JP2958028B2 - 製品の両面照射装置 - Google Patents

製品の両面照射装置

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  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、荷電粒子の加速器によって、製品の両面を
照射することのできる装置に関するものである。
従来の技術 食品を良好な状態で長期間保存する公知の方法に、食
品にイオン化放射を当てることがある。このため、食品
をイオン化放射源の前面を移動させてイオン化粒子が一
方からこの食品にぶつかるようにする。食品が様々な厚
さのパックである場合、このように食品を一方の面から
のみ処理するのは十分ではない。両面の処理は、パック
を引っ繰り返して二度連続して通過させることによって
実施される。しかし、製品が(パックになっておらず)
ばらばらであったり液体である場合には、このように引
っ繰り返すことはできない。従って、この場合、2つの
イオン化放射源を装置の両側に配置して、その間を製品
を通過させるようにして使用すると、製品の両面を同時
に照射することができる。
両側もしくは両面の照射のために、本出願人は、フラ
ンス国特許第2,396,392号に、2つの対向する面を備え
るターゲットの両面照射用装置について記載した。この
照射装置は、マイクロ波発生器が付属した荷電粒子加速
器、例えば、電子加速器を備え、荷電粒子を高い周波数
パルスに変えることができる。荷電粒子ビームは、ホー
ン形の走査チャンバに入り、その入口部で可変磁界の影
響を受けて、ホーンの対称軸の何れか側に角度をなして
偏向される。このホーンの広い部分には、切り込みが設
けられている。この切り込みはホーンの開口の半分にあ
たり対称軸の片側に位置して、荷電粒子ビームを透過す
る2つの窓を備えている。照射されるべき製品は、これ
らの窓の間を移動する。この切り込みを越えると、荷電
粒子ビームは連続した磁界の作用を受け、この切り込み
に対してホーンの反対側を走査すると、荷電粒子ビーム
は180°向きを変える。この配置によって、荷電粒子ビ
ームがホーンの切り込み部を備える部分を走査するとき
には製品の一方の面を照射し、荷電粒子ビームが方向転
換してホーンの他の部分を走査するときには製品の他方
の面を照射する。
発明が解決しようとする課題 上記の特許に記載の装置は、以下のような欠点を有す
る。すなわち、電子を発生する加速器と走査及び磁気偏
向装置の高さが大きいので、高さの点で大きな空間を占
める。
第2の欠点は、加速器によって供給される電子ビーム
のエネルギーを制御することができず、従って、イオン
化処理が均一性に欠けるという点である。
第3の欠点は、イオン化すべき製品の上面に衝突する
電子ビームが分散しており、従って、利用できる筈のエ
ネルギーの大部分が損失することである。
第4の欠点は、製品の軸の近傍にある部分のイオン化
強度が調節できないことである。
従って、本発明の目的は、上記の欠点を持たない製品
の両面照射装置を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明によれば、荷電粒子ビームをパルスとして放出
する変調器付荷電粒子加速器と、ホーン形真空密封式の
走査チャンバとを備え、該走査チャンバの最も広がった
端部には、円錐の半分を占める切り込み部が設けられ、
該切り込み部には上記荷電粒子ビームを透過する2つの
窓が設けられ、上記切り込み部は、上記荷電粒子ビーム
が照射されるべき製品が通過するように使用される、製
品の両面照射用装置であって、上記荷電粒子ビームのパ
ルスの持続期間の間、該荷電粒子ビームを軸の何れかの
側に角度偏向させるために、上記走査チャンバに設けら
れた磁気走査手段と、広がる方向の角度走査を平行走査
に変換させるために、上記走査チャンバに設けられた第
1の磁気偏向手段と、上記走査チャンバの上記切り込み
部を備えない部分に対応する平行走査ビームを180度偏
向させるために、上記走査チャンバに設けられた第2の
磁気偏向手段と、荷電粒子ビームの偏向およびビームパ
ルスの発生の両方を同期させる手段とを備えることを特
徴とする装置が提供される。
本発明は、添付図面を参照して行う以下の実施例の説
明によってより明らかとなろう。
実施例 第1図に図示したように、本発明による製品22の両面
照射装置10は、荷電粒子ビームを放出する荷電粒子加速
器11と、荷電粒子ビームを受けるための真空密封型の走
査チャンバ12と、走査チャンバ12内でこの荷電粒子ビー
ムの角度を様々に変更する磁石装置13から20とを備え
る。
荷電粒子加速器は、例えば、持続期間が10マイクロ秒
のパルスを放出し、出力が例えば10MeVの電子加速器で
ある。
走査チャンバ12は、一般的にホーンの形状をしてい
る。ビームの入口部となる狭い部分は、加速器11の出力
に配置される。
磁石装置は、グラザー(Glazer)レンズ型の磁気集束
レンズ13を備える。このレンズは、集束性の加速器の出
力で発散しようとする電子ビームを収束させるためのも
