JP2013053924A - Electron beam irradiation apparatus and scan horn for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被照射物に電子線を照射する電子線照射装置、および、電子線照射装置のスキャンホーンに関する。 The present invention relates to an electron beam irradiation apparatus that irradiates an irradiation object with an electron beam, and a scan horn of the electron beam irradiation apparatus.
従来、医療器具や食品等の滅菌、樹脂の架橋や硬化、悪性腫瘍等の病巣の除去等、様々な分野で利用されている電子線照射装置が知られている。こうした電子線照射装置は、電子銃に設けられたカソード電極を高温に熱して加速器に電子を放出し、その電子を加速器で加速した後に、スキャンホーンで走査して被照射物に照射するものである。 Conventionally, electron beam irradiation apparatuses used in various fields such as sterilization of medical instruments and foods, cross-linking and curing of resins, and removal of lesions such as malignant tumors are known. In such an electron beam irradiation apparatus, a cathode electrode provided in an electron gun is heated to a high temperature to emit electrons to an accelerator, and the electrons are accelerated by the accelerator, and then scanned by a scan horn to irradiate an object to be irradiated. is there.
上記のような電子線照射装置は、電子線の線量やエネルギーが制御どおりにもたらされているかを確認すべく、出力される電子線の線量等を定期的に測定する必要がある。そこで、従来の電子線照射装置においては、例えば特許文献1に示されるように、プラスチック等の線量計が複数段に積層された専用の線量測定器等に電子線を照射することで、線量やエネルギーを測定するようにしている。 The electron beam irradiation apparatus as described above needs to periodically measure the dose of the electron beam to be output and the like in order to confirm whether the dose and energy of the electron beam are provided as controlled. Therefore, in the conventional electron beam irradiation apparatus, as shown in, for example, Patent Document 1, doses and doses are obtained by irradiating an electron beam to a dedicated dosimeter or the like in which dosimeters such as plastics are stacked in multiple stages Energy is measured.
しかしながら、上記のように、線量測定器を用いて線量やエネルギーを測定する場合、線量計における分子変化の時間を考慮しなければならず、線量測定器に電子線を照射した後、測定結果が導出されるまでに長時間を要していた。そのため、測定結果に基づいて即座に制御を変更することができず、測定結果が導出されるまでの間、滅菌作用等の信頼性が低下するおそれがある。また、線量やエネルギーを測定する際には、ワークに代えて線量測定器を照射領域に搬送、設置しなければならず、測定作業が煩雑化するとともに、ワークへの照射を中断しなければならなかった。 However, as described above, when measuring dose and energy using a dosimeter, the time of molecular change in the dosimeter must be taken into account. It took a long time to be derived. Therefore, the control cannot be immediately changed based on the measurement result, and there is a possibility that the reliability of the sterilization action or the like may be lowered until the measurement result is derived. Also, when measuring dose and energy, a dosimeter must be transported and installed in the irradiation area instead of the workpiece, which complicates the measurement work and interrupts the irradiation of the workpiece. There wasn't.
そこで本発明は、このような課題に鑑み、線量やエネルギーの測定時間を従来に比して短縮するとともに、特段の作業を要することなく、また、ワークへの照射を継続しながら測定することができる電子線照射装置および電子線照射装置のスキャンホーンを提供することを目的としている。 Therefore, in view of such problems, the present invention can shorten the measurement time of dose and energy as compared with the conventional technique, and can measure without requiring any special work and continuing to irradiate the workpiece. It is an object of the present invention to provide an electron beam irradiation device and a scan horn for the electron beam irradiation device.
上記課題を解決するために、本発明の電子線照射装置は、真空に維持される加速空間で電子線を加速する加速器と、加速器で加速された電子線を偏向するスキャン電磁石と、スキャン電磁石の電流値を制御して電子線の偏向量を可変する制御部と、加速器の加速空間に接続される導入部、当該導入部を介して加速空間に真空を維持して連通する内部空間、および、導入部に対向配置され内部空間を外部から隔てるとともに、スキャン電磁石によって偏向された電子線を被照射物に向けて導出する電子線取出部が設けられた本体を有するスキャンホーンと、を備えた電子線照射装置であって、スキャンホーンは、本体のうち、電子線取出部を通過する偏向量以上の偏向量の電子線が導かれる位置に設けられた測定窓と、測定窓に設けられ、内部空間を外部から隔てるとともに、測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electron beam irradiation apparatus of the present invention includes an accelerator that accelerates an electron beam in an acceleration space maintained in a vacuum, a scan electromagnet that deflects an electron beam accelerated by the accelerator, and a scan electromagnet. A control unit that controls the current value to vary the deflection amount of the electron beam, an introduction unit connected to the acceleration space of the accelerator, an internal space that communicates with the acceleration space via the introduction unit, and A scan horn having a main body provided with an electron beam extraction unit that is disposed opposite to the introduction unit and separates the internal space from the outside and that guides the electron beam deflected by the scan electromagnet toward the irradiation object. The scanning horn is a measurement window provided at a position where an electron beam having a deflection amount equal to or greater than the deflection amount passing through the electron beam extraction unit is guided in the main body, and provided in the measurement window. A measurement line deriving member for separating an electron beam from the outside and deriving an electron beam guided to the measurement window to the outside or generating an X-ray from the electron beam led to the measurement window and deriving the electron beam to the outside. It is characterized by having.
