以迅速采取行动。在这方面的一个优点是，在每个灭菌周期之间测量电子束，并且因此可以早期发现所存在的不适当地灭菌的包装容器。相比于现有技术的按日剂量检测，这减少了将不得不被抛弃的包装容器的量。
此外，如上所述，所述剂量处理模块90连接到发射器控制模块92。发射器控制模块64可以用于控制和调节例如被馈送到电子束发射器10的电压和电流。因此，可以基于来自剂量处理模块90的输入来调节电压和电流。在发现需要发射较多的电子以确保在有效灭菌时间期间实现适当地灭菌的情况下，这是有用的。
剂量处理模块90和发射器控制模块92可进一步用于校准电子束发射器10。由于在支架38上的所有的电子束发射器10是由一个且相同的传感器装置56来测量，因此发射器10的电子束能够相互比较。如果在电子束发射器之间的电子束不可接受地不同，则发射器控制模块92可以调整其电压和电流，以使电子束发射器10的每区域单元的剂量率变成相等或至少落入可接受的范围内。
电流信号模块74、剂量处理模块90、发射器控制模块92和填充机控制模块94是可以被包括在一个硬件单元中或者可以被分离并被包括在两个或多个硬件单元中的软件模块。例如，电流信号模块74和剂量处理模块90可以是一个硬件单元。
此外，上述辐照装置控制模块94可任选连接到用于将未被充分辐照的包装容器与被充分辐照的包装容器分离开来的装置(未示出)。在这种情况下，剂量处理模块90将有关正在被送出的包装容器12由不适当操作的发射器10灭菌的信号发送到辐照装置控制模块94。从而辐照装置控制模块94将信号发送到分离装置以分离出被不适当地灭菌的包装容器。以这种方式确保只有经适当灭菌的包装容器可以继续进行填充。可替代地，辐照装置控制模块94被连接到用于对经不适当地灭菌的包装容器重新灭菌的装置(未示出)。该装置在出料处捕获有缺陷的包装容器，并将它们送回到进料处以使它们能进行另一个灭菌周期。由于这些包装容器可能已经获得了剂量中的一些，可能需要调整发射器的工作电压以便不给再循环的包装容器过高的剂量。还需要提供用于积累包装容器的装置。由于存在被馈送到辐照装置内的连续的包装容器流，因此再循环包装容器显然会引起一些问题。它将占用发射器中的一个，使得新的包装容器不能被馈送到辐照室。用于积累的该装置可以积累被拒绝进入辐照装置的新的包装容器。在任何合适的时间，用于积累的该装置可以被清空，而新的包装容器的制造可以优选被停止。
在下文中，并参考图10，将讨论每区域单元的剂量率。图中的圆圈表示电子束16在第一平面P1的边界，而箭头A表示电子束16的移动方向。每个区域单元由暴露的导体表面68的面积确定。可以将它们视为像素。在感测区域的像素或区域单元的数目沿轴Y显示，另一轴X表示采样次数，即在电子束越过感测区域的时间期间，测量并记录电流的次数。每次进行电流测量时，增加成排的新的区域单元，从而建立测量点/区域单元的二维图像。这使得每区域单元的剂量率可以确定，因此得到整个电子束的剂量率的映射(mapping)。这种剂量率映射提供电子束的形状或剂量分布。事实上，所产生的图像可以认为是三维的，这是因为在每个区域单元的电流强度都被测量，从而给出沿着z维度/轴(垂直于纸面)的值。这些值在z轴方向上可以被显示为“地貌”(“topography”)。
电流测量值与有关电子束发射器的位置的信息一起处理，即对于每一成排的区域单元，有必要知道电子束发射器是在哪个位置上。
剂量率是每单位时间传输的剂量或者是剂量强度。通过测量和控制剂量率，可以检测电子束发射器的故障、确保吸收到包装容器的剂量和以最低可能的负载运行电子发射器。为了使包装容器例如达到称为“商业上无菌”的灭菌级别，被吸收的约25kGy(千戈瑞)的剂量在包装容器的内表面的每一个点处都是需要的。为了保持灭菌时间短并在电子束发射器保持低负载或低应力，能够发送其中的电子的量、分布和范围完全适合包装容器表面轮廓的电子束的电子束发射器当然是理想的。电子束负荷或应力是指在每个点处的在单位时间内所射出的电子的数量，即强度；剂量率(千戈瑞/秒)。理想情况下，所射出的电子的量不应该是“超大的”，而是刚好与所需要的一样大，以在该包装容器中获得所要求的剂量。如果由于例如不适当的强度分布而需要超大的量，则电子束发射器需要利用较高的电流和电压来运行，以保持相同的灭菌时间。在一般情况下，这对寿命产生负面影响。驱动电子束发射器所需要的电流和电压越高，寿命就会越短。
