DE102011018933A1

DE102011018933A1 - Bestrahlung von Objekten in einer Leichtgasatmosphäre

Info

Publication number: DE102011018933A1
Application number: DE201110018933
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: ELECTRON CROSSLINKING AB
Current assignee: CROSSLINKING AB, SE
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: DE102011018933B4

Abstract

Es wird ein Gasbehältnis beschrieben, welches ein in dem Gasbehältnis befindliches Gasvolumen nach oben hin und seitlich gasdicht abschließt, wobei das Gasbehältnis nach unten hin ganz oder teilweise offen ist. Das Gasbehältnis ist dazu ausgelegt, mit einem Leichtgas befüllt zu werden, das eine geringere Dichte aufweist als Luft, wobei sich beim Befüllen des Gasbehältnisses ein oberer Bereich des Gasbehältnisses mit dem Leichtgas füllt. Im oberen Bereich des Gasbehältnisses ist ein Bestrahlungsbereich zur Bestrahlung von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasbehältnis sowie eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestrahlen von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden in einem Gasbehältnis.
Es sind verschiedene Anwendungsgebiete bekannt, bei denen Objekte sowie Oberflächen von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung bestrahlt werden. Eine Bestrahlung mit Elektronen oder UV-Strahlung kann beispielsweise durchgeführt werden, um die Oberfläche zu härten und somit widerstandsfähiger zu machen. Gemäß einer anderen Anwendung kann vorgesehen sein, eine Oberflächenbeschichtung auf die Oberfläche aufzubringen, welche dann mit Hilfe einer geeigneten Bestrahlung gehärtet wird. Beispielsweise können Lacke, Druckfarben und andere Oberflächenveredelungen mit Hilfe von Elektronenstrahlen, aber auch durch eine UV-Bestrahlung gehärtet werden. Entsprechend einem weiteren Anwendungsgebiet wird eine Bestrahlung mit Elektronen oder UV-Strahlung zum Zweck der Sterilisierung und Entkeimung von Objekten bzw. von Oberflächen eingesetzt. Eine Sterilisierung bzw. Entkeimung von Objekten und deren Oberflächen wird insbesondere im Pharmabereich, bei der Nahrungsmittelproduktion, bei der Getränkeabfüllung sowie allgemein im Verpackungsbereich durchgeführt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung zur Verfügung zu stellen, welche eine einfachere, schnellere und bessere Bestrahlung der Objekte ermöglicht.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch ein Gasbehältnis nach Anspruch 1, durch eine Bestrahlungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 sowie durch ein Verfahren zum Bestrahlen von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden gemäß Anspruch 16 gelöst.
Das erfindungsgemäße Gasbehältnis ist dazu ausgelegt, ein in dem Gasbehältnis befindliches Gasvolumen nach oben hin und seitlich gasdicht abzuschließen, wobei das Gasbehältnis nach unten hin ganz oder teilweise offen ist. Das Gasbehältnis ist dazu ausgelegt, mit einem Leichtgas befüllt zu werden, das eine geringere Dichte aufweist als Luft, wobei sich beim Befüllen des Gasbehältnisses ein oberer Bereich des Gasbehältnisses mit dem Leichtgas füllt. Im oberen Bereich des Gasbehältnisses ist ein Bestrahlungsbereich zur Bestrahlung von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Gasbehältnis ist nach oben hin und zu den Seiten hin gasdicht ausgebildet, zur Unterseite hin jedoch ganz oder teilweise offen. Das erfindungsgemäße Gasbehältnis kann auf einfache Weise mit Leichtgas befüllt werden. Wegen seiner geringeren Dichte erfährt das Leichtgas in Luft einen Auftrieb, und infolge dieses Auftriebs sammelt sich das Leichtgas im oberen Bereich des Gasbehältnisses.
Durch die zur Unterseite hin ganz oder teilweise offene Ausgestaltung des Gasbehältnisses wird erreicht, dass die zu bestrahlenden Objekte von der Unterseite her auf einfache und unkomplizierte Weise in den mit Leichtgas befüllten Bestrahlungsbereich des Gasbehältnisses eingeführt und ebenso einfach nach der Bestrahlung wieder aus dem Gasbehältnis herausgeführt werden können. Dadurch kann die Bestrahlung mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden schneller und effizienter durchgeführt werden, und der Durchsatz wird verbessert. Beispielsweise kann ein kontinuierlicher Durchlauf von zu bestrahlenden Objekten realisiert werden. Beim Einführen der zu bestrahlenden Objekte in das Gasbehältnis und beim Ausführen der Objekte aus dem Gasbehältnis ist es nicht notwendig, die Objekte durch irgendwelche Schleusen zu führen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gasbehältnis dazu ausgelegt, ein Gasvolumen zu halten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließen die Wandungen des Gasbehältnisses ein im Gasbehältnis befindliches Gasvolumen nach oben hin und seitlich gasdicht ab. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet sich beim Befüllen des Gasbehältnisses mit Leichtgas eine Luft-Leichtgas-Grenze im Gasbehältnis aus. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Luft-Leichtgas-Grenzfläche durch Befüllen, Nachfüllen und Entnehmen von Leichtgas einstellbar. Vorzugsweise ist das Gasbehältnis als nach oben hin und seitlich gasdicht geschlossene Haube ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Leichtgas um Helium. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gasbehältnis einen Wärmetauscher, welcher dazu ausgelegt ist, das innerhalb des Gasbehältnisses befindliche Gasvolumen auf einer Temperatur von 0°C bis zu 150°C zu halten. Vorzugsweise umfasst die Bestrahlungsvorrichtung mindestens einen Füllstandssensor zum Ermitteln des Füllstands von Leichtgas in dem Gasbehältnis. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bestrahlungsvorrichtung mindestens einen Sauerstoffsensor zum Ermitteln des Füllstands von Leichtgas in dem Gasbehältnis.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zu bestrahlende Objekte durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zu bestrahlende Objekte durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in kontinuierlichem Durchlauf in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch in kontinuierlichem Durchlauf wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die zu bestrahlenden Objekte im kontinuierlichen Betrieb in das Gasbehältnis hinein und nach der Bestrahlung wieder heraus geführt. Im Vergleich zu einem getakteten Betrieb ermöglicht eine Bestrahlung im kontinuierlichen Betrieb einen höheren Durchsatz und somit eine bessere Effizienz bei der Bestrahlung. Da das Gasbehältnis nach unten ganz oder teilweise offen ausgebildet ist, ist es nicht notwendig, die zu bestrahlenden Objekte über getaktete Schleusen in das Gasbehältnis hinein oder aus dem Gasbehältnis heraus zu schleusen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Unterseite des Gasbehältnisses mindestens eine Durchführöffnung auf, wobei zu bestrahlende Objekte durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Wandung des Gasbehältnisses als Abschirmung gegen Röntgenstrahlen ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Unterseite des Gasbehältnisses eine Bodenplatte mit Abschirmung gegen Röntgenstrahlen angebracht, wobei die Bodenplatte mindestens eine Durchführöffnung zum Einführen von Objekten in das Gasbehältnis und zum Herausführen von Objekten aus dem Gasbehältnis umfasst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Unterseite des Gasbehältnisses abgeschirmte Kanäle zum Einführen von Objekten in das Gasbehältnis und zum Herausführen von Objekten aus dem Gasbehältnis.
Eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden umfasst ein Gasbehältnis wie oben beschrieben, sowie eine Bestrahleinheit, die dazu ausgelegt ist, den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden zu bestrahlen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bestrahleinheit außen an dem Gasbehältnis angebracht. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Bestrahleinheit in das Gasbehältnis integriert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Bestrahleinheit um eine Elektronenstrahleinheit, die dazu ausgelegt ist, den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses mit Elektronen zu bestrahlen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektronenstrahleinheit relativ zum Gasbehältnis so angeordnet, dass beschleunigte Elektronen in den Bestrahlungsbereich des Gasbehältnisses eintreten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektronenstrahleinheit ein Elektronenaustrittsfenster auf, wobei die Elektronenstrahleinheit und das Elektronenaustrittsfenster relativ zum Gasbehältnis so angeordnet sind, dass beschleunigte Elektronen durch das Elektronenaustrittsfenster hindurch in den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses eintreten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektronenstrahleinheit ein Elektronenaustrittsfenster auf, wobei das Elektronenaustrittsfenster ein innerhalb der Elektronenstrahleinheit herrschendes Vakuum abgrenzt gegenüber dem Leichtgas innerhalb des oberen Bereichs des Gasbehältnisses.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist im oberen Bereich des Gasbehältnisses, der als Bestrahlungsbereich ausgelegt ist, mindestens ein Reflektor angeordnet, welcher die von der Elektronenstrahleinheit ausgesendeten Elektronen zu den zu bestrahlenden Objekten hin reflektiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektronenstrahleinheit so angeordnet, dass die Elektronen mit einer horizontalen oder schräg nach oben gerichteten Strahlrichtung aus der Elektronenstrahleinheit austreten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektronenstrahleinheit so angeordnet, dass die Elektronen mit einer horizontalen oder schräg nach oben gerichteten Strahlrichtung aus der Elektronenstrahleinheit austreten, wobei die Strahlrichtung der Elektronen um einen Winkel zwischen 0° und 45° relativ zur Horizontalen geneigt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elektronenstrahleinheit relativ zu den zu bestrahlenden Objekten so ausgerichtet, dass eine Strahlrichtung, mit der die Elektronen aus der Elektronenstrahleinheit austreten, einer bevorzugte Bestrahlungsrichtung der zu bestrahlenden Objekte entspricht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektronenstrahleinheit eine separate Abschirmung gegen Röntgenstrahlen auf. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist für das Gasbehältnis und die Elektronenstrahleinheit eine gemeinsame Abschirmung gegen Röntgenstrahlen vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Bestrahleinheit um eine UV-Strahlungseinheit, die dazu ausgelegt ist, den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses mit UV-Strahlung zu bestrahlen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bestrahlungsvorrichtung eine Transportvorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, zu bestrahlende Objekte durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in das Innere des Gasbehältnisses zu transportieren, durch den Bestrahlungsbereich des Gasbehältnisses zu bewegen, wo die Objekte durch die Bestrahleinheit mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden bestrahlt werden, die bestrahlten Objekte nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch wieder aus dem Gasbehältnis heraus zu transportieren. Eine derartige Transportvorrichtung ermöglicht es, die zu bestrahlenden Objekte automatisiert in die Bestrahlungsvorrichtung einzuführen, zu bestrahlen und wieder herauszuführen. Mit Hilfe der Transportvorrichtung wird erreicht, dass innerhalb einer gewissen Zeitspanne eine große Menge von Objekten auf definierte Weise bestrahlt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Transportvorrichtung als Förderband ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Transportvorrichtung dazu ausgelegt, zu bestrahlende Objekte in kontinuierlichem Betrieb durch die Bestrahlungsvorrichtung zu führen. Im kontinuierlichen Betrieb transportiert die Transportvorrichtung zu bestrahlende Objekte in ständigem Durchlauf durch die Bestrahlungsvorrichtung. Dadurch kann bei der Bestrahlung ein hoher Durchsatz erzielt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Transportvorrichtung dazu ausgelegt, in einem ersten Durchgang eine erste Seite der zu bestrahlenden Objekte zu bestrahlen, anschließend innerhalb des Gasbehältnisses eine Orientierung der zu bestrahlenden Objekte relativ zur Bestrahleinheit zu verändern, und in einem zweiten Durchgang eine zweite Seite der zu bestrahlenden Objekte zu bestrahlen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den zu bestrahlenden Objekten um Vorformlinge, und die Transportvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Vorformlinge schräg nach unten geneigt zur Horizontalen zu transportieren, wobei beim Eintreten eines Vorformlings in den mit Leichtgas befüllten Bereich des Gasbehältnisses im Vorformling befindliche Luft aus dem Vorformling herausfließt und durch Leichtgas ersetzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bestrahlungsvorrichtung dazu ausgelegt, ein bahnförmiges Material mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden zu bestrahlen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den zu bestrahlenden Objekten um Vorformlinge, insbesondere um Vorformlinge für PET-Flaschen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Bestrahlung der Vorformlinge zum Entkeimen der Vorformlinge durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bestrahlen von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden in einem Gasbehältnis. Dabei ist ein oberer Bereich des Gasbehältnisses mit einem Leichtgas gefüllt, das eine geringere Dichte aufweist als Luft. Das Gasbehältnis schließt das darin befindliche Volumen von Leichtgas nach oben hin und seitlich gasdicht ab, wobei das Gasbehältnis nach unten hin ganz oder teilweise offen ist. Das Verfahren umfasst das Einführen des zu bestrahlenden Objekts in das Gasbehältnis, das Bestrahlen des Objekts mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden in einem hierfür im oberen Bereich des Gasbehältnisses vorgesehenen Bestrahlungsbereich, und das Herausführen des bestrahlten Objekts aus dem Gasbehältnis.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung;
2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung;
3 eine schematische Darstellung einer Elektronenstrahleinheit;
4A die Ausbreitung und Streuung von Elektronen in einer Luftatmosphäre;
4B die Ausbreitung und Streuung von Elektronen in einer Heliumatmosphäre;
5 zwei unterschiedliche Vorformlinge;
6 eine Bestrahlungsvorrichtung für Vorformlinge im Querschnitt;
7 eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung, die eine Bestrahlung von mehreren Seiten her ermöglicht; und
8 verschiedene Abschirmmaßnahmen zur Abschirmung von Sekundärstrahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung.
Beschleunigte Elektronen eignen sich sehr gut zur Härtung von Lacken, Farben und Oberflächen sowie zur Entkeimung von Oberflächen und Objekten. Beschleunigte Elektronen können auch zur Bestrahlung von Formteilen eingesetzt werden.
Während bei ebenen Oberflächen eine gleichmäßige Elektronenbestrahlung ohne größere Probleme durchführbar ist, ist es bei der Bestrahlung von Formteilen wesentlich schwieriger, sämtliche Bereiche der häufig unregelmäßig geformten Oberflächen gleichmäßig mit Elektronen zu bestrahlen. Oft werden Frontseiten, die dem Elektronenstrahler frontal zugewandt sind, mit einer wesentlich höheren Bestrahlungsdosis beaufschlagt als die Seitenwände eines Formteils, denn die Seitenwände des Formteils werden nur von denjenigen Elektronen erreicht, die infolge von Streuung eine Änderung der Flugrichtung erfahren. Wenn die Bestrahlung von Formteilen in einer Luftatmosphäre durchgeführt wird, müssen auf Seiten des Elektronenstrahlers relativ hohe Beschleunigungsspannungen verwendet werden, um auch für die Seitenwänden eines Formteils eine hinreichend hohe Bestrahlungsdosis zu erreichen. In diesem Fall wird aber die Bestrahlungsdosis für diejenigen Oberflächenbereiche des Formteils, die dem Elektronenstrahler frontal zugewandt sind, sehr hoch. Allerdings werden die Elektronen durch die hohe Beschleunigungsspannung auf sehr hohe Energien beschleunigt, was dazu führt, dass sie relativ tief in das zu bestrahlende Material eindringen. Dies ist jedoch häufig unerwünscht. Zur Sterilisierung und Entkeimung eines bestrahlten Gegenstandes ist es beispielsweise völlig ausreichend, wenn die Elektronen nur in die oberflächennahe Schicht eindringen. Durch ein tieferes Eindringen von hochbeschleunigten Elektronen kann es zu einer unerwünschten Zersetzung des Materials und beispielsweise auch zu einer unerwünschten Geruchsentwicklung kommen. Darüber hinaus kommt es bei Verwendung hoher Beschleunigungsspannungen in einer Luftatmosphäre infolge der hohen Energie der beschleunigten Elektronen zur Entstehung von Ozon, das stark korrosiv wirkt und deshalb geeignet ist, die Materialoberflächen zusätzlich anzugreifen. Insofern ist es für viele Anwendungen wünschenswert, mit geringeren Beschleunigungsspannungen eine ausreichende Bestrahlung zu erzielen.
Hierzu wird entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bestrahlung in einer Leichtgasatmosphäre durchgeführt, beispielsweise in Helium. Im Vergleich zur Dichte von Luft, welche ca. 1,25 g/cm³ beträgt, weist Helium eine etwa sieben Mal geringere Dichte von ca. 0,18 g/cm³ auf.