また、本発明の電子線照射装置は、真空に維持される加速空間で電子線を加速する加速器と、加速器で加速された電子線を偏向するスキャン電磁石および偏向電磁石と、スキャン電磁石または偏向電磁石の電流値を制御して電子線の偏向量を可変する制御部と、加速器の加速空間に接続される導入部、当該導入部を介して加速空間に真空を維持して連通する内部空間、および、導入部に対向配置され内部空間を外部から隔てるとともに、スキャン電磁石によって偏向された電子線を被照射物に向けて導出する電子線取出部が設けられた本体を有するスキャンホーンと、を備えた電子線照射装置であって、スキャンホーンは、本体のうち、偏向電磁石によって偏向された電子線が導かれるとともに、電子線取出部と異なる位置に設けられた測定窓と、測定窓に設けられ、内部空間を外部から隔てるとともに、測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする。 The electron beam irradiation apparatus of the present invention includes an accelerator that accelerates an electron beam in an acceleration space maintained in a vacuum, a scan magnet and a deflection magnet that deflect the electron beam accelerated by the accelerator, and a scan electromagnet or a deflection electromagnet. A control unit that controls the current value to vary the deflection amount of the electron beam, an introduction unit connected to the acceleration space of the accelerator, an internal space that communicates with the acceleration space via the introduction unit, and A scan horn having a main body provided with an electron beam extraction unit that is disposed opposite to the introduction unit and separates the internal space from the outside and that guides the electron beam deflected by the scan electromagnet toward the irradiation object. The scanning horn is a measuring device provided in a position different from the electron beam extraction unit while the electron beam deflected by the deflection electromagnet is guided in the main body. And is provided in the measurement window, separates the internal space from the outside, leads out the electron beam guided to the measurement window, or generates X-rays from the electron beam guided to the measurement window to the outside And a measurement line deriving member for deriving.
また、本発明の電子線照射装置は、測定線導出部材を介して外部に導出された電子線またはX線を検出する検出部と、少なくとも検出部によって電子線またはX線が検出されたときに制御部によって制御されている電流値に基づいて、線量およびエネルギーのいずれか一方または双方を算出する演算部と、を備えてもよい。 The electron beam irradiation apparatus according to the present invention includes a detection unit that detects an electron beam or X-ray led out to the outside via the measurement line deriving member, and at least when the electron beam or X-ray is detected by the detection unit A calculation unit that calculates either one or both of dose and energy based on the current value controlled by the control unit.
また、本発明の電子線照射装置は、測定窓を、本体のうち、電子線取出部よりも導入部側に設けてもよい。 Moreover, the electron beam irradiation apparatus of this invention may provide a measurement window in an introduction part side rather than an electron beam extraction part among main bodies.
また、本発明の電子線照射装置は、測定線導出部材を、電子線を外部に導出するチタン箔で構成してもよい。 In the electron beam irradiation apparatus of the present invention, the measurement line deriving member may be composed of a titanium foil that derives the electron beam to the outside.
また、本発明の電子線照射装置は、測定線導出部材を、電子線からX線を発生させて外部に導出するタングステンまたは銅のターゲットで構成してもよい。 In the electron beam irradiation apparatus of the present invention, the measurement line deriving member may be composed of a tungsten or copper target that generates X-rays from the electron beams and derives them outside.
また、本発明の電子線照射装置のスキャンホーンは、加速器の加速空間で加速され、制御部によるスキャン電磁石の電流値の制御により、偏向量が可変された電子線を被照射物に向けて導出する電子線照射装置のスキャンホーンであって、加速器に接続される本体は、加速器の加速空間に接続される導入部と、導入部を介して加速空間に真空を維持して連通する内部空間と、導入部に対向配置され内部空間を外部から隔てるとともに、スキャン電磁石によって偏向された電子線を被照射物に向けて導出する電子線取出部と、電子線取出部を通過する偏向量以上の偏向量の電子線が導かれる位置に設けられた測定窓と、測定窓に設けられ、内部空間を外部から隔てるとともに、測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする。 Further, the scan horn of the electron beam irradiation apparatus of the present invention is accelerated in the acceleration space of the accelerator, and the control unit controls the current value of the scan electromagnet to derive an electron beam with a variable deflection amount toward the irradiated object. A scanning horn of an electron beam irradiation apparatus, the main body connected to the accelerator includes an introduction part connected to the acceleration space of the accelerator, and an internal space that communicates with the acceleration space via the introduction part while maintaining a vacuum An electron beam extraction unit that is disposed opposite to the introduction unit, separates the internal space from the outside, and leads out the electron beam deflected by the scanning electromagnet toward the irradiated object, and a deflection that exceeds the deflection amount that passes through the electron beam extraction unit A measurement window provided at a position where a quantity of electron beams are guided, and provided in the measurement window to separate the internal space from the outside and to guide the electron beam guided to the measurement window to the outside or to the measurement window Guidance Which was generated X-rays from the electron beam, characterized by comprising a measuring line leading member which led to the outside, the by.