如果电子束发射器10没有发送理想的剂量分布，则将需要较长的时间或者就电子的量而言要求从电子束发射器的较多的电子以在整个包装容器12的内表面上获得该理想剂量。如果电子束的分布和强度确实是糟糕的，具有使得没有电子或仅有少量的电子到达目标(即包装容器表面)的点或区域，则在所提供的灭菌时间期间甚至会不可能使剂量到达包装容器的所有区域。例如，如果由于某种原因，电子束的一部分电子束在发射器10内偏转，导致一些电子不会穿过电子出射窗20而是撞击发射器的内表面上或粘附在该电子出射窗内，该包装容器12的一些区域可能不会收到任何剂量。也可能是仅仅一些电子穿过电子出射窗20，从而将大大增加达到令人满意的剂量的时间。
以上可通过图11来说明。左图示出了电子束16的一种示范性的、示意性的示例性理想分布(以2D表示法显示)。每个电子被显示为一个点。在这种情况下，分布是均匀的，而强度(即剂量率)可视为是高的。右图示出了有故障的电子束发射器的相应的示例性的电子束16，该电子束具有不规则的形状并且分布不均匀。整个区域98上没有电子到达目标，即没有电子到达包装容器表面，并且在另一区域100上，电子的强度或数量小于在左侧图上示出的电子束的强度或数量。用这样的电子束发射器辐照的包装容器将不会获得所需的剂量，并且将要求丢弃。
应当指出的是，理想的电子束强度和分布可能不会总是看起来像在图11中所示出的那样。事实上，在一些应用中，替代地，期望具有的强度和分布不是完全均匀的，而是旋转对称的，并且电子强度和分布沿着窗的半径不是相同的。尤其是，在对包装容器灭菌时，使用环形电子束可能是合乎期望的。环形电子束没有或仅有少量的在电子束的中心射出的电子。
为了使剂量映射(mapping)是适当的和有效的，需要在辐照装置中在剂量处理模块90和不同的电子束发射器10之间进行校准，即剂量处理模块90需要“学习”来自不同的电子束发射器的输出如何呈现。电子束发射器的输出可能不是完全相似的，即一个发射器与另一个发射器的输出通常有可接受的变化。因此，它们的输出最初由传感器装置56测量，并作为标准或基准存储。这种校准可以通过简单地旋转支架38一圈使得所有的电子束发射器10通过传感器装置56一次来执行。如果电子束发射器需要由新的取代，则对新的电子束发射器执行单独的校准。
一旦执行校准，就有不同的方式确定在这些区域单元中的一个或几个中的剂量率是否不在可接受的、预先设定的剂量率范围内。或者将区域中的当前剂量率与设定值(例如基于基准或标准的最坏情况值)进行比较，或者检查出区域中的当前剂量率是在基准或标准周围的可接受的范围内。
图像识别可以是确定一个或若干个区域单元中的差异性的一种方式。在这种情况下，剂量处理模块设置有适于基于在感测区域中电子束的每区域单元的剂量率产生2D图像或2D矩阵的图像生成装置。此外，剂量处理模块包括能够将所生成的2D图像或2D矩阵与预先设定的2D图像或矩阵进行比较的数字图像处理器件或矩阵处理器件，以便检测图像或矩阵之间的不可接受的差异性的目的。可替代地，所述预先设定的2D图像可以与两个预先设定的2D图像进行比较，两个预先设定的2D图像中的每个限定可接受值的上限和下限。
面积单元的大小反映剂量分布会是如何详细，即反映图像的“分辨率”。在图4a-4d所示的实施方式中，有成排的15个暴露的导体表面。两个连续的导体表面之间的距离为2.5毫米。每个暴露的导体表面的直径为1毫米。电子出射窗的直径是约30毫米。这当然只是示例性的数字和尺寸，并根据应用、电子发射器的移动速度、电子出射窗的尺寸和在测量中所期望的细节水平，可以选择其它数量和尺寸。如果较低分辨率是足够的，则导体表面之间的距离可以增大，和/或表面的数目可以减少，和/或。相应地，如果需要较高的分辨率，则导体表面之间的距离可以减小，和/或表面的数目可以增加，和/或传感器装置56记录电流的次数可以减少。如果电子束出射窗的尺寸较大，例如具有100毫米或100毫米以上量级的直径，则暴露的导体表面的直径当然也可以做得较大，例如增大到厘米量级的直径而不是毫米量级的直径。暴露的导体表面之间的距离还可以增大到厘米量级的距离。对于较小的电子出射窗，例如具有在10-20毫米的范围内的直径，暴露的导体表面的直径可以做得较小。例如暴露的导体表面的直径可以是在0.05mm-5mm的范围内。对于在液态食品包装容器和塑料瓶的预制件的灭菌中使用的电子出射窗的典型的直径范围大约是10-80毫米。
