JP4130694B2 - Radiation irradiation device monitoring system - Google Patents
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Description
本発明は、放射線照射装置の稼動状況を監視する放射線照射装置の監視システムに関する。 The present invention relates to a monitoring system for a radiation irradiating apparatus that monitors the operation status of the radiation irradiating apparatus.
近時は、電子ビーム照射装置の小型化を図るために、カソードとグリッドとを有する電子発生部が内装されたガラス管で成る電子ビーム管と、その電子発生部と対向する位置に電子ビームを透過させる照射窓が設けられたヘッド部とを分離不能に合体させて、真空管の如き高真空の気密容器に形成された真空管タイプの電子ビーム放出管が使用されている(特許文献1参照)。 Recently, in order to reduce the size of the electron beam irradiation apparatus, an electron beam tube made of a glass tube with an electron generator having a cathode and a grid and an electron beam at a position facing the electron generator. A vacuum tube type electron beam emission tube formed in a high-vacuum hermetic container such as a vacuum tube is used in which a head portion provided with an irradiation window to be transmitted is unseparably combined (see Patent Document 1).
この真空管タイプの電子ビーム放出管は、小型で交換作業等が容易であるという利点を有する反面、照射窓やカソードのいずれかが故障あるいは劣化を生ずると廃棄処分せざるを得ない再生利用不能な使い捨て商品であり、省資源・省コストに資することができないという不利があると共に、それ1本で電子ビームの照射処理が可能な処理幅は最大でも数cm程度であるから、ごく小さな被処理物のみしか処理できないという欠点を有していた。 While this vacuum tube type electron beam emission tube has the advantage of being small and easy to replace, it cannot be recycled if either the irradiation window or the cathode fails or deteriorates. It is a disposable product and has the disadvantage that it cannot contribute to resource and cost savings, and the processing width that can be irradiated with an electron beam with a single product is only a few centimeters at the maximum. Only had the disadvantage of being able to handle only.
なお、電子ビーム管とヘッド部とを大型化してヘッド部に設ける照射窓のサイズも大きくすれば、処理幅を大きくすることができるが、ガラス製の電子ビーム管は、その全体サイズを大きくすると割れやすくなるという問題がある。 If the electron beam tube and the head portion are enlarged and the size of the irradiation window provided in the head portion is increased, the processing width can be increased, but the glass electron beam tube is increased in its overall size. There is a problem that it becomes easy to break.
このため、被処理物を照射処理する処理室に複数本の電子ビーム放出管を並設して、それら各電子ビーム放出管から放出される電子ビーム同士を互いに重ね合わせることによって大きな照射処理幅を得ようとする提案がなされている(特許文献2参照)。 For this reason, a large irradiation processing width can be obtained by arranging a plurality of electron beam emission tubes in parallel in a processing chamber for irradiating an object to be processed and superimposing the electron beams emitted from the electron beam emission tubes on each other. A proposal to be obtained has been made (see Patent Document 2).
しかしながら、上記の如く複数本の電子ビーム放出管を並設して大きな照射処理幅を得ようとした場合に、各電子ビーム放出管は、そのヘッド部に設ける照射窓のサイズが電子ビーム管の径よりも小さいうえ、電子ビーム管で発生した電子ビームが各々の照射窓を透過して照射されるため、それら電子ビーム同士を互いに重ね合わせて全体的に均整化された照射強度分布を得ることが難しく、照射強度分布の均整度を高めるにも限度があるので、被処理物に処理ムラを生ずるおそれがあった。 However, when it is intended to obtain a large irradiation processing width by arranging a plurality of electron beam emission tubes in parallel as described above, each electron beam emission tube has an irradiation window size in the head portion of the electron beam tube. In addition to being smaller than the diameter, the electron beam generated in the electron beam tube is irradiated through each irradiation window, so that the electron beams are superposed on each other to obtain a generally uniform irradiation intensity distribution. However, since there is a limit in increasing the degree of uniformity of the irradiation intensity distribution, there is a possibility that processing unevenness may occur in the object to be processed.
