RU2420764C2 - Датчик и система для измерения электронного луча - Google Patents

Датчик и система для измерения электронного луча Download PDF

Info

Publication number
RU2420764C2
RU2420764C2 RU2009100927/28A RU2009100927A RU2420764C2 RU 2420764 C2 RU2420764 C2 RU 2420764C2 RU 2009100927/28 A RU2009100927/28 A RU 2009100927/28A RU 2009100927 A RU2009100927 A RU 2009100927A RU 2420764 C2 RU2420764 C2 RU 2420764C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
electron beam
region
target
conductive layer
Prior art date
Application number
RU2009100927/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009100927A (ru
Inventor
Андерс КРИСТИАНССОН (SE)
Андерс КРИСТИАНССОН
Ларс Оке НЕСЛУНД (SE)
Ларс Оке Неслунд
Ханс ХАЛЛСТАДИУС (SE)
Ханс ХАЛЛСТАДИУС
Вернер ХААГ (CH)
Вернер ХААГ
Курт ХОЛЬМ (CH)
Курт ХОЛЬМ
Бенно ЦИГЕРЛИГ (CH)
Бенно ЦИГЕРЛИГ
Original Assignee
Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А. filed Critical Тетра Лаваль Холдингз Энд Файнэнс С.А.
Publication of RU2009100927A publication Critical patent/RU2009100927A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2420764C2 publication Critical patent/RU2420764C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B55/00—Preserving, protecting or purifying packages or package contents in association with packaging
    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/04—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging
    • B65B55/08—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging by irradiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0046—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof characterised by a specific application or detail not covered by any other subgroup of G01R19/00
    • G01R19/0061—Measuring currents of particle-beams, currents from electron multipliers, photocurrents, ion currents; Measuring in plasmas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

Изобретение касается датчика (10) для измерения интенсивности электронного луча, формируемого генератором электронного луча вдоль траектории в направлении мишени, находящейся в области мишени, причем электронный луч возбуждается генератором через выходное окно (24). Датчик (10) характеризуется тем, что содержит, по меньшей мере, одну область (26), по меньшей мере, одного проводящего слоя (28), расположенную на указанной траектории и подсоединенную к детектору тока, а также тем, что указанные области (26), по меньшей мере, одного проводящего слоя (28) по существу экранированы друг от друга, от окружающей среды и от выходного окна (24) экраном (32), который сформирован на выходном окне (24). Изобретение также относится к системе, содержащей указанный датчик. Технический результат - создание датчика для измерения электронного луча, для которого не требуется дополнительного пространства и который может являться интегрированной частью (т.е. выполненной за одно целое) выходного окна электрона. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к датчику и системе для измерения электронного луча.
Предшествующий уровень техники
В индустрии, производящей пищевую упаковку, долгое время использовались упаковки, выполненные из листа или заготовки упаковочного материала, содержащего различные слои бумаги или картона, жидкостные защитные слои, например, из полимеров и защитные слои от газов, например, из тонких алюминиевых пленок. Известно, что для увеличения срока годности упакованных продуктов необходима стерилизация листа перед операциями формования и заполнения, а также стерилизация частично сформированных упаковок (упаковки, готовые к заполнению, или RTF упаковки) перед операцией заполнения. В зависимости от того, какой желательно иметь срок годности, и от того, как будет осуществляться распространение и хранение продукта, т.е. при пониженной температуре или при температуре окружающей среды, могут быть выбраны различные уровни стерилизации. Одним из способов стерилизации листа является химическая стерилизация с использованием, например, ванны с перекисью водорода. Аналогичным образом с помощью перекиси водорода (предпочтительно в газовой фазе) можно стерилизовать упаковку, готовую к заполнению.
Другим способом стерилизации упаковочного материала является его облучение электронами, излучаемыми устройством излучения электронного луча, например, генератором электронного луча. Указанная стерилизация листа упаковочного материала раскрыта, например, в международных патентных публикациях WO 2004/110868 и WO 2004/110869. Аналогичное облучение готовых к заполнению упаковок раскрыто в международной патентной публикации WO 2005/002973.
Для обеспечения управления интенсивностью электронного луча и контроля за изменениями его однородности в реальном времени используют электронные датчики для измерения дозы облучения. Сигнал от датчика анализируют и направляют обратно в систему управления электронным лучом в качестве сигнала обратной связи. При стерилизации упаковочного материала такую обратную связь через датчик можно использовать для обеспечения достаточного уровня стерилизации.
В одном из видов существующих датчиков для измерения интенсивности электронного луча на основе прямых методов измерения используется проводник, помещенный в вакуумную камеру. Вакуумную камеру используют для обеспечения изоляции от окружающей среды. Поскольку датчики на вакуумной основе могут иметь относительно большие размеры, их помещают в местах, находящихся вне прямолинейной траектории электронного луча во избежание затенения мишеней. Затенение может, например, препятствовать правильному облучению (а значит, надлежащей стерилизации) упаковочного материала. Таким образом, в этих датчиках для обеспечения измерения используются вторичная информация от периферии луча или информация из вторичного излучения.