根据本发明的剂量控制参数测量会必然地不能够检测可能在电子束发射器中产生的电弧。电弧可以在小于一秒的时间段内产生，并且除非电弧在电子束发射器正在通过传感器装置的瞬间产生，否则不能由所述传感器装置检测到。然而，如果在包装容器的灭菌过程中产生，其结果可能是未灭菌的包装容器。因此，建议将本发明的剂量控制参数测量与电子束发射器中的电压和电流的现有技术状态的连续测量结合。连续地测量经过灯丝的电流(馈送到灯丝的电流和离开灯丝的电流的比较)以及连续地测量电子出射窗和灯丝之间的电压，即电势。电弧会导致电压和/或电流的短暂的、临时的、可检测的波动。电流和电压的测得值由发射器控制模块92处理，并且将反馈发送到剂量处理模块90，或直接发送到辐照装置控制模块94。
如果结合上述的电流和电压测量，则本发明的进一步的优点是它可以被用于检测传感器装置的故障。如果电子束发射器的电压和电流监测显示可接受的值，但来自剂量处理模块90的反馈信号突然显示所有的电子束发射器的差异，则很可能是传感器装置56本身操作有故障。因此，它可用于检测传感器装置56的故障。
本发明的另一个优点是，它可以用来预测更换电子束发射器的时间。图像或矩阵可以更深入地进行分析，以找到表明电子出射窗上的沉积物或污垢或者灯丝上的磨损的有差异的单个的点。此外，所射出的与提供给该发射器的电流和电压相关的电子的数量可以随时间的推移被监控。这使得虽然供给相同的电流和电压，但仍会能够检测射出的电子量的任何缓慢减少。这可以例如是灯丝磨损的表示。该信息可以被用于计算近似的预期寿命。
图12示出了本发明的传感器装置的另一实施方式。所述传感器装置56包括第一传感器表面102和第二传感器表面104。传感器装置56与代表正通过的电子束发射器10的短划线盒一起示于图12中。传感器表面102、104相对于电子束发射器10的电子出射窗20的平面P0被布置在两个不同的水平面上。因此，两个表面102、104到电子出射窗20具有不同的距离。相比于当电子出射窗20和第一传感器表面102彼此对齐时在它们之间形成的距离d，当电子出射窗20和第二传感器表面104彼此对齐时在它们之间形成较大的距离D。
第一传感器表面102和第二表面104之间的距离在5-20毫米的范围内。因此，较大的距离D是较小的距离d加上在5-20毫米的范围内的距离的和。
通常，在两个传感器表面102、104之间的距离需要与加速电压匹配。相比于在相对较低的加速电压(例如95kV)的情况下，在相对较高的加速电压(例如150kV)的情况下电子将到达更远。相比于在较低的加速电压的情况下，对于较高的加速电压，传感器表面102、104之间的距离可以较长。对于较高电压，可以选择5-20毫米的距离，而在较低的加速电压的情况下，约5-10毫米的距离是较好的。
通过相对于电子出射窗20将传感器表面102、104布置在两个不同的水平面上，可以评估电子能量分布，这在评估包装容器中的剂量分布时是有用的。图13示出三个曲线图，它们是不同的一般的电子能量分布曲线A-C。y轴示出了电子能级(keV)，x轴示出了电子行进的距离(毫米)。曲线A示出了在初始电子能量是低的情况下的典型的能量分布。相对大量的能量将被吸收在电子出射窗20中。在通过电子出射窗20后，电子能量会快速下降，从而导致在第一传感器表面102和第二传感器表面104之间的能量分布曲线的陡峭斜坡。在初始电子能量替代地是高的情况下，曲线通常看起来像曲线C。在这种情况下，相对少的能量被吸收在电子出射窗20中，而第一传感器表面102和第二传感器表面104之间的曲线斜坡是平坦的。曲线B示出了中间初始电子能量的能量分布，并且在第一和第二传感器表面102、104之间的斜坡不像在曲线A中那样陡峭，但也不如曲线C中那样平坦。通过测量两个传感器表面102、104的电子的能量，可以评估实际能量分布曲线的斜率。对于正常工作的发射器10，倾斜角也不会随时间而改变。但是，如果它逐渐地或突然地变化，则可以得出结论：有事情已发生，例如可能有污垢或沉积物堆积在电子出射窗上，或者在加速电压中可能存在偏差。