また、本発明の電子線照射装置のスキャンホーンは、制御部によるスキャン電磁石または偏向電磁石の電流値の制御により、加速器の加速空間で加速された電子線の偏向量が可変されて導かれる電子線照射装置のスキャンホーンであって、加速器に接続される本体は、加速器の加速空間に接続される導入部と、導入部を介して加速空間に真空を維持して連通する内部空間と、導入部に対向配置され内部空間を外部から隔てるとともに、スキャン電磁石によって偏向された電子線を被照射物に向けて導出する電子線取出部と、偏向電磁石によって偏向された電子線が導かれるとともに、電子線取出部と異なる位置に設けられた測定窓と、測定窓に設けられ、内部空間を外部から隔てるとともに、測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする。 The scan horn of the electron beam irradiation apparatus of the present invention is an electron beam that is guided by varying the deflection amount of the electron beam accelerated in the acceleration space of the accelerator by controlling the current value of the scan magnet or the deflecting electromagnet by the control unit. The irradiation device is a scan horn, and a main body connected to the accelerator includes an introduction portion connected to the acceleration space of the accelerator, an internal space that communicates with the acceleration space via the introduction portion, and an introduction portion. And an electron beam extraction unit that guides the electron beam deflected by the scanning electromagnet toward the irradiated object, the electron beam deflected by the deflecting electromagnet is guided, and the electron beam A measurement window provided at a different position from the take-out part, and provided in the measurement window to separate the internal space from the outside and lead out the electron beam guided to the measurement window to the outside. It is characterized with the measurement-guiding member that led outside by generating X-rays from the electron beam guided to the measuring window, further comprising: a.
本発明によれば、従来に比して短時間で、また、特段の作業を要することなく、しかも、ワークへの照射を継続しながら電子線の線量やエネルギーの測定を行うことができる。 According to the present invention, the dose and energy of an electron beam can be measured in a shorter time than before, without requiring any special work, and while continuing to irradiate the workpiece.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(電子線照射装置100)
図1は、電子線照射装置100の外観斜視図であり、図2は、図1におけるY方向から電子線照射装置100を見た図である。なお、図1では、理解を容易にするために電子線照射装置100を支持する支持機構を省略している。
(Electron beam irradiation apparatus 100)
1 is an external perspective view of the electron
図1および図2に示すように、電子線照射装置100は、電子銃110と、高周波電源112と、導波管114と、プリバンチャ116と、加速器118と、スキャンホーン120と、スキャン電磁石130と、制御装置140(図1、図2では不図示)と、検出部150(図1、図2では不図示)と、を備えて構成されている。なお、電子銃110、プリバンチャ116、加速器118、スキャンホーン120は、内部空間(真空室)が連続しており、この内部空間は、イオンポンプ等の真空ポンプ102で高真空状態から超高真空状態(例えば、10E−5Pa以下)に維持される。電子線照射装置100において、電子銃110から放出された熱電子(電子線)は、プリバンチャ116、加速器118で加速され、スキャンホーン120を通過して、搬送体200によって搬送される被照射物Wに向かって、図1中Z方向に照射される。以下、電子線照射装置100の各機能部について詳述する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electron
(電子銃110)
電子銃110は、例えば、三極管電子銃で構成され、交流電源104から供給された電力により、カソード電極を加熱して熱電子(電子)を生成し、グリッドパルス電圧によって間欠的に電子を引き出すとともに、カソード電極とアノード電極との間に高電圧のパルス電圧を印加して、引き出した電子をプリバンチャ116方向に加速する。
(Electron gun 110)
The
(高周波電源112)
高周波電源112は、クライストロン等で構成される高周波増幅器112aと、高周波増幅器112aに電力を供給する電力供給部112bと、パルストランス112cとを含んで構成され、導波管114を通じてプリバンチャ116および加速器118に、例えばSバンドに相当する3GHzのパルス状の高周波電力を供給する。
(High frequency power supply 112)
The high-
(導波管114)
導波管114は、高周波電源112から供給される高周波の電圧を加速器118に供給する。導波管114には、六フッ化硫黄(SF6)等の絶縁ガスが充填されており、高周波電源112から出力された電圧によって導波管114が放電してしまう事態を回避する。なお導波管114の端部には、SF6と真空とを隔て、SF6を密閉するためのRF窓114a、114bが設けられている。
(Waveguide 114)
The
(プリバンチャ116)
プリバンチャ116は、電子銃110と加速器118との間に設けられ、導波管114を通じて高周波電源112に接続されている。プリバンチャ116は、電子銃110から入射された電子をバンチング(密度圧縮(速度変調))して、加速器118に送出する。具体的に説明すると、プリバンチャ116内は、高周波電源112から供給された高周波の電力によって高周波電界が形成されており、プリバンチャ116を通過した電子は、その高周波電界にバンチングされる。プリバンチャ116で電子をバンチングすることにより、加速器118で加速された電子のエネルギーの分散を小さくすることができ、電子のエネルギーの均一性を向上させることが可能となる。
