JP2002148399A - High-energy electron-ray irradiation apparatus - Google Patents

High-energy electron-ray irradiation apparatus

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JP2002148399A
JP2002148399A JP2000342467A JP2000342467A JP2002148399A JP 2002148399 A JP2002148399 A JP 2002148399A JP 2000342467 A JP2000342467 A JP 2000342467A JP 2000342467 A JP2000342467 A JP 2000342467A JP 2002148399 A JP2002148399 A JP 2002148399A
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Japan
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electron
pulse
scanning
irradiation
electron beam
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JP2000342467A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoki Hisanaga
直樹 久永
Hideaki Sekido
秀章 関戸
Takashi Yamakawa
隆 山川
Yuuichirou Shinnou
祐一郎 神納
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron-ray irradiation apparatus capable of properly controlling a (depth × density) directional dose distribution, particularly in the case of irradiation for both sides, in view of drawbacks of conventional techniques. SOLUTION: In the high-energy electron-ray irradiation apparatus, a high- energy electron ray produced when an electron ray produced by an electron gun is accelerated by an accelerating tube is guided to a scanning hone and a subject to be irradiated for sterilization, such as medical equipment, is irradiated with a scanning beam as the beam is deflected by a scanning magnet 8 provided at the scanning hone. A plurality of beam current control means for producing different electron energies are provided at the electron gun. As the plurality of beam current control means are switched from one to another as necessary by a high-speed switch or other means, beam currents emitted from the electron gun are controlled to switch from one to another for each pulse or each group of pulses. Further, the switching of the plurality of beam current control means is effected by a pulse distribution controller and the mixing ratio of the pulses with different energies is set by the pulse distribution controller.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、照射電子エネルギ
ーの可変制御可能な電子線照射装置にかかり、特に本発
明は電子銃で生成した電子線を加速管で加速させて生成
された高エネルギの電子線を、走査ホーンに導き、該走
査ホーンに設けた走査磁石によって偏向走査しながら、
走査ビームを医療機器等の被滅菌照射物に照射する高エ
ネルギ電子線照射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam irradiation apparatus capable of variably controlling irradiation electron energy, and in particular, the present invention relates to a high-energy electron beam generated by accelerating an electron beam generated by an electron gun by an acceleration tube. While guiding the electron beam to the scanning horn, while deflecting and scanning by the scanning magnet provided in the scanning horn,
The present invention relates to a high-energy electron beam irradiation device that irradiates a sterilized irradiation object such as a medical device with a scanning beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、血液透析用ダイアライザ等の
医療機器の滅菌方法として近年電子線照射滅菌装置が開
発されている。かかる装置は、電子線の加速電圧を大き
くすることで、医療用具等を滅菌可能とするもので、被
照射物の耐熱性や残留毒性の心配がなく、更に滅菌処理
時間が長くなく短時間で処理が可能であるとともに、電
源を切れば、瞬時に照射を停止し、環境上の安全性が高
く、コスト面からも安価である等の有利性を有す。
2. Description of the Related Art Electron beam irradiation sterilizers have recently been developed as a method for sterilizing medical equipment such as a dialyzer for hemodialysis. Such an apparatus is capable of sterilizing a medical device or the like by increasing the accelerating voltage of an electron beam, so that there is no need to worry about heat resistance and residual toxicity of an irradiated object, and furthermore, the sterilization processing time is long and short. Processing is possible, and when the power is turned off, irradiation is stopped instantaneously, which has advantages such as high environmental safety and low cost.

【0003】かかる電子線照射装置の原理的構成につい
て図11に基づいて説明する。荷電粒子線照射装置は、
電子銃1、プリバンチャ3、加速管4、270°ビーム
偏向部9、及びビーム走査ホーン7からなり、電子銃1
は熱電子を放出するカソード21(陰極)、電子線を引き
出すためにカソード21に対して相対的に正の電位が印
加されているアノード23(陽極)、カソード21とアノ
ード23間に配設され、グリッドパルス電圧によりアノ
ード23側に流れる電子線の量を制御するグリッド22
等から構成される。
The principle configuration of such an electron beam irradiation apparatus will be described with reference to FIG. The charged particle beam irradiation device
An electron gun 1, a pre-buncher 3, an acceleration tube 4, a 270 ° beam deflector 9, and a beam scanning horn 7
Is a cathode 21 (cathode) that emits thermoelectrons, an anode 23 (anode) to which a positive potential is applied relatively to the cathode 21 to extract an electron beam, and is disposed between the cathode 21 and the anode 23. Grid 22 for controlling the amount of electron beam flowing to the anode 23 side by the grid pulse voltage
And so on.

【0004】そしてかかる電子銃1は、加速電源によっ
てカソード21に加速電圧を印加することにより、カソ
ード21とアノード23間に電位勾配を生じる。また、
カソード21は、カソードの加熱電源の接続に伴う発熱
によりその発熱温度に応じた量の熱電子を放出する。こ
の熱電子は、グリッド22を介してアノード23によっ
て引き出された後、電子線1をプリバンチャ3に入射さ
せる。プリバンチャ3は、高周波増幅用クライストロン
5より移相器6を介して供給される高周波電界により電
子を加速するバンチャで、電子ビームのパルス幅を圧縮
して、加速管4に入射される。
The electron gun 1 generates an electric potential gradient between the cathode 21 and the anode 23 by applying an acceleration voltage to the cathode 21 by an acceleration power supply. Also,
The cathode 21 emits thermoelectrons in an amount corresponding to the heat generation temperature due to the heat generated by the connection of the heating power supply of the cathode. After being extracted by the anode 23 through the grid 22, the thermoelectrons cause the electron beam 1 to enter the pre-buncher 3. The pre-buncher 3 is a buncher for accelerating electrons by a high-frequency electric field supplied from a high-frequency amplification klystron 5 via a phase shifter 6, and compresses a pulse width of an electron beam to be incident on an acceleration tube 4.

【0005】加速管4は、多数の空洞(バンチャ)がビー
ムホールを介して直列状に連接されるとともに、電子線
1を任意長さに掃引及び集束するための走査磁石80等
がその周囲に配列されている。高周波増幅用クライスト
ロン5より加速管4に導入された高周波電界は第1の加
速空胴2内に電磁場を励起する。さらに、高周波は隣接
の加速空胴へ順次電磁場を励起して以下順次下流側の加
速空胴に次々に伝磁場を励起していく。そして電子線
は、加速空胴2に励起された電磁場により加速されて例
えば10MeVの高エネルギの電子線となってその出射
側に設けた270°ビーム偏向部9の偏向磁石を利用し
て270°回転させてた後、ビーム走査ホーン7に入射
される。
The accelerating tube 4 has a number of cavities (bunchers) connected in series via a beam hole, and a scanning magnet 80 and the like for sweeping and focusing the electron beam 1 to an arbitrary length. Are arranged. A high-frequency electric field introduced into the acceleration tube 4 from the high-frequency amplification klystron 5 excites an electromagnetic field in the first acceleration cavity 2. Further, the high frequency sequentially excites the electromagnetic field to the adjacent acceleration cavity, and then sequentially excites the magnetic field in the downstream acceleration cavity. The electron beam is accelerated by the electromagnetic field excited in the accelerating cavity 2, becomes a high energy electron beam of, for example, 10 MeV, and uses the deflecting magnet of the 270 ° beam deflecting unit 9 provided on the emission side thereof to 270 °. After being rotated, it is incident on the beam scanning horn 7.

【0006】ビーム走査ホーン7は、偏平扇形の真空容
器からなり、被照射物2に電子線を一様に照射するため
に、電子線1の照射位置を長手方向(被照射物2の搬送
方向に直交する方向)に掃引するするもので、電子線1
の進行方向を偏向走査するための磁場を発生させる走査
磁石80を走査ホーン7両側に設けている。この走査磁
石80は電磁石であり、その電磁コイル(図示せず)へ
の通電量および通電方向を周期的に制御することにより
電子線1の軌道上に交番磁界を発生する。そして、この
交番磁界によって上記電子線の掃引が可能になる。
The beam scanning horn 7 is formed of a flat fan-shaped vacuum vessel, and the irradiation position of the electron beam 1 is set in the longitudinal direction (the transport direction of the irradiation object 2) in order to uniformly irradiate the irradiation object 2 with the electron beam. (In the direction perpendicular to the direction).
A scanning magnet 80 for generating a magnetic field for deflecting and scanning the traveling direction of the scanning horn is provided on both sides of the scanning horn 7. The scanning magnet 80 is an electromagnet, and generates an alternating magnetic field on the trajectory of the electron beam 1 by periodically controlling the amount and direction of energization of an electromagnetic coil (not shown). The alternating magnetic field enables the electron beam to be swept.