具有两个传感器表面102、104的传感器装置56已经相对于图12总体上进行了描述。在图14a-14c中示出了另一实施方式，该另一实施方式是基于在图4a-4d中所示的传感器的，但其设置有附加的成组的暴露的导体表面。
传感器装置包括第二成组106的暴露的导体表面68。第二成组106的暴露的导体表面68被布置在共同的第二平面P2内，类似于先前所述的第二传感器表面104。第二平面P2平行于第一平面P1，并沿基本上垂直于电子出射窗20的平面P0并远离电子出射窗20的平面P0的方向和第一平面P1间隔开。这在图14a中可以最佳地看出。在两个不同的水平面上具有两个成组的暴露的导体表面70、106通常足够用于评估电子能量分布。
然而，在该实施方式中，还提供了第三成组108的导体表面68使得可以进行更详细的评估。第三成组108的导体表面68被布置在共同的第三平面P3。第三平面P3平行于第一和第二平面P1、P2。此外，第三平面P3沿基本上垂直于电子出射窗20的平面P0的方向并远离电子出射窗20的平面和第二平面P2间隔开。第二和第三成组106、108的导体表面68类似于第一成组70的导体表面并不予以进一步地描述。
为了容纳所有三个成组70、106、108的暴露的导体表面，支撑件60可以被设计为台阶式。从图14a-14c中可以看出的。第一成组70的导体表面被定位在第一台阶110上，第二成组106的导体表面被定位在第二台阶112上，而第三成组108的导体表面被定位在第三台阶114上。每个台阶的对应于图12中的距离d的高度是相似的。然而，应当理解的是，高度可以不同。
在本实施方式中，感测区域58是由三个部分形成，覆盖第一成组70的暴露的导体的一个第一部分，覆盖第二成组106的暴露的导体表面的一个第二部分和覆盖第三成组108的暴露的导体表面的一个第三部分。
线X被加到图14b中以说明这些成组的暴露的导体表面被设置成相互对准，即第一成组70的暴露的表面被布置成与相应的第二和第三成组106、108的暴露表面对准。另外，这些成组的暴露的导体表面是相互平行的并且沿第一方向对准。此外，这些台阶沿着线X的方向优选是长的，使得这些成组的暴露的导体表面彼此分离。这是为了避免电子束16在传感器装置内的遮蔽效应，即该电子束的任何部分被传感器装置的物理部分遮蔽。
在图18中，示出了上文相对于图14a-14c所描述的实施方式的修改方案。本实施方式也将消除遮蔽效应的风险。感测区域58的三个部分是按物理方式分离的。替代地，三个相对于图4a-4c描述的类型的独立的传感器装置如图18所示使用和定位。在两种情况下，相比于电子出射窗的平面P0，三个成组的暴露的导体表面被定位在不同水平面上。不同的水平面对应于前面所述的第一、第二和第三平面P1、P2和P3。这些成组的暴露的导体表面被优选地连接到相同的电流信号模块，如该图所示。
图19示出了另一个传感器装置的实施方式。该传感器装置的原理与图4a-4c的原理是一样的。它具有引脚形状的被设置在顶表面72上的孔62中的导体64。区别在于，在本实施方式中，不使用D-sub连接器方案。相反，每个引脚焊接到绝缘电缆118。所述电缆118聚集在一个形成从支撑件60出来的电缆120的较大的绝缘体中。电缆120的出口定位在侧表面上。支撑件60是由诸如例如不锈钢之类的金属材料制成的中空的盒。盒内的空的空间填充有电绝缘材料66。所述绝缘材料还填充孔62和导体64之间的间隙。电绝缘材料是任何常规的材料，例如可以以液体形式被灌注到盒中并随后固化的陶瓷材料。为了便于安装引脚和电缆，盒在其底面上有开口。开口可选地用盖122封闭。
尽管本发明已经参照当前优选的实施方式进行了描述，但是应该理解的是，可以在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的目的和范围的情况下进行多种修正和改变。
在本说明书中，电子束发射器10的电子出射窗20被示出为具有圆形的形状。然而，应当理解的是，其它形状当然也是可以的。例如，电子出射窗可以是椭圆形、环形(即环状)、矩形、三角形、正方形、五边形、六边形或八边形，具体这取决于其所使用的场合。