(Prebuncha 116)
The
ここで、プリバンチャ116によって圧縮された電子の加速器118への入射タイミングが加速器118における高周波の正位相と同期すると、電子は加速器118で効率よく加速される。したがって、プリバンチャ116から加速器118への電子の入射タイミングを調整するために、プリバンチャ116の高周波導入部116aには、不図示の位相調整手段が設けられている。なお、電子の圧縮率(バンチングされた電子の長さ/バンチング前の電子の長さ)も加速器118による加速効率に影響し、電子の長さが短い程、加速効率が向上する。したがって、供給する高周波の強度を調整して電子の長さを調整するために、プリバンチャ116の高周波導入部116aには、不図示の減衰(アッテネータ)手段が設けられている。
Here, when the incident timing of the electrons compressed by the
(加速器118)
図3は、加速器118の構成を説明するための説明図である。本実施形態では、加速器118として、定在波型の線形(リニアック)加速器を採用しているが、電子を加速できればよく、進行波型の線形加速器や、シンクロトロン、サイクロトロン等の円形加速器を採用することもできる。
(Accelerator 118)
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the
図3に示すように、電子銃110は、図3中、黒い塗りつぶしで示すように、電子をZ方向に伸長した状態でプリバンチャ116の内部空間に放出する。そして、プリバンチャ116によるバンチング機能により、電子は、Z方向に圧縮されて加速器118に入射される。
As shown in FIG. 3, the
ここで、加速器118は、内部に複数の加速空間119(図3中、119a〜119cで示す)を有している。図3では理解を容易にするために、加速空間119を3として簡略化して説明するが、本実施形態の加速器118は30程度の加速空間119を有する。なお、加速空間119の距離L(加速空間119における電子の進行方向(図3中Z方向)の距離)は、電子銃110から所定数までが、電子銃110から遠ざかるに従って徐々に長くなるように構成され、所定の加速空間119以降は、その距離Lが、所定の長さ(一定)に維持されるように構成される。
Here, the
高周波電源112から加速器118に高周波の電圧(例えば、3GHz)が供給されると、図3(a)に示すように、複数の加速空間119が空間共振器として機能し、空間共振器内において時間に伴って変化する電界が生じる。そして、このような時間に伴って変化する電界を通じて時限的に電子を加速する。
When a high-frequency voltage (for example, 3 GHz) is supplied from the high-
具体的に説明すると、加速器118の加速空間119は、高周波電源112から導入される高周波の電圧によって、例えば、図3(a)および図3(b)に示すように、Z方向に隣接する加速空間119に交互に正位相(進行方向に正(+)の空間電荷)と負位相(進行方向に負(−)の空間電荷)とが生じる。プリバンチャ116から放出された負の電荷を帯びている電子は、図3(a)に示すように、時刻t0に加速空間119aに位置し、正(+)の空間電荷によってZ方向に加速される。そして、図3(b)に示すように、時刻t1において、隣接する加速空間119bに位置し、同様に正(+)の空間電荷によってZ方向に加速される。このように電子の移動タイミングに、正(+)の空間電荷と負(−)の空間電荷との切換タイミングを同期させることで、電子は加速器118内で徐々に加速され、最終的には、例えば10MeV程度まで加速される。
More specifically, the
(スキャンホーン120)
スキャンホーン120は、内部空間が加速器118の加速空間119と連通しており、図1、図2に示すように、加速器118で加速された電子線を被照射物Wに向けて導出する。詳しくは後述するが、スキャンホーン120よりも電子線の進行方向上流側には、スキャン電磁石130が設けられており、このスキャン電磁石130によって、加速器118で加速されて鉛直方向(Z方向)に進行する電子線が、水平方向(X方向)に走査(スキャン)される。
(Scan horn 120)
The
スキャンホーン120から導出される電子線は、搬送体200のコンベア200a上をY方向に搬送される被照射物Wに照射されるが、このとき、上記のように、電子線がX方向に走査されるので、被照射物Wに満遍なく電子が照射されることとなる。以下に、スキャンホーン120の構成について、具体的に説明する。
The electron beam derived from the
図4は、スキャンホーン120の構成を説明する説明図である。この図に示すように、スキャンホーン120は、断面(X方向断面)が台形状の本体120aを備えて構成される。本体120aは、X方向の幅が狭い基端部120bが加速器118に接続され、基端部120bよりもX方向の幅が広い先端部120cが、搬送体200のコンベア200aに対向して配置されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the
本体120aの基端部120bには、加速器118の加速空間119に連通する開口からなる導入部121が設けられており、本体120a内に設けられた内部空間122が、導入部121を介して加速空間119と連通することとなる。また、本体120aの先端部120cには、開口からなる導出部123が設けられており、この導出部123に、内部空間122と外部とを隔てる電子線取出部材124が設けられている。この電子線取出部材124は、例えば、50μm程度の厚みのチタン箔で構成され、内部空間122と大気とを隔てつつ、加速された電子を、内部空間122から大気中に導出するものである。これにより、スキャンホーン120の内部空間122は、導入部121を介して加速器118の加速空間119と真空を維持して連通することとなる。なお、本実施形態における導出部123および電子線取出部材124により電子線取出部が構成されている。
An
また、導入部121と導出部123(電子線取出部材124)との間であって、本体120aのX方向における一方の側壁には、本体120aに形成される開口からなる測定窓125が設けられている。この測定窓125は、電子線取出部材124を通過する偏向量以上の偏向量の電子線が導かれる位置に設けられている。
In addition, a
すなわち、被照射物Wに対して電子線を照射する場合、電子線は、スキャン電磁石130によって、図4中破線で示す範囲内で偏向量が制御される。したがって、被照射物Wに照射される電子線は、通常、本体120aの内部空間122において、図4中破線で囲まれた網掛けの領域を通過することとなる。測定窓125は、この網掛けの領域よりもX方向外方に位置しており、これにより、電子線取出部材124を通過する電子線以上の偏向量となった電子線のみが、測定窓125に導かれることとなる。
That is, when the electron beam is irradiated to the irradiation object W, the deflection amount of the electron beam is controlled by the