【0007】又、図12は、電子線照射装置の別の従来
例を示している。この電子線照射装置は、取出窓71お
よび真空容器70の形状、走査磁石80の配置高さ等が
異なる以外は図11に示した電子線照射装置と実質的に
同様の構成を有する。
FIG. 12 shows another conventional example of an electron beam irradiation apparatus. This electron beam irradiator has substantially the same configuration as the electron beam irradiator shown in FIG. 11 except that the shapes of the extraction window 71 and the vacuum vessel 70 and the arrangement height of the scanning magnet 80 are different.

【0008】この電子線照射装置において、加速された
前記電子線1は、走査用偏平ホーン状の真空容器70内
に入射した際、走査磁石80が発生する交番磁界により
進行方向の偏向を受ける。走査磁石80に交流波形電流
を通電すると、上記交番磁界が連続的に変化し、その
際、前記偏向を受ける角度(図中にθで示されている。
この角度θは通電量に依存)も連続的に変化する。それ
ゆえ、通電電流の周期と比較して充分長い時間スケール
で平均化して評価した場合、走査磁石80を通過した後
の電子線形状は長尺状となる。走査磁石80によって偏
向された電子線1は、更に真空中を進行して、真空と大
気との差圧に充分耐えうる材質および寸法からなる取出
窓71に到達する。そして、取出窓71を通過した後、
対峙する場所に位置した被照射物20に照射される。
In this electron beam irradiation apparatus, the accelerated electron beam 1 is deflected in the traveling direction by the alternating magnetic field generated by the scanning magnet 80 when the electron beam 1 accelerates into the flat horn-shaped vacuum vessel 70 for scanning. When an alternating waveform current is applied to the scanning magnet 80, the alternating magnetic field continuously changes, and at this time, the angle at which the deflection is received (indicated by θ in the figure).
(The angle θ depends on the amount of energization). Therefore, when averaging and evaluating on a sufficiently long time scale compared with the period of the energizing current, the shape of the electron beam after passing through the scanning magnet 80 becomes long. The electron beam 1 deflected by the scanning magnet 80 further proceeds in a vacuum, and reaches an extraction window 71 made of a material and a size that can sufficiently withstand a pressure difference between the vacuum and the atmosphere. And after passing through the extraction window 71,
Irradiation is performed on the irradiation object 20 located at a place where the object 20 is opposed to the object.

【0009】そしてこのような照射方式は、マイクロス
キャン方式と呼ばれ、図13に示すように、図14に示
される従来のパルススキャン方式に比較して被照射物を
高速搬送する場合に極めて有利である。即ち、図14
(a)に示した従来のパルススキャン方式では、コンベ
アに載置した被照射物(荷物)を搬送しながら電子線を照
射した場合、被照射部分は(b)に示されるように、各
パルス毎の照射パターンは円形であるために、毎秒5パ
ルス程度のゆっくりした速度でビームスキャンしてもコ
ンベア速度がゆっくりの場合前記円形パルスが縦横に重
なって一様な線量分布となるが、コンベア速度が上が
り、荷物が速く流れるようになると照射パターンが祖に
なり、(c)の線量分布計算値(50m/min)に示
されるように線量のバラツキが多くなる。
Such an irradiation method is called a microscan method, and is extremely advantageous when the object to be irradiated is conveyed at a high speed as shown in FIG. 13 as compared with the conventional pulse scan method shown in FIG. It is. That is, FIG.
In the conventional pulse scan method shown in (a), when an object to be irradiated (package) placed on a conveyor is irradiated with an electron beam while being conveyed, the irradiated part is subjected to each pulse as shown in (b). Since each irradiation pattern is circular, even if beam scanning is performed at a slow speed of about 5 pulses per second, if the conveyor speed is slow, the circular pulses overlap vertically and horizontally to form a uniform dose distribution. As the load rises and the baggage flows faster, the irradiation pattern becomes more important, and the variation in dose increases as shown in the calculated dose distribution (50 m / min) in (c).

【0010】一方、図13(a)に示すマイクロスキャ
ン方式は、一パルスの間にビーム走査幅分だけ、ビーム
を高速でスキャンするもので、例えば1パルスの照射時
間に対応させて17μsec間にビームを高速でスキャ
ンすると、(b)に示すように荷物の搬送方向に対し直
交する方向に長円状のスリットスキャン、即ち等価的に
帯状の照射ビームが得られる。このように構成するとコ
ンベア速度が上がり、荷物が速く流れるようになっても
1秒当たりの500Hz以上の長円状等価パルスが印加さ
れることになり、図13(c)の線量分布計算値に示さ
れるように、50m/minもの高速照射でも線量のバ
ラツキが発生しないので高速搬送に有利である。
On the other hand, the micro-scan method shown in FIG. 13A scans a beam at a high speed by a beam scanning width during one pulse. For example, the beam is scanned within 17 μsec corresponding to the irradiation time of one pulse. When the beam is scanned at a high speed, an elliptical slit scan in a direction perpendicular to the transport direction of the load as shown in FIG. With this configuration, the conveyor speed is increased, and even when the luggage flows fast, an elliptical equivalent pulse of 500 Hz or more per second is applied, and the dose distribution calculation value in FIG. As shown, even at a high speed of 50 m / min, dose variation does not occur, which is advantageous for high-speed conveyance.

【0011】しかしながらこのような電子線照射装置で
も被照射物深度方向の問題がある。即ちこのような電子
線照射照射装置は、例えば、医療用具等の雑菌では、部
材の改質(変色、脆化等)を抑えつつ、十分な雑菌線量
を確保するため、過照射率(被照射物内部の最高吸収線
量を最低吸収線量で除した値)は1.5以下となること
が一般的に望ましいと言われているが、電子線照射装置
はこれを人為的に制御することが不可能であるととも
に、照射物の密度と電子線エネルギのみに依存してお
り、これらが決まれば図1に示す通り、一義的に決まっ
てしまう。このため、照射物深度方向に制御不可能な線
量の差が生じるのが通例であった。
However, even such an electron beam irradiation apparatus has a problem in the depth direction of an object to be irradiated. That is, such an electron beam irradiation / irradiation apparatus is, for example, in the case of various bacteria such as medical tools, in order to secure a sufficient dose of various bacteria while suppressing the modification (discoloration, embrittlement, etc.) of the member, the over irradiation rate (irradiated It is generally said that it is desirable that the maximum absorbed dose inside the object divided by the minimum absorbed dose) be 1.5 or less, but it is difficult for an electron beam irradiation device to artificially control this. It is possible and depends only on the density of the irradiated object and the electron beam energy, and if these are determined, they will be uniquely determined as shown in FIG. For this reason, an uncontrollable dose difference usually occurs in the irradiation object depth direction.

【0012】かかる欠点を改善するために、被照射物の
種類に応じて電子銃のカソードの温度を制御することに
より電子銃1から出射される電子の電流の大きさを可変
する電流量制御手段を設けた技術が特開平11−169
438に開示されている。即ち図1においては(縦軸に
吸収線量(A.U.)、横軸に照射深さ(ρcm)を取っ
て)、従来の電子線を被照射物に照射した場合におい
て、そのエネルギが5MeV、6MeV、8MeV、1
0MeVの高エネルギの電子線を照射した場合の吸収線
量のエネルギ依存性が示されているが、本図より明らか
なように、エネルギーが大きくなるに連れ、照射深さ
(ρcm)が比例して大きくなっている事が理解される。
In order to remedy this drawback, current amount control means for varying the magnitude of the current of electrons emitted from the electron gun 1 by controlling the temperature of the cathode of the electron gun in accordance with the type of object to be irradiated. Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-169
438. That is, in FIG. 1 (with the absorbed dose (AU) on the vertical axis and the irradiation depth (ρcm) on the horizontal axis), when the object to be irradiated is irradiated with a conventional electron beam, the energy is 5 MeV. , 6MeV, 8MeV, 1
The energy dependence of the absorbed dose when a high energy electron beam of 0 MeV is irradiated is shown. As is clear from this figure, as the energy increases, the irradiation depth increases.
It is understood that (ρcm) increases in proportion.