このため、その照射処理幅の全体にわたって均整度の良い照射強度分布を得るため、複数本の電子ビーム放出管から照射される電子ビームを互いに重ね合わせて被処理物の照射処理幅を大きくすることが考えられるが、その電子ビーム放出管の一つに故障や劣化が生ずると照射強度分布の均整度が損なわれるという問題があった。 Therefore, in order to obtain a well-balanced irradiation intensity distribution over the entire irradiation processing width, the irradiation processing width of the object to be processed is increased by superimposing electron beams irradiated from a plurality of electron beam emission tubes. However, there is a problem that the uniformity of the irradiation intensity distribution is impaired when one of the electron beam emission tubes fails or deteriorates.
そこで本発明は、電子ビーム照射装置等の放射線照射装置から照射される放射線の照射強度を簡易で安価な手段によって正確に検出して、その照度強度が変化したときに照射装置の稼動を停止させたり、警報装置を作動させる制御信号を出力することのできる放射線照射装置の監視システムを提供することを技術的課題としている。 Therefore, the present invention accurately detects the irradiation intensity of radiation emitted from a radiation irradiation apparatus such as an electron beam irradiation apparatus by a simple and inexpensive means, and stops the operation of the irradiation apparatus when the illuminance intensity changes. It is a technical problem to provide a radiation irradiation apparatus monitoring system that can output a control signal for operating an alarm device.
この課題を解決するために、本発明は、電子ビーム照射装置等の放射線照射装置の稼動状況を監視する監視システムであって、放射線照射装置から照射される放射線によりその照射域の気体分子が励起されて生ずるプラズマ発光を検出する光学センサと、該光学センサで検出したプラズマ発光の光量に応じて放射線照射装置の稼動を停止させる制御信号もしくは警報装置を作動させる制御信号を出力するコントローラとを備えていることを特徴とする。
In order to solve this problem, the present invention is a monitoring system for monitoring the operating status of a radiation irradiation apparatus such as an electron beam irradiation apparatus, and gas molecules in the irradiation region are excited by radiation irradiated from the radiation irradiation apparatus. An optical sensor for detecting the plasma emission generated and a controller for outputting a control signal for stopping the operation of the radiation irradiating apparatus or a control signal for operating the alarm device according to the amount of plasma emission detected by the optical sensor. It is characterized by.
本発明の監視システムは、電子ビーム照射装置から照射される電子ビームの照射強度を比較的安価な光学センサで簡単且つ正確に検出して、例えばその照射強度が一定値以下に低下したときに、コントローラから電子ビーム照射装置の稼動を停止させたり、警報装置等の各種報知装置を作動させる制御信号を出力して被処理物の製品不良率を著しく低減することができる。 The monitoring system of the present invention detects the irradiation intensity of the electron beam irradiated from the electron beam irradiation apparatus simply and accurately with a relatively inexpensive optical sensor, and when the irradiation intensity is reduced below a certain value, for example, The controller can stop the operation of the electron beam irradiation device, or can output a control signal for operating various alarm devices such as an alarm device, thereby significantly reducing the product defect rate of the object to be processed.
すなわち、本発明によれば、電子ビーム照射装置から照射される電子ビームにより気体分子が励起されて生ずるプラズマ発光の光量によって電子ビームの照射強度を検出し、その照射照度が一定以上低下したときに、コントローラから電子ビーム照射装置の稼動を停止させる制御信号等を出力して、電子ビームの照射強度低下による処理不良の発生を確実に防止することができる。また、プラズマ発光の検出ポイントが異なる光学センサを二以上備えると、照射強度分布の均整度を監視して、その均整度が損なわれたときに電子ビーム照射装置の稼動を停止させることもできる。 That is, according to the present invention, when the irradiation intensity of the electron beam is detected by the amount of plasma emission generated by exciting the gas molecules by the electron beam irradiated from the electron beam irradiation apparatus, and the irradiation illuminance is reduced more than a certain level. A control signal or the like for stopping the operation of the electron beam irradiation apparatus can be output from the controller, so that it is possible to reliably prevent the occurrence of processing failure due to a decrease in electron beam irradiation intensity. Further, when two or more optical sensors having different detection points of plasma emission are provided, the uniformity of the irradiation intensity distribution can be monitored, and the operation of the electron beam irradiation apparatus can be stopped when the uniformity is impaired.