測定窓125には、上記電子線取出部材124と同様に、内部空間122と大気とを隔てつつ、線量やエネルギーを測定するための電子線等を外部に導出する測定線導出部材126が設けられている。本実施形態において、測定線導出部材126は、内部空間122から外部に電子線を導出する50μm程度の厚みのチタン箔で構成される。なお、測定線導出部材126は、例えば、電子線の衝突によってX線を発生させて外部に導出するタングステンまたは銅のターゲットで構成してもよい。いずれにしても、測定線導出部材126は、内部空間122を外部から隔てるとともに、測定窓125に導かれた電子線を外部に導出するか、もしくは、測定窓125に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出可能な構成を広く含むものである。
Similar to the electron
(スキャン電磁石130)
スキャン電磁石130は、電流値の制御によって電子線をX方向に走査(スキャン)して、電子線の偏向量を可変するものであるが、スキャン電磁石130の制御電流値は、制御装置140によって制御されている。
(Scan Electromagnet 130)
The
(制御装置140)
制御装置140は、スキャン電磁石130の電流値を制御して、電子線をX方向に走査するものであり、制御部140a、演算部140bを含んで構成される。制御部140aは、通常、電子線の偏向量が図4中破線の範囲内に収まるように、スキャン電磁石130の電流値を制御し、電子線の線量やエネルギーを計測する際には、電子線が図中一点鎖線で示す偏向量となるように電流値を制御する。
(Control device 140)
The
(検出部150)
上記スキャンホーン120における本体120aには、測定線導出部材126から外部に導出された電子線を検出する周知のファラデーカップからなる検出部150が設けられている。この検出部150には、電流計150aが接続されており、この電流計150aで計測された電流値が、上記の制御装置140に入力されるように構成されている。なお、上記したように、測定線導出部材126をタングステンまたは銅のターゲットで構成し、X線を外部に導出することとした場合には、当該X線を検出すべく、周知のX線検出装置によって検出部150を構成することとなる。
(Detector 150)
The
そして、電流計150aから制御装置140に電流値信号が入力されると、制御装置140の演算部140bは、電流計150aから入力された電流値や、検出部150が電子線を検出したときに制御部140aが制御しているスキャン電磁石130の電流値等に基づいて、エネルギー(ビームエネルギー)と相対的な電子線の線量とを算出する。
When a current value signal is input from the
より具体的には、測定を行う際には、まず、制御装置140の制御部140aが、被照射物Wに電子線を照射する場合よりも、電子線の偏向量が大きくなるようにスキャン電磁石130の電流値を制御する。すると、電子線の偏向量は徐々に大きくなり、図中一点鎖線で示す角度になったところで、測定線導出部材126を介して外部に電子線が導出される。このようにして外部に導出された電子線は、検出部150によって検出され、検出信号(電流値信号)が制御装置140に入力される。演算部140bは、検出信号が入力されたときに、制御部140aによって制御されているスキャン電磁石130の電流値を特定し、当該電流値に基づいてエネルギーを算出することとなる。
More specifically, when performing measurement, first, the scanning electromagnet is configured so that the amount of deflection of the electron beam is larger than when the
ここで、電子線の偏向量(走査角度)、スキャン電磁石130の電流値、および、ビームエネルギーの間には、一定の関係性が保持されている。本実施形態では、電子線の偏向量が所定量になったところ、すなわち、特定の偏向量となったところで、検出部150が電子線を検出することとなるため、検出部150によって電子線が検出されたときのスキャン電磁石130の制御電流値を特定することにより、ビームエネルギーを容易に算出することができる。
Here, a certain relationship is maintained among the deflection amount (scanning angle) of the electron beam, the current value of the
また、演算部140bは、上記のようにして算出したエネルギーから、想定されるスキャン幅を導出するとともに、スキャン幅、制御電流値、被照射物Wの搬送速度、測定線導出部材126から検出部150(チタン箔)までの距離、検出部150(ファラデーカップ)によって測定されるビーム量等に基づいて、相対的な電子線の線量を算出する。このように、演算部140bによって、エネルギーと電子線の相対的な線量とが算出されることとなる。
The
なお、測定線導出部材126をタングステンまたは銅のターゲットで構成してX線を外部に導出することとした場合には、検出部150(X線検出装置)によって検出したX線を同一条件下で相対的に評価すればよい。このとき、検出部150と測定線導出部材126との間に、既知の厚み、密度の金属を設け、X線検出量と、その後に検出したX線の線量との差分からX線減衰量を算出して、相対的にエネルギーを同定、評価する。このようにすれば、X線から電子線の線量を導出することも可能である。
When the measurement
以上のように、本実施形態の電子線照射装置100によれば、従来の線量測定器を用いることなく、エネルギーや、同一条件下における電子線の線量の相対値(実測値、経験値に基づいた算出値)を即座に導出することが可能となる。したがって、電子線の線量やエネルギーをリアルタイムに制御することも可能となり、滅菌作用等の信頼性を向上することができる。また、線量やエネルギーを測定する際には、スキャン電磁石130の電流値を一瞬制御するだけでよいので、測定作業がほとんど不要となる。しかも、例えば、被照射物Wが所定の間隔を維持して搬送される場合には、被照射物Wが照射領域を通過しない僅かな時間で測定を行うことも可能であり、電子線の測定のために被照射物Wへの電子線の照射を中断することもない。
As described above, according to the electron
なお、本実施形態においては、スキャンホーン120の本体120aのうち、導入部121と導出部123(電子線取出部材124)との間の側壁に、測定窓125が設けられる場合について説明したが、スキャンホーン120の形状等はこれに限定されるものではない。スキャンホーンの他の構成について図5を用いて説明する。
In the present embodiment, the case where the
図5は、変形例のスキャンホーンの構成を説明するための説明図である。なお、図5においては、スキャンホーンの構成のみが上記実施形態と異なり、その他の構成は上記実施形態と同じである。したがって、ここでは、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、上記実施形態と異なる構成についてのみ説明する。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a scan horn according to a modification. In FIG. 5, only the configuration of the scan horn is different from the above embodiment, and the other configurations are the same as the above embodiment. Accordingly, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and only components different from those in the above embodiment will be described.