В процессе функционирования электроны из электронного пучка, имеющие достаточную энергию, будут проникать через окно, например титановое (Ti) окно вакуумной камеры, и поглощаться проводником. Поглощенные электроны образуют ток в проводнике. Величина этого тока является мерой количества электронов, проникших через окно вакуумной камеры. Этот ток представляет меру интенсивности электронного луча в месте расположения датчика.
Известный датчик электронного луча, имеющий вакуумную камеру с защитным покрытием и электрод, представляющий сигнальный провод внутри камеры, описан в опубликованной патентной заявке США №2004/0119024. Стенки камеры служат для поддержания вакуума в объеме вокруг электрода. Вакуумная камера имеет окно, точно совмещенное с электродом для измерения интенсивности электронного луча. Конфигурация датчика для измерения вторичного излучения обеспечивает возможность его размещения относительно движущегося изделия, подвергающегося облучению, напротив генератора электронного луча.
Аналогичный датчик электронного луча описан в международной патентной публикации WO 2004/0611890. В одном варианте этого датчика вакуумная камера отсутствует, а электрод снабжен изолирующим слоем или пленкой. Этот изолирующий слой предусмотрен для того, чтобы избежать воздействия электростатических полей и электронов плазмы, создаваемых электронным лучом из-за существенного воздействия выходного сигнала электрода.
В патенте США 6657212 описано устройство обработки параметров излучения электронного луча, в котором изолирующая пленка предусмотрена на проводнике (например, на проводнике из нержавеющей стали) блока обнаружения тока, размещенного вне окна электроннолучевой трубки. Блок измерения тока содержит измеритель тока, который измеряет обнаруженный ток. В этом патенте описываются преимущества детектора с керамическим покрытием.
Другой тип датчика описан в патентной заявке США 11/258212, поданной правопреемником настоящего изобретения. Датчик содержит проводящую проволоку и изолирующий экран, защищающий по меньшей мере часть проводящей проволоки от воздействия плазмы. Плазменный экран содержит также внешний проводящий слой, подсоединенный к потенциалу земли, для поглощения плазмы. Детектор имеет небольшие размеры и может быть помещен вне выходного окна электронов перед электронным пучком. Если использовать несколько детекторов и распределить их по выходному окну электронов, можно обеспечить множество точек измерения и получить в результате отображение дозы электронного луча.
В патентной заявке США №11/258215, также поданной правопреемником настоящего изобретения, описан многослойный детектор, который можно использовать для измерения электронного луча. Детектор содержит проводящую проволоку, которая изолирована от окружающей среды тонким изоляционным материалом. По верху изоляционного материала расположен слой проводящего материала, который подсоединен к потенциалу земли. Через внешние слои способны проникать только электроны из электронного пучка, которые поглощаются проводящим проводом. Внешний проводящий слой поглощает плазму. Детектор имеет небольшие размеры и может быть помещен вне выходного окна электронов перед электронным пучком. Если использовать несколько детекторов и распределить их по выходному окну электронов, можно обеспечить множество точек измерения и получить в результате отображение дозы электронного луча.
В патентной заявке Швеции №0502384-1, описан еще один датчик. Этот датчик содержит проводник и изолирующий корпус. Корпус прикреплен к выходному окну электронов генератора электронного луча и образует закрытую камеру вместе с указанным окном. Проводник находится в камере и поэтому защищен от плазмы.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание датчика для измерения электронного луча, для которого не требуется дополнительного пространства и который может являться интегрированной частью (т.е. выполненной за одно целое) выходного окна электрона.
Поставленная задача решена путем создания датчика, содержащего по меньшей мере одну область по меньшей мере одного проводящего слоя, размещенного на траектории и подсоединенного к детектору тока, причем указанные области по меньшей мере одного проводящего слоя по существу экранированы друг от друга, от окружающей среды и от выходного окна экраном, при этом указанный экран сформирован на защитном окне и по меньшей мере часть указанного экрана, находящегося в контакте с каждой областью, выполнена из изолирующего материала. Таким образом обеспечивается датчик, являющийся интегрированной частью выходного окна, причем для него требуется незначительное дополнительное пространство. Электроны могут проникать через тонкую структуру датчика, и часть (примерно несколько процентов) энергии электронов будет поглощаться проводящим материалом датчика. Поглощенная энергия вызывает появление токов, которые обеспечивают меру интенсивности электронного луча через датчик.
Датчик дополнительно определяется независимыми пунктами 2-13 формулы изобретения.
Изобретение также относится к системе для измерения электронного луча, которая содержит вышеописанный датчик. Указанная система дополнительно содержит генератор электронного луча, для формирования электронного луча вдоль траектории, направленной к мишени в области мишени, причем электронный луч возбуждается указанным генератором через выходное окно. Датчик формируется на выходном окне для обнаружения и измерения интенсивности электронного луча. Система дополнительно содержит опору для поддержки мишени в области мишени.