なお、電子ビーム照射装置から照射される電子ビームの照射強度を検出する従来技術としては、電子ビームが照射窓に当たったときに発生するX線の量を計測する手段や、電子ビームが被処理物に照射されたときに被処理物が発する蛍光の量を計測する手段が提案されているが、前者の手段は著しくコストが嵩むので実用的でなく、また、後者の手段は被処理物の形状や位置によって蛍光の発生量が異なるためその蛍光量によって電子ビームの照射強度を正確に検出することは困難であった。これに対し、本発明は、電子ビーム照射装置から照射される電子ビームにより気体分子が励起されて生ずるプラズマ発光の光量を光学センサで検出するので、コストが嵩まず、しかも、電子ビームの照射強度を簡単且つ正確に計測することができる。 As a conventional technique for detecting the irradiation intensity of the electron beam irradiated from the electron beam irradiation apparatus, there are means for measuring the amount of X-rays generated when the electron beam hits the irradiation window, and the electron beam is processed. Means for measuring the amount of fluorescence emitted from an object to be processed when irradiated on the object have been proposed, but the former means is not practical because it is extremely expensive, and the latter means is not suitable for the object to be processed. Since the amount of fluorescence generated differs depending on the shape and position, it is difficult to accurately detect the irradiation intensity of the electron beam based on the amount of fluorescence. On the other hand, the present invention detects the amount of plasma emission generated by the excitation of gas molecules by the electron beam irradiated from the electron beam irradiation apparatus with an optical sensor, so that the cost is not high and the irradiation intensity of the electron beam is high. Can be measured easily and accurately.
以下、本発明の実施形態を図面によって具体的に説明する。
図1は電子ビーム照射装置(放射線照射装置)の一例とその照射強度分布を示す図、図2は本発明に係る電子ビーム照射装置(放射線照射装置)の監視システムの一例を示す図である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing an example of an electron beam irradiation apparatus (radiation irradiation apparatus) and its irradiation intensity distribution, and FIG. 2 is a view showing an example of a monitoring system for the electron beam irradiation apparatus (radiation irradiation apparatus) according to the present invention.
図1の電子ビーム照射装置1は、夫々に電子発生部3を内装した複数本の電子ビーム管2、2…が、その管端開口部4から放出される電子ビームを一括的に透過させる照射窓6を設けたヘッド部5に対して並列状態で気密に取り付けられている。
1 is an irradiation in which a plurality of
電子ビーム管2は、ガラス等の電気絶縁性材料で成形され、カソードとグリッドとを有した電子発生部3に高電圧を供給する高電圧ケーブル7を接続するための配線口となる片端側が溶封等により気密封止されると共に、その片端側に高電圧ケーブル7と電子発生部3とを切り離し可能に接続するためのコネクタ8を取付支持するブラケット9が設けられている。
The
ヘッド部5は、電子ビームを透過させ難いステンレス等の金属で形成され、図で見てその上面側に、電子ビーム管2の取付穴10、10…が一定のピッチで複数並んで穿設されると共に、その取付穴10に電子ビーム管2を気密に且つ脱着可能に取り付けるO−リング11とO−リング押さえ12が設けられている。一方、ヘッド部5の下面側は、略全面的に開口せられ、その開口部が各電子ビーム管2、2…の管端開口部4、4…から放出される電子ビームを一括的に透過させる照射窓6によって気密封止されている。なお、照射窓6は、ヘッド部5に対して脱着可能に取り付けられ、また、ヘッド部5に取り付ける各電子ビーム管2は、隣接する電子ビーム管2と互いの電子ビーム放出域が照射窓6の面上で一部重なり合うように配置されている。
The head portion 5 is formed of a metal such as stainless steel that is difficult to transmit an electron beam, and a plurality of
また、ヘッド部5の側面には、ヘッド部5と該ヘッド部5に気密に取り付けられた電子ビーム管2、2…とで形成される内部空間13を高真空に排気する真空排気装置(図示せず)への配管接続口14が設けられると共に、その配管接続口14に、該配管接続口14を開閉する気密バルブ15が介装されている。
Further, on the side surface of the head unit 5, a vacuum evacuation device (see FIG. 5) for evacuating the internal space 13 formed by the head unit 5 and the
また、ヘッド部5の上面には、その上面に取り付けられた電子ビーム管2、2…を一括して収容する絶縁油ケース16が取り付けられている。該ケース16は、高電圧ケーブル7から電子ビーム管2の電子発生部3に供給する高電圧が電子ビーム管2の表面を伝ってヘッド部5へリークすることを防止するための絶縁油を充填するケース本体17と、該ケース本体17を密閉する蓋体18とで成り、蓋体18には、その蓋体18を貫通して高電圧ケーブル7、7…を配線するための絶縁ブッシング19が設けられている。
Further, an insulating oil case 16 that collectively accommodates the
そして、電子ビーム照射装置1の稼動中に、電子ビーム管2、2…のいずれかが電子発生部3のカソードに故障を生ずるなどの異常が発生したときは、その異常を図2に示す監視システムによって検知し、電子ビーム照射装置1の稼動を即座に停止させることができる。
When an abnormality such as a failure of one of the
すなわち、図2は、本発明に係る放射線照射装置の監視システムであって、電子ビーム照射装置1等の放射線照射装置から照射される放射線によりその照射域の気体分子が励起されて生ずるプラズマ発光を検出する光学センサ20と、該光学センサ20で検出したプラズマ発光の光量に応じて制御信号を出力するコントローラ21とを備えている。 That is, FIG. 2 is a radiation irradiation apparatus monitoring system according to the present invention, and emits plasma light generated by excitation of gas molecules in the irradiation area by radiation irradiated from a radiation irradiation apparatus such as the electron beam irradiation apparatus 1. An optical sensor 20 for detection and a controller 21 for outputting a control signal according to the amount of plasma emission detected by the optical sensor 20 are provided.