Für den Fall einer Bestrahlung mit beschleunigten Elektronen ist es aus verschiedenen Gründen vorteilhaft, die Bestrahlung innerhalb einer Leichtgasatmosphäre durchzuführen. Wenn eine Bestrahlung mit Elektronen in einer Leichtgasatmosphäre durchgeführt wird, erhöht sich die Reichweite der beschleunigten Elektronen infolge der geringen Dichte des Leichtgases (z. B. Helium) deutlich. Dadurch können auch weiter entfernte Oberflächenbereiche der zu bestrahlenden Objekte ohne Probleme von den beschleunigten Elektronen erreicht werden. Darüber hinaus ist es möglich, die zur Beschleunigung der Elektronen verwendete Beschleunigungsspannung abzusenken und dennoch eine ausreichende Elektronenreichweite zu erzielen. Durch die Verwendung einer verringerten Beschleunigungsspannung dringen die Elektronen weniger tief in das bestrahlte Material ein, was insbesondere bei Anwendungen im Bereich der Entkeimung und Sterilisation von Vorteil ist. Infolge der geringeren Eindringtiefe werden die materialzersetzenden und korrosiven Effekte der Elektronenbestrahlung deutlich verringert. Außerdem kommt es nicht zu störender Geruchsentwicklung. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Leichtgas wie z. B. Helium als Medium für die Elektronenbestrahlung ist, dass hier kein Ozon entsteht. Insofern sind sowohl die Apparaturen als auch die zu bestrahlenden Objekte nicht der korrosiven Wirkung von Ozon ausgesetzt.
Alternativ zur Bestrahlung mit Elektronen eignet sich auch die UV-Bestrahlung zur Härtung und Vernetzung von Lacken, Druckfarben und zur Härtung von Oberflächen. Zur Entkeimung und Sterilisierung von Oberflächen und Objekten kann die UV-Bestrahlung ebenfalls eingesetzt werden. Während zur Aushärtung von speziellen UV-reaktiven Lacken, Klebstoffen und Druckfarben UV-Strahlung mit einer Wellenlänge im UV-A, UV-B und UV-C Bereich verwendet werden kann, wird für die UV-Desinfektion häufig auch UV-Strahlung mit Wellenlängen unterhalb von 250 nm eingesetzt. Beispielsweise liefern Niederdruck-Quecksilberdampflampen eine UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm.
Allerdings ist UV-Strahlung unterhalb von 200 nm so kurzwellig bzw. energiereich, dass es in Luftatmosphäre durch molekularen Sauerstoff (O₂) absorbiert wird. Dabei wird der molekulare Sauerstoff in zwei freie Sauerstoffradikale gespalten, die jeweils mit einem weiteren Molekül Sauerstoff (O₂) zu Ozon (O₂) weiterreagieren. UV-Strahlung mit Wellenlängen kleiner 200 nm wird daher in Luft stark geschwächt und kann sich nicht mehr normal ausbreiten.
Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird auch bei einer Bestrahlung mit UV-Strahlung oder mit einer Kombination aus Elektronen und UV-Strahlung vorgeschlagen, die Bestrahlung in einer Leichtgasatmosphäre durchzuführen, beispielsweise in Helium.
Auch für den Fall einer Bestrahlung mit UV-Strahlung ergeben sich erhebliche Vorteile, wenn die Bestrahlung in einer Leichtgasatmosphäre durchgeführt wird. In einer Leichtgasatmosphäre gibt es keinen molekularen Sauerstoff, und deshalb wird auch kurzwellige UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von unter 200 nm nicht absorbiert. In einer Leichtgasatmosphäre können sich auch die energiereichen Anteile der UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 200 nm ungehindert ausbreiten. Ein weiterer Vorteil ist, dass in einer Leichtgasatmosphäre durch die UV-Strahlung kein Ozon erzeugt wird.
Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Bestrahlung mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden in einem speziellen Gasbehältnis durchgeführt, das in 1 gezeigt ist. Das Gasbehältnis 100 umfasst eine obere Deckplatte 101 sowie vier Seitenwände 102. Die obere Deckplatte 101 sowie die vier Seitenwände 102 sind gasdicht miteinander verbunden und bilden eine gasdichte Haube zur Aufnahme des Leichtgases. An der Unterseite des Gasbehältnisses 100 befindet sich eine Öffnung 103. Durch diese Öffnung 103 kann entsprechend den Pfeilen 104 Leichtgas in das Gasbehältnis 100 eingefüllt werden. Bei dem Leichtgas kann es sich beispielsweise um Helium handeln, welches eine Dichte von ca. 0,18 g/cm³ aufweist. Da die Dichte von Helium etwa sieben Mal geringer ist als die Dichte von Luft, welche ca. 1,25 g/cm³ beträgt, wird das Gasbehältnis 100 von oben nach unten mit Helium befüllt. Die im Gasbehältnis 100 befindliche Luft wird verdrängt. Auf diese Weise bildet sich im oberen Bereich des Gasbehältnisses 100 ein mit Leichtgas befüllter Bereich aus. Zwischen dem mit Leichtgas befüllten oberen Bereich und der Umgebungsluft bildet sich eine Luft-Leichtgas-Grenzfläche 105 aus.
Die Bestrahlung von Objekten wird in dem mit Leichtgas befüllten oberen Bereich des Gasbehältnisses 100 durchgeführt. Der obere Bereich des Behältnisses 100 dient also zugleich als Bestrahlungsbereich für die Bestrahlung von Objekten mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden. Zur Durchführung der Bestrahlung ist eine Bestrahleinheit 106 vorgesehen, die bei der in 1 gezeigten Ausführungsform seitlich an das Gasbehältnis 100 angeflanscht ist. Die Bestrahleinheit 106 umfasst ein Strahlenaustrittsfenster 107, durch das die beschleunigten Elektronen bzw. die UV-Strahlung austreten. Die Bestrahleinheit 106 ist dabei so an dem Gasbehältnis 100 angebracht, dass die beschleunigten Elektronen oder die UV-Strahlung oder eine Kombination aus beiden unmittelbar in den oberen Bereich des Gasbehältnisses 100 gelangen, welcher als Bestrahlungsbereich dient.
Das in 1 gezeigte Gasbehältnis 100 ist in Form einer Haube ausgebildet, welche zwar nach oben hin und zu den Seiten hin gasdicht ausgebildet ist, zur Unterseite hin jedoch ganz oder teilweise offen ist. Durch diese Ausgestaltung des Gasbehältnisses 100 wird erreicht, dass die zu bestrahlenden Objekte von der Unterseite her auf einfache und unkomplizierte Weise in den mit Leichtgas befüllten Bestrahlungsbereich des Gasbehältnisses 100 eingeführt und ebenso einfach nach der Bestrahlung wieder aus dem Gasbehältnis herausgeführt werden können.
Wegen seiner geringeren Dichte erfährt das Leichtgas in Luft einen Auftrieb, und infolge dieses Auftriebs sammelt sich das Leichtgas im oberen Bereich des Gasbehältnisses 100, welches als gasdichte Haube ausgebildet ist. Durch diese Konstruktionsweise kann das Gasbehältnis 100 auf einfache Weise von der Unterseite aus mit einem Leichtgas wie beispielsweise Helium befällt werden.
Die in 1 gezeigte Bestrahlungsvorrichtung ist beispielsweise dazu ausgelegt, Vorformlinge 108, welche beispielsweise zur Herstellung von PET-Flaschen verwendet werden, mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden zu bestrahlen. Hierzu werden die Vorformlinge 108 mittels einer geeigneten Fördervorrichtung von unten her in das Gasbehältnis 100 eingeführt und am Strahlenaustrittsfenster 107 vorbeigeführt. Dies ist in 1 durch die beiden Pfeile 109, 110 veranschaulicht. Während die Vorformlinge 108 an der Bestrahlungseinheit 106 vorbei bewegt werden, werden sie je nach Ausführungsform entweder mit Elektronen oder mit UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden bestrahlt. Die Bestrahlung der Vorformlinge 108 kann beispielsweise zu dem Zweck erfolgen, die Vorformlinge zu sterilisieren bzw. zu entkeimen. Nach der Bestrahlung werden die bestrahlten Vorformlinge 108 wieder aus dem Gasbehältnis 100 herausgeführt. An der Unterseite 103 des Gasbehältnisses 100 können die bestrahlen Vorformlinge 108 entnommen werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Bestrahlungseinheit 106 als Elektronenstrahleinheit ausgebildet, welche beschleunigte Elektronen zur Verfügung stellt. Die Elektronenstrahleinheit ist dazu ausgelegt, Elektronen zu erzeugen und mittels einer Hochspannung auf eine gewünschte Energie zu beschleunigen. Dabei ist das Innere der Elektronenstrahleinheit evakuiert, innerhalb der Elektronenstrahleinheit herrscht ein Vakuum. Das Strahlaustrittsfenster 107 kann beispielsweise als dünne Metallfolie realisiert sein, welche von den beschleunigten Elektronen leicht durchdrungen werden kann. Durch das Strahlenaustrittsfenster 107 wird der mit Helium befüllte obere Bereich des Gasbehältnisses 100 von dem innerhalb der Elektronenstrahleinheit herrschenden Vakuum getrennt.