【0013】従って電子線のエネルギ量を、電流量制御
手段により被滅菌物の種類、即ち厚みによって制御する
ことにより、被滅菌物の深さに適した電子線が照射さ
れ、又速度制御手段をコンベアに設けることにより、被
滅菌物1の大きさや重さが電流量制御手段で制御できる
範囲を超える場合にはコンベアの搬送速度を遅くしたり
速くすることにより、被滅菌物1に照射される電子線の
エネルギー値及び照射量が適度な大きさとなるので、よ
り適した電子線で滅菌することができ、コンベア等の劣
化が防止されることが前記従来技術より理解できる。そ
して本従来技術の電流量制御手段は、電子銃1のカソー
ド背面側に配置したヒータの加熱制御により、被滅菌物
の種類に応じてカソード21の温度を制御して電子銃1
から出射される電子の電流の大きさを制御するように構
成している。
Therefore, the amount of energy of the electron beam is controlled by the type of the object to be sterilized, that is, the thickness, by the current amount control means, so that the electron beam suitable for the depth of the object to be sterilized is irradiated, and the speed control means is controlled. When the size and weight of the object 1 to be sterilized exceed the range that can be controlled by the current amount control means by providing the object on the conveyor, the conveyor speed is reduced or increased to irradiate the object 1 to be sterilized. It can be understood from the above-mentioned prior art that the energy value and the irradiation amount of the electron beam become appropriate, so that the electron beam can be sterilized with a more suitable electron beam and deterioration of the conveyor and the like can be prevented. The current amount control means of the prior art controls the temperature of the cathode 21 in accordance with the type of the object to be sterilized by controlling the heating of a heater disposed on the cathode rear side of the electron gun 1.
It is configured to control the magnitude of the current of the electrons emitted from.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】かかる技術は電子銃1
のヒータにおいて、被滅菌物の種類に応じてカソード2
1の温度を制御することにより電子銃1から出射される
電子の電流の大きさを制御するものであるために、瞬間
的なエネルギーの切り替えが出来ず、実際はロット単位
でしかエネルギーの切り替えが出来ない。このため被滅
菌物の種類によって被滅菌照射物の照射量を例えば5M
eV、6MeV、8MeV、10MeVのようにロット
単位で選択するものであるが、図1より理解されるよう
に、一般的な電子線雑菌では所定位置より照射深さ(ρ
cm)が比例して吸収線量(A.U.)が低下することか
ら、大半の照射物において図2に示すように、表面方向
から照射をおこなった後、反転を行い裏面からの照射を
行う両面照射を採用するのが通常である。
Such a technique is an electron gun 1
Cathode 2 according to the type of the material to be sterilized.
Since the magnitude of the electron current emitted from the electron gun 1 is controlled by controlling the temperature of the electron gun 1, the energy cannot be instantaneously switched, and the energy can be actually switched only in lot units. Absent. Therefore, depending on the type of the object to be sterilized, the irradiation amount of the object to be sterilized is set to, for example, 5M.
The selection is performed in lot units such as eV, 6 MeV, 8 MeV, and 10 MeV. As can be understood from FIG. 1, in general electron beam bacteria, the irradiation depth (ρ
2), the absorbed dose (AU) decreases in proportion to the ratio, and therefore, as shown in FIG. It is usual to employ double-sided irradiation.

【0015】しかしながら、両面照射の分布では照射物
の密度及び箱の深さ方向寸法が照射エネルギに対して最
適化されていない場合は、図2で示す通り、深度方向線
量分布において、中央部に線量の大きな過照射部分がで
きてしまう。
However, if the density of the irradiated object and the size of the box in the depth direction are not optimized with respect to the irradiation energy in the distribution of the double-sided irradiation, as shown in FIG. An over-irradiated part with a large dose is formed.

【0016】従って、前記の従来技術のように、高エネ
ルギの電子線を5MeV、6MeV、8MeV、10M
eV夫々のように選択可能にした電子エネルギ可変の装
置であっても例えば、照射基準を合成線量(表・裏)の最
大線量が例えば1.5の吸収線量(A.U.)に合わせる
ように、5MeVの高エネルギの電子線を選択すると最
小線量位置での滅菌が不十分になり、又、照射基準を合
成線量(表・裏)の最小線量が例えば1.0の吸収線量
(A.U.)に合わせるように例えば10MeVの高エネ
ルギの電子線を選択すると、図2に示すように、前記人
工臓器は一般に有機樹脂で製造されているために、最大
線量位置が例えば2.5前後の吸収線量(A.U.)と過
大照射となり、材料の劣化や着色が生じてしまう。
Accordingly, as in the prior art, high-energy electron beams of 5 MeV, 6 MeV, 8 MeV, 10 M
Even in an electronic energy variable device that can be selected as in each of eV, for example, the irradiation standard is adjusted so that the maximum dose of the combined dose (front and back) is, for example, 1.5, the absorbed dose (AU). In addition, if a high energy electron beam of 5 MeV is selected, sterilization at the minimum dose position will be insufficient, and the irradiation standard will be the absorbed dose where the minimum dose of the combined dose (front and back) is 1.0, for example.
When a high energy electron beam of, for example, 10 MeV is selected in accordance with (AU), as shown in FIG. 2, since the artificial organ is generally made of an organic resin, the maximum dose position is, for example, 2 μm. Absorption dose (AU) of about 0.5 results in excessive irradiation, resulting in deterioration and coloring of the material.

【0017】従って高エネルギの電子線を選択可能な電
子エネルギ可変の前記従来装置であっても単に高エネル
ギの電子線を選択するだけでは、被照射物の厚みに対応
した適切な制御が出来ず、特に両面照射する場合は、そ
の欠点が大きくなる。
[0017] Therefore, even in the above-mentioned conventional apparatus in which the electron energy can be changed, the electron beam with high energy can be selected. However, if the electron beam with high energy is simply selected, appropriate control corresponding to the thickness of the irradiation object cannot be performed. In particular, in the case of double-sided irradiation, the drawback becomes large.

【0018】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、特
に両面照射の場合に(深度×密度)方向線量分布を適切
に制御しうる電子線照射装置を提供することを目的とす
る。本発明の他の目的はマイクロスキャン方式との組み
合わせによって深度方向線量分布を一層適切に制御しう
る電子線照射装置を提供することを目的とする。
In view of the drawbacks of the prior art, an object of the present invention is to provide an electron beam irradiation apparatus capable of appropriately controlling the dose distribution in the (depth × density) direction particularly in the case of double-sided irradiation. Another object of the present invention is to provide an electron beam irradiation apparatus that can more appropriately control the dose distribution in the depth direction by combining with a microscan method.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、請求項1記載の発明において、電子銃で
生成した電子線を加速管で加速させて生成された高エネ
ルギの電子線を、走査ホーンに導き、該走査ホーンに設
けた走査磁石8によって偏向走査しながら、走査ビーム
を医療機器等の被滅菌照射物に照射する高エネルギ電子
線照射装置において、異なる電子エネルギを生成する複
数のビーム電流制御手段を電子銃側に設け、高速切り替
え器その他の手段により前記複数のビーム電流制御手段
を適宜切り替えながら、パルス毎若しくはパルス群毎に
前記電子銃より出射されるビーム電流を切り替え制御
し、異なるエネルギーの電子線を実質的に合成して被照
射物に照射することを特徴とする。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a high-energy electron beam generated by accelerating an electron beam generated by an electron gun by an acceleration tube according to the first aspect of the present invention. Is guided to a scanning horn, and different electron energies are generated in a high-energy electron beam irradiation apparatus that irradiates a scanning beam to an object to be sterilized such as a medical device while deflecting and scanning by a scanning magnet 8 provided in the scanning horn. A plurality of beam current control means are provided on the electron gun side, and the beam current emitted from the electron gun is switched for each pulse or each pulse group while appropriately switching the plurality of beam current control means by a high-speed switch or the like. The method is characterized in that electron beams having different energies are controlled and substantially combined to irradiate an irradiation object.

【0020】かかる発明によれば、前記従来技術のよう
に、ロット毎に電子エネルギを異ならせるのではなく、
電子線をパルス毎若しくはパルス群毎にエネルギを異な
らして被照射物に照射するものであるために、複雑な形
状の被照射物に対しも有効に対応できる。高エネルギの
電子線を表側と裏側の両面側より夫々照射しながら殺菌
等の所期の目的を達成する高エネルギ電子線照射する場
合に、吸収線量のカーブやピークを任意に設定できる。
According to this invention, instead of making the electron energy different for each lot as in the above-described prior art,
Since the object is irradiated with the electron beam with different energy for each pulse or each pulse group, it can effectively cope with an object having a complicated shape. When irradiating a high-energy electron beam to achieve an intended purpose such as sterilization while irradiating a high-energy electron beam from both the front and rear sides, a curve or a peak of an absorbed dose can be arbitrarily set.

