SE512458C2 - Bestrålningsanläggning - Google Patents

Description

20 25 b.) UI 512 458 2 och transportkostnader. Investeringarna för sådana anläggningar är i storleksordningen 30-60 miljoner svenska kronor.

Ett alternativt sätt är att bestråla produkterna med laddade partiklar med en lägre energi, företrädesvis elektroner, vilket ger ett mindre penetreringsdjup. För att med känd teknik, som endast bestrâlar produktema från en sida, kunna utnyttja denna metod i praktiken måste produktema vändas och köras en gång till genom steriliseringsanordningen för att uppnå ett tillräckligt penetreringsdjup. Detta ger normalt upphov till interna logistikproblem samt risk för felhantering, såvida inte dubbla anläggningar efter varandra används.

Ett sätt att bestråla ett objekt från olika håll är känt från INP Novosibirsk (jfr det amerikanska patentet 4 l2l 086). I de_tta koncept avlänkas elektronstrålen från en accelerator till två alternativa strålgångar förutom den oavlänkade strålgången, vilka tre strålgångar till slut träffar strålmålet i en och samrna punkt, men från tre olika riktningar. Avlänkningen sker med en avlänkrïingsmagnet och återdeflektionen av de avlänkade strålarna sker med hjälp av två återdeflektionsmagneter. Denna strålningskälla arbetar emellertid endast med tre diskreta strålgångar med individuellt svept stråle. En sådan bestrålningsanordning passar främst till bestrålning av produkter med cirkulärt tvärsnitt, eller fluider transporterade genom bestrålningsonirådet i cirkulära rör.

I det amerikanska patentet 4 201 920 beskrivs en bestrålningsanläggning för bestrålning av produkter från två sidor med en svepande elektronstråle. Strålmålet är asymrnetriskt anordnat i ornrådet som sveps över av elektronstrålen och elektroner som inte träffar strålmålet direkt avböjs av en elektromagnet för att träffa baksidan av strålmålet. Elektromagnetens polstycken är anpassade beroende på strålmålets form och storlek för att ge en homogen bestrålning.

Denna utrustning har emellertid ett antal allvarliga nackdelar. 1' En första nackdel är att man måste modifiera polstyckenas geometriska form vid bestrålning av produkter med olika form eller storlek för att enligt beskrivningen erhålla en optimalt effektiv bestrålning. Detta innebär ett kostsamt och tidsödande polbyte vid byte av produkter som ska bestrålas. Om samma polstycken istället behålls avslöjar patentet ingenting om hur en styrning av svepningen ska kunna effektivisera utnyttjandet av stråltiden.

Vidare rör sig de elektroner som återdeflekteras längs en längre geometrisk bana, vilket innebär andra fokuseringsegenskaper för den återdeflekterade elektronstrålen jämfört med den direkt infallande elektronstrålen när de träffar produkterna som ska bestrålas. Hur sådana strålningsinhomogeniteter ska kompenseras diskuteras inte i skriften. 10 15 20 25 30 35 512 458 En tredje nackdel med anordningen i det amerikanska patentet 4 201 920 uppkommer vid bestrålning av produkter som inte kontinuerligt upptar hela den möjliga strålsektorn, tex. vid bestrålning av produkter med ojämn form eller när produktema åtskiljs av ett mellanrum.

Detta är det normala fallet vid produktion av medicinska engångsprodukter. I dessa fall kommer åtminstone en del av strålarna att passera bestrålningsområdet utan att absorberas.

Dessa kommer istället att falla in tillbaka mot produktema och kan orsaka felaktig och inhomogen dosfördelning. Denna effekt är dessutom inte lika för de två olika sidoma av produkten.

För att utnyttja en bestrålningsanläggning effektivt transporteras normalt produkterna som ska bestrålas in och ut från bestrålningssektom under drift. Detta sker med hjälp av något transportsystem eller löpande-band-system genom bestrålningsanläggningen. Ett vanligt problem är att produkter fastnar eller rör sig på transportbandet. Detta gäller i synnerhet för små, oregelbundna och sladdriga förpackningar. Det vanligaste transportsättet är att låta produkterna ligga på ett transportband som för dessa in i bestrålningsanläggningen, genom bestrålningssektom och ut från anläggningen. Transportbandets bana måste vara krökt för att man ska kunna skydda effektivt för sekundär röntgenstrålning, dvs gå genom en s.k. labyrint.

Risken för att produktema flyttar sig på transportbandet eller fastnar inuti bestrålningsanläggningen är stor vid sådana tekniska lösningar. Resultatet blir skiftande okontrollerade stråldoser, respektive risk för brand, eftersom effekter på över 6 kW används.

Om en intem stråldosmätning används förstörs snabbt all elektronik av den joniserande strålningen och måste bytas ut med jämna mellanrum. Om produktema med tanke på den ekonomiska effektiviteten packas tätt ökar risken för överlappning, skuggning och stopp, med oacceptabel kvalitet som följd. _* För att överkomma de ovanstående nackdelarna och tillhandahålla en bestrålningsanläggning som är så enkel och liten att den kan sättas in direkt i en tillverkningslinje presenterar den föreliggande uppfinningen en lösning. Uppfinningen tillhandahåller en anordning för dubbelsidig bestrålning av produkterna med elektroner med relativt låg energi (1 - 10 MeV), och företrädesvis mellan 1,5 och 2,5 MeV, vilka penetrerar gods med mindre tjocklek än l g/cm2. Anordningen innefattar ett styrbart organ, vilket ger upphov till att partikelstrålen sveper över produktens yta från två sidor med kontrollerbara fokuseringsegenskaper. De svepta partikelstrålama företrädesvis faller in mot produkten i nära 90 graders vinkel och partiklar som inte absorberas av produkten elleri vakuumfönstren som omger produktema träffar därför avsedd partikeldärnpare. Det styrbara organet innefattar företrädesvis en fokuseringslins, en styrbar svepmagnet för avlänkning av partikelstrålen och två l ml | i. t» HI m 10 15 20 30 512 458 4 återdeflektionsmagneter för återförande av partikelstrålarna till bestrålningsområdet för produkterna. Svepmagneten och fokuseringslinsen styrs på ett sådant sätt att man erhåller en homogen bestrålning över hela strålningssektorn från två motsatta riktningar.

En transportanordning har konstruerats, vilket tillåter den dubbelsidiga bestrålningen samtidigt som den flexibelt fixerar produktema under transporten genom bestrålningsanläggningen, varvid strålningsdosen som produktema utsätts för helt kan styras av transportanordningens matningshastighet.

Genom att en lägre partikelenergi samt dubbelsidig bestrålning används kan anläggningens storlek inklusive strålskydd göras relativt liten. Detta tillsammans med transportanordningens utformning gör att anläggningen kan passa ihop med en normal produktionslinjef Andra fördelar och utmärkande drag beskrivs utgående från en exemplifierande utföringsforrn i de följande detaljerade beskrivningarna och i anslutning till de tillhörande ritningarna.

FIGUR 1 är en vertikal tvärsnittsvy genom en steriliseringsanordning enligt föreliggande uppfinning; FIGUR 2 är en detaljförstoring av strålningsutrustningen hos steriliseringsanordningen som visas i figur 1; samt FIGUR 3 är ett vertikalt snitt av en steriliseringsanordning enligt föreliggande uppfinning, taget vinkelrätt mot det visat i figurema l och 2, och som i huvudsak visar transportbandets funktion.

FIGUR 4 är ett diagram som visar ett typiskt utseende av strömmens variation i svepmagneten under en svepningscykel. ._ Fig. l visar en utföringsform av en steriliseringsanordning som innefattar en bestrålningsanläggning enligt Föreliggande uppfinning. Bestrålningsanläggningen innefattar en partikelacceleratoranordning. Partikelacceleratoranordningen innefattar en partikelkälla l, en buntare 2 samt en linjäraccelerator 3. Partikelkällan 1, i denna utföringsforrn en elektronkanon, som är uppbyggd på konventionellt sätt emitterar de partiklar som ska användas för bestrålningen. I denna utföringsforrn år elektronkanonen l av en Pierce-typ.

Buntaren 2 föser samman den ursprungligen kontinuerliga elektronstrålen i buntar och introducerar buntarna som elektronpulser till en linj äraccelerator 3. Därigenom hamnar färre elektroner utanför accelererbart fasfönster i linjäracceleratorn 3 samtidigt som energispridningen i elektronstrålen ut från acceleratorn minskar. I denna utföringsforrn lämnar buntaren ifrån sig partikelpulserna med en frekvens av 3 GHz. Linjäracceleratom accelererar 10 20 b) LJ! 512 458 partiklarna med hjälp av elektriska fält och sänder partiklarna in mot en strålningskammare 4.

I denna utföringsforrn accelereras partiklarna till en slutenergi av 1,5 till 2,5 MeV, och med en partikelpulsström av storleksordningen 800 mA, vilket ger en genomsnittlig partikelström av 2,4 mA. Pulslängdema är omkring 5 us och pulsrepetitionsfrekvensen är 600 Hz.

Partikelstrålen fokuseras av en quadrupolmagnet 6 vid utgången av linjäracceleratorn, innan den kommer in i en svepmagnet 7. Hela arrangemanget innefattande partikelaccelerator och strålningskarrunare omslutes av strålningsskydd 5, bestående av bly, med en ungefärlig tjocklek av 250 mm.

I figur 2 visas en förstorad ritning av strålningskarnrnaren. När partikelstrålen lämnat acceleratom böjs den av svepmagneten 7 i en vinkel ß i förhållande till den ursprtmgliga strålaxeln. Vinkeln ß kan i denna utföringsform variera mellan c:a 15 och 45 grader i både positiv och negativ riktning. Svepmagneten är en elektromagnet, som drivs av ett bipolärt strömaggregat, vars utström kan programmeras. Partikelstrålen faller in i riktning mot en på var sida belägen återdeflcktionsmagnet 8, 9. Återdeflektionsmagneten 8, 9 är i denna utföringsform en permanentmagnet med en speciell forrn, vilken beskrivs mer i detalj nedan.

När partikelstrålen passerar in mellan återdeflektionsmagnetens polskor 9 böjs den av i en bana som bestäms av magnetflödet i polgapet och som är anpassat för en avböjningsvinkel ß+90°, vilket medför att partikelstrålen lärnnar återdeflektionsmagnetens fält i en bana som är vinkelrät mot den ursprungliga strålningsaxeln. Partikelstrålen passerar ett vakuumfönster 1 1, vilket normalt består av ett tunt metallfolie av titan eller aluminium. I det centrala området i strålningskarnrnaren 4, hädanefter hänvisat till som bestrålningssektom 13, passerar produkterna som ska bestrålas på ett transportband 14 (se figur 3). Partikelstrålen kommer därför att träffa produkterna i en bestrålningsvinkel som är i huvudsak 90 grader i förhållande till den ursprungliga strålningsaxeln. Stråloptíska beräkningar har gjorts för att bestämma strålfläckens storlek. I denna utföringsform är strålfläcken vid positionen för debestrålade produkterna ungefär 20 mm. Den del av strålningen som passerar bestrålningssektom 13 och de två vakuumfönstren ll utan att absorberas, Lex. p.g.a. att det i det ögonblicket inte finns några produkter i bestrålningssektom, fortsätter i en rätlinjig bana tills den passerar in mellan polskorna 9 på den motsatta återdeflektionsmagneten, böjs av och absorberas av en kyld partikeldämpare 10, företrädesvis tillverkad av koppar eller aluminium.

I figur 2 visas sex av de otaliga möjliga partikelbanoma a - f i strålningskarnmaren. Varje partikelbana karakteriseras av sin utgångsvinkel ß från svepmagneten 7. Genom att ändra utströmmen från svepmagnetens strömaggregat kan utgångsvinkeln ß ändras. Denna utgångsvinkel bestämmer entydigt läget där partikelstrålen passerar in i återdeflektionsmagnetens magnetfält och börjar böjas av. Partikelstrålens avböj ning sker 10 15 20 25 30 512 458 6 längs en cirkelbåge, vars radie bestäms av partikelns massa, hastighet samt magnetfältets styrka. Denna utföringsforrn bygger på en vinkelrät bestrålning av produkterna, vilket ger upphov till ett krav att partikelstrålen ska lärnna återdeflektionsmagnetens påverkan under rät vinkel i förhållande till den ursprungliga strålaxeln. Om man utgår från positionen där partikelstrålen passerar in i återdeflektionsmagnetens magnetfält, och avböjningsradien är känd, bestäms entydigt en position, där strålen har en vinkelrät riktning. Denna position måste sarnmanfalla med den position där partikelstrålen lämnar magnetfältet, varvid återdeflektionsmagnetens lokala utseende bestäms entydigt. Eftersom partikelstrålama kommer in i âterdeflektionsmagnetens fält under olika vinklar vid olika lägen, bestäms utformningen av varje liten del av återdeflektionsmagneten av kravet på den vinkelräta bestrålningsvinkeln. En forrn för återdeflektionsmagneten 9 kan därmed genom främst rena geometriska resonemang lätt räknas fram. Samma resonemang gäller naturligtvisaden motstående återdeflektionsmagneten, när vinkeln ß är negativ.

I den visade utföringsforrnen har geometrin för återdeflektionsmagneten approximerats till en cirkelbåge. Cirkelns centrum ligger 0,77 cm från ingången till svepmagneten räknat längs den inkommande strålen och 97,2 cm från den inkommande strålens axel. Cirkeln har en radie pâ 139,8 cm. Bestrålningsvinkeln kommer i detta fall att avvika fiån 90 grader med mindre än 1 grad för alla sveppositioner.

Genom att ändra utströmmen från svepmagnetens strömaggregat kan alltså partikelstrålen vinkelrätt bestråla produktema 13 vid olika positioner, och genom att ändra polariteten för strömmen kan produktema även bestrålas från andra sidan. Om strömmen genom svepmagneten har ett högt positivt värde böjs partikelstrålen av med en stor vinkel och följer t.ex. partikelbana a och träffar den bestrålade produkten nära dess inre, mot acceleratorn riktade, ände. När strömmen sedan successivt minskas kommer utgångsvinkeln svepmagneten successivt att minska, vilket i sin tur medför att partikelstrålen träffar den bestrålade produkten allt längre ut, bort från acceleratom. Partikelstrålen c, med en ganska liten utgångsvinkel, träffar produkten vid dess bortre ände, och dess utgångsvinkel är så liten att den börjar störas av de mekaniska delarna hos vakuuminneslutningen. En partikelstråle med en utgångsvinkel med lägre absoluttal är alltså inte till någon egentlig nytta och utgör endast strålningsförluster, varför strömaggregatet för svepmagneten snabbt byter polaritet for att ge upphov till en partikelstråle d, med motsvarande negativa utgångsvinkel istället. Denna partikelstråle bestrålar produktens yttre del, men nu från den andra sidan. Genom att nu successivt i absoluta tal öka den negativa strömmen genom svepmagneten erhålles en partikelstråle med en successivt större negativ utgångsvinkel, varvid strålen bestrålar produkten allt närmare acceleratoränden. För att sedan komma tillbaka till utgångstillståndet 10 15 20 25 30 D.) U! 512 458 7 är det fördelaktigt att svepa tillbaka på motsvarande sätt, eftersom man annars lätt skulle kunna få problem med snabba strömforändringar i svepmagneten. Partikelstrålen under ett fullständigt svep startar alltså till exempel från banan a, sveper över till banan c, växlar sedan snabbt till banan d och sveper över till banan f, varefter den vänder och sveper tillbaka till banan d, snabbt växlar till banan c och sveper tillbaka till utgångsbanan a. I denna utforingsform är den största utgångsvinkeln ungefär 45°, medan vinkeln med det minsta absolutbeloppet är ungefär l5°.

Vid de tillfällen som bestrålningssektom inte fullständigt upptas av produktema som ska bestrålas, t.ex. vid oregelbundet formade produkter eller vid mellanrum mellan produkter när de transporteras förbi bestrålningssektorn, kommer en del av partikelstrålen att passera bestrålningssektom 13 _och vakuumfonstren l 1 utan att absorberas. Denna strålniiig fortsätter i en rätlinjig bana in mot den motstående återdeflektionsmagneten 8, 9. När strålen passerar in mellan polskoma 9 på återdeflektionsmagneten, böjs de av i en krökt bana. På grund av magnetfaltets riktning kommer denna krökning att vara riktad bort från acceleratorn. Exempel på en sådan bana är markerad med g i figur 2. Dessa banor kommer att slå in i den på var sida belägna partikeldämparen 10, där partiklarna absorberas och den värmeutveckling som därmed sker tas upp av partikeldärnparens kylmedium. På detta sätt undviks att den strålning som inte absorberas av produktema förstör bestrålningsanläggningen inifrån eller orsakar felaktig dosfördelning. I denna utforingsforrn är partikeldämparen tillverkad av aluminium eller koppar och kylmediet i partikeldämparen är cirkulerande vatten. Aluminium har fördelen att ha ett lågt tvärsnitt for Röntgenemission, medan koppar har fördelen att leda värmen mycket effektivt. Båda materialen kan med fördel användas i vakuurntillärnpningar.

Varje stråle som lämnar partikelacceleratom l-3 har en viss emittans och energispridning. I den visade utföringsformen har emittansen antagits vara 5 mm mrad och energisipridningen i 3%. Detta betyder att längs strålens bana kommer strålens tvärsnitt långsamt att variera. Varje element längs strålens väg har sitt karakteristiska sätt att påverka partikelstrålens egenskaper.

Detta betyder att om man jämför strålfläckens storlek vid bestrålningssektom, med identiska inställningar for quadrupollinsen, mellan två olika avlänkningar i svepmagneten kommer dessa att skilja sig. En sådan variation kan komma ge upphov till en icke homogen bestrålning av produkten. För att kompensera denna effekt kan i denna utföringsforrn av uppfinningen quadrupollinsen 6 användas för att ändra fokuseringsegenskapema för partikelstrålen vid olika avlänkningsvinklar.

Det är viktigt att produktema på transportbandet bestrålas med en jämn dos över hela det bestrålade ornrådet. Eftersom förhållandet mellan svepmagnetens ström och strålningsläget på l ltli 10 15 20 35 512 458 produkten i allmänhet inte följer ett linjärt förhållande, måste svepningen av strömmen anpassas på ett sådant sätt att bestrålningen av produkten blir jämn. Ett exempel på en typisk ' strömkurva för en svepcykel finns illustrerad i figur 4. Svepningen startar vid tidpunkten to, där strömmen 10 sänds genom svepmagneten, och strömmen varierar sedan längs en kurva varvid svepmagneten sveper partikelstrâlen järrmt över produktens yta fram till tidpunkten t, , där strömmen 11 sänds genom svepmagneten. Strömmens polaritet vänds snabbt och produkten bestrålas från andra sidan. Den negativa strömmen ökas från 12 till 13 enligt en motsvarande kurva till tidpunkten t2, då cykeln vänder och sveper tillbaka på motsvarande sätt. Cykeln fullbordas vid tidpunkten t4. Svepningen av strömmen kan ske kontinuerligt eller i form av diskreta steg i takt med pulsfrekvensen. Oavsett vilken metod som används kommer varje ny partikelpuls att träffa produkten vid en ny position. 1 denna utföringsform är detta steg mellan på varandra följande partikelstrålepulser omkring 15 mm vid produktäens position, vilket betyder att två på varandra följande strålningsytor överlappar något för att säkerställa att alla ytor bestrålas. Den totala svepningsbredden är omkring 400 mm, vilken sätter den maximala bredden på de produkter som kan bestrålas. En total svepningseykel såsom beskriven ovan repeteras med en frekvens av 5,6 Hz. För att erhålla en absolut homogen bestrålningsdos över hela produktens yta kan en finjustering av strömprofilen göras efter mätning av bestrålningsdosen längs bestrålningsplanet.

I den visade utföringsforrnen är förhållandet mellan svepmagnetens fältstyrka och sveppositionen mycket nära linjärt. Avvikelsen beräknas vara maximalt 3%. Detta har inte så stor principiell betydelse, men kan förenkla den praktiska användningen. Svepmagneten har i den visade utföringsformen ett polgap på 4 cm. Det maximala magnetfältet som krävs i svepmagneten är 33 mT. Med ett bipolärt strömaggregat för 72 V och 6 A erfordras 174 varv i magnetspolarna. Byte av bestrålningssida sker som ovan beskrivits vid det lägsta använda fältet, i detta fall från +10 mT till -10 mT. Detta bör ske så snabbt som möjligt att den induktiva spänningen blir för stor och i den visade utföringsformen sker detta under loppet av två pulser.

Strömmarna 10 respektive 13 motsvarar alltså den största använda avlänkningen i svepmagneten, i positiv respektive negativ riktning, vilket i sin tur motsvarar ett strålläge i bestrålningssektom som är belägen vid änden närmast acceleratorn. På samma sätt motsvarar strömmarna 11 respektive 12 ett strålläge vid bestrålningssektorns bortre, från acceleratorn belägna, ände. Om produkter med en storlek som inte upptar hela bestrålningssektoms bredd ska bestrålas kan strömmama 10, 11, 12, och 13 lätt anpassas för att inte området utanför produktema ska komma att bestrålas. En sådan styrningsmöjlighet av bestrålningsbredden gör användningen av anläggningen för olika typer av produkter mycket flexibel. l0 15 20 25 30 512 458 Produkterna förs förbi bestrålningssektom i strålningskarnrnaren på ett transportband, som närmare beskrivs nedan. Matningshastigheten är avpassad så att produktema ska erhålla den erforderliga stråldosen. Önskad frammatningshastighet ges av stråleffekt, svepbredd samt erfordrad dos och är för denna utföringsfonn 0,76 rn/min vid 6 kW stråleffekt, 30 cm svepbredd och 25 kGy dos.

Geometrin i bestrâlningsanläggningen är viktig. Ett system som använder direkt infallande partiklar får oundvikligen olika infallsvinklar mot produktema eftersom strålen böjs av från en och samma punkt. Antingen måste avståndet mellan svepmagnet och produkt vara stort, eller också kommer infallsvinkeln att variera avsevärt för produkter med rimliga dimensioner.

En infallsvinkel av 45 grader mot produkten minskar t.ex. penetrationsdjupet med 30%. Ett system där alla strålar återdeflekteras innan bestrålningen kan både göras kompakt och ge homogena infallsvinklar. Om systemet dessutom är syrnrnetriskt underlättas också svepningsstymingen även om det inte ger någon principiell skillnad.

I bestrålningsanläggningen bestrålas produkterna normalt när de befinner sig i ett horisontellt läge. Vid användning av direkt infall krävs därför att acceleratoranläggningen i huvudsak är riktad vertikalt, vilket ger anläggningen en stor höjd och kan bli omöjlig att installera i lokaler med normal takhöjd. Med användande av återdeflekterade strålar kan man enkelt skapa en konfiguration där både acceleratoranläggningen och produkterna kan vara placerade i huvudsak horisontellt.

Genom att en relativt låg partikelenergi användes, kan en partikelaccelerator med en relativt liten storlek användas, och den lägre energin minskar behovet av strålningsskydd.

Anläggningens totala storlek kan på grund av detta samt de geometriska arrang-e-rriangen som beskrivs ovan minskas avsevärt och den beskrivna utföringsforrnen har en totalvolym av 8 m3 och täcker en area av 4,2 m2. Den totala massan är ungefär 16 000 kg. Detta tillsammans med att transportbehoven och de intema logistikproblemen vid bestrålningsanläggningama är undanröjda genom den dubbelsidiga bestrâlningen, gör att anläggningen med fördel används direkt i en tillverkningslinje, vilket undanröjer många problem i samband med transport och lagring.

I figur 3 visas ett vertikalt snitt av en utföringsforrn enligt föreliggande uppfinning, vinkelrätt mot det som visas i figur l och 2, och som huvudsakligen visar transportbandets funktion.

Produkterna, ofta i form av slangar eller andra smådetaljer för-packade i sladdriga påsar, ska transporteras förbi partikelstrålen med jämn hastighet för att erhålla en homogen 10 15 20 25 512 458 10 bestrålningsdos. Ur effektivitetssynpunkt bör dessa produkter kunna placeras tätt utan risk för att de ska kunna förflyttas och skugga varandra under transporten genom bestrålningsanläggningen. Denna üansport sker med hjälp av ett transportband, vilket innefattar två banor 14, 15 av flexibelt nät eller liknande, med en bredd som är större än produkternas bredd, men som kan passera genom strålningskamrnaren 4. Produktema som ska bestrålas transporteras på transportbandet fastklärnda mellan de två nätbanoma. Längs nätbanomas kanter sitter vajrar eller kedjor anordnade, vilka används för att driva nätbanorna framåt och för att staga upp nätbanorna. Nätbanorna drivs var för sig av var sin motor 17, men på ett samordnat sätt med varandra, i var sin sluten färdväg. Dessa färdvägar ansluter till varandra under den sträcka banoma passerar genom partikelbestrålningsanordningen, från positionen där produkterna förs fram till banorna 19 till positionen där produkterna lärnnar banoma 20. Under denna sträcka kläms vajrarna eller kedjorna med jämna mellanrum ihop av rullar 16, och på så sätt klämmer nätbanorna produktema som ska bestrålas mellan sig.

För att transportbandet ska tillåta bestrålning från båda sidorna och inte stoppa partiklarna i någon väsentlig omfattning utgörs nätet i nätbanorna 14, 15 av tunn metalltråd, med en diameter av mindre än l mm, och med ett avstånd mellan trådarna av ungefär 20 mm.

Transportbandet är på detta sätt mycket flexibelt och kan med lätthet föras av rullarna 16 längs en trång och krokig tunnel genom en s.k. labyrint 18. Labyrinten är nödvändig för att stoppa den sekundära röntgenstrålningen från att tränga ut från strålningskammaren. På grund av att produktema hålls fast av nätbanoma kan denna genornfart ske utan risk för förskjutningar av produktema längs transportbandet. Man är således garanterad att produkternas hastighet förbi strålningen motsvaras av nätbanomas hastighet, vilken kan mätas och regleras utifrån. Denna hastighet regleras för att ge produktema rätt strålningsdos.

Hela bestrålningsanordningen är ämnad att ingå i en produktionslinje och produktema som förs in vid 19 antas komma direkt från en produktionsanordning för produktema. Vid utförselsidan 20 kan t.ex. en paketeringsmaskin anordnas för att ta hand om de fardigbestrålade produkterna.

Den föregående detaljerade beskrivningen av en utföringsforrn har endast givits för att underlätta förståelsen av uppfinningens grundidé och inga tillkommande begränsningar utöver vad som anges i patentkraven skall införstås från denna, eftersom ändringar är uppenbara för fackmannen. Alla sifferexempel som anges ovan är knutna till den specifika exemplifierande utföringsformen och är inte allmängiltiga för uppfinningen i sig. 10 15 20 25 Lu L!! 512 458 ll Fackmannen inser t.ex. lätt att typen av partikelaccelerator kan varieras. Den exakta utformningen av partikelextraktionen och -accelerationen är inte av betydelse för uppfinningens grundtanke. Givna sifferexempel hänför sig till den exemplifierande utföringsformen och har i allmänhet ingen direkt inverkan på uppfinningens grundtanke, men påverkar naturligtvis designen av andra delar av bestrålningsanläggningen. Den önskade partikelenergin är således betydelsefull för designen av såväl acceleratorns konstruktion som strålskyddens omfång. Pulsrepetitionsfrekvensen, partikelpulsströmmen samt strålstorleken påverkar t.ex. den maximala svephastigheten.

På samma sätt inses också att många delar av utrustningen kan bytas ut mot andra typer med motsvarande effekt. Som ett exempel kan nämnas att i stället för permanentmagneterna som i utföringsformen ovan används som återdeflektionsmagnet, kan man naturligtvis afnvända elektromagneter. Dessa är emellertid känsligare för strålskador och är generellt mer utrymmeskrävande varför permanentmagneter är att föredra. Detta val påverkar emellertid ej uppfinningens grundtanke. Svepmagneten kan på liknande sätt också tänkas vara utformad på altemativa sätt, där strålens utgångsvinkel från magneten är enkelt kontrollerbar.

Altemativa lösningar är också att partikelacceleratorn utformas med en styrbar fokuserande verkan, eller att denna funktion är integrerad med svepmagneten. Vakuumfönstret kan analogt utformas på olika sätt och med olika material, men ha samma grundläggande egenskaper, dvs att isolera vakuum men att släppa igenom partikelstrålen med så små förluster som möjligt.

Partikeldämparen består i den beskrivna uttöringsformen av ett separat organ anordnat vid återdeflektionsmagnetema. Andra tänkbara lösningar är t.ex. att de är anordnade med en annan geometri, men att de fortfarande verkar på det sätt som anges i patentkraven.

Absorptionsorganet behöver inte ens bestå av en separat partikeldämpare, utan d-ess funktion kan t.ex. vara integrerad med andra delar i kammaren, t.ex. direkt i strålningskarnrnarens väggar.

Vinkelintervallet inom vilket svepmagneten arbetar beror naturligtvis av magnetens utformning och funktion, sarnt av den geometriska konfigurationen av återdeflektionsmagneterna och bestrålningssektom. Givna numeriska exempel hänför sig endast till den beskrivna utföringsformen.

Det inses också att även om den ovan beskrivna utföringsformen arbetar med vinkelrät bestrålning av produktema kan även andra geometriska konfigurationer vara tänkbara. Sådana ändringar kommer därigenom att återverka på den exakta geometriska utformningen av 10 15 512 458 12 återdeflektionsmagnetema och styrningen av svepmagneten. Den vinkelräta bestrålningen betraktas emellertid som mest fördelaktig, eftersom den ger det största penetrationsdjupet för en viss partikelenergi for i huvudsak plana produkter. För anläggningar dedicerade för en produkt med en speciell geometrisk form kan den optimala geometriska konfigurationen vara annorlunda, t.ex. med andra bestrålningsriktningar eller placeringar av bestrålningssektorn.

Detaljerna och särskilt de numeriska angivelserna i styrningen av svepmagneten hänför sig också endast till den beskrivna utforingsforrnen. Detsamma gäller naturligtvis designen och de angivna måtten för anläggningens totalstorlek, vilka endast syftar till att framhäva fördelen med den kompakta formen hos utforingsforrnens bestrålningsanläggning.

Transportsystemet som beskrivs är även det endast exempliñerande. Nätbanornaš detaljutformriing kan och bör bestämrnas av vilka produkter som ska transporteras.

Transportbanorna är här beskrivna som nätbanor, men heltäckande banor av något tunt strålningsbeständigt material med låg elektronabsorption skulle också vara tänkbar, liksom banor som endast täcker delar av produktema.

Claims (22)

10 15 20 25 512 458 13 PATENTKRAV

1. _ Bestrålningsanläggning for bestrålning av produkter med en stråle av accelererade laddade partiklar och innefattande en partikelacceleratoranordning (1 -3), en strålningskamrnare (4) for mottagning av produkter for bestrålning och innefattande en bestrålningssektor (13) i vilken bestrålningen av produkterna sker, en bäraranordning (14-18) for produkterna som ska bestrålas for bestrålning av produkterna från åtminstone två sidor samt ett styrbart organ (6-9) för svepning av strålen av laddade partiklar över produktemas yta växelvis från åtminstone två sidor, varvid det styrbara organet innefattar en styrbar svepmagnet (7) for avlänkning av partikelstrålen samt ett återdeflektionsorgan (8, 9), varvid återdeflektionsorganet innefattar på åtminstone två sidor om bestrålningssektom (13) belägna återdeflektionsmagneter (8, 9), å kännetecknad av: att återdeflektionsmagnetema (8, 9) har en geometrisk form som med dess magnetfält avlänkar partikelstrålen (a-f) som infaller från svepmagneten mot bestrålningssektom ( 13) i en riktning som i huvudsak är vinkelrätt mot den riktning som strålaxeln har omedelbart fore strålens passage genom svepmagneten (7), van/id i huvudsak alla partikelstrålarna genomgår både avlänkningen i sveporganet samt återdeflektionen i âterdeflektionsmagneterna.

2. Bestrålningsanläggning enligt patentkrav 1, k ä n n e te c k n a d av : åtminstone ett absorptionsorgan for absorption av accelererade partiklar; samt att återdeflektionsmagneterna (8, 9) har en geometrisk forrn som med dess magnetfält förutom avlänkningen av partikelstrålen (a-f) mot bestrålningssektom (l 3) samtidigt avlänkar den partikelstrâlning som passerar bestrålningssektom (13) utan att absorberas, mot absorptionsorganet/organen.

3. Bestrålningsanläggning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att absorptionsorganet/organen innefattar en partikeldärnpare (10), vilken är anordnad i utrymmet mellan återdeflektionsmagnetemas polskor (9).

4. Bestrålningsanläggning enligt något av patentkraven 1 till 3, k ä n n e t e c k n a d av att varje produkt under bestrålningen är placerad i bestrålningssektom (13) med normalen till den yta som ska bestrålas riktad i en riktning som väsentligen skiljer sig från den ursprungliga strålaxelns riktning. 10 15 20 25 35 512 458 14

5. Bestrålningsanläggning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att varje produkt under bestrålningen är placerad i bestrålningssektorn (13) med normalen till den yta som ska bestrålas riktad i huvudsak vinkelrätt mot den ursprungliga strålaxeln.

6. Bestrålningsanläggning enligt något av patentkraven 1 till 5, k ä n n e t e c k n a d av att det styrbara organet även innefattar en fokuserande lins for laddade partiklar (6), varvid den fokuserande linsen (6) är styrbar synkront med den styrbara svepmagneten (7) fo'r att ge upphov till en konstant strålstorlek i bestrålningssektom.

7. Bestrålningsanläggrring enligt något av patentkraven 1 till 6, k ä n n e t e c k n a d av att de accelererade partiklarna utgörs av elektroner.

8. Bestrålningsanläggning enligt något av patentkraven 1 till 7, k ä n n e t e c k n a d av att den använda partikelenergin vid bestrålningen i bestrålningssektorn är vald från intervallet 1 till 10 MeV och företrädesvis från intervallet 1,5 till 2,5 MeV.

9. Bestrålningsanläggning enligt något av patentkraven 1 till 8, k ä n n e t e c k n a d av att bäraranordningen ( 14-18) innefattar en transportanordning (14, 15), vilken transporterar produktema genom bestrålningssektorn (13), fixerar produktema till transportanordningen (14, 15) under transport genom bestrålningsanläggningen och vilken är förbunden med frarndrivningsorgan (16, 17), varvid framdrivningshastigheten är styrbar från ett läge utanfor bestrålningsutryrnmet.

10. Bestrålningsartläggning enligt patentkraven 9, k ä n n e t e c k n a d av att en förutbestämd stråldos erhålls genom att bäraranordningens frarndrivningshastighet genom bestrålningssektorn är styrbar och beroende av det styrbara organets (6-9) svepbiedd samt partikelacceleratoranordningens (1 -3) stråleffekt.

11. Bestrålningsanläggning enligt patentkraven 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a d av att transportanordningen innefattar ett transportband bestående av två banor (14, 15) av nät av metalltråd, förbundna med framdrivningsorganen, vilka löper längs sidorna, och som mellan sig klämmer fast produktema, varvid banorna (14, 15) drivs, var for sig, men samordnat med varandra, av respektive framdrivningsorgan i var sin sluten bana, vilka banor ansluter till varandra under åtminstone den sträcka som produktema transporteras genom bestrâlningsanläggningen, varvid produktema fixeras till transportanordningen genom klämning mellan banoma (14, 15). 10 15 20 25 35 512 458 15

12. Bestrålningsanläggning för bestrålning av produkter med en stråle av accelererade laddade partiklar och innefattande en partikelacceleratoranordning ( 1-3), en strålningskamrnare (4) för mottagning av produkter for bestrålning och innefattande en bestrålningssektor (13) i vilken bestrålningen av produkterna sker, en bäraranordning (14-18) för produktema som ska bestrålas for bestrålning av produkterna från åtminstone två sidor samt ett styrbart organ (6-9) för svepning av strålen av laddade partiklar över produkternas yta växelvis från åtminstone två sidor, varvid det styrbara organet innefattar en styrbar svepmagnet (7) for avlänkning av partikelstrålen samt ett återdeflektionsorgan (8, 9), kännetecknad av: partiklarna utgörs av elektroner, vilka vid bestrålningen i bestrålningssektorn har en energi vald från intervallet 1,5 till 2,5 MeV. att återdeflektionsorganet innefattar på två sidor om bestrålningssektom (l 3) belägna återdeflektionsmagneter (8, 9), vilka är i huvudsak cirkelbågsformade, varvid i huvudsak alla elektronstrålama genomgår både avlänkningen i sveporganet samt återdeflektionen i återdeflektionsmagnetema och faller in mot bestrålningssektorn (13) i en riktning som i huvudsak är vinkelrätt mot den riktning som strålaxeln har omedelbart fore strålens passage genom svepmagneten (7); två partikeldämpare (10) anordnade i utrymmet mellan respektive återdeflektionsmagneters po1skor(9), vilka partikeldämpare (10) består av vattenkyld koppar eller aluminium; varvid elektronstrålen (a-f) som infaller från svepmagneten avlänkas mot bestrålningssektorn (13) samtidigt som den elektronstrålning som passerar bestrålningssektom (13) utan att absorberas, avlänkas mot partikeldämparena (10); att svepmagneten avlänkar elektronstrålen med en vinkel vars absolutbelopp faller inom intervallet 15 - 45 grader; att varje produkt under bestrålningen är placerad i bestrålningssektorn (1113) med normalen till den yta som ska bestrålas riktad i en riktning som i huvudsak är vinkelrätt mot den riktning som strålaxeln har omedelbart fore strålens passage genom svepmagneten (7); att det styrbara organet även innefattar en fokuserande elektronlins (6), vilken kan styras synkront med den styrbara svepmagneten (7) för att ge upphov till en konstant strålstorlek i bestrålningssektom, att bäraranordningen ( 14- 1 8) innefattar ett transportband bestående av två banor (14, 15) av nät av metalltråd, vilket transporterar produkterna genom bestrålningssektorn (13), fixerar produktema till transportanordningen under transport genom bestrålningsanläggningen genom att klämma fast produktema mellan banoma (14, 15) och vilket är förbundet med på sidorna löpande framdrivningsorgan, varvid banoma (14, 15) drivs, var for sig, men samordnat med varandra, av respektive framdrivningsorgan i var sin sluten bana, vilka banor 10 15 20