この監視システムは、電子ビーム照射装置に限らずガンマ線照射装置その他高エネルギー放射線を照射する装置に広く適用可能なものであるが、これを例えば図1の電子ビーム照射装置1に適用する場合は、図2の如く該装置1の照射窓3を透過して照射される電子ビームによりその照射域の気体分子が励起されて生ずるプラズマ発光PをフォトダイオードやCMOS等の光学センサ20で検出し、該センサ20で検出したプラズマ発光の光量が一定範囲を超えると、コントローラ21から電子ビーム照射装置1に対して該装置の稼動を即座に停止させる制御信号等を出力するようになっている。 This monitoring system can be widely applied not only to an electron beam irradiation apparatus but also to a gamma ray irradiation apparatus or other apparatus that irradiates high-energy radiation. For example, when this is applied to the electron beam irradiation apparatus 1 of FIG. As shown in FIG. 2, plasma emission P generated by the excitation of gas molecules in the irradiation region by the electron beam transmitted through the irradiation window 3 of the apparatus 1 is detected by an optical sensor 20 such as a photodiode or CMOS, When the amount of plasma emission detected by the sensor 20 exceeds a certain range, the controller 21 outputs a control signal or the like for immediately stopping the operation of the apparatus to the electron beam irradiation apparatus 1.
また、図2の監視システムは、特に、図1の如く電子ビーム管2、2…から放出される複数の電子ビームを連ねて成る照射強度分布の均整度を監視するもので、プラズマ発光Pの検出ポイントA〜Cが異なる二以上の光学センサ20、20…を備え、コントローラ21が、各光学センサ20、20…の検出値と、当該各センサごとに予め設定された設定値とを比較して、その差値が一定範囲を超えたときに電子ビーム照射装置1の稼動を停止させる制御信号もしくは警報装置を作動させる制御信号を出力するようになっている。
Further, the monitoring system of FIG. 2 particularly monitors the uniformity of the irradiation intensity distribution composed of a plurality of electron beams emitted from the
各光学センサ20、20…ごとに予め設定する各設定値は、電子ビーム照射装置1の照射強度分布が所望の分布を成しているときの各検出ポイントA〜Cにおけるプラズマ発光Pの光量に相当する値とし、いずれかの電子ビーム管2に設けられた電子発生部3のカソードが劣化するなどして照射強度分布が崩れ、上記各設定値と各光学センサ20、20…の検出値との差値が一定範囲を超えたときに、コントローラ21から電子ビーム照射装置1の稼動を停止させる制御信号が出力される。
Each set value set in advance for each optical sensor 20, 20... Is the amount of plasma emission P at each detection point A to C when the irradiation intensity distribution of the electron beam irradiation apparatus 1 forms a desired distribution. The irradiation intensity distribution collapses due to deterioration of the cathode of the electron generator 3 provided in any one of the
なお、各光学センサ20、20…は、プラズマ発光Pの検出ポイントA〜Cに直接対峙させるように設置しても良いが、図2の如く各検出ポイントA〜Cにおけるプラズマ発光Pを反射ミラー22、22…を介して検出するようにすれば、その設置場所の自由度が著しく高まり、より多くの光学センサ20を使用して照射強度分布の微細な変化も正確に検出することが可能となる。なお、反射ミラーに限らず、プラズマ発光Pをプリズムや光ファイバを介して光学センサ20で検出する場合であってもよい。 Each of the optical sensors 20, 20... May be installed so as to directly face the detection points A to C of the plasma emission P, but the plasma emission P at each detection point A to C as shown in FIG. If it detects via 22, 22, ..., the freedom degree of the installation place will increase remarkably, and it will be possible to detect the fine change of irradiation intensity distribution correctly using more optical sensors 20. Become. In addition to the reflection mirror, the plasma emission P may be detected by the optical sensor 20 via a prism or an optical fiber.