Die in 1 gezeigte Bestrahlungsvorrichtung bietet insbesondere den Vorteil, dass die Elektronenbestrahlung innerhalb einer Leichtgasatmosphäre durchgeführt werden kann. Dies vergrößert zum einen die Reichweite der Elektronen, zum anderen kann die benötigte Beschleunigungsspannung niedriger ausgelegt werden. Durch die verringerte Beschleunigungsspannung wird auch der Aufwand für die Abschirmung von Sekundärstrahlung wie z. B. Röntgenstrahlung deutlich verringert. Bei der in 1 gezeigten Anordnung kann das Gasbehältnis 100 selbst beispielsweise aus Abschirmmaterialien aufgebaut sein. Beispielsweise kann das Gasbehältnis 100 als Stahlkonstruktion oder als Blei-Stahl-Konstruktion realisiert sein. Beispielsweise können die obere Deckplatte 101 sowie die Seitenwände 102 aus Stahlplatten bzw. aus einer Abfolge von Stahlplatten und Bleiplatten aufgebaut sein. Auch die Wandung der angeflanschten Bestrahleinheit 106 kann als Stahlkonstruktion oder als Blei-Stahl-Konstruktion ausgeführt sein. Dadurch können die beim Aufprall von beschleunigten Elektronen entstehenden Röntgenstrahlen gegenüber der Außenwelt abgeschirmt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die höhere Reichweite der Elektronen innerhalb der Leichtgasatmosphäre auch an weiter entfernten Oberflächenbereichen der zu bestrahlenden Objekte eine ausreichend hohe Bestrahlungsdosis erzielt wird. Dadurch ist gewährleistet, dass sämtliche Oberflächen eines zu bestrahlenden Objekts einer hinreichend hohen Bestrahlungsdosis ausgesetzt sind, und zwar auch dann, wenn die entsprechenden Oberflächenbereiche des zu bestrahlenden Objekts von der Elektronenquelle abgewandt sind und lediglich von gestreuten Elektronen erreicht werden. Auf diese Weise kann beispielsweise bei Vorformlingen eine vollständige Entkeimung erzielt werden.
Entsprechend einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Bestrahlungseinheit 106 als UV-Strahlungseinheit ausgebildet, welche UV-Strahlung in mindestens einem der folgenden Spektralbereiche emittiert: Nahes UV (UV-A), mittleres UV (UV-B), Fernes UV (UV-C-FUV), Vakuum-UV (UV-C-VUV), Extremes UV (EUV, XUV). Zur Härtung von UV-reaktiven Lacken, Klebstoffen und Farben wird beispielsweise UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 250 nm und 400 nm eingesetzt. Zur Erzeugung derartiger UV-Strahlung können beispielsweise Mitteldrucklampen verwendet werden. Für die Sterilisierung und Entkeimung von Oberflächen und Objekten wird höherenergetische UV-Strahlung benötigt, welche eine Wellenlange unterhalb von ca. 250 nm aufweist. Für die UV-Desinfektion können beispielsweise Niederdruck-Quecksilberdampflampen verwendet werden. Durch die Verwendung einer Leichtgasatmosphäre ergibt sich im Fall einer UV-Bestrahlung insbesondere der Vorteil, dass die UV-Strahlung beim Durchdringen der Leichtgasatmosphäre nicht geschwächt wird und sich daher ungehindert ausbreiten kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Entstehung von Ozon verhindert wird.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Bestrahlung der Objekte eine Kombination von Elektronenbestrahlung und UV-Bestrahlung eingesetzt. Entsprechend dieser Ausführungsform ist die Bestrahlungseinheit 106 als kombinierte Elektronen- und UV-Bestrahlungseinheit ausgebildet, welche sowohl Elektronen als auch UV-Strahlung emittiert. Da sich das Ausbreitungsverhalten von Elektronen vom Ausbreitungsverhalten der UV-Strahlung unterscheidet, bietet eine Kombination aus Elektronenbestrahlung und UV-Bestrahlung die Möglichkeit, eine möglichst umfassende Bestrahlung der zu bestrahlenden Objekte zu erzielen.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können innerhalb eines erfindungsgemäßen Gasbehältnisses Objekte mit jedwelcher Art von ionisierender Strahlung bestrahlt werden. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Gasbehältnis auch dazu verwendet werden, Objekte mit Röntgenstrahlung oder γ-Strahlung zu bestrahlen.
In 2 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung gezeigt. In diesem Querschnitt ist das als Haube ausgebildete Gasbehältnis 200 zu erkennen, das eine obere Wandung 201 sowie Seitenwände 202, 203 umfasst. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist als Bestrahleinheit eine Elektronenstrahleinheit 204 vorgesehen. Die Elektronenstrahleinheit 204 ist an der Seitenwand 203 angeflanscht und liefert die zur Bestrahlung benötigten hochenergetischen Elektronen.
Zur Realisierung der in 2 gezeigten Elektronenstrahleinheit 204 kommen verschiedene Typen von Elektronenstrahlern in Frage. Bei der Elektronenstrahleinheit 204 kann es sich beispielsweise um einen Mehrkathoden-Elektronenstrahler oder um einen Elektronenstrahler vom Scanner-Typ handeln. Alternativ dazu könnte auch ein Elektronenstrahler eingesetzt werden, bei dem die Elektronen mit Hilfe einer Hochfrequenz beschleunigt werden. Die Elektronenstrahleinheit 204 ist dazu ausgelegt, die Elektronen zum Elektronenaustrittsfenster 205 hin zu beschleunigen. Die beschleunigten Elektronen treten durch das Elektronenaustrittsfenster 205 hindurch in den oberen Bereich des Gasbehältnisses 200 ein. Die Richtung der austretenden Elektronen ist in 2 durch die Pfeile 206 veranschaulicht.
Von der Unterseite 207 aus kann das Gasbehältnis 200 mit Leichtgas befüllt werden, beispielsweise mit Helium. Die Befüllung des Gasbehältnisses 200 mit Leichtgas ist in 2 durch die Pfeile 208 veranschaulicht. Das Leichtgas sammelt sich im oberen Teil des Gasbehältnisses 200 und bildet dort einen gasgefüllten Bereich 209. Da sich das Leichtgas infolge des Auftriebs im oberen Teil des Gasbehältnisses 200 sammelt, bildet sich am unteren Ende des eingefüllten Leichtgasvolumens eine Leichtgas-Luft-Grenzfläche 210 aus. Diese Leichtgas-Luft-Grenzfläche 210 bildet die Grenze zwischen dem eingefüllten Leichtgasvolumen und der Umgebungsluft.
Das Gasbehältnis 200 ist an seiner Unterseite 207 ganz oder teilweise offen. Insofern können die zu bestrahlenden Objekte 211 über die offene Unterseite 207 in das Gasbehältnis 200 eingeführt und nach der Bestrahlung über die offene Unterseite 207 wieder aus dem Gasbehältnis 200 herausgeführt werden. Im oberen Bereich des Gasbehältnisses 200, welcher als Bestrahlungsbereich ausgebildet ist, werden die Objekte 211 mit den beschleunigten Elektronen beaufschlagt, welche in Richtung der Pfeile 206 aus dem Elektronenaustrittsfenster 205 austreten. Da sich im oberen Bereich des Gasbehältnisses 200 eine Leichtgasatmosphäre befindet, ist die Reichweite der beschleunigten Elektronen in der Leichtgasatmosphäre deutlich größer als in Luft. Daher können auch entferntere Oberflächenbereiche der zu bestrahlenden Objekte 211 mit einer ausreichend hohen Bestrahlungsdosis beaufschlagt werden.