この変形例のスキャンホーン160は、断面(X方向断面)が台形状の本体160aを備えて構成される。本体160aは、X方向の幅が狭い基端部160bが加速器118に接続され、基端部160bよりもX方向の幅が広い先端部160cが、搬送体200のコンベア200aに対向して配置されている。本体160aの基端部160bには、加速器118の加速空間119に連通する開口からなる導入部161が設けられており、本体160a内に設けられた内部空間162が、導入部161を介して加速空間119と連通することとなる。また、本体160aの先端部160cには、開口からなる導出部163が設けられており、この導出部163に、内部空間162と外部とを隔てつつ、加速された電子を、内部空間122から大気中に導出するチタン箔からなる電子線取出部材164が設けられている。なお、導出部163および電子線取出部材164によって、電子線取出部が構成されている。
The
また、このスキャンホーン160においては、本体160aの先端部160cに、測定用取付部材165が着脱自在に設けられている。この測定用取付部材165は、スキャンホーン160の本体160aと同様の材質で構成されており、本体160aの先端部160cに対してX方向に隣接配置されている。この測定用取付部材165には、鉛直方向(Z方向)に貫通する開口からなる測定窓165aが形成されており、この測定窓165aに、チタン箔もしくはタングステンまたは銅のターゲットからなる測定線導出部材166が設けられている。これにより、内部空間162は、電子線取出部材164および測定線導出部材166によって外部から完全に隔てられ、真空状態に維持されることとなる。
Further, in this
また、測定用取付部材165には、鉛直下方(Z方向)に突出する固定具167が設けられており、この固定具167に、測定線導出部材166から導出される電子線やX線を検出する検出部150が固定されている。上記の変形例のスキャンホーン160によっても、測定窓165aおよび測定線導出部材166が、電子線取出部164を通過する偏向量以上の偏向量の電子線が導かれる位置に設けられており、上記実施形態と同様の作用効果が実現されることとなる。
Further, the measuring
なお、上記の変形例においては、測定窓165aを、本体160aとは別体からなる測定用取付部材165に設けたので、測定用取付部材165を本体160aから取り外すことで、メンテナンスの容易性を向上することができる。
In the above-described modification, the
以上のように、測定窓165aおよび測定線導出部材166は、電子線取出部材164を通過する偏向量以上の偏向量の電子線が導かれる位置に設けられれば、スキャンホーンの形状等は特に限定されるものではない。ただし、搬送体200までの距離や、被照射物Wの大きさ等によっては、検出部150が被照射物W等と干渉するおそれがある。したがって、被照射物W等と干渉するおそれがある場合には、上記実施形態のように、測定窓165aや測定線導出部材166を、電子線取出部よりも電子線の進行方向上流側(加速器118側)に設けることがより望ましい。
As described above, the shape or the like of the scan horn is particularly limited if the
また、上記の各例では、線量やエネルギーを測定すべく、電子線の偏向量を可変する機能を、スキャン電磁石130に兼用させる場合について説明した。換言すれば、被照射物Wに電子線を照射する場合と、線量やエネルギーを測定する場合との双方において、スキャン電磁石130が電子線の偏向量を制御することとした。しかしながら、例えば、図6に示す他の変形例のように、スキャン電磁石130とは別に、偏向電磁石170を設けることとしてもよい。この場合、線量やエネルギーの測定時には、制御装置140がスキャン電磁石130の電流値の制御を停止するとともに、偏向電磁石170の電流値を制御して、測定窓125に導かれた電子線を外部に導出し(図6中一点鎖線で示す)、被照射物Wに電子線を照射する場合には、制御装置140が偏向電磁石170の電流値の制御を停止するとともに、スキャン電磁石130の電流値を制御するようにしてもよい(図6中破線で示す)。
In each of the above examples, the case where the
このように、スキャン電磁石130とは別に、偏向電磁石170を設ければ、例えば、被照射物Wへの照射の際にはX方向に電子線を走査しつつ、測定の際にはY方向に電子線を偏向するといった具合に、被照射物Wに照射する場合と、測定を行う場合とで異なる方向に電子線を偏向することも可能である。ただし、上記実施形態のように、線量等を測定する場合の偏向量制御と、被照射物Wに照射する場合の偏向量制御との両機能を、スキャン電磁石130によって兼用するようにすれば、コストを低減することができる。
Thus, if the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
本発明は、被照射物に電子線を照射する電子線照射装置および電子線照射装置のスキャンホーンに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an electron beam irradiation apparatus that irradiates an object to be irradiated with an electron beam and a scan horn of the electron beam irradiation apparatus.
100 …電子線照射装置
118 …加速器
119 …加速空間
120 …スキャンホーン
120a …本体
121 …導入部
122 …内部空間
123 …導出部
124 …電子線取出部材
125 …測定窓
126 …測定線導出部材
130 …スキャン電磁石
140 …制御装置
140a …制御部
140b …演算部
150 …検出部
150a …電流計
160 …スキャンホーン
160a …本体
161 …導入部
162 …内部空間
163 …導出部
164 …電子線取出部材
165a …測定窓
166 …測定線導出部材
170 …偏向電磁石
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記加速器で加速された電子線を偏向するスキャン電磁石と、
前記スキャン電磁石の電流値を制御して電子線の偏向量を可変する制御部と、
前記加速器の加速空間に接続される導入部、当該導入部を介して前記加速空間に真空を維持して連通する内部空間、および、前記導入部に対向配置され前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記スキャン電磁石によって偏向された電子線を被照射物に向けて導出する電子線取出部が設けられた本体を有するスキャンホーンと、を備えた電子線照射装置であって、
前記スキャンホーンは、
前記本体のうち、前記電子線取出部を通過する偏向量以上の偏向量の電子線が導かれる位置に設けられた測定窓と、