【0021】そしてかかる発明は、ビーム走査速度が遅
い円形パルス照射装置にも適用できるが、前記照射ビー
ムがパルス照射間隔毎に該パルスを高速にスキャンして
走査幅に対応する帯状の照射ビームに適用した場合、異
なるエネルギの帯状の照射ビームがコンベア走行方向に
沿って重ね合わされて擬似的な合成ビームが形成でき、
好ましい。
This invention can also be applied to a circular pulse irradiation device having a slow beam scanning speed. However, the irradiation beam scans the pulse at high speed at every pulse irradiation interval to form a band-like irradiation beam corresponding to the scanning width. When applied, the belt-like irradiation beams of different energies are superimposed along the conveyor traveling direction to form a pseudo synthetic beam,
preferable.

【0022】請求項3記載の発明は、前記複数のビーム
電流制御手段の切り替えがパルス配分制御器によって行
われ、該パルス配分制御器によって異なるエネルギを有
するパルスの配合比が設定される事を特徴とし、更に請
求項6に記載のように前記パルスの配合比と配合順がパ
ルス配合制御手段よりの制御値によって任意に設定可能
に構成されているのがよい。
The invention according to claim 3 is characterized in that the switching of the plurality of beam current control means is performed by a pulse distribution controller, and the mixing ratio of pulses having different energies is set by the pulse distribution controller. It is preferable that the pulse mixing ratio and the mixing order can be arbitrarily set by a control value from a pulse mixing control unit.

【0023】本発明によれば、請求項1記載の発明のよ
うに、複数のエネルギを組合せて擬似的に照射エネルギ
を合成する場合、各異なるエネルギを有するパルスを照
射する順序や配合比は非常に重要で、それによって表裏
夫々の照射ビームによって形成される吸収線量のピーク
値と吸収カーブが異なってしまい、これを表裏両面側で
照射した場合に、過照射率が大幅に増大してしまう場合
がある。そこでコンベア進行方向に対する表面吸収線量
分布のピーク値とボトム値がほとんどなく均等に吸収さ
れるように異なるエネルギを有するパルスを照射する順
序や配合比を緻密に制御する必要がある。
According to the present invention, as in the first aspect of the present invention, when a plurality of energies are combined to synthesize irradiation energy in a simulated manner, the order in which pulses having different energies are applied and the mixing ratio are extremely high. The peak value of the absorbed dose formed by the front and back irradiation beams and the absorption curve are different, and when this is irradiated on both the front and back sides, the over-irradiation rate increases significantly. There is. Therefore, it is necessary to precisely control the irradiation order and the mixing ratio of the pulses having different energies so that the peak value and the bottom value of the surface absorbed dose distribution in the traveling direction of the conveyor are hardly and evenly absorbed.

【0024】そしてより好ましくは製品の深度×密度)
に対応して前記複数のビーム電流制御手段におけるビー
ム設定電流、配合比及び配合順序が外部指定値によって
任意に設定可能に構成されるのがよい。
[0024] More preferably, product depth x density)
It is preferable that the beam setting current, the blending ratio and the blending order in the plurality of beam current control means can be arbitrarily set by an externally designated value.

【0025】前記ビームは走査ホーン7の両側に配置さ
れた走査磁石によってビーム走査されるが、該走査磁石
の交流波形電流の通電制御値が一定でも走査エネルギが
異なった場合、そのエネルギ変動に対応して走査幅も変
動してしまう。そこで請求項7記載の発明は、異なる電
子エネルギを生成する複数のビーム電流制御手段の切り
替えに同期して走査ホーンに設けた走査磁石の通電制御
値の切り替えを行い、選択されたエネルギの違うパルス
毎に交流波形電流の通電制御値を変化させて一定のビー
ム走査角を実現させている。
The beam is scanned by scanning magnets arranged on both sides of the scanning horn 7. If the scanning energy is different even when the control value of the AC current of the scanning magnet is constant, it is possible to cope with the energy fluctuation. As a result, the scanning width also varies. Therefore, according to a seventh aspect of the present invention, the control of the energization control value of the scanning magnet provided on the scanning horn is performed in synchronization with the switching of the plurality of beam current control means for generating different electron energies. The constant beam scanning angle is realized by changing the current control value of the AC waveform current every time.

【0026】請求項8は電子エネルギを生成する複数の
ビーム電流制御手段の制御対象が、電子銃のカソードと
アノード間に配設したグリッドのグリッド電圧であるこ
とを特徴とする。けだし電子銃のカソードを加熱するの
ではなく、異なるグリッド電圧を選択的に供給可能に構
成すれば、高速周波数パルス毎の高速切り替えも容易で
ある。
According to an eighth aspect of the present invention, the control target of the plurality of beam current control means for generating electron energy is a grid voltage of a grid provided between a cathode and an anode of an electron gun. If a different grid voltage can be selectively supplied instead of heating the cathode of the electron gun, high-speed switching for each high-speed frequency pulse is also easy.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図5〜図9
は本発明の各実施形態に係る電子線照射照射装置の全体
図であって、マルチスキャン方式の電子線照射装置に好
適に使用されるものであるが、これのみに限定されず、
円形パルススキャン方式にも適用可能である。又図10
は前記電子線照射装置に組み込まれたビーム電流制御器
を示すブロック図である。本装置は、前記したように電
子銃1、プリバンチャ3、加速管4、270°ビーム偏
向部9(不図示)、及びビーム走査ホーン7からなり、電
子銃1はカソード21、グリッド22及びアノード23
からなり、本発明では電子銃1とプリバンチャ3の間に
電流計2、該電流計2によるフィードバック電流を利用
して前記カソード21とアノード23間に配設されたグ
リッド22のグリッドパルス電圧を高速で切り替え制御
するビーム電流制御器10が設けられ、そして特に図5
については走査ホーン7の両側に配置された走査磁石8
の交流波形電流の通電制御により、電子線が偏向を受け
る角度を制御する操作磁石制御回路が配設されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. However, unless otherwise specified, dimensions, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the invention, but are merely illustrative examples. 5 to 9
Is an overall view of the electron beam irradiation irradiation apparatus according to each embodiment of the present invention, which is preferably used in a multi-scan type electron beam irradiation apparatus, but is not limited thereto,
It is also applicable to a circular pulse scan method. FIG. 10
FIG. 3 is a block diagram showing a beam current controller incorporated in the electron beam irradiation device. This apparatus comprises an electron gun 1, a pre-buncher 3, an accelerating tube 4, a 270 ° beam deflector 9 (not shown), and a beam scanning horn 7 as described above. The electron gun 1 comprises a cathode 21, a grid 22, and an anode 23.
In the present invention, the ammeter 2 is provided between the electron gun 1 and the pre-buncher 3, and the feedback pulse current from the ammeter 2 is used to increase the grid pulse voltage of the grid 22 disposed between the cathode 21 and the anode 23 at a high speed. A beam current controller 10 is provided which controls the switching in FIG.
The scanning magnets 8 arranged on both sides of the scanning horn 7
An operation magnet control circuit for controlling the angle at which the electron beam is deflected by controlling the application of the AC waveform current is provided.

【0028】先ず夫々の実施例に共通する構成を具えた
全体概略が開示してある図5に基づいて説明する。10
は、例えば5MeV、6MeV、7MeV、8MeV、
10MeV夫々の高エネルギの電子線を生成するための
グリッド電圧制御用ビーム電流指令値が、夫々が格納さ
れている複数のビーム電流制御器10、11は該制御器
よりのビーム電流設定値はパルス配分制御器13よりの
指令に基づいて高速切り替えを行う高速切り替え器であ
る。このビーム電流制御器10は、グリッド22により
制御される照射電子エネルギ1種類に対応するグリッド
電圧を高速切換器11を介してグリッドパルサ12に送
信する。尚、本実施例では5種類の電子線エネルギが得
られるように制御されている。13はパルス配分制御器
でありビーム電流制御器10と高速切換器11にパルス
毎に5種類の電子線エネルギの切換信号を伝達する。
First, a description will be given based on FIG. 5 which discloses a general outline having a configuration common to each embodiment. 10
Is, for example, 5MeV, 6MeV, 7MeV, 8MeV,
A plurality of beam current controllers 10 and 11 each storing a grid voltage control beam current command value for generating a 10 MeV high-energy electron beam are stored in each of the plurality of beam current controllers. This is a high-speed switching device that performs high-speed switching based on a command from the distribution controller 13. The beam current controller 10 transmits a grid voltage corresponding to one type of irradiation electron energy controlled by the grid 22 to the grid pulser 12 via the high-speed switch 11. In this embodiment, control is performed so that five types of electron beam energy can be obtained. A pulse distribution controller 13 transmits a switching signal of five kinds of electron beam energy to the beam current controller 10 and the high-speed switch 11 for each pulse.