Optional kann innerhalb des Gasbehältnisses 200 mindestens ein Reflektor 212 angeordnet sein. Der Reflektor 212 ist dazu ausgelegt, eintreffende Elektronen zurück zu reflektieren. Mit Hilfe des Reflektors 212 kann die Bestrahlungsdosis an den vom Elektronenaustrittsfenster 205 abgewandten Bereichen der Objekte 211 weiter erhöht werden. Vorzugsweise ist der Reflektor 212 innerhalb des Gasbehältnisses 200 gegenüberliegend zur Elektronenstrahleinheit 204 angeordnet. Die zu bestrahlenden Objekte 211 werden bei dieser Anordnung im Zwischenraum zwischen dem Elektronenaustrittsfenster 205 und dem Reflektor 212 transportiert. Auf diese Weise werden die zu bestrahlenden Objekte 211 von beiden Seiten her mit Elektronen beaufschlagt.
Optional kann innerhalb des Gasbehältnisses 200 außerdem ein Wärmetauscher 213 angeordnet sein, der dazu ausgelegt ist, das im Gasbehältnis 200 befindliche Leichtgas auf einer bestimmten Temperatur zu halten. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Temperatur des Leichtgases auf einer vorgegebenen Temperatur in etwa konstant zu halten. Vorzugsweise sollte das Leichtgas auf einer Temperatur zwischen 0°C und 150°C gehalten werden. Mit Hilfe des Wärmetauschers 213 können auch über längere Zeiträume hinweg gleichbleibende Bestrahlungsbedingungen realisiert werden. Wenn das Leichtgas auf einer im Vergleich zur Umgebungsluft erhöhten Temperatur gehalten wird, wird die Gasdichte des Leichtgases weiter verringert. Durch diese Verringerung der Gasdichte wird die Reichweite der aus dem Elektronenaustrittsfenster 205 austretenden Elektronen weiter erhöht. Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, die Temperatur des Leichtgases auf einer gegenüber der Umgebungsluft erhöhten Temperatur von bis zu ca. 150°C zu halten.
Optional kann zur Erfassung des Füllstandes im Gasbehältnis 200 ein Füllstandssensor 214 vorgesehen sein. Bei dem Füllstandssensor 214 kann es sich beispielsweise um einen Sauerstoffsensor handeln. Wenn der Sauerstoffsensor einen Sauerstoffgehalt anzeigt, der dem Sauerstoffgehalt von Luft entspricht, dann ist das Gasbehältnis 200 noch nicht ausreichend mit Leichtgas gefüllt. Wenn der Sauerstoffsensor dagegen einen Sauerstoffgehalt nahe bei Null anzeigt, dann zeigt dies, dass sich das im Gasbehältnis 200 befindliche Leichtgasvolumen bis zum Füllstandsensor 214 hin erstreckt. In diesem Fall ist das Gasbehältnis 200 mit einer ausreichenden Menge an Leichtgas gefüllt. Der Füllstandssensor 214 sollte daher so angeordnet sein, dass seine Höhe etwa dem gewünschten Leichtgasvolumen im Gasbehältnis 200 entspricht.
3 zeigt ein Beispiel eines Elektronenstrahlers, welcher zur Erzeugung von beschleunigten Elektronen eingesetzt werden kann. Die Erzeugung und Beschleunigung der Elektronen erfolgt dabei im Vakuum. Der Elektronenstrahler umfasst mindestens eine Heizkathode 300, welche beispielsweise in Form eines Kathodendrahts ausgebildet sein kann. Der Elektronenstrahler umfasst ein primäres Gitterelement 301 sowie ein sekundäres Gitterelement 302. Die beiden Gitterelemente 301, 302 sind vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden und befinden sich insofern auf demselben elektrischen Potential. Die Gitterelemente 301, 302 sind dazu ausgelegt, die Elektronen von der Heizkathode 300 abzuziehen, gleichmäßig zu verteilen und einer Vorbeschleunigung zu unterziehen. Zu diesem Zweck wird zwischen die Heizkathode 300 einerseits und die Gitterelemente 301, 302 andererseits eine einstellbare Gitterspannung angelegt, die von einer Spannungsquelle 303 zur Verfügung gestellt wird. Diese Gitterspannung kann beispielsweise im Bereich von –30 V bis +300 V variiert werden. Wenn die beiden Gitterelemente 301, 302 im Vergleich zu der Heizkathode 300 auf ein negatives Potential gelegt werden, dann kommt kein Elektronenfluss zustande. Werden die beiden Gitterelemente 301, 302 dagegen auf ein im Vergleich zu der Heizkathode 300 positives Potential gelegt, dann werden die ausgetretenen Elektronen von der Heizkathode 300 abgezogen, und so beschleunigt, dass sie durch das primäre Gitterelement 301 und das sekundäre Gitterelement 302 hindurch fliegen.
Das primäre Gitterelement 301 kann beispielsweise als vergleichsweise grobmaschiges Gitter ausgebildet sein, während das sekundäre Gitterelement 302 als feinmaschiges Gitter ausgebildet ist. Derartige Gitterelemente können beispielsweise durch Ätzen oder mittels Laserstrukturierung hergestellt werden.
Hauptsächlich erfolgt die Beschleunigung der Elektronen jedoch zwischen dem sekundären Gitterelement 302 und einem Elektronenaustrittsfenster 304. Das Elektronenaustrittsfenster 304 dient dazu, das Vakuum im Inneren des Elektronenstrahlers gegenüber dem normalen Luftdruck außerhalb des Elektronenstrahlers abzudichten, wobei die beschleunigten Elektronen durch das Elektronenaustrittsfenster hindurch treten können. Typischerweise umfasst das Elektronenaustrittsfenster 304 eine Stützkonstruktion, beispielsweise eine Lochfeldplatte oder eine Lamellenkonstruktion, sowie eine an der Außenseite der Stützkonstruktion angebrachte dünne Metallfolie, durch die die beschleunigten Elektronen hindurch treten können. Zur Verwendung als Elektronenaustrittsfenster eignet sich beispielsweise eine Titanfolie mit einer Dicke zwischen 6 μm und 20 μm.
Die eigentliche Beschleunigung erfahren die Elektronen erst nach dem sekundären Gitterelement 302. Die bereits vorbeschleunigten Elektronen werden beim Durchlaufen eines elektrischen Feldes zwischen dem sekundären Gitterelement 302 und dem Elektronenaustrittsfenster 304 stark beschleunigt. Beispielsweise kann zwischen den Gitterelementen 301, 302 und dem Elektronenaustrittsfenster 304 eine Beschleunigungsspannung angelegt werden, die beispielsweise zwischen 40 kV und 300 kV beträgt. Dabei kann das Elektronenaustrittsfenster 304 als Anode dienen, welche vorzugsweise geerdet wird. Die benötigte Beschleunigungsspannung wird von einer Spannungsquelle 305 zur Verfügung gestellt. Die beschleunigten Elektronen treten durch das Elektronenaustrittsfenster 304 aus dem Elektronenstrahler aus. Auf diese Weise kann der Elektronenstrahler ein Bestrahlungsfeld von beschleunigten Elektronen zur Verfügung stellen.
Die 4A und 4B zeigen einen Vergleich zwischen der Ausbreitung von Elektronen in Luft und in Helium. 4A zeigt die Ausbreitung und Streuung von beschleunigten Elektronen in Luft, während 4B die Ausbreitung und Streuung von beschleunigten Elektronen in einer Heliumatmosphäre zeigt. Um den direkten Vergleich zu ermöglichen, werden sowohl die in 4A gezeigten Elektronen als auch die in 4B gezeigten Elektronen mit einer Beschleunigungsspannung von 140 kV beschleunigt. Sowohl bei den in 4A als auch bei den in 4B gezeigten Elektronenbahnen handelt es sich um Ergebnisse einer Computersimulation.
4A zeigt die Ausbreitung und Streuung der beschleunigten Elektronen in Luft. Die beschleunigten Elektronen durchdringen zunächst die als Austrittsfenster vorgesehen Titanfolie und treten dann in die Luftatmosphäre ein. Der Übertritt von der Titanfolie in die Luftatmosphäre ist in 4A durch die horizontale Linie 400 veranschaulicht. Anschließend durchdringen die beschleunigten Elektronen die Luftatmosphäre, die zu ca. 80% aus Stickstoff und zu ca. 20% aus Sauerstoff besteht. Beim Durchdringen der Luftatmosphäre werden die Elektronen an Stickstoff- und Sauerstoffmolekülen gestreut, wodurch sich das in 4A gezeigte Ausbreitungsverhalten der Elektronen ergibt. Zur Veranschaulichung der Reichweite der Elektronen sind in 4A vier weitere horizontale Linien 401-404 eingezeichnet, welche die Dicke der von den Elektronen durchdrungenen Luftschicht angeben. Die horizontale Linie 401 entspricht einer durchdrungenen Luftschicht von 40 mm, die Linie 402 entspricht einer Luftschicht von 80 mm, die Linie 403 entspricht einer Luftschicht von 120 mm, und die Linie 404 entspricht einer Luftschicht von 160 mm Dicke.