前記測定窓に設けられ、前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、前記測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする電子線照射装置。 An accelerator that accelerates the electron beam in an acceleration space maintained in a vacuum;
A scanning electromagnet for deflecting an electron beam accelerated by the accelerator;
A control unit for controlling the current value of the scanning electromagnet to vary the deflection amount of the electron beam;
An introduction part connected to the acceleration space of the accelerator, an internal space that communicates with the acceleration space via the introduction part, and an internal space that is arranged opposite to the introduction part and separates the internal space from the outside, A scan horn having a main body provided with an electron beam extraction unit for deriving an electron beam deflected by the scan electromagnet toward an irradiated object, and an electron beam irradiation apparatus comprising:
The scan horn is
A measurement window provided at a position where an electron beam having a deflection amount equal to or greater than a deflection amount passing through the electron beam extraction unit is guided in the main body,
Provided in the measurement window, the internal space is separated from the outside, and the electron beam led to the measurement window is led out to the outside, or X-rays are generated from the electron beam led to the measurement window An electron beam irradiation apparatus comprising: a measurement line deriving member led out to the outside.
前記加速器で加速された電子線を偏向するスキャン電磁石および偏向電磁石と、
前記スキャン電磁石または前記偏向電磁石の電流値を制御して電子線の偏向量を可変する制御部と、
前記加速器の加速空間に接続される導入部、当該導入部を介して前記加速空間に真空を維持して連通する内部空間、および、前記導入部に対向配置され前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記スキャン電磁石によって偏向された電子線を被照射物に向けて導出する電子線取出部が設けられた本体を有するスキャンホーンと、を備えた電子線照射装置であって、
前記スキャンホーンは、
前記本体のうち、前記偏向電磁石によって偏向された電子線が導かれるとともに、前記電子線取出部と異なる位置に設けられた測定窓と、
前記測定窓に設けられ、前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、前記測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする電子線照射装置。 An accelerator that accelerates the electron beam in an acceleration space maintained in a vacuum;
A scanning electromagnet and a deflecting electromagnet for deflecting an electron beam accelerated by the accelerator;
A control unit that controls the current value of the scanning electromagnet or the deflection electromagnet to vary the deflection amount of the electron beam;
An introduction part connected to the acceleration space of the accelerator, an internal space that communicates with the acceleration space via the introduction part, and an internal space that is arranged opposite to the introduction part and separates the internal space from the outside, A scan horn having a main body provided with an electron beam extraction unit for deriving an electron beam deflected by the scan electromagnet toward an irradiated object, and an electron beam irradiation apparatus comprising:
The scan horn is
A measurement window provided in a position different from the electron beam extraction unit while the electron beam deflected by the deflecting electromagnet is guided out of the main body,
Provided in the measurement window, the internal space is separated from the outside, and the electron beam led to the measurement window is led out to the outside, or X-rays are generated from the electron beam led to the measurement window An electron beam irradiation apparatus comprising: a measurement line deriving member led out to the outside.