在图4a-d中描述的实施方式中。导体的横截面是圆形的。然而，任何其它的横截面当然是可能的。例如，横截面可以是椭圆形、矩形、正方形、五边形、六边形或八边形。图15显示导体是矩形。矩形横截面可以定位成使得最长边与第一方向对准，如图所示，或者使得最长边与垂直于第一方向的方向对准。在图17中，示出了另一经稍微修改的实施方式。这里暴露的导体表面68之间的距离已被最小化以提高剂量映射的分辨率。绝缘仅沿第一方向D1存在于导体之间。
图16示出了一种替代实施方式，其中第一成组70的暴露的导体表面包括两行导体表面。一行沿第一方向D1与另一行偏移的距离是两个相继的暴露的导体表面68的中心之间的距离的一半。可替代地，它可以被描述为，第一成组的暴露导体的表面形成了Z字形线。该实施方式还给出了详细的剂量映射，因为两条线一起减少了未被测量的区域。事实上，如果采样时间保持很短，则导体的这种安排导致非常详细的剂量映射。
图14a-14c的实施方式可与图16所示的实施方式相结合使得例如这些成组的暴露的导体表面中的一者或两者偏离其它的。
在图3a-3b的实施方式中的示范性支架中是圆形的轮，但当然应理解的是，支架可替代地是任何形状的环形传送机。此外，使支架以连续移动的方式旋转。可替代地，支架相反可以间歇地旋转。传感器装置的类型和/或位置需要相应地选择。如果电子发射器已暂停与传感器装置对准，则传感器装置优选是表面类型的传感器，即能够在一个瞬间测量整个电子束的传感器装置。表面类型的传感器也可使用在具有连续移动的发射器的辐照装置中，如在图3a中所示的装置。在下文中，并参考图21a-c，将描述表面类型的传感器装置的一个实施方式。具有与先前描述的传感器装置的功能相同的功能的特征将被标以相同的标号。传感器装置58包括导体64。在本实施方式中导体64被成形为一起形成感测表面58的多个表面区段。在此实施方式中，提供有中心定位的圆形表面区段、在该圆形表面区段的外侧同轴定位的第一环形表面区段、以及在该第一环形表面区段的外侧同轴定位的第二环形表面区段。第一和第二环形表面区段中的每一个被分为大小相等的子区段。相比于要测量的所述电子束的边界，感测表面58具有至少大一点点的形状和尺寸。导体由导电材料(如金属或导电陶瓷材料、碳或硅)制成。每个表面区段焊接一个绝缘电缆124。撞击表面区段的电子将在电缆124中产生电流。每个电缆124被连接到电流信号模块74。在导体64之间设置有将用于使导体彼此电气绝缘的绝缘材料(未示出)。该绝缘材料可用作支撑件。相比于线型传感器，当使用表面传感器时，测量稍有不同。对于表面传感器，当传感器和电子出射窗相互对准时的瞬间，即当传感器表面的想象中心轴(垂直于传感器表面延伸)与电子出射窗的中心轴(垂直于电子出口窗延伸)对准时的瞬间，进行“快照”测量。在这一点上，将被测量的电子束的边界应位于传感器装置56的感测区域58内。快照测量给出了每个表面区段的电子束强度，并且基于关于电子束发射器的位置和被提供给电子束发射器的电压和电流的信息，表面区段一起可被用于制造剂量率的二维或三维图像。每个表面区段是先前描述的区域单元，并通过改变所述表面区段的数量和大小，可改变分辨率。相比于少数较大的表面区段，许多小的表面区段给出较明细的分辨率。
还对表面类型的传感器装置执行校准。对支架的所有电子束发射器拍快照并将该快照作为标准或基准存储。
在所公开的发射器10中，加速电压为约95kV。然而，本发明不应该受限于该量级的加速电压。它可以是在区间50-300kV内的任何电压，具体取决于应用，例如150kV的加速电压常见于在PET制瓶工业。根据加速电压，选择适当的传感器装置56。
在所描述的实施方式中，传感器装置56被定位成固定的，而电子束发射器适于被移动通过传感器装置56，使得测量可以进行。替代方案是，传感器装置56也被制成可移动的。在电子束剂量测量周期的至少一部分期间，传感器装置56可以与电子束发射器同步且对准地移动。这样会增加可用于测量的时间。
另外，在所描述的实施方式中，电子束发射器和所述传感器装置在垂直方向是固定的，也就是它们中没有一个适合于可沿垂直方向(即彼此相对地)移动。在替代的实施方式中，传感器装置56和电子束发射器中的至少一个在垂直方向上可彼此相对移动以使它们处在适合剂量参数测量的位置。它们中的任何一个可相对于另一个移动，或者两者中的每个都可移动一定距离。如果由于某种原因，辐照装置的设计没有另外在电子出射窗20和顶表面72之间提供在约1-10毫米范围内的间隙，则垂直方向上的相对移动是必要的。