4B dagegen zeigt die Ausbreitung von beschleunigten Elektronen in einer Heliumatmosphäre, wobei zur Beschleunigung der Elektronen wieder eine Beschleunigungsspannung von 140 kV verwendet wird. Der Vergleich zwischen 4B und 4A zeigt unmittelbar, dass die Elektronen in der Heliumatmosphäre weniger stark gestreut werden als in der Luftatmosphäre. Die Reichweite der Elektronen ist in der Heliumatmosphäre deutlich größer als in der Luftatmosphäre.
In 4B ist der Übergang von der Titanfolie zur Heliumatmosphäre als horizontale Linie 405 eingezeichnet. Darüber hinaus sind vier horizontale Linien 406-409 eingezeichnet, die einer durchdrungenen Schicht von 40 mm Helium, 80 mm Helium, 120 mm Helium bzw. 160 mm Helium entsprechen. Der Vergleich zwischen 4A und 4B zeigt, dass die beschleunigten Elektronen in einer Luftatmosphäre wesentlich starker gestreut werden als in einer Heliumatmosphäre. Die Reichweite der beschleunigten Elektronen ist in einer Heliumatmosphäre deutlich größer als in einer Luftatmosphäre. Anhand von 4B kann erkannt werden, dass die beschleunigten Elektronen die Heliumatmosphäre vergleichsweise mühelos durchdringen können und dabei vergleichsweise wenig gestreut werden.
Die Ursache für die leichte Durchdringbarkeit der Heliumatmosphäre ist die im Vergleich zu Luft sieben Mal geringere Dichte von Helium. Während Luft eine Dichte von 1,25 g/cm³ aufweist, beträgt die Dichte von Helium nur 0,18 g/cm³. Bei der Durchdringung von Materialschichten hängt die Streuung der Elektronen im Wesentlich von der Massenbelegung und somit auch von der Dichte der durchstrahlten Schichten ab. Beim Durchdringen einer Luftschicht einer bestimmten Dicke werden die Elektronen daher deutlich stärker gestreut als beim Durchdringen einer Heliumschicht gleicher Dicke.
Die im Vergleich zu Luft wesentlich bessere Durchdringbarkeit von Helium kann man sich auch durch einen Vergleich der Gasmoleküle veranschaulichen. Luft besteht aus N₂- und O₂-Molekülen, während Helium aus He-Atomen besteht. Im Vergleich zu kleinen und leichten He-Atomen sind sowohl die N₂-Moleküle als auch die O₂-Moleküle wesentlich größer und schwerer. Beschleunigte Elektronen werden daher an den N₂- bzw. O₂-Molekülen wesentlich stärker gestreut als an den Helium-Atomen.
Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Bestrahlung von Vorformlingen mit ionisierender Strahlung, insbesondere mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden. Diese Bestrahlung dient zur Sterilisierung und Entkeimung der Vorformlinge. Hierzu werden die Vorformlinge von unten her in das Gasbehältnis eingeführt, innerhalb des mit Leichtgas befüllten Bereichs mit ionisierender Strahlung bestrahlt und anschließend wieder durch die Unterseite hindurch aus dem Gasbehältnis herausgeführt.
In 5 sind zwei Bespiele von Vorformlingen schematisch dargestellt. Die Vorformlinge 500, 501 bestehen aus Plastikmaterial, beispielsweise PET. Die erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung ermöglicht eine Sterilisierung und Entkeimung der Vorformlinge. Dies ist in Abfüllanlagen für Getränke, im Lebensmittelbereich, im pharmazeutischen Bereich sowie ganz allgemein im Verpackungsbereich von erheblicher Bedeutung.
6 zeigt eine erfindungsgemäße Bestrahlungsvorrichtung, welche insbesondere zur Bestrahlung von Vorformlingen ausgelegt ist. Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst ein erfindungsgemäßes Gasbehältnis 600, dessen oberer Bereich 601 mit einem Leichtgas befüllt ist. Die Leichtgas-Luft-Grenzfläche ist in 6 als gestrichelte Linie 602 eingezeichnet. An der Unterseite 603 ist das Gasbehältnis 600 offen, so dass über die Unterseite 603 Vorformlinge 604 in das Gasbehältnis eingeführt und wieder herausgeführt werden können. Dabei ist die Fördervorrichtung für die Vorformlinge 604 so ausgelegt, dass die Vorformlinge 604 relativ zur Horizontalen schräg nach unten verkippt sind. Die Öffnungen der Vorformlinge 604 weisen also schräg nach unten. Beim Einführen der Vorformlinge 604 in den mit Leichtgas befüllten Bereich 601 kann die in den Vorformlingen 604 befindliche Luft aus den verkippten Vorformlingen 604 herausfließen, während Leichtgas in die Vorformlinge 604 einströmen kann. Durch die Verkippung der Vorformlinge 604 dergestalt, dass die Öffnungen der Vorformlinge 604 schräg nach unten zeigen, wird also ein automatischer Austausch der innerhalb der Vorformlinge 604 befindlichen Gasvolumina erzielt.
Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst darüber hinaus eine Bestrahlungseinheit 605, die schräg verkippt zur Horizontalen angeordnet ist. Bei der Bestrahlungseinheit 605 kann es sich um eine Elektronenstrahleinheit handeln, welche beschleunigte Elektronen zur Verfügung stellt. Bei der Bestrahlungseinheit 605 kann es sich aber auch um eine UV-Lichtquelle für die UV-Desinfektion der Vorformlinge handeln, beispielsweise um eine Niederdruck-Quecksilberdampflampe.
Die Bestrahlungseinheit 605 emittiert Elektronen oder UV-Strahlung oder eine Kombination aus beiden in einer Bestrahlungsrichtung 606. Vorzugsweise stimmt die Bestrahlungsrichtung 606 mit der Orientierung der verkippten Vorformlinge 604 überein, so dass die Elektronen bzw. die UV-Strahlung durch die Öffnung eines Vorformlings ins Innere des Vorformlings eindringen können. Auf diese Weise kann eine Entkeimung des Innenraums der Vorformlinge 604 erreicht werden. Die Verkippung der Vorformlinge 604 in Richtung schräg nach unten sollte also mit der Verkippung der Strahlungseinheit 605 übereinstimmen, so dass die ionisierende Strahlung ins Innere der Vorformlinge 604 eindringen kann. Vorzugsweise ist die Bestrahlungsrichtung 606 der Bestrahlungseinheit 605 um einen Winkel zwischen 0° und 45° relativ zur Horizontalen 607 verkippt.
In 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Bestrahlungsvorrichtung gezeigt, welche dazu ausgelegt ist, zu bestrahlende Objekte von mehreren Seiten her zu bestrahlen. Die Bestrahlungsvorrichtung umfasst ein Gasbehältnis 700 sowie eine an das Gasbehältnis 700 angeflanschte Bestrahlungseinheit 701. Bei der Bestrahlungseinheit 701 kann es sich um eine Elektronenstrahleinheit handeln, es kann sich aber auch um eine UV-Bestrahlungseinheit oder um eine Kombination von Elektronen- und UV-Bestrahlungseinheit handeln. Im Falle einer Elektronenstrahlers treten die beschleunigten Elektronen über ein Elektronenaustrittsfenster 702 in den oberen Bereich des Gasbehältnisses 700 ein, welcher als Bestrahlungsbereich ausgelegt ist.