【0029】1は電子銃であり、前記グリッドパルサ1
2によって得られたパルサ電圧信号がグリッド22に印
加され、該パルサ電圧信号に基づいてグリッド電圧が制
御され、選択された、、、、MeV夫々の高
エネルギの電子線を出力する。2はビーム電流計であり
電子銃1から出力されたビーム電流値を測定し、10の
ビーム電流制御器10にフィードバックする。
Reference numeral 1 denotes an electron gun.
2 is applied to the grid 22, the grid voltage is controlled based on the pulser voltage signal, and the selected... MeV high energy electron beam is output. A beam ammeter 2 measures a beam current value output from the electron gun 1 and feeds it back to a beam current controller 10.

【0030】5は高周波増幅用クライストロンであり、
該クライストロン5からの高周波出力は加速管4及びプ
リバンチャ3に供給され、電子ビームの加速に使用され
る。15はビーム走査制御器であり、ビーム走査指令値
を高速切換器11に連動した高速切換器16を介して、
走査ホーン7の両側に配置された走査磁石8(電磁石)の
交流波形電流の通電制御により、電子線が偏向を受ける
角度を制御する走査磁石制御回路(不図示)が配設されて
おり、該選択された交流波形電流をビーム走査ホーン7
の両側に配した走査磁石8に印加して、選択されたエネ
ルギの違うパルス毎に対応したビーム走査角を実現させ
ている。
5 is a klystron for high frequency amplification,
The high-frequency output from the klystron 5 is supplied to the accelerating tube 4 and the pre-buncher 3, and used for accelerating the electron beam. Reference numeral 15 denotes a beam scanning controller, which outputs a beam scanning command value via a high-speed switch 16 interlocked with the high-speed switch 11.
A scanning magnet control circuit (not shown) for controlling the angle at which the electron beam is deflected by controlling the energization of the AC waveform current of the scanning magnet 8 (electromagnet) disposed on both sides of the scanning horn 7 is provided. Beam scanning horn 7
Are applied to the scanning magnets 8 arranged on both sides of the laser beam to realize a beam scanning angle corresponding to each selected pulse having different energy.

【0031】尚、図5のパルス配分制御器は、照射物の
比重及び被照射物である製品の箱深さにより予め設定さ
れた最適な照射電子エネルギ配分に基づき、1秒間に発
生するパルス数を後記する照射電子エネルギ配分に対応
した配分に置き換え各パルス毎に選択された照射電子エ
ネルギに対応したビーム電流制御器10を選択する信号
を出力するもので、選択されたビーム電流制御器10は
照射電子エネルギに対応するビーム電流指令値に相当す
る制御電圧出力信号を高速切換器を介しグリッドパルサ
12に入力する。
The pulse distribution controller shown in FIG. 5 calculates the number of pulses generated in one second based on the optimum irradiation electron energy distribution preset according to the specific gravity of the irradiation object and the depth of the box of the product to be irradiated. Is replaced with a distribution corresponding to the irradiation electron energy distribution described later, and outputs a signal for selecting the beam current controller 10 corresponding to the irradiation electron energy selected for each pulse. The selected beam current controller 10 A control voltage output signal corresponding to a beam current command value corresponding to the irradiation electron energy is input to the grid pulser 12 via a high-speed switch.

【0032】グリッドパルサ12は、ビーム電流制御器
10からの制御電圧信号に相当したグリッド電圧をdの
電子銃1に印加し、必要なビーム電流値を出力する。出
力されたビーム電流値は、ビーム電流計2で計測され、
測定値をビーム電流制御器10へフィードバックするこ
とにより安定したビーム電流制御を行う。又高周波増幅
用クライストロン5からは、一定の高周波出力がプリバ
ンチャ3及び加速管4に供給されているため、ビーム電
流値に応じた照射電子エネルギーが加速管4出力として
得られる。
The grid pulser 12 applies a grid voltage corresponding to a control voltage signal from the beam current controller 10 to the electron gun 1 of d, and outputs a required beam current value. The output beam current value is measured by the beam ammeter 2,
By feeding back the measured value to the beam current controller 10, stable beam current control is performed. Since a constant high-frequency output is supplied from the high-frequency amplifying klystron 5 to the pre-buncher 3 and the acceleration tube 4, irradiation electron energy corresponding to the beam current value is obtained as the output of the acceleration tube 4.

【0033】次に前記装置に用いるビーム電流制御器1
0の内部構成について図10に基づいて説明する。前記
ビーム電流制御器10は、、、、MeV夫々
の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令値を夫
々出力するように5つ設けられており、夫々高速切り替
え器12を介して選択された指令値がグリッドパルサ1
2に入力されるが、本図では高速切り替え器12を省略
するとともに1つのビーム電流制御器10のみを表して
いる。
Next, a beam current controller 1 used in the above-mentioned apparatus.
0 will be described with reference to FIG. The five beam current controllers 10 are provided so as to output respective beam current command values corresponding to the high-energy electron beams of MeV, respectively, and are respectively selected through the high-speed switch 12. Command value is grid pulsar 1
2, the high-speed switch 12 is omitted and only one beam current controller 10 is shown in FIG.

【0034】そしてかかるビーム電流制御器10は内部
指令に基づいて5MeV、6MeV、7MeV、8Me
V、10MeVいずれかの高エネルギの電子線に対応す
る初期ビーム電流指令値10aを設定部10bに取り込
む場合と、外部指令値10fに基づいて任意の高エネル
ギの電子線に対応するビーム電流指令を設定部10bに
取り込む場合の両者が図示されている。
The beam current controller 10 controls 5 MeV, 6 MeV, 7 MeV, 8 MeV based on an internal command.
V and 10 MeV, the initial beam current command value 10a corresponding to the high energy electron beam is taken into the setting unit 10b, and the beam current command corresponding to any high energy electron beam based on the external command value 10f. Both cases when the data is taken into the setting unit 10b are shown.

【0035】一方電流計2では、電子銃1より出力され
たパルス状のビーム電流を測定して、該ビーム電流測定
値を検出部10dにフィードバックして、ローパスフィ
ルタを内蔵した検出部10dで直流電圧に変換した後、
差分器10cで初期ビーム電流指令値にビーム電流測定
値を差分してその補正値をPID回路からなる制御部1
0eに入力させる。制御部10eではビーム電流測定値
に基づいて補正されたビーム電流指令値が、グリッドパ
ルサ12に入力される。グリッドパルサ12では前記指
令値に基づいて正負のグリッドパルス電圧が電子銃1の
グリッド22に印加される。
On the other hand, the ammeter 2 measures the pulsed beam current output from the electron gun 1 and feeds back the measured beam current value to the detection unit 10d. After converting to voltage,
The difference between the initial beam current command value and the beam current measurement value by a differentiator 10c, and the correction value is used as a control unit 1 comprising a PID circuit.
0e. In the control unit 10e, the beam current command value corrected based on the beam current measurement value is input to the grid pulser 12. In the grid pulser 12, positive and negative grid pulse voltages are applied to the grid 22 of the electron gun 1 based on the command value.

【0036】電子銃1ではカソード21側でヒータの加
熱により発生した電子が、グリッド電圧がマイナスパル
スの場合は、電子は反発してグリッド22を通過しない
が、グリッド電圧がプラスパルスの場合は、電子はグリ
ッド22に引き寄せられてを通過する。従って、照射電
子エネルギは、ビーム電流値に反比例することから、電
子銃1より出力されるビーム電流値をグリッド電圧によ
り制御することにより、任意の照射電子エネルギを得る
ことができる。
In the electron gun 1, when the grid voltage is a minus pulse, the electrons generated by heating the heater on the cathode 21 side repel the electrons and do not pass through the grid 22, but when the grid voltage is a plus pulse, The electrons are attracted to the grid 22 and pass through. Therefore, since the irradiation electron energy is inversely proportional to the beam current value, an arbitrary irradiation electron energy can be obtained by controlling the beam current value output from the electron gun 1 by the grid voltage.

【0037】図3は、前記装置によりマルチスキャン方
式により電子ビームを箱状の製品に照射した場合の実施
例である。本図では10MeV、8MeV、6MeVの
照射電子エネルギをパルス配分制御器により組合せて、
10MeV:8MeV:6MeV=1:5:1(出力比)
になるようにエネルギ配分を最適化した電子ビームを加
速管4より出力し、このビームをマルチスキャン方式に
よりコンベアを流れる箱状の製品に照射した場合の実施
例である。マイクロスキャン方式は、ビームを高速でス
キャンするもので、例えば1パルスの照射時間に対応さ
せて17μsec/パルスの間にビーム走査幅分だけ高
速でスキャンすると、0.1secの間で1:5:1
(出力比)で合成されたビーム(以下マルチビームという)
が製品に照射される事になる。
FIG. 3 shows an embodiment in which a box-shaped product is irradiated with an electron beam by a multi-scan method using the above-described apparatus. In this figure, the irradiation electron energies of 10 MeV, 8 MeV, and 6 MeV are combined by a pulse distribution controller,
10MeV: 8MeV: 6MeV = 1: 5: 1 (output ratio)
This is an embodiment in which an electron beam whose energy distribution is optimized so as to be output from the acceleration tube 4 and is irradiated on a box-shaped product flowing on a conveyor by a multi-scan method. The micro-scan method scans a beam at a high speed. For example, if the beam is scanned at a high speed corresponding to the irradiation time of one pulse by 17 μsec / pulse by the beam scanning width, 1: 5 in 0.1 sec: 1
(Combined beam)
Will be irradiated on the product.