Система дополнительно определяется независимыми пунктами 15-19 формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее более подробно описываются предпочтительные в настоящее время варианты изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает схему системы для облучения электронным лучом мишени в виде листа согласно изобретению;
Фиг.2 - схему поперечного сечения первого варианта датчика согласно изобретению;
Фиг.3 - схему вида сверху датчика на фиг.2, где способом осаждения получены полосы проводящего материала, но не на внешнем изолирующем слое согласно изобретению;
Фиг.4 - схему поперечного сечения второго варианта датчика согласно изобретению;
Фиг.5 - диаграммы выходной энергии генератора электронного луча и энергии, поглощаемой в каждом проводящем слое, согласно изобретению;
Фиг.6 - схему системы, аналогичной системе на фиг.1, но для облучения мишени в виде упаковки, готовой к заполнению, согласно изобретению;
Фиг.7 - схему поперечных сечений частей альтернативного варианта датчика на фиг.2 и альтернативного варианта для датчика на фиг.4 согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
На фиг.1 показана примерная система 2 для облучения в области 4 мишени электронным лучом 6, излучаемым вдоль траектории. Система 2 содержит средство для облучения, такое как генератор 8 электронного луча для излучения электронного луча 6 вдоль траектории. Система 2 также содержит средство, такое как датчик 100, для обнаружения электронных лучей 6. Таким образом, система 2 содержит как генератор 8 электронного луча, так и датчик 10. Датчик 10 предусмотрен для измерения интенсивности электронного луча 6, формируемого генератором 8 электронного луча вдоль траектории, который облучает область 4 мишени. Генератор 8 электронного луча включает в себя вакуумную камеру 12. Датчик 10 электронного луча сформирован и размещен таким образом, чтобы можно было обнаружить и измерить интенсивность электронного луча, выходящего из вакуумной камеры 12.
Опора 14 предусмотрена для поддержки мишени 16 в области 4 мишени. В варианте на фиг.1 мишень представляет собой лист упаковочного материала 16, а опора 14 для мишени может представлять собой, например, роликовый конвейер для транспортировки листового материла либо другое подходящее устройство упаковочной машины. Кроме того, опора 14 может быть использована для удержания мишени 16 в области 4 мишени в требуемом для измерения положении относительно датчика 10 и генератора 8.
Генератор 8 электронного луча содержит высоковольтный источник 18 питания, подходящий для обеспечения напряжения достаточного уровня для возбуждения генератора 8 электронного луча для требуемого применения. Генератор 8 электронного луча также содержит источник 20 питания нити накала, который преобразует мощность от высоковольтного источника питания до подходящего входного напряжения для нити 22 накала генератора 8. Кроме того, высоковольтный источник 18 питания содержит блок 19 управления сеткой 21, используемой для рассеяния электронного луча 6 в более однородный луч и для фокусировки электронного луча в направлении области 4 мишени.
Нить 22 накала может быть размещена в вакуумной камере 12. В одном варианте вакуумная камера 12 может быть герметизирована. При работе системы электроны e- излучаются из нити 22 накала по траектории 6 электронного луча в направлении области 4 мишени.
Кроме того, в генераторе 8 электронного луча предусмотрено выходное окно 24 электронов, через которое электроны выходят из вакуумной камеры. Окно 24 может быть выполнено из металлической фольги 25 (фиг.2), например, из титана, и может иметь толщину около 4-12 мкм. Поддерживающая сетка 27, выполненная из алюминия или меди, поддерживает фольгу 25 изнутри генератора 8 электронного луча.
Датчик 10 сформирован на выходном окне 24 и таким образом является интегрированной частью указанного окна. Он содержит по меньшей мере одну область 26 по меньшей мере одного проводящего слоя 28, расположенного на траектории 6 электронного луча. В первом предпочтительном варианте датчик 10 содержит один проводящий слой 28.
Проводящий слой 28 выполнен из нескольких областей 26 проводящего материала. Каждая область 26 сформирована в виде полосы, проходящей через выходное окно 24 (фиг.3). Для изоляции полос 26 друг от друга между ними имеется зазор 30. В данном примере ширина полос 26 находится в диапазоне 10-30 мм, а полосы расположены примерно в 1 мм друг от друга. Кроме того, каждая полоса 26 имеет практически одинаковую площадь.
Для экранирования полос 26 в проводящем слое 28 друг от друга, от окружающей среды и от фольги окна 24 для выхода электронов предусмотрен экран 32 из изолирующего материала. Назначением экрана 32 является защита полос 26 от плазмы, содержащейся в окружающей среде вокруг выходного окна 24, и обеспечении отсутствия прямого контакта полос 26 с любым другим проводящим материалом, например с титановой фольгой выходного окна 24 или другими полосами 26.