Die in 7 gezeigte Bestrahlungsvorrichtung ist zur Bestrahlung von Vorformlingen 703 ausgebildet. Allerdings kann das gezeigte Konzept auch auf andere zu bestrahlende Objekte angewendet werden und ist nicht auf die Bestrahlung von Vorformlingen beschränkt. Die Vorformlinge 703 werden durch die Unterseite des Gasbehältnisses 700 hindurch in den mit Leichtgas befüllten oberen Bereich des Gasbehältnisses 700 eingeführt und dann in einem ersten Durchgang in Richtung des Pfeils 704 an der Bestrahlungseinheit 701 vorbeigeführt. Während dieses ersten Durchgangs werden die Vorformlinge 703 zum ersten Mal mit ionisierender Strahlung beaufschlagt. Während des ersten Durchgangs sind die Öffnungen der Vorformlinge 703 während der Bestrahlung in Richtung zur Bestrahlungseinheit 701 hin orientiert. Anschließend wird die Orientierung der Vorformlinge 703 relativ zur Bestrahlungseinheit 701 geändert. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist die Fördervorrichtung für die Vorformlinge 703 so ausgebildet, dass die Vorformlinge 703 innerhalb des Bereichs 705 gewendet werden, so dass die Öffnung der Vorformlinge 703 jetzt jeweils von der Bestrahlungseinheit 701 weg orientiert ist. Anschließend werden die Vorformlinge 703 in einem zweiten Durchgang gemäß dem Pfeil 706 erneut an der Bestrahlungseinheit 701 vorbeigeführt und erneut mit ionisierender Strahlung beaufschlagt. Nach diesem zweiten Durchgang werden die bestrahlten Vorformlinge durch die Unterseite des Gasbehältnisses 700 hindurch aus dem Gasbehältnis 700 herausgeführt. Auf diese Weise werden die Vorformlinge 703 während des ersten Durchgangs so bestrahlt, dass ihre jeweilige Öffnung der Bestrahlungseinheit 701 zugewandt ist. Dadurch kann während des ersten Durchgangs insbesondere die Innenseite der Vorformlinge bestrahlt werden. Während des zweiten Durchgangs dagegen sind die Vorformlinge 703 so orientiert, dass ihre Rückseite der Bestrahlungseinheit 701 zugewandt ist. Auf diese Weise kann während des zweiten Durchgangs insbesondere die Außenseite der Vorformlinge 703 mit ionisierender Strahlung beaufschlagt werden.
Beim Einsatz von ionisierender Strahlung, insbesondere beim Einsatz von hochenergetischen Elektronen, kommt es zur Entstehung von Sekundärstrahlung, die durch geeignete Maßnahmen von der Außenwelt abgeschirmt werden muss. Beispielsweise entsteht beim Abbremsen von hochenergetischen Elektronen Röntgenstrahlung. Zur Abschirmung dieser Röntgenstrahlung ist es erforderlich, geeignete Abschirmmaßnahmen vorzusehen, um die Röntgenstrahlung von der Außenwelt abzuschirmen und das Betriebspersonal vor zu hohen Bestrahlungsdosen zu schützen.
Anhand der in 8 gezeigten Ausführungsform sollen verschiedene Möglichkeiten zur Abschirmung der Sekundärstrahlung erläutert werden. Die in 8 gezeigte Bestrahlungsvorrichtung umfasst ein Gasbehältnis 800 sowie eine seitlich an dem Gasbehältnis 800 angebrachte Elektronenstrahleinheit 801. Durch das Elektronenaustrittsfenster 802 hindurch treten beschleunigte Elektronen in den mit Leichtgas befüllten oberen Bereich des Gasbehältnisses 800 ein. Insbesondere beim Auftreffen der beschleunigten Elektronen auf die Wandungen des Gasbehältnisses 800 entsteht Röntgenstrahlung, welche abgeschirmt werden muss. Hierzu können die Wandungen des Gasbehältnisses 800 zugleich als Abschirmung gegen Röntgenstrahlung ausgebildet sein. Beispielsweise können die Wandungen des Gasbehältnisses 800 in Form von Stahlplatten oder Bleiplatten oder einer Kombination aus Stahl- und Bleiplatten ausgeführt sein, um eine hinreichende Abschirmung zu erreichen. Ebenso kann die Elektronenstrahleinheit 801 mit einer separaten Abschirmung aus Stahlplatten, Bleiplatten oder einer Kombination aus Stahl- und Bleiplatten ausgestattet sein. Alternativ dazu könnte eine gemeinsame Abschirmvorrichtung vorgesehen werden, welche sowohl das Gasbehältnis 800 als auch die Elektronenstrahleinheit 801 umschließt.
Bei der erfindungsgemäßen Bestrahlungsvorrichtung werden die zu bestrahlenden Objekte von der Unterseite des Gasbehältnisses 800 aus in das Gasbehältnis 800 eingeführt und nach der Bestrahlung wieder durch die Unterseite hindurch aus dem Gasbehältnis 800 herausgeführt. Da das Gasbehältnis 800 an der Unterseite ganz oder teilweise offen ist, muss eine geeignete Abschirmung vorgesehen werden, um zu verhindern, dass über die Unterseite des Gasbehältnisses 800 Röntgenstrahlung austritt. Zur Abschirmung der Unterseite des Gasbehältnisses 800 kann beispielsweise eine Bodenplatte 803 vorgesehen sein, welche beispielsweise ein erste Öffnung 804 aufweist, durch die hindurch die zu bestrahlenden Objekte in das Gasbehältnis 800 eingeführt werden können, und welche eine zweite Öffnung 805 aufweist, durch die hindurch die bestrahlten Objekte aus dem Gasbehältnis 800 herausführbar sind. Die Bodenplatte 803 kann aus geeigneten Abschirmmaterialien wie beispielsweise Stahl und Blei aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Bodenplatte 803 Stahlplatten, Bleiplatten oder eine Kombination von Stahl- und Bleiplatten umfassen.
Um auch an den Öffnungen 804, 805 eine wirksame Abschirmung von Röntgenstrahlung zu erreichen, kann darüber hinaus ein abgeschirmter Einfuhrkanal 806 sowie ein abgeschirmter Ausfuhrkanal 807 vorgesehen sein, welche mit geeigneten Abschirmmaterialien versehen sind. Vorzugsweise sind der Einfuhrkanal 806 sowie der Ausfuhrkanal 807 als abgewinkelte Kanäle ausgebildet, um so das Austreten von Röntgenstrahlung zu verhindern. Zu bestrahlende Objekte gelangen in Richtung der Pfeile 808, 809 ins Innere des Gasbehältnisses 800 und werden nach der Bestrahlung in Richtung der Pfeile 810, 811 wieder aus dem Gasbehältnis herausgeführt.

Claims

Ein Gasbehältnis (100, 200), dadurch gekennzeichnet, dass – das Gasbehältnis (100, 200) ein in dem Gasbehältnis befindliches Gasvolumen nach oben hin und seitlich gasdicht abschließt, wobei das Gasbehältnis (100, 200) nach unten hin ganz oder teilweise offen ist, – wobei das Gasbehältnis (100, 200) dazu ausgelegt ist, mit einem Leichtgas befüllt zu werden, das eine geringere Dichte aufweist als Luft, wobei sich beim Befüllen des Gasbehältnisses (100, 200) ein oberer Bereich des Gasbehältnisses (100, 200) mit dem Leichtgas füllt, und – wobei im oberen Bereich des Gasbehältnisses ein Bestrahlungsbereich zur Bestrahlung von Objekten (108, 211) mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden vorgesehen ist.
Gasbehältnis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – das Gasbehältnis ist dazu ausgelegt, ein Gasvolumen zu halten; – die Wandungen des Gasbehältnisses schließen ein im Gasbehältnis befindliches Gasvolumen nach oben hin und seitlich gasdicht ab; – beim Befüllen des Gasbehältnisses mit Leichtgas bildet sich eine Luft-Leichtgas-Grenze im Gasbehältnis aus; – beim Befüllen des Gasbehältnisses mit Leichtgas bildet sich eine Luft-Leichtgas-Grenze im Gasbehältnis aus, wobei die Luft-Leichtgas-Grenzfläche durch Befüllen, Nachfüllen und Entnehmen von Leichtgas einstellbar ist; – das Gasbehältnis ist als nach oben hin und seitlich gasdicht geschlossene Haube ausgebildet; – bei dem Leichtgas handelt es sich um Helium; – das Gasbehältnis umfasst einen Wärmetauscher, welcher dazu ausgelegt ist, das innerhalb des Gasbehältnisses befindliche Gasvolumen auf einer Temperatur von 0°C bis zu 150°C zu halten; – die Bestrahlungsvorrichtung umfasst mindestens einen Füllstandssensor zum Ermitteln des Füllstands von Leichtgas in dem Gasbehältnis; – die Bestrahlungsvorrichtung umfasst mindestens einen Sauerstoffsensor zum Ermitteln des Füllstands von Leichtgas in dem Gasbehältnis.