少なくとも前記検出部によって前記電子線またはX線が検出されたときに前記制御部によって制御されている電流値に基づいて、線量およびエネルギーのいずれか一方または双方を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の電子線照射装置。 A detection unit for detecting an electron beam or an X-ray derived outside through the measurement line deriving member;
A calculation unit that calculates at least one of dose and energy based on a current value controlled by the control unit when the electron beam or X-ray is detected by at least the detection unit. The electron beam irradiation apparatus according to claim 1 or 2.
前記本体のうち、前記電子線取出部よりも前記導入部側に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子線照射装置。 The measurement window is
The electron beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the electron beam irradiation device is provided on the introduction portion side of the main body with respect to the electron beam extraction portion.
電子線を外部に導出するチタン箔で構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電子線照射装置。 The measurement line deriving member is
The electron beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the electron beam irradiation apparatus is made of a titanium foil for leading an electron beam to the outside.
電子線からX線を発生させて外部に導出するタングステンまたは銅のターゲットで構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電子線照射装置。 The measurement line deriving member is
The electron beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the electron beam irradiation apparatus includes a tungsten or copper target that generates X-rays from an electron beam and derives the X-rays to the outside.
前記加速器に接続される本体は、
前記加速器の加速空間に接続される導入部と、
前記導入部を介して前記加速空間に真空を維持して連通する内部空間と、
前記導入部に対向配置され前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記スキャン電磁石によって偏向された電子線を前記被照射物に向けて導出する電子線取出部と、
前記電子線取出部を通過する偏向量以上の偏向量の電子線が導かれる位置に設けられた測定窓と、
前記測定窓に設けられ、前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、前記測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする電子線照射装置のスキャンホーン。 A scan horn of an electron beam irradiation apparatus that derives an electron beam that is accelerated in the acceleration space of the accelerator and whose amount of deflection is varied by controlling the current value of the scan magnet by the control unit,
The main body connected to the accelerator is
An introduction part connected to the acceleration space of the accelerator;
An internal space that communicates with the accelerating space while maintaining a vacuum via the introduction portion;
An electron beam extraction unit that is disposed opposite to the introduction unit and separates the internal space from the outside, and that guides the electron beam deflected by the scan electromagnet toward the irradiation object;
A measurement window provided at a position where an electron beam having a deflection amount equal to or greater than the deflection amount passing through the electron beam extraction unit is guided;
Provided in the measurement window, the internal space is separated from the outside, and the electron beam led to the measurement window is led out to the outside, or X-rays are generated from the electron beam led to the measurement window A scanning horn for an electron beam irradiation apparatus, comprising: a measurement line deriving member led out to the outside.
前記加速器に接続される本体は、
前記加速器の加速空間に接続される導入部と、
前記導入部を介して前記加速空間に真空を維持して連通する内部空間と、
前記導入部に対向配置され前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記スキャン電磁石によって偏向された電子線を前記被照射物に向けて導出する電子線取出部と、
前記偏向電磁石によって偏向された電子線が導かれるとともに、前記電子線取出部と異なる位置に設けられた測定窓と、
前記測定窓に設けられ、前記内部空間を外部から隔てるとともに、前記測定窓に導かれた電子線を外部に導出するか、または、前記測定窓に導かれた電子線からX線を発生させて外部に導出する測定線導出部材と、を備えたことを特徴とする電子線照射装置のスキャンホーン。 A scan horn of an electron beam irradiation device that is guided by varying the amount of deflection of the electron beam accelerated in the acceleration space of the accelerator by controlling the current value of the scan magnet or the deflection electromagnet by the control unit,
The main body connected to the accelerator is
An introduction part connected to the acceleration space of the accelerator;
An internal space that communicates with the accelerating space while maintaining a vacuum via the introduction portion;
An electron beam extraction unit that is disposed opposite to the introduction unit and separates the internal space from the outside, and that guides the electron beam deflected by the scan electromagnet toward the irradiation object;
The electron beam deflected by the deflection electromagnet is guided, and a measurement window provided at a position different from the electron beam extraction unit,
Provided in the measurement window, the internal space is separated from the outside, and the electron beam led to the measurement window is led out to the outside, or X-rays are generated from the electron beam led to the measurement window A scanning horn for an electron beam irradiation apparatus, comprising: a measurement line deriving member led out to the outside.
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CN112578426A (en) * | 2020-11-26 | 2021-03-30 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | Adjustable array Faraday cylinder |
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