Согласно первому варианту экран 32 содержит по меньшей мере первый и второй изолирующие слои 32а и 32b. Первый изолирующий слой 32а покрывает практически всю фольгу выходного окна 24. Поверх изолирующего слоя 32а сформированы полосы 26 проводящего слоя 28. Поверх полос 26 и поверх частично незащищенного первого изолирующего слоя 32а сформирован второй изолирующий слой 32b. Тем самым полосы 26 проводящего слоя 28 оказываются герметизированными изолирующим материалом.
Датчик 10 сформирован на фольге 25 выходного окна 24. Это означает, что датчик 10 находится вне вакуумной камеры 12 и обращен к среде, окружающей генератор 8 электронного луча.
Как изолирующие слои 32а, 32b, так и проводящий слой 28 очень тонкие, и их можно сформировать с использованием технологии осаждения. Например, можно использовать способ плазменного осаждения из паровой фазы или способ химического осаждения из паровой фазы. Конечно, также возможно использование других способов формирования тонких слоев материала.
Предпочтительно для всех слоев датчика 10 использовать одинаковый способ формирования. Области, то есть полосы 26 проводящего слоя 28, могут быть получены способом осаждения с использованием маски для первого изолирующего слоя 32а, чтобы закрыть те части, где нежелательно иметь проводящую область 26.
Толщина, выбираемая для слоев, может иметь любое подходящее значение. Например, могут быть использованы тонкие слои. В одном варианте толщина слоев может находиться в диапазоне от 0,1 до 1 микрометра (мкм), либо быть меньшей или большей, если это необходимо. Предпочтительно, чтобы толщина была одинаковой или практически одинаковой для всех слоев в датчике 10.
Изолирующие слои 32а, 32b могут быть выполнены из любого изолирующего материала, устойчивого к температурам порядка нескольких сот градусов Цельсия (вплоть до 400°С). Предпочтительно, чтобы изолирующий материал был оксидом. Одним из оксидов, который можно использовать, является оксид алюминия (Al2O3). Разумеется, также можно использовать другие изолирующие материалы, например керамические материалы различных типов. Термин «изолирующий» означает, что материал в изолирующем слое является электрическим изолятором, т.е., не проводит электрический ток.
Предпочтительно, чтобы проводящий слой 28 был выполнен из металла. Одним из металлов, который можно использовать, является алюминий. Конечно, также можно использовать другие проводящие материалы, например алмаз, алмазоподобный углерод (DLC) и легированные материалы.
Для обеспечения возможности измерения интенсивности электронного луча каждая полоса 26 соединяется с детектором 34 тока. Соединители (не показаны) между полосами 26 и детектором 34 тока предпочтительно размещать у внешней рамки окна 24.
Электроны электронного луча 6 будут проходить через выходное окно 24 и, в отличие от известных датчиков, также будут проникать в тонкую структуру датчика. Таким образом, электроны не будут целиком поглощаться проводящим материалом, а проводящий материал датчика будет поглощать только часть энергии электронов (в диапазоне порядка нескольких процентов). Поглощенная энергия приведет к появлению тока в полосе 26, и в каждой проводящей полосе 26 по отдельности будет обнаруживаться сигнал, который обрабатывается детектором 34 тока и определяет меру интенсивности электронного луча через данную полосу. Детектор 34 тока может содержать усилитель и вольтметр в сочетании с резистором, амперметр или любое другое подходящее устройство.
Следует заметить, что по сравнению с известными датчиками датчиком 10 может быть закрыта большая часть выходного окна 24, но обнаруженный сигнал будет гораздо меньше в расчете на единицу площади.
Выходной сигнал детектора 34 тока сравнивается с заранее установленным значением или подается в контроллер 36, который, в свою очередь, может служить в качестве средства регулирования интенсивности электронного луча в соответствии с выходным сигналом датчика 10. В приведенных в качестве примера вариантах электронный луч может излучаться с энергией, меньшей 100 кэВ, например, в пределах от 60 до 80 кэВ.
На фиг.4 показан датчик 10' согласно второму предпочтительному варианту воплощения.
Датчик 10' может иметь слоистую структуру и содержать первый и второй проводящие слои 28', 38, каждый из которых содержит по меньшей мере одну область 26' для измерения интенсивности электронного луча. В данном случае первый и второй слои 28', 38 содержат несколько областей 26' в виде полос, аналогичных полосам 26 в ранее описанном первом варианте изобретения. Первый и второй слои 28', 38 размещены друг над другом, но необходимо предусмотреть изоляцию для экранирования их друг от друга, от фольги 25' выходного окна и от окружающей среды.