【0038】言い換えれば荷物の搬送方向に対し直交す
る方向に長円状の、等価的に帯状の照射ビームが10M
eV:8MeV:6MeV=1:5:1(出力比)で合成
されて得られる。そしてこのような合成マルチビームを
箱状の製品の表裏両面側より照射すると、その合成線量
は図3に示すようになる。合成マルチビームを箱状の製
品の表裏両面側より照射した場合の深度方向の線量分布
であり、この場合の過照射率は最大で約1.3程度に収
まっており、図2に示す10MeV単色の照射電子エネ
ルギーの過照射率最大値2以上に比べて大幅に改善され
ることが判る。
In other words, an elliptical, equivalently band-shaped irradiation beam in a direction orthogonal to the carrying direction of the load is 10M.
It is obtained by being synthesized at eV: 8MeV: 6MeV = 1: 5: 1 (output ratio). Then, when such a combined multi-beam is irradiated from the front and back surfaces of the box-shaped product, the combined dose is as shown in FIG. This is the dose distribution in the depth direction when the combined multi-beam is irradiated from both the front and back sides of the box-shaped product. In this case, the over-irradiation rate is within about 1.3 at the maximum, and the 10MeV single color shown in FIG. It can be seen that the irradiation electron energy is significantly improved as compared with the over-irradiation rate maximum value of 2 or more.

【0039】このように複数のエネルギを組合せて擬似
的に照射エネルギを合成する場合、各エネルギを有する
パルスを照射する順序は非常に重要で、それによって表
裏夫々のピーク値と吸収カーブが異なってしまい、これ
を表裏両面側で照射した場合に、過照射率が大幅に増大
してしまう場合がある。
In the case where the irradiation energies are synthesized in a pseudo manner by combining a plurality of energies in this manner, the order of irradiating the pulses having the respective energies is very important. When this is irradiated on both the front and back sides, the over-irradiation rate may be greatly increased.

【0040】図4の左図は10MeV:8MeV:6M
eV=2:1:5(出力比)の合成マルチビームのエネル
ギ照射順序をエネルギ毎にまとめて例えば(10、1
0、8、6、6、6、6、6)MeVの順で出力した場
合のコンベア進行方向に対する表面吸収線量分布で、表
面吸収線量のピーク値とボトム値が0.94〜1の範囲で
変動していることが理解される。
4 is 10 MeV: 8 MeV: 6M.
The energy irradiation order of the combined multi-beam of eV = 2: 1: 5 (output ratio) is summarized for each energy, for example, (10, 1
0,8,6,6,6,6,6) The surface absorbed dose distribution in the traveling direction of the conveyor when MeV is output in the order of MeV, and the peak value and the bottom value of the surface absorbed dose are in the range of 0.94-1. It is understood that it fluctuates.

【0041】一方図4の右図は10MeV:8MeV:
6MeV=2:1:5(出力比)の合成マルチビームの照
射順序を(6、10、6、8、6、6、10、6)のよ
うにエネルギ毎に分散出力した場合のコンベア進行方向
に対する表面吸収線量分布で、吸収線量のピーク値とボ
トム値がほとんどなく均等に吸収していることが理解さ
れる。
On the other hand, the right diagram in FIG. 4 shows 10 MeV: 8 MeV:
Conveyor traveling direction when the irradiation order of the combined multi-beam of 6MeV = 2: 1: 5 (output ratio) is dispersed and output for each energy as (6, 10, 6, 8, 6, 6, 10, 6) It can be understood that in the surface absorbed dose distribution with respect to, there is almost no peak value and bottom value of the absorbed dose, and the absorption is uniform.

【0042】従って本図に示すとおり順序によっては被
照射物表面での吸収線量の均一性がバラツク場合があ
り、そして被照射物の表面での吸収線量がバラツクと、
被照射物内部での吸収線量は更に大きくなり、必然的に
過照射率も大きくなる。このため、照射順序については
予め十分な検討をする必要がある。
Therefore, as shown in this figure, the uniformity of the absorbed dose on the surface of the irradiation object may vary depending on the order, and the absorption dose on the surface of the irradiation object may vary.
The absorbed dose inside the irradiated object is further increased, and the over-irradiation rate is naturally increased. For this reason, it is necessary to sufficiently study the irradiation order in advance.

【0043】以下各実施例について具体的な制御手順を
説明する。図6はパルス毎にビーム電流を制御し、照射
電子エネルギを切り替えることが可能な装置を示す具体
例で、本実施例においては、ビーム走査制御器とその高
速切換器は具えておらず、本実施例においては、選択さ
れたエネルギの違うパルスにおいても同一のビーム走査
角でマイクロスキャンを行っている。
A specific control procedure for each embodiment will be described below. FIG. 6 is a specific example showing a device capable of controlling the beam current for each pulse and switching the irradiation electron energy. In this embodiment, the beam scanning controller and its high-speed switching device are not provided. In this embodiment, micro-scanning is performed at the same beam scanning angle even for selected pulses having different energies.

【0044】そしてビーム電流制御器10では、、
、MeV夫々の高エネルギの電子線に対応するビー
ム電流指令値を夫々出力するように3つ設けられてお
り、パルス配分制御器13よりの信号に基づいて高速切
り替え器11で→→→…の順に高速切り替えを
行うことにより、、、の順にパルス毎にビーム電
流が制御され、照射電子エネルギを切り替え制御してい
る。
Then, in the beam current controller 10,
, MeV are provided so as to output respective beam current command values corresponding to the high-energy electron beams, respectively. By performing the high-speed switching in order, the beam current is controlled for each pulse in the order of and the irradiation electron energy is switched and controlled.

【0045】図7はパルス毎にビーム電流を任意に制御
し、複数の照射電子エネルギを持つ電子線を照射できる
装置を示す具体例で、本実施例においては、ビーム走査
制御器とその高速切換器は具えておらず、本実施例にお
いては、選択されたエネルギの違うパルスにおいても同
一のビーム走査角でマイクロスキャンを行っている点は
前記実施例と同一であるが、図6のビーム電流制御器1
0で任意に設定された外部指令値に基づいて任意の高エ
ネルギの電子線に対応するビーム電流指令を設定部に取
り込むように構成されている。
FIG. 7 shows a specific example of a device capable of arbitrarily controlling a beam current for each pulse and irradiating an electron beam having a plurality of irradiation electron energies. In this embodiment, a beam scanning controller and its high-speed switching are shown. This embodiment is the same as the previous embodiment in that microscanning is performed at the same beam scanning angle even for selected pulses having different energies, but the beam current shown in FIG. Controller 1
Based on an external command value arbitrarily set to 0, a beam current command corresponding to an arbitrary high-energy electron beam is taken into the setting unit.

【0046】かかる実施例によればビーム電流制御器1
0の外部指令値に、任意の、、MeV夫々の高エ
ネルギの電子線に対応するビーム電流指令値を設定した
ビーム電流制御器103つ設け、パルス配分制御器より
の信号に基づいて高速切り替え器で→→→…の
順に高速切り替えを行うことにより、、、の任意
の照射電子エネルギを持つ装置が得られる。
According to this embodiment, the beam current controller 1
A beam current controller 103 is provided in which an external command value of 0 is set to an arbitrary beam current command value corresponding to a high energy electron beam of each MeV, and a high-speed switching device based on a signal from a pulse distribution controller. By performing the high-speed switching in the order of →→→..., It is possible to obtain a device having arbitrary irradiation electron energy.