また、光学センサ20やコントローラ21等の機器類と、電子ビーム照射装置1等の放射線照射装置との間を、光学センサ20によるプラズマ発光Pの検出を妨げない放射線遮蔽ガラス23で隔絶して、光学センサ20やコントローラ21等の機器類の設置場所を放射線遮蔽ガラス23で防護すれば、電子ビームが照射窓6に当たったときに生ずるX線等によって、それら機器類が劣化することを防止することができると同時に、それら機器類の点検調整作業等を安全に行うことができる。 Further, the devices such as the optical sensor 20 and the controller 21 and the radiation irradiation device such as the electron beam irradiation device 1 are separated from each other by a radiation shielding glass 23 that does not interfere with the detection of the plasma emission P by the optical sensor 20. If the installation place of the devices such as the optical sensor 20 and the controller 21 is protected by the radiation shielding glass 23, the devices are prevented from being deteriorated by X-rays or the like generated when the electron beam hits the irradiation window 6. At the same time, it is possible to safely carry out inspection and adjustment operations of these devices.
なお、反射ミラー22、22…や放射線遮蔽ガラス23を使用する場合は、それらの表面に付着した汚れによって光学センサ20の検出精度が損なわれないようにするため、定期的に圧縮エアーや窒素ガスを吹き付けて表面に付着する汚れを払拭させることが望ましい。 When the reflection mirrors 22, 22... And the radiation shielding glass 23 are used, in order to prevent the detection accuracy of the optical sensor 20 from being impaired by dirt adhering to the surfaces, compressed air or nitrogen gas is regularly used. It is desirable to wipe off dirt adhering to the surface by spraying.
本発明によれば、放射線照射装置から照射される放射線の照射強度を比較的安価な光学センサで簡単且つ正確に検出して、その照射強度や照射強度分布の均整度を監視して被処理物の処理ムラを防止し、例えば、その照射強度が一定値以下に低下したときに、コントローラから放射線照射装置の稼動を停止させたり、警報装置等の各種報知装置を作動させる制御信号を出力して被処理物の製品不良率を著しく低減することができるという大変優れた効果がある。 According to the present invention, the irradiation intensity of the radiation irradiated from the radiation irradiation apparatus is easily and accurately detected by a relatively inexpensive optical sensor, and the irradiation intensity and the degree of uniformity of the irradiation intensity distribution are monitored. For example, when the irradiation intensity drops below a certain value, the controller stops the operation of the radiation irradiation device or outputs a control signal for operating various alarm devices such as an alarm device. There is a very excellent effect that the product defect rate of the object to be processed can be remarkably reduced.
以上述べたように、本発明は、放射線照射装置から照射される放射線の照射強度を簡易で安価な手段によって正確に検出して、その稼動状況を監視する用途に適用できる。 As described above, the present invention can be applied to an application in which the irradiation intensity of radiation irradiated from a radiation irradiation apparatus is accurately detected by a simple and inexpensive means and the operation status is monitored.
1………………電子ビーム照射装置
2………………電子ビーム管
3………………電子発生部
4………………電子ビーム管の管端開口部
5………………ヘッド部
6………………照射窓
13………………内部空間
14………………配管接続口
15………………気密バルブ
20………………光学センサ
21………………コントローラ
22………………反射ミラー
1. Electron
Claims (4)
4. The radiation irradiation apparatus according to claim 1, wherein the optical sensor and the controller are separated from the radiation irradiation apparatus by radiation shielding glass that does not interfere with detection of the plasma emission by the optical sensor. Monitoring system.
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