Для герметизации проводящих слоев 28', 38 экран 32' содержит первый, второй и третий изолирующие слои 32а', 32b', 32c'. Первый слой 32а' в этом случае закрывает практически всю фольгу 25' выходного окна 24' и несет на себе первый проводящий слой 28', то есть полосы 26' первого проводящего слоя 28' созданы способом осаждения на первом изолирующем слое 32а'. Поверх частично незащищенного первого изолирующего слоя 32а' и поверх полос 26' первого проводящего слоя 28' способом осаждения нанесен второй изолирующий слой 32b'. В результате полосы 26' первого проводящего слоя 28' оказываются герметизированными изолирующим материалом. Второй изолирующий слой 32b' несет на себе второй проводящий слой 38, т.е. упомянутые области. В данном случае полосы 26' проводящего материала сформированы способом осаждения на втором изолирующем слое 32b'. Поверх частично незащищенного второго изолирующего слоя 32b' и полос 26' второго проводящего слоя 38 способом осаждения сформирован третий изолирующий слой 32с'. В результате полосы 26' второго проводящего слоя 38 герметизированы изолирующим материалом.
Еще один предпочтительный вариант датчика 10 может содержать любое количество дополнительных слоев проводящего материала. В этом случае проводящие слои проложены между изолирующими слоями. По аналогии с первым и вторым вариантом эта слоистая структура начинается с первого изолирующего слоя, сформированного на выходном окне, и заканчивается последним изолирующим слоем, закрывающим по меньшей мере последний проводящий слой для защиты его от окружающей среды.
Датчик с несколькими слоями проводящего материала в слоистой структуре можно использовать для контроля напряжения ускорения, то есть энергии на выходе генератора электронного луча. Указанная информация может составить один параметр, используемый для контроля правильности работы генератора. Кроме того, комбинированное измерение энергии выхода и интенсивности электронного луча можно использовать для дополнительной гарантии того, что упаковочный материал обработан с достаточной степенью стерилизации.
В датчике, имеющем, например, три проводящих слоя, первый проводящий слой, ближайший к нити 21 накала, будет поглощать больше энергии, чем второй слой, который в свою очередь будет поглощать больше энергии, чем третий слой. На фиг.5 по вертикальной оси представлена энергия ΔЕ, поглощенная в слое. Горизонтальная ось представляет проводящие слои (обозначенные как 1-й, 2-й и 3-й) структуры датчика. Отложив в системе координат энергию, поглощенную в каждом слое, для генератора с энергией выхода, например порядка 80 кэВ, можно сформировать по существу вполне определенную функцию. На фиг.5 для простоты показаны функции в виде практически прямых линий. Если отложить энергию, поглощенную в каждом слое, для генератора с энергией выхода порядка 100 кэВ, можно также сформировать по существу вполне определенную функцию, но она будет отличаться от упомянутой ранее. Еще одну по существу вполне определенную функцию можно сформировать, отложив энергию для генератора с энергией выхода, например, порядка 60 кэВ. Различия в графиках этих функций можно использовать для определения того, соответствует ли действительная энергия на выходе генератора ожидаемой, то есть находится ли действительный выход в определенном допустимом диапазоне. Кроме того, если нельзя сформировать практически прямую линию, то есть если одно или несколько значений энергии ΔЕ отклоняется от ожидаемых, то можно предположить, что генератор работает неправильно.
Для упрощения измерения толщины проводящих слоев и изолирующих слоев предпочтительно использовать аналогичный подход.
Как упоминалось, одной из функций экрана является защита проводящего слоя или слоев от плазмы и вторичных электронов. Далее раскрывается термин или концепция плазмы. Когда электрон e-, излученный нитью 22 (фиг.1), движется к области 4 мишени, он сталкивается на своем пути с молекулами воздуха. Излучаемые электроны могут иметь достаточную энергию для ионизации газа вдоль своей траектории, в результате чего образуется плазма, содержащая ионы и электроны. Электроны плазмы являются вторичными электронами или тепловыми электронами, имеющими низкую энергию по сравнению с электронами электронного луча 6. Электроны плазмы имеют рандомизированный вектор скорости и могут покрывать лишь расстояние, длина которого составляет малую часть средней длины свободного пробега для электронов луча.
Возможно, что в окружающей среде, то есть вне выходного окна генератора 8 электронного луча, будет плазма из-за присутствия воздуха. Однако поскольку эта плазма не имеет достаточной энергии для проникновения во внешний изолирующий слой, который закрывает внешний проводящий слой, она будет выполнять функцию экрана от плазмы.
Другой ранее упомянутой функцией экрана 32, 32' является изоляция полос 26, 26' проводящего слоя друг от друга и, когда это потребуется, изоляция проводящих слоев 28', 38 друг от друга. Таким образом будет иметь место отдельный сигнал, который можно обнаружить в каждой полосе 26, 26' и которые вместе могут дать ясную картину или карту доз облучения материала 16, подлежащего стерилизации. Информацию от каждой полосы (например, амплитуды сигналов, разности/отношения сигналов, позиции полос и т.д.) можно использовать для формирования диаграммы интенсивности излучения с помощью процессора.