【0047】図8は外部指令値に基づいてパルス毎にビ
ーム電流を任意に制御し、該制御したビーム電流をパル
ス配分制御器13に付与される外部信号値に基づいてパ
ルス配分してパルス配合比を任意に出来るようにした装
置を示す具体例で、図6のビーム電流制御器10で任意
に設定された外部指令値に基づいて任意の、、の
高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令を設定部
に取り込むように構成するとともに、パルス配分制御器
13に付与される外部信号値を1:2:3に設定し、
、、MeV夫々の高エネルギの電子線に対応する
ビーム電流指令値が、、=1:2:3の配合比で
パルス配分がなされるように設定してある。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which the beam current is arbitrarily controlled for each pulse based on the external command value, and the controlled beam current is pulse-distributed based on the external signal value applied to the pulse distribution controller 13 to perform pulse blending. This is a specific example showing a device in which the ratio can be set arbitrarily, and the beam current corresponding to an arbitrary high-energy electron beam based on an external command value arbitrarily set by the beam current controller 10 in FIG. A command is taken into the setting unit, and an external signal value given to the pulse distribution controller 13 is set to 1: 2: 3,
, .., MeV are set so that the beam current command values corresponding to the high-energy electron beams are distributed with a pulse ratio of 1: 1: 2: 3.

【0048】かかる装置によればビーム電流制御器1
0、パルス配分制御器13夫々に指令値を与えることに
より、任意のエネルギで且つ任意の配合比を持つ電子線
を照射できる装置が得られる。
According to such an apparatus, the beam current controller 1
0, by giving a command value to each of the pulse distribution controllers 13, a device capable of irradiating an electron beam with an arbitrary energy and an arbitrary mixing ratio can be obtained.

【0049】図9は外部指令値に基づいてパルス毎にビ
ーム電流を任意に制御し、該制御したビーム電流をパル
ス配分制御器13に付与される外部信号値10fに基づ
いてパルス配分してパルス配合比を任意に出来るように
した装置であるがパルス配合比を前記実施例のように繰
り返しではなく、照射すべき製品の形状に対応させて非
繰り返しに制御したものである。
FIG. 9 shows that the beam current is arbitrarily controlled for each pulse based on the external command value, and the controlled beam current is pulse-distributed based on the external signal value 10f applied to the pulse distribution controller 13. Although the mixing ratio can be set arbitrarily, the pulse mixing ratio is not repeated as in the above-described embodiment, but is controlled non-repetitively according to the shape of the product to be irradiated.

【0050】そして本実施例では、製品の厚みに対応し
て図4の右図に示すように、コンベア進行方向に対する
表面吸収線量分布が均等になるように、パルス配合比と
配合順を設定する配合順設定回路19が設けられてい
る、かかる実施例は図10のビーム電流制御器10で任
意に設定された外部指令値10fに基づいて任意の、
、の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令
を設定部10bに取り込むように構成するとともに、パ
ルス配分制御器13に付与される外部信号値を1:2:
3に設定し、、、MeV夫々の高エネルギの電子
線に対応するビーム電流指令値が、、=1:2:
3の配合比でパルス配分がなされるように設定するとと
もに、その配合順はになるように設定して
ある。
In this embodiment, the pulse mixing ratio and the mixing order are set so that the surface absorbed dose distribution in the traveling direction of the conveyor becomes uniform as shown in the right diagram of FIG. 4 corresponding to the thickness of the product. In this embodiment, a blending order setting circuit 19 is provided. In this embodiment, the arbitrary order is set based on the external command value 10f arbitrarily set by the beam current controller 10 in FIG.
, The beam current command corresponding to the high-energy electron beam is taken into the setting unit 10b, and the external signal value given to the pulse distribution controller 13 is 1: 2:
3, and the beam current command value corresponding to the high-energy electron beam of each MeV is = 1: 2:
The pulse distribution is set so as to be performed at a mixing ratio of 3, and the mixing order is set to be as follows.

【0051】かかる装置によればビーム電流制御器1
0、パルス配分制御器13夫々に指令値を与えることに
より、任意のエネルギで且つ任意の配合比更には任意の
配合順を持つ電子線を照射できる装置が得られ、製品の
厚みが変動しても図5の右図に示すように、コンベア進
行方向に対する表面吸収線量分布が均等になるように制
御できる。
According to such an apparatus, the beam current controller 1
0, by giving a command value to each of the pulse distribution controllers 13, it is possible to obtain a device capable of irradiating an electron beam having an arbitrary energy and an arbitrary mixing ratio, and further having an arbitrary mixing order. Also, as shown in the right diagram of FIG. 5, the control can be performed so that the surface absorbed dose distribution in the traveling direction of the conveyor becomes uniform.

【0052】図5は更に前記装置の改良に関するもの
で、ファラデーの左手の法則により、走査ホーン7の両
側に配置された走査磁石8(電磁石)の交流波形電流の通
電制御値が一定でもビームエネルギが異なった場合、そ
のエネルギ変動に対応して走査幅も変動してしまう。そ
こで夫々のビームエネルギに対応して異ならせたビーム
走査指令値(交流波形電流の通電制御値)を具えたビーム
走査制御器15に、高速切換器11に連動した高速切換
器16により切り替えて、電子線が偏向を受ける角度が
一定になるように、選択されたエネルギの違うパルス毎
に交流波形電流の通電制御値を切り替えて一定のビーム
走査角を実現させている。かかる実施例によれば、複数
のエネルギパルスでも同一走査幅と同一走査速度に制御
できる装置が得られ、一層好ましい。即ち電子ビームパ
ルスとこれを走査するビーム操作制御値は1対1に対応
しており、複数のエネルギパルスでも同一走査幅に制御
可能である。
FIG. 5 further relates to the improvement of the above-mentioned apparatus. In accordance with the Faraday's left-hand rule, the beam energy is kept constant even when the AC waveform current of the scanning magnet 8 (electromagnet) arranged on both sides of the scanning horn 7 is constant. Are different, the scanning width also changes in accordance with the energy change. Therefore, the beam scanning controller 15 is switched to a beam scanning controller 15 having a beam scanning command value (an energization control value of an AC waveform current) that is changed corresponding to each beam energy by a high-speed switching unit 16 linked to the high-speed switching unit 11. A constant beam scanning angle is realized by switching the control value of the AC waveform current for each selected pulse having a different energy so that the angle at which the electron beam receives deflection is constant. According to this embodiment, a device capable of controlling the same scanning width and the same scanning speed even with a plurality of energy pulses is obtained, which is more preferable. That is, the electron beam pulse and the beam operation control value for scanning the electron beam pulse have a one-to-one correspondence, and a plurality of energy pulses can be controlled to have the same scanning width.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、一秒
間のパルス数(通常500パルス程度であるがパルス数
に制限はない)の中で、複数の制御されたエネルギー、
電流量の電子線を発生し、照射することにより照射物へ
の透過デプスプロファイルを制御し、過照射率を改善す
る事が出来る。
As described above, according to the present invention, a plurality of controlled energies within a number of pulses per second (usually about 500 pulses, but there is no limit to the number of pulses) can be obtained.
By generating and irradiating an electron beam of a current amount, a transmission depth profile to an irradiation object can be controlled, and an over irradiation rate can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 吸収線量のエネルギ依存性を示すグラフ図で
照射深さ(ρcm)を横軸に吸収線量(A.U.)を縦軸に
取っている。
FIG. 1 is a graph showing the energy dependence of absorbed dose, where the irradiation depth (ρcm) is plotted on the horizontal axis and the absorbed dose (AU) is plotted on the vertical axis.

【図2】 10MeVの電子線を両面照射を行った場合
の吸収線量を示すグラフ図である。
FIG. 2 is a graph showing an absorbed dose when a 10 MeV electron beam is irradiated on both sides.

【図3】 マルチスキャン方式により電子ビームを箱状
の製品に両面照射を行った場合の吸収線量を示すグラフ
図である。
FIG. 3 is a graph showing an absorbed dose when a box-shaped product is irradiated on both sides with an electron beam by a multi-scan method.

【図4】 左図は合成マルチビームのエネルギ照射順序
をエネルギ毎にまとめて出力した場合のコンベア進行方
向に対する表面吸収線量分布、右図は合成マルチビーム
の照射順序をエネルギ毎に分散出力した場合のコンベア
進行方向に対する表面吸収線量分布である。
Fig. 4 shows the distribution of surface absorbed dose in the traveling direction of the conveyor when the energy irradiation order of the combined multi-beam is output collectively for each energy. The right figure shows the case where the irradiation order of the combined multi-beam is dispersed and output for each energy. Is a surface absorbed dose distribution with respect to the traveling direction of the conveyor.

【図5】 上段は複数のエネルギ(パルス)に応じてビ
ーム走査装置の制御値をパルス毎に制御し、どのエネル
ギーのパルスでも同一操作幅に制御可能な本発明のベス
トモードの実施例に係る電子線照射照射装置の全体図
が、下段はビームパルスとビーム走査制御値の対応パル
スを示すタイムチャートである。
FIG. 5 shows an embodiment of the best mode of the present invention in which the control value of the beam scanning device is controlled for each pulse according to a plurality of energies (pulses), and the pulse width of any energy can be controlled to the same operation width. The overall diagram of the electron beam irradiation / irradiation apparatus is a time chart in which the lower part shows a beam pulse and a corresponding pulse of a beam scanning control value.