Gasbehältnis nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – zu bestrahlende Objekte sind durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar; – zu bestrahlende Objekte sind durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in kontinuierlichem Durchlauf in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch in kontinuierlichem Durchlauf wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar; – die Unterseite des Gasbehältnisses weist mindestens eine Durchführöffnung auf, wobei zu bestrahlende Objekte durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar sind.
Gasbehältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – zumindest ein Teil der Wandung des Gasbehältnisses ist als Abschirmung gegen Röntgenstrahlen ausgebildet; – an der Unterseite des Gasbehältnisses ist eine Bodenplatte mit Abschirmung gegen Röntgenstrahlen angebracht, wobei die Bodenplatte mindestens eine Durchführöffnung zum Einführen von Objekten in das Gasbehältnis und zum Herausführen von Objekten aus dem Gasbehältnis umfasst; – die Unterseite des Gasbehältnisses umfasst abgeschirmte Kanäle zum Einführen von Objekten in das Gasbehältnis und zum Herausführen von Objekten aus dem Gasbehältnis.
Eine Bestrahlungsvorrichtung zur Bestrahlung von Objekten (108, 211) mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden, welche aufweist – ein Gasbehältnis (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; – eine Bestrahleinheit (106, 204), die dazu ausgelegt ist, den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses (100, 200) mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden zu bestrahlen.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale: – die Bestrahleinheit ist außen an dem Gasbehältnis angebracht; – die Bestrahleinheit ist in das Gasbehältnis integriert.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bestrahleinheit um eine Elektronenstrahleinheit handelt, die dazu ausgelegt ist, den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses mit Elektronen zu bestrahlen.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – eine Reichweite von Elektronen ist im Leichtgas ist höher als in Luft; – eine Streuung von Elektronen im Leichtgas ist geringer als in Luft; – die Elektronenstrahleinheit ist relativ zum Gasbehältnis so angeordnet, dass beschleunigte Elektronen in den Bestrahlungsbereich des Gasbehältnisses eintreten; – die Elektronenstrahleinheit weist ein Elektronenaustrittsfenster auf, wobei die Elektronenstrahleinheit und das Elektronenaustrittsfenster relativ zum Gasbehältnis so angeordnet sind, dass beschleunigte Elektronen durch das Elektronenaustrittsfenster hindurch in den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses eintreten; – die Elektronenstrahleinheit weist ein Elektronenaustrittsfenster auf, wobei das Elektronenaustrittsfenster ein innerhalb der Elektronenstrahleinheit herrschendes Vakuum abgrenzt gegenüber dem Leichtgas innerhalb des oberen Bereichs des Gasbehältnisses; – im oberen Bereich des Gasbehältnisses, der als Bestrahlungsbereich ausgelegt ist, ist mindestens ein Reflektor angeordnet, welcher die von der Elektronenstrahleinheit ausgesendeten Elektronen zu den zu bestrahlenden Objekten hin reflektiert; – die Elektronenstrahleinheit ist so angeordnet, dass die Elektronen mit einer horizontalen oder schräg nach oben gerichteten Strahlrichtung aus der Elektronenstrahleinheit austreten; – die Elektronenstrahleinheit ist so angeordnet, dass die Elektronen mit einer horizontalen oder schräg nach oben gerichteten Strahlrichtung aus der Elektronenstrahleinheit austreten, wobei die Strahlrichtung der Elektronen um einen Winkel zwischen 0° und 45° relativ zur Horizontalen geneigt ist; – die Elektronenstrahleinheit ist relativ zu den zu bestrahlenden Objekten so ausgerichtet, dass eine Strahlrichtung, mit der die Elektronen aus der Elektronenstrahleinheit austreten, einer bevorzugte Bestrahlungsrichtung der zu bestrahlenden Objekte entspricht.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale: – die Elektronenstrahleinheit weist eine separate Abschirmung gegen Röntgenstrahlen auf; – für das Gasbehältnis und die Elektronenstrahleinheit ist eine gemeinsame Abschirmung gegen Röntgenstrahlen vorgesehen.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bestrahleinheit um eine UV-Strahlungseinheit handelt, die dazu ausgelegt ist, den Bestrahlungsbereich im oberen Bereich des Gasbehältnisses mit UV-Strahlung zu bestrahlen.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – zu bestrahlende Objekte sind durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar; – zu bestrahlende Objekte sind durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in kontinuierlichem Durchlauf in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch in kontinuierlichem Durchlauf wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar; – die Unterseite des Gasbehältnisses weist mindestens eine Durchführöffnung auf, wobei zu bestrahlende Objekte durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch in das Gasbehältnis einführbar und nach der Bestrahlung durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausführbar sind.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch eine Transportvorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, zu bestrahlende Objekte durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in das Innere des Gasbehältnisses zu transportieren, durch den Bestrahlungsbereich des Gasbehältnisses zu bewegen, wo die Objekte durch die Bestrahleinheit mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden bestrahlt werden, die bestrahlten Objekte nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch wieder aus dem Gasbehältnis heraus zu transportieren.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – die Transportvorrichtung ist als Förderband ausgebildet; – die Transportvorrichtung ist dazu ausgelegt, zu bestrahlende Objekte in kontinuierlichem Betrieb durch die Bestrahlungsvorrichtung zu führen; – die Transportvorrichtung ist dazu ausgelegt, in einem ersten Durchgang eine erste Seite der zu bestrahlenden Objekte zu bestrahlen, anschließend innerhalb des Gasbehältnisses eine Orientierung der zu bestrahlenden Objekte relativ zur Bestrahleinheit zu verändern, und in einem zweiten Durchgang eine zweite Seite der zu bestrahlenden Objekte zu bestrahlen; – bei den zu bestrahlenden Objekten handelt es sich um Vorformlinge, und die Transportvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Vorformlinge schräg nach unten geneigt zur Horizontalen zu transportieren, wobei beim Eintreten eines Vorformlings in den mit Leichtgas befüllten Bereich des Gasbehältnisses im Vorformling befindliche Luft aus dem Vorformling herausfließt und durch Leichtgas ersetzt wird.
Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zu bestrahlenden Objekten um Vorformlinge handelt, insbesondere um Vorformlinge für PET-Flaschen.
Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestrahlung der Vorformlinge zum Entkeimen der Vorformlinge durchgeführt wird.
Verfahren zum Bestrahlen von Objekten (108, 211) mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden in einem Gasbehältnis (100, 200), – wobei ein oberer Bereich des Gasbehältnisses (100, 200) mit einem Leichtgas gefüllt ist, das eine geringere Dichte aufweist als Luft, wobei das Gasbehältnis (100, 200) das darin befindliche Volumen von Leichtgas nach oben hin und seitlich gasdicht abschließt, und wobei das Gasbehältnis (100, 200) nach unten hin ganz oder teilweise offen ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Einführen des zu bestrahlenden Objekts (108, 211) in das Gasbehältnis (100, 200), – Bestrahlen des Objekts (108, 211) mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden in einem hierfür im oberen Bereich des Gasbehältnisses (100, 200) vorgesehenen Bestrahlungsbereich, – Herausführen des bestrahlten Objekts aus dem Gasbehältnis (100, 200).
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – zu bestrahlende Objekte werden durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in das Gasbehältnis eingeführt und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausgeführt; – zu bestrahlende Objekte werden durch die Unterseite des Gasbehältnisses hindurch in kontinuierlichem Durchlauf in das Gasbehältnis eingeführt und nach der Bestrahlung durch die Unterseite hindurch in kontinuierlichem Durchlauf wieder aus dem Gasbehältnis herausgeführt; – die Unterseite des Gasbehältnisses weist mindestens eine Durchführöffnung auf, wobei zu bestrahlende Objekte durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch in das Gasbehältnis eingeführt und nach der Bestrahlung durch mindestens eine der Durchführöffnungen hindurch wieder aus dem Gasbehältnis herausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zu bestrahlenden Objekt um einen Vorformling handelt, wobei durch das Bestrahlen des Vorformlings mit Elektronen oder UV-Strahlung oder einer Kombination aus beiden eine Entkeimung des Vorformlings erzielt wird.