Датчик, подобный вышеописанным, можно также использовать в сочетании с облучением мишеней в виде частично сформированных упаковок. Частично сформированные упаковки обычно открыты с одного конца и герметизированы для формирования дна или верхушки на другом конце, их обычно называют упаковками, готовыми к заполнению (RTF упаковки). На фиг.6 схематически показана система 2”, содержащая генератор 8” электронного луча для облучения готовой к заполнению упаковки 16”. Упаковка 16” открыта в ее нижней части 40, а на другом конце расположена верхняя часть 42, снабженная устройством 44 для открывания и закрывания. Во время стерилизации упаковку 16” размещают «вверх ногами» (то есть верхняя часть размещается внизу) в опоре (не показана). Опора может иметь форму несущей части роликового конвейера, который транспортирует упаковку 16" через камеру стерилизации. Система содержит средство (не показано), обеспечивающее относительное перемещение (смотри стрелку) упаковки 16” по отношению к генератору 8” электронного луча для приведения их в положение, в котором генератор 8” оказывается по меньшей мере частично в упаковке 16” для ее обработки. При этом либо генератор 8” опускается в упаковку 16”, либо упаковка 16” поднимается, чтобы охватить генератор 8”, либо они оба движутся в направлении друг к другу. Датчик 10 (фиг.2) расположен на выходном окне 24” генератора 8”.
Хотя настоящее изобретение было описано применительно к предпочтительным на сегодняшний день вариантам, должно быть ясно, что в него могут быть внесены различные изменения и модификации в рамках задачи и объема изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.
В описанных здесь вариантах первый изолирующий слой 32а, 32а' закрывает по существу всю фольгу 25, 25' выходного окна, а лежащий сверху изолирующий слой закрывает по существу весь лежащий снизу изолирующий слой. Однако должно быть ясно, что изолирующие слои на практике не должны закрывать друг друга и фольгу 25, 25' окна больше, чем это необходимо для герметизации каждой области 26, 26' проводящих слоев, имеющихся в структуре датчика. На фиг.7 показаны два различных альтернативных варианта.
Области в вышеописанных вариантах представлены в виде полос 26, 26'. Однако нетрудно понять, что эти области могут иметь любую форму, такую как круги, круговые сегменты, эллипсы, дуги, проволоки, прямоугольники и полоски, подходящие для получения необходимой карты доз облучения.
Также было показано, что датчик формируется вне выходного окна электронов. Следует понимать, что можно сформировать датчик внутри этого окна, то есть на поверхности, обращенной к вакуумной камере 12.
Наконец, описанный вариант содержит экран из изоляционного материала. Этот экран может также содержать дополнительные слои или участки для физической защиты (иногда являющимися хрупкими) проводящих и изолирующих слоев. Указанные слои или части могут быть размещены между первым изолирующим слоем и фольгой окна и могут быть выполнены из любого материала, подходящего для использования вместе с материалом в указанной фольге. Также может быть предусмотрен дополнительный защитный слой поверх внешнего изолирующего слоя для защиты от окружающей среды.

Claims (19)

1. Датчик (10, 10') для измерения интенсивности электронного луча (6, 6"), формируемого генератором (8, 8") электронного луча вдоль траектории в направлении мишени (16, 16") в области (4, 4") мишени, причем электронный луч (6, 6") возбуждается от генератора (8, 8") через выходное окно (24, 24"), отличающийся тем, что датчик (10, 10') содержит, по меньшей мере, одну область (26, 26'), по меньшей мере, одного проводящего слоя (28, 28'), размещенного на траектории и соединенного с детектором (34) тока, при этом каждая из указанных областей (26, 26'), по меньшей мере, одного проводящего слоя (28, 28'), по существу, экранирована от другой области, от окружающей среды и от выходного окна экраном (32, 32'), при этом указанный экран (32, 32') сформирован на выходном окне (24, 24'), и, по меньшей мере, часть указанного экрана, контактирующего с каждой указанной областью (26, 26'), выполнена из изолирующего материала.
2. Датчик (10) по п.1, отличающийся тем, что экран (32) содержит, по меньшей мере, первый и второй изолирующие слои (32а, 32b), причем первый слой (32а) закрывает, по меньшей мере, часть выходного окна (24) и несет на себе, по меньшей мере, одну область (26), по меньшей мере, одного проводящего слоя (28), а второй изолирующий слой (32b) закрывает, по меньшей мере, каждую область (26) проводящего слоя (28), так что она оказывается герметизированной изолирующим материалом.
3. Датчик (10') по п.1, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, первый и второй проводящие слои (28', 38), каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну область (26'), при этом экран (32') содержит, по меньшей мере, первый, второй и третий изолирующие слои (32а', 32b', 32с'),
причем первый изолирующий слой (32а') закрывает, по меньшей мере, часть выходного окна (24') и несет на себе, по меньшей мере, одну область (26') первого проводящего слоя (28'),
а второй изолирующий слой (32b') закрывает, по меньшей мере, каждую область (26') первого проводящего слоя (28'), так что он оказывается герметизированным изолирующим материалом,
при этом второй изолирующий слой (32b') несет на себе, по меньшей мере, одну область (26') второго проводящего слоя (38), и
и третий изолирующий слой (32с) закрывает, по меньшей мере, каждую область (26') второго проводящего слоя (38), так что он оказывается герметизированным изолирующим материалом.