在图9中，电流信号模块74被看作是与剂量处理模块90通过物理方式分离的，但是应当理解，两者都可被容纳在一个模块中。
在图4a-d所示的传感器装置的实施方式中，导体表面被均匀地分布。然而，如果一个人想将对电子束的某些区域的测量作为重点，可以理解的是，相比于较不感兴趣的区域，可在这些重点区域提供较多的暴露的导体表面68，即，可增加在重点区域的导体表面的聚集度。重点区域表示为116。
在所示的实施方式中，已经示出传感器装置具有与支撑件处于同一水平面的暴露的导体表面，即顶表面是平坦的。如果期望显著增加暴露的导体表面，而不显著增大传感器装置的尺寸，则可以让引脚在传感区域伸出支撑件。由此，顶表面将不会是平坦的，并且电子捕获表面会是较大的。

Claims (40)

1.一种使用电子束(16)辐照物体(12)的辐照装置(36)，所述辐照装置(36)包括：
具有电子出射窗(20)的至少一个电子束发射器(10)，
至少一个传感器装置(56)，其用于检测所述电子束(16)的第一剂量控制参数，
其中，
所述电子束发射器(10)适于移动通过所述传感器装置(56)，使得从所述电子出射窗(20)射出的所述电子束(16)在所述传感器装置(56)的感测区域(58)内穿过，并且所述传感器装置包括多于一个的导体(64)，每一个导体(64)具有在所述传感器装置(56)的所述感测区域(58)内的导体表面(68)，该导体表面(68)适于被暴露于所述电子束(16)的电子。
2.根据权利要求1所述的辐照装置(36)，其中所述第一剂量控制参数是电流，并且其中所述传感器装置被连接到适于测量来自所述导体(64)中的每一个的任何电流的电流信号模块(74)。
3.根据权利要求2所述的辐照装置(36)，其中所述电流信号模块(74)与剂量处理模块(90)通信。
4.根据权利要求3所述的辐照装置(36)，其中所述剂量处理模块(90)适于收集在所述电子束(16)通过所述传感器装置(56)期间的不同时间所测得的第一剂量控制参数测量值，以产生所述电子束的图像。
5.根据权利要求4所述的辐照装置(36)，其中所述传感器装置(56)的所述导体(64)沿着基本上垂直指向于所述电子束发射器(10)在所述传感器装置(56)上的移动方向的线布置。
6.根据权利要求3所述的辐照装置(36)，其中所述传感器装置(56)的所述感测区域(58)至少覆盖位于所述感测区域(58)的平面(P1)中的整个所述电子束(16)的延伸部分，并且其中在所述电子束(16)通过所述传感器装置(56)期间检测所述第一控制参数一次。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的辐照装置，其中在所述剂量处理模块(90)中，所述第一剂量控制参数与第二剂量控制参数一起进行处理，以产生包含在所述感测区域(58)内的从所述电子束发射器(10)输送的所述电子束(16)的每区域单元的剂量率(千戈瑞/s)的剂量信息。
8.根据权利要求7所述的辐照装置，其中所述第二剂量控制参数包括馈送到所述电子束发射器(10)的电流和电压以及电子束发射器(10)相对于所述传感器装置(56)的每个导体(64)的位置。
9.根据权利要求7或8所述的辐照装置，其中所述剂量处理模块与发射器控制模块(92)以及辐照控制模块(94)通信，并且其中所述第二剂量控制参数适合于从所述发射器控制模块(92)和所述辐照控制模块(94)被发送到所述剂量处理模块(90)。
10.根据权利要求9所述的辐照装置(36)，其中所述发射器控制模块(92)被连接到用于测量通过所述电子束发射器(10)的灯丝(24)的电流和在所述电子出射窗(20)和所述灯丝(24)之间的电压的器件。
11.根据权利要求10所述的辐照装置(36)，其中所述剂量处理模块(90)适于在所述区域单元中的一个或几个中的剂量率不是在可接受的、预先设定的剂量率范围内的情况下提供反馈信号给所述辐照装置控制模块(94)。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的辐照装置(36)，其中所述传感器装置(56)包括支撑件(60)，所述导体(64)被布置在所述支撑件(60)中，并且其中所述导体(64)与所述支撑件(60)电绝缘。