のである。このレンズ13に続いてセンタリング用磁石14
が配置されており、この磁石は、スロット8の形をした
磁石15の入口に電子ビームの方向を向けるように調節す
るために使用されている。磁石15は、2の機能を有し、
第1の機能はビームの方向を偏向させて、鉛直方向にす
ることであり、第2の機能は電子ビームを軸平面内に集
束させて、より狭い放射ビームを得ることである。この
磁石15の出力部には、エネルギー限定スロット9があ
る。磁石15によって形成された磁界に対応するエネルギ
ーを有する電子だけが、このスロット9を通過すること
ができる。これによって、電子のエネルギーを制御する
ことができる。
電子ビームは、補正磁石16によって走査磁石17の方向
に向けられる。この補正磁石16は、ビームの方向を磁石
17の入口部に正確に調節するために使用される。円形の
磁極片を有する走査磁石17は、10マイクロ秒のパルス持
続期間にビームの方向を所定の角度、例えば、約20から
25度偏向させるのに使用される。走査方向に応じて、ビ
ームは磁石18もしくは磁石19の方向を指す。この磁石の
各々は、走査によって発散する方向にあるビームを平行
なビームに集束する効果がある。
さらに、磁石18を出た平行ビームを180°の角度偏向
させ、従って、完全に戻すために偏向磁石20が設けられ
ている。
照射されるべき製品22は、電子ビームを通過させるコ
ンベア27によって移動される。このコンベアは、磁石20
と磁石19との間に、第1図の図面の面に平行な方向に配
置される。製品の移動は大気中で行われ、一方、電子ビ
ームの様々な通路は真空密封走査チャンバ12の中である
ので、この走査チャンバ12は、磁石19と磁石20との間に
形成された切り込み部24を有する。この切り込み部は、
そこで照射されるべき製品を通過させるために使用され
る。この切り込み部24の位置に、走査チャンバ12の一部
23は上部窓25と下部窓26とを有し、この両方の窓は電子
ビームを透過させるが、走査チャンバの他の部分は電子
ビームを透過させない。
第1図には、種々の磁石13、14、15、16、17、18、19
及び20が極めて概略的に図示されており、これらの主な
対向磁極片だけ図示されている。また、極めて概略的に
示したコイル28等が設けられる。磁石17を除いて、これ
らの磁石には全部直流電流が供給され、対向磁極片の間
に固定磁界を生じさせる。電子ビームの所望の偏向が得
られるように設定するときにこれらの直流電流の値が調
整される。
磁石17のコイル28のみは、パルス持続期間中に電子ビ
ームを走査させるためにそのパルス持続期間中に変化す
る電流が供給される。
第2図は、コイル28を流れる電流を制御する回路の概
略図である。この回路は、直流電流源29、直流電流源29
と並列で容量Cを有するコンデンサ30、コイルと直列な
スイッチ31とを備える。このコイルは、インダクタンス
Lであり、抵抗Rである。スイッチ31は、同期回路32に
よって制御され、また、この同期回路32は電子加速器11
の変調器33も制御する。このコンデンサ30とコイル28と
を備える回路は共振回路であり、この回路を流れる電流
は以下の式で示される: 但し、スイッチ31は閉じており、コンデンサ30は直流電
流源29の電圧V0であらかじめ充電されている。
この式では、ω0=1/(LC)1/2であり、R≪2・(L/C)
1/2である。
第3図は、I(t)のグラフである。これは正弦曲線
であり、その周期は80マイクロ秒に等しいように選択さ
れる。従って、約10マイクロ秒持続してほぼ直線状に変
化する4つの区間A、B、C、Dを有している。各区間
の持続時間は、電子ビームの各パルスの持続期間であ
る。これらの区間A、B、C、もしくはDの1つを選ぶ
ことによって、電子ビームは、鉛直軸のどちらかの側
に、右側から左側に、もしくは左側から右側に偏向され
る。より正確には、第3図の正弦曲線のトリガはスイッ
チ31を閉じることで決定されるので、スイッチが閉じた
瞬間は、ビームのパルスの次のトリガの瞬間を決定し、
従って、このパルスは選択すべき走査の形式に応じて、
区域A、B、CもしくはDと一致する。
さらに、軸上にビームがあるを防ぐために、電子ビー
ムパルスは、正弦曲線が振幅零を通過した後遅延θを持
って始まる。そして、正弦曲線が振幅零を通過する前の
ある時間θに終わる。換言すれば、磁石17の磁界は、そ
の間を電子ビームが通過しているときは零であることは
ない。
第4図a及び第4図bは、ビームのパルス(第4図
b)と正弦曲線の区間A、B、CもしくはDとの間の同
期化を示している。
従来のように、プラス方向に電流を増加させると、ビ
ームを左から右に偏向させると仮定すると、第4図の部
分Iは中心軸の右の方へのビームの偏向、すなわち、下
部窓26による製品22の走査に対応する。部分IIは、中心
軸の左側へのビームの偏向、すなわち、上部窓25による
製品22の走査に対応する。部分IIIは、右側から中心軸
の方へビームの偏向、すなわち、下部窓26による製品22
の走査に対応する。さらに、部分IVは、左から中心軸の