4. Датчик (10') по п.3, отличающийся тем, что содержит несколько проводящих слоев, причем проводящие слои проложены послойно между изолирующими слоями, при этом первый изолирующий слой (32а') сформирован на выходном окне (24'), а последний изолирующий слой закрывает, по меньшей мере, последний проводящий слой для его защиты от окружающей среды.
5. Датчик (10, 10') по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что детектор (34) тока предназначен для обнаружения электрического тока в указанной области (26, 26') проводящего слоя (28, 28') в качестве меры интенсивности электронного луча.
6. Датчик (10, 10') по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что датчик сформирован на внешней фольге (25, 25') выходного окна (24, 24', 24") с использованием технологии осаждения.
7. Датчик (10, 10') по п.2, отличающийся тем, что изолирующим материалом является оксид.
8. Датчик (10, 10') по любому из пп.4 и 7, отличающийся тем, что проводящим материалом является металл.
9. Датчик (10, 10') по п.2, отличающийся тем, что изолирующим материалом является оксид алюминия, проводящим материалом является алюминий, а фольга выходного окна (25, 25') выполнена из титана.
10. Датчик (10, 10') по п.1, отличающийся тем, что указанная каждая область (26, 26') проводящего слоя (28, 28', 38) является полосой, проходящей через выходное окно (24, 24', 24").
11. Датчик (10, 10') по п.10, отличающийся тем, что содержит несколько полос (26, 26'), проходящих через выходное окно (24, 24', 24"), причем полосы расположены с зазорами (30) между ними.
12. Датчик (10, 10') по п.1, отличающийся тем, что мишенью является упаковка (16'), предпочтительно упаковка, готовая к заполнению.
13. Датчик (10, 10') по п.1, отличающийся тем, что мишенью является лист (16) упаковочного материала.
14. Система (2, 2"), содержащая датчик (10, 10') по п.1, причем система (2, 2") дополнительно содержит генератор (8, 8") электронного луча для формирования электронного луча (6, 6") вдоль траектории в направлении мишени (16, 16") в области (4, 4") мишени, причем электронный луч (6, 6") возбуждается указанным генератором (8, 8") через выходное окно (24, 24', 24"), при этом датчик (10, 10') сформирован на выходном окне (24, 24', 24") и предназначен для обнаружения и измерения интенсивности электронного луча, а система (2, 2") дополнительно содержит опору (14) для поддержки мишени (16, 16") в области (4, 4") мишени.
15. Система (2) по п.14, отличающаяся тем, что мишенью является лист (16) упаковочного материала.
16. Система (2) по п.15, отличающаяся тем, что опора (14) для удержания мишени (16) в области (4) мишени содержит, по меньшей мере, один роликовый конвейер для транспортировки листа упаковочного материала.
17. Система (2") по п.14, отличающаяся тем, что мишенью является упаковка (16"), предпочтительно упаковка, готовая к заполнению.
18. Система (2") по п.17, отличающаяся тем, что система содержит средство для обеспечения относительного перемещения упаковки (16") по отношению к генератору (8") электронного луча для приведения их в положение, при котором генератор (8") располагается, по меньшей мере, частично в упаковке (16") для ее обработки.
19. Система (2, 2") по любому из пп.14-18, отличающаяся тем, что система содержит контроллер (36) электронного луча для регулировки интенсивности электронного луча (6, 6") в соответствии с выходным сигналом датчика (10, 10') электронного луча.