13.根据权利要求7-12中任一项所述的辐照装置(36)，其中所述剂量处理模块(90)能够根据感测区域(58)中的每个区域单元的电子束的所述剂量率生成2D图像或2D矩阵，并且其中所述剂量处理模块(90)包括数字图像处理器件或矩阵处理器件，所述数字图像处理器件或矩阵处理器件能够将所生成的所述2D图像或2D矩阵与预先设定的2D图像或矩阵比较以用于检测所述图像或矩阵之间的不可接受的差异的目的。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的辐照装置，其中第一成组(70)的暴露的导体表面(68)被布置在共同的第一平面(P1)内，所述第一平面是第一传感器表面(102)并且对准所述感测区域(58)的第一部分。
15.根据权利要求14所述的辐照装置，其中所述电子束发射器(10)和传感器装置(56)被布置为彼此相对使得当所述电子束发射器通过所述传感器装置时，对应于所述电子出射窗(20)的表面的平面(P0)沿平行于所述传感器装置的所述第一平面(P1)的方向移动。
16.根据权利要求15所述的辐照装置，其中所述传感器装置(56)和所述电子束发射器(10)被布置为彼此相对使得当所述电子束发射器(10)通过所述传感器装置(56)时，在所述电子出射窗表面的所述平面(P0)和所述传感器装置(56)的所述第一平面(P1)之间形成在1至10毫米的范围内的距离。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的辐照装置，其中当所述电子出射窗沿垂直于所述第一方向(D1)或者相对于所述第一方向成角度的第二方向(D2)移动通过所述感测区域时，所述感测区域(58)具有大于由所述电子束(16)通过的、沿着第一方向(D1)的区域的最长延伸部分的在所述第一方向(D1)上的长度。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的辐照装置，其中所述第一成组的所述暴露的导体表面沿线一个接一个地布置。
19.根据权利要求18所述的辐照装置，其中所述线与所述第一方向(D1)对准。
20.根据权利要求14-19中任一项所述的辐照装置，其中第二成组(106)的暴露的导体表面(68)被布置在共同的第二平面(P2)内，所述第二平面：
作为第二传感器表面(104)；
平行于所述第一平面(P1)，并与所述第一平面(P1)沿基本上垂直于所述电子出射窗(20)的所述平面(P0)的方向并远离所述电子出射窗的所述平面间隔开；并且
与感测区域(58)的第二部分对准。
21.根据权利要求20所述的辐照装置，其中所述第二成组(106)的所述暴露的导体表面(68)沿线一个接一个地布置，所述线与所述第一方向(D1)对准。
22.根据权利要求12-21中任一项所述的辐照装置，其中所述支撑件(60)连接到电压电势并且部分地围绕所述导体(64)以形成等离子体屏蔽。
23.根据权利要求22所述的辐照装置，其中所述电压电势是接地电势。
24.根据权利要求12-23中任一项所述的辐照装置，其中每个导体(64)是通过所述支撑件(60)中的孔(62)布置的引脚，所述暴露的导体表面(68)是由在所述引脚的第一端的表面形成，并且，所述引脚的第二端被连接到绝缘电缆，所述电缆从所述支撑件(60)出来并连接到电流信号模块(74)。
25.根据权利要求12-23中任一项所述的辐照装置，其中每个导体(64)是通过所述支撑件(60)中的孔(62)布置的引脚，所述暴露的导体表面(68)是由在所述引脚的第一端的表面形成，并且，所述引脚的第二端从所述支撑件出来并形成被屏蔽的引脚连接器的凸起部件(76)的一部分。
26.根据权利要求25所述的辐照装置，其中所述被屏蔽的引脚连接器的凹陷部件(80)适于连接到所述被屏蔽的引脚连接器的所述凸起部件，并且将来自所述被屏蔽的引脚连接器的凹陷部件的电缆(86)连接到所述电流信号模块(74)。
27.根据权利要求2-26中任一项所述的辐照装置，其中所述传感器装置(56)位于辐照屏蔽(84)的内侧，而所述电流信号模块(74)位于所述辐照屏蔽的外侧。