方へのビームの偏向、すなわち、上部窓25による製品22
の走査に対応する。
発明の効果 上記に記載した照射装置は、以下のような利点を有す
る。
まず、製品の両面の照射ができ、従って、同じ出力の
場合、照射する製品の厚さを増大することができる。
次に、照射を走査によって実施することができる。こ
れによって、1つのパルスの持続期間中製品の比較的大
きい面積をイオン化することができと共に、狭いビーム
を使用することもできる。
ビームを走査するので、ビームのエネルギーを窓部の
より広い面積に渡って分配することができ、その結果、
発熱がより小さい。
製品の表面は、各々、連続して両方の方向から走査さ
れ、その結果、パルス持続期間中のビームの強度の分布
の点から製品が受ける線量がより均一になる。この受け
る線量の均一化は、さらに、偏向磁石15とエネルギー限
定スロット9とを組み合わせることによって改良され、
磁石15の磁界に対応するエネルギーを有しない電子を除
去することができる。
ビームは、常に軸に対して移動されるので、放射線の
ない空間の中心にベルトコンベア27を配置することがで
きる。また、これによって、製品22の内部端のイオン化
強度を制御することができる。
本発明は、上記のように、電子ビームによる製品の照
射にも適用される。しかし、磁界によって偏向すること
のできる荷電粒子のパルス源を使用する照射装置であれ
ばどのような装置にも適用することができる。
また、これらの荷電粒子は、他の型の粒子に転化する
こともできる。すなわち、電子流を光子流に転化させる
ターゲットを、各々窓部25及び26の近傍に設けて、電子
を光子に転化することができる。
製品の端部をより効果的に照射する前に、磁石19及び
20の磁界を窓部26及び25の近傍に偏向して、製品の端部
にビームを集中させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による製品の両面照射用装置の斜視図
であり、 第2図は、荷電粒子ビームを走査する磁石の電流を制御
する装置の概略図であり、 第3図は、走査磁石の電流を制御する方法を図解する概
略図であり、 第4図a及び第4図bは、走査信号と荷電粒子パルスと
の間との同期化を示すグラフである。 (主な参照番号) 8、9……スロット、11……荷電粒子加速器 12……真空密封走査チャンバ 13……集束レンズ 14……センタリング磁石 15……磁石、16……補正磁石 17……走査磁石、18、19……磁石 20……偏向磁石、22……製品 24……切り込み部、25、26……窓 27……コンベア、28……コイル 29……直流電流源 30……コンデンサ、31……スイッチ 32……同期回路、33……変調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21K 1/00 - 5/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】荷電粒子ビームをパルスとして放出する変
    調器付荷電粒子加速器と、ホーン形真空密封式の走査チ
    ャンバとを備え、該走査チャンバの最も広がった端部に
    は、円錐の半分を占める切り込み部が設けられ、該切り
    込み部には上記荷電粒子ビームを透過する2つの窓が設
    けられ、上記切り込み部は、上記荷電粒子ビームが照射
    されるべき製品が通過するように使用される、製品の両
    面照射用装置であって、上記荷電粒子ビームのパルスの
    持続期間の間、該荷電粒子ビームを軸の何れかの側に角
    度偏向させるために、上記走査チャンバに設けられた磁
    気走査手段と、広がる方向の角度走査を平行走査に変換
    させるために、上記走査チャンバに設けられた第1の磁
    気偏向手段と、上記走査チャンバの上記切り込み部を備
    えない部分に対応する平行走査ビームを180度偏向させ
    るために、上記走査チャンバに設けられた第2の磁気偏
    向手段と、荷電粒子ビームの偏向およびビームパルスの
    発生の両方を同期させる手段とを備えることを特徴とす
    る装置。
  2. 【請求項2】上記磁気走査手段が、円形磁極片を有する
    磁石を備え、そのコイルには、上記荷電粒子ビームのパ
    ルスの持続期間の間変化する電流が供給されていること
    を特徴とする請求項1に記載の照射装置。
  3. 【請求項3】上記コイルは、直流電流供給源と並列のコ
    ンデンサと、上記コイルと直列なスイッチとを備える発
    振回路の一部であり、上記スイッチと上記荷電粒子加速
    器の変調器は同期回路によって制御されて、最初に上記
    スイッチが閉じて上記コイルに電流を供給し、次に、発
    振が振幅零を通過後の第1の所定の時に荷電粒子ビーム
    が現れ、この通過の前の第2の所定の時に終わるように
    変調器が制御されることを特徴とする請求項2に記載の
    照射装置。
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