RU2009100927/28A 2006-06-14 2007-05-05 Датчик и система для измерения электронного луча RU2420764C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0601304A SE530019C2 (sv) 2006-06-14 2006-06-14 Sensor samt system för avkänning av en elektronstråle
SE0601304-9 2006-06-14
US81453206P 2006-06-19 2006-06-19
US60/814,532 2006-06-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009100927A RU2009100927A (ru) 2010-07-20
RU2420764C2 true RU2420764C2 (ru) 2011-06-10

Family

ID=38831984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009100927/28A RU2420764C2 (ru) 2006-06-14 2007-05-05 Датчик и система для измерения электронного луча

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7592613B2 (ru)
EP (1) EP2033016A4 (ru)
JP (1) JP4922398B2 (ru)
CN (1) CN101473244B (ru)
BR (1) BRPI0712302A2 (ru)
HK (1) HK1132332A1 (ru)
MX (1) MX2008014118A (ru)
RU (1) RU2420764C2 (ru)
SE (1) SE530019C2 (ru)
TW (1) TW200803928A (ru)
WO (1) WO2007145560A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6072023B2 (ja) * 2011-07-04 2017-02-01 テトラ・ラヴァル・ホールディングス・アンド・ファイナンス・ソシエテ・アノニムＴｅｔｒａ Ｌａｖａｌ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ ＆ Ｆｉｎａｎｃｅ Ｓ．Ａ． 電子ビーム装置および電子ビーム装置を製造する方法
JP5924981B2 (ja) * 2012-03-02 2016-05-25 三菱電機株式会社 放射線ビームモニタ装置
JP6005447B2 (ja) * 2012-08-31 2016-10-12 澁谷工業株式会社 電子線検出装置
EP2737909A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-04 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Device and method for irradiating packaging containers with electron beam
WO2015125418A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 Hitachi Zosen Corporation Electron beam irradiator and irradiation system with emission detection
EP3110457B1 (en) * 2014-02-26 2018-03-21 Tetra Laval Holdings & Finance SA Device and method for electron beam sterilization comprising temperature measurement device, temperature correlated to radiation intensity
CN107106712B (zh) 2014-11-18 2020-05-19 利乐拉瓦尔集团及财务有限公司 低压电子束剂量装置和方法
MX2019001975A (es) 2016-08-20 2019-08-29 Buehler Ag Dispositivos y metodos para pasteurizar y/o esterilizar material en particulas y cartucho.
CN107195519B (zh) * 2017-07-07 2023-07-11 桂林电子科技大学 一种高能带电粒子束从真空到大气的引出窗口
JP2022507900A (ja) * 2018-11-23 2022-01-18 テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス エイ 照射源用の測定ツール及び放射線を測定する方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11248893A (ja) * 1998-03-03 1999-09-17 Nissin High Voltage Co Ltd 電子線照射装置
TW464947B (en) * 1999-11-29 2001-11-21 Ushio Electric Inc Measuring apparatus of electron beam quantity and processing apparatus of electron beam irradiation
JP2001221897A (ja) * 2000-02-14 2001-08-17 Nissin High Voltage Co Ltd 電子線分布測定装置
US6919570B2 (en) 2002-12-19 2005-07-19 Advanced Electron Beams, Inc. Electron beam sensor
JP2005003564A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Ushio Inc 電子ビーム管および電子ビーム取り出し用窓
SE525347C2 (sv) 2003-06-19 2005-02-08 Tetra Laval Holdings & Finance Förfarande och anordning för bestrålning med elektroner
SE526700C2 (sv) 2003-06-19 2005-10-25 Tetra Laval Holdings & Finance Anordning och förfarande för sterilisering av en materialbana med elektronbestrålning
SE0302024D0 (sv) 2003-07-08 2003-07-08 Tetra Laval Holdings & Finance Device and method for sterilization
SE529241C2 (sv) * 2005-10-26 2007-06-05 Tetra Laval Holdings & Finance Sensor samt system för avkänning av en elektronstråle
US7368739B2 (en) 2005-10-26 2008-05-06 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Multilayer detector and method for sensing an electron beam
US7375345B2 (en) 2005-10-26 2008-05-20 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Exposed conductor system and method for sensing an electron beam

Also Published As

Publication number Publication date
SE0601304L (sv) 2007-12-15
BRPI0712302A2 (pt) 2012-01-17
EP2033016A4 (en) 2016-11-16
JP4922398B2 (ja) 2012-04-25
RU2009100927A (ru) 2010-07-20
US7592613B2 (en) 2009-09-22
US20070290148A1 (en) 2007-12-20
MX2008014118A (es) 2008-11-18
TW200803928A (en) 2008-01-16
HK1132332A1 (en) 2010-02-19
CN101473244A (zh) 2009-07-01
CN101473244B (zh) 2012-06-13
SE530019C2 (sv) 2008-02-12
EP2033016A1 (en) 2009-03-11
WO2007145560A1 (en) 2007-12-21
JP2009540524A (ja) 2009-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2420764C2 (ru) Датчик и система для измерения электронного луча
US7560714B2 (en) Sensor and system for sensing an electron beam
US7375345B2 (en) Exposed conductor system and method for sensing an electron beam
KR101968377B1 (ko) X선 발생 장치 및 x선 발생 방법
JP5268646B2 (ja) 電子ビームの強度を感知するための多層検出器、方法および電子ビーム照射装置
ES2811105T3 (es) Procedimiento y aparato para la fabricación de capas aditivas usando haces de partículas cargadas
CN114341607B (zh) 电离真空计和匣盒
JP2016517129A (ja) 低エネルギーｘ線を発生させるための装置
JP6416199B2 (ja) 検出器及び電子検出装置
JP2015076214A (ja) 放射線管及び放射線検査装置
JP2017506335A (ja) 電子線照射装置、および照射検出を有する照射システム
JP2001272470A (ja) 放射線のエネルギスペクトル測定装置及び測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180506