【図6】 上段はパルス毎にビーム電流を制御し、照射
電子エネルギーを切換えることが可能な電子線照射装置
の全体図、下段にはエネルギの異なるビームパルスのパ
ルス配分を示すタイムチャートである。
FIG. 6 is an overall view of an electron beam irradiation apparatus capable of controlling a beam current for each pulse and switching irradiation electron energy, and a lower chart is a time chart showing pulse distribution of beam pulses having different energies.

【図7】 上段は各パルスを異なるビーム電流値に制御
し、複数の任意のエネルギーを持つ電子線を照射できる
電子線照射装置の全体図、下段はエネルギの異なるビー
ムパルスのパルス配合を示すタイムチャートである。
FIG. 7 is an overall view of an electron beam irradiator capable of irradiating a plurality of electron beams having arbitrary energies by controlling each pulse to a different beam current value, and the lower part is a time showing a pulse combination of beam pulses having different energies. It is a chart.

【図8】 上段は複数のエネルギーを持つ電子線に付い
ては各エネルギーを有するパルスの配合比を任意に設定
できる電子線照射装置の全体図、下段はエネルギの異な
るビームパルスのパルス配合を示すタイムチャートであ
る。
FIG. 8 is an overall view of an electron beam irradiator capable of arbitrarily setting a mixing ratio of a pulse having each energy for an electron beam having a plurality of energies, and a lower row shows a pulse mixing of beam pulses having different energies. It is a time chart.

【図9】 上段は上記複数のエネルギーを持つ電子線に
ついては各エネルギーを有するパルスの配合順を任意に
設定できる電子線照射装置の全体図、下段はエネルギの
異なるビームパルスのパルス配合と配合順を示すタイム
チャートである。
FIG. 9 is an overall view of an electron beam irradiator capable of arbitrarily setting a mixing order of pulses having each energy for the electron beam having a plurality of energies, and a lower row is a pulse mixing and mixing order of beam pulses having different energies. FIG.

【図10】 電子線照射装置に組み込まれたビーム電流
制御器を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a beam current controller incorporated in the electron beam irradiation device.

【図11】 従来の電子線照射装置の原理的構成を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a basic configuration of a conventional electron beam irradiation apparatus.

【図12】 電子線照射装置の別の従来例である。FIG. 12 is another conventional example of an electron beam irradiation apparatus.

【図13】 従来のパルススキャン方式による電子線照
射を示す。
FIG. 13 shows electron beam irradiation by a conventional pulse scan method.

【図14】 マイクロスキャン方式による電子線照射を
示す。
FIG. 14 shows electron beam irradiation by a microscan method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 電流計 3 プリバンチャ 4 加速管 5 高周波増幅用クライストロン 7 ビーム走査ホーン 8 走査磁石 10 ビーム電流制御器 11 高速切り替え器 12 グリッドパルサ 13 パルス配分制御器 15 ビーム走査制御器 16 高速切換器 21 カソード 22 グリッド 23 アノード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Ammeter 3 Pre-buncher 4 Accelerator tube 5 Klystron for high frequency amplification 7 Beam scanning horn 8 Scanning magnet 10 Beam current controller 11 High-speed switch 12 Grid pulsar 13 Pulse distribution controller 15 Beam scan controller 16 High-speed switch 21 Cathode 22 Grid 23 Anode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G21K 5/10 G21K 5/10 C (72)発明者 山川 隆 名古屋市港区大江町10番地 三菱重工業株 式会社名古屋航空宇宙システム製作所内 (72)発明者 神納 祐一郎 名古屋市港区大江町10番地 三菱重工業株 式会社名古屋航空宇宙システム製作所内 Fターム(参考) 4C058 AA12 AA17 BB06 CC02 KK03 KK32 4C077 AA05 BB01 GG05 KK09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G21K 5/10 G21K 5/10 C (72) Inventor Takashi Yamakawa 10 Oecho, Minato-ku, Nagoya-shi Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nagoya Aerospace Systems Works, Ltd. (72) Inventor Yuichiro Kanna 10 Oecho, Minato-ku, Nagoya City Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nagoya Aerospace Systems Works F-term (reference) 4C058 AA12 AA17 BB06 CC02 KK03 KK32 4C077 AA05 BB01 GG05 KK09

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子銃で生成した電子線を加速管で加速
させて生成された高エネルギの電子線を、走査ホーンに
導き、該走査ホーンに設けた走査磁石によって偏向走査
しながら、走査ビームを医療機器等の被滅菌照射物に照
射する高エネルギ電子線照射装置において異なる電子エ
ネルギを生成する複数のビーム電流制御手段を電子銃側
に設け、高速切り替え器その他の手段により前記複数の
ビーム電流制御手段を適宜切り替えながら、パルス毎若
しくはパルス群毎に前記電子銃より出射されるビーム電
流を切り替え制御し、異なるエネルギーの電子線を被照
射物に照射することを特徴とする電子線照射装置。
A high-energy electron beam generated by accelerating an electron beam generated by an electron gun by an acceleration tube is guided to a scanning horn, and the scanning beam is deflected and scanned by a scanning magnet provided on the scanning horn. A plurality of beam current control means for generating different electron energies in a high energy electron beam irradiation apparatus for irradiating an object to be sterilized such as a medical device with electron beams are provided on the electron gun side, and the plurality of beam currents are controlled by a high-speed switcher or other means. An electron beam irradiation apparatus characterized in that a beam current emitted from the electron gun is switched and controlled for each pulse or pulse group while appropriately switching control means, and an object to be irradiated is irradiated with electron beams having different energies.
【請求項2】 前記照射ビームがパルス照射間隔毎に該
パルスを高速にスキャンして走査幅に対応する帯状の照
射ビームであることを特徴とする請求項1記載の電子線
照射装置。
2. The electron beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the irradiation beam is a band-shaped irradiation beam corresponding to a scanning width by scanning the pulse at high speed at every pulse irradiation interval.
【請求項3】 前記複数のビーム電流制御手段の切り替
えがパルス配分制御器によって行われ、該パルス配分制
御器によって異なるエネルギーを有するパルスの配合比
が設定される事を特徴とする請求項1記載の電子線照射
装置。
3. The method according to claim 1, wherein the switching of the plurality of beam current control means is performed by a pulse distribution controller, and the mixing ratio of pulses having different energies is set by the pulse distribution controller. Electron beam irradiation equipment.
【請求項4】 前記複数のビーム電流制御手段における
ビーム設定電流が外部指定値によって任意に設定可能に
構成されている請求項1記載の電子線照射装置。
4. The electron beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein a beam setting current in said plurality of beam current control means can be arbitrarily set by an externally designated value.
【請求項5】 前記パルスの配合比が外部指定値によっ
て任意に設定可能に構成されている請求項3記載の電子
線照射装置
5. The electron beam irradiation apparatus according to claim 3, wherein the mixing ratio of the pulse is arbitrarily set by an externally designated value.
【請求項6】 前記パルスの配合比と配合順がパルス配
合制御手段よりの制御値によって任意に設定可能に構成
されている請求項3記載の電子線照射装置
6. The electron beam irradiation apparatus according to claim 3, wherein the mixing ratio and the mixing order of the pulses can be arbitrarily set by a control value from a pulse mixing control unit.
【請求項7】 異なる電子エネルギを生成する複数のビ
ーム電流制御手段の切り替えに同期して走査ホーンに設
けた走査磁石8の通電制御値の切り替えを行い、選択さ
れたエネルギの違うパルス毎に交流波形電流の通電制御
値を変化させて一定のビーム走査角を実現させたことを
特徴とする請求項1記載の電子線照射装置。
7. The switching of the power supply control value of the scanning magnet 8 provided on the scanning horn in synchronization with the switching of the plurality of beam current control means for generating different electron energies, and the alternating current for each pulse having a different energy selected. 2. The electron beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein a constant beam scanning angle is realized by changing a conduction control value of the waveform current.
【請求項8】 電子エネルギを生成する複数のビーム電
流制御手段の制御対象が、電子銃のカソードとアノード
間に配設したグリッドのグリッド電圧であることを特徴
とする請求項1記載の電子線照射装置。
8. The electron beam according to claim 1, wherein the control target of the plurality of beam current control means for generating electron energy is a grid voltage of a grid provided between a cathode and an anode of the electron gun. Irradiation device.
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