28.根据前述权利要求中任一项所述的辐照装置，其中，其被设置在填充机内以用于对包装容器(12)进行灭菌，并且包括：
第一位置(35)，其作为包装容器进料点(42)，和
第二位置(37)，其作为包装容器出料点(44)，
其中，
所述电子束发射器(10)适于执行从所述第一位置(35)到所述第二位置(37)的第一移动，并且在所述第一移动期间，所述电子束发射器适于至少暂时地与包装容器(12)接合以辐照所述包装容器(12)，并且
所述电子束发射器适合于执行从所述第二位置(37)至所述第一位置(35)的第二移动，并且在所述第二移动期间，所述电子束发射器适于移动经过所述传感器装置，使得从所述电子出射窗(20)射出的所述电子束适于至少暂时位于所述传感器装置(56)的感测区域内。
29.根据权利要求28所述的辐照装置(36)，其中所述电子束发射器(10)被布置在能旋转的支架(38)上，并且其中所述支架适于让所述电子束发射器通过所述包装容器进料件(46)和所述包装容器出料件(54)。
30.根据权利要求19所述的辐照装置(36)，其中，其包括包装容器传送器件，该包装容器传送器件适于使所述包装容器(12)与所述支架(38)的旋转同步地且与所述电子束发射器(10)对准地从所述进料件(46)被传送到所述出料件(54)。
31.根据权利要求30所述的辐照装置(36)，其中所述包装容器传送器件还适于相对于所述电子束发射器(10)在非接合位置和接合位置之间移动所述包装容器(12)，在所述非接合位置，所述包装容器(12)和所述电子束发射器(10)彼此不接合，而在所述接合位置，所述包装容器(12)和所述电子束发射器(10)相互完全接合。
32.根据前述权利要求中任一项所述的辐照装置(36)，其中，其包括多于一个的电子束发射器(10)。
33.根据前述权利要求中任一项所述的辐照装置(36)，其中所述传感器装置(56)具有由表面区段组成的感测表面(58)，每个表面区段是导体(64)。
34.根据权利要求12-33中任一项所述的辐照装置(36)，其中所述支撑件(60)形成为由导电材料制成的盒，并且其中所述盒填充有电绝缘材料(66)。
35.一种用电子束(16)辐照物体(12)的方法，所述方法包括：
提供具有电子出射窗(20)的至少一个电子束发射器(10)，
提供用于检测所述电子束(16)的第一剂量控制参数的至少一个传感器装置(56)，
移动所述电子束发射器(10)通过传感器装置(56)，使得从所述电子出射窗(20)射出的所述电子束(16)在所述传感器装置(56)的感测区域(58)内通过，以及
将所述传感器装置(56)的至少一个导体(64)的导体表面(68)暴露于所述电子束(16)。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一剂量控制参数是在所述导体(64)中的每一个中产生的电流，其中所述方法包括用电流信号模块(74)测量所述电流这样的步骤。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述方法包括提供与电流信号模块(74)通信的剂量处理模块(90)这样的步骤。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：通过所述剂量处理模块(90)收集在所述电子束(16)通过所述传感器装置(56)期间的不同时间所测得的第一剂量控制参数测量值，以产生所述电子束的图像。
39.根据权利要求35-38中任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：在所述剂量处理模块(90)中，将所述第一剂量控制参数与第二剂量控制参数一起进行处理，以产生包含在所述感测区域(58)内的从所述电子束发射器(10)输送的所述电子束(16)的每区域单元的剂量率(千戈瑞/s)的剂量信息。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：在所述区域单元中的一个或几个中的所述剂量率不是在可接受的、预先设定的剂量率范围内的情况下将反馈信号发送给辐照装置控制模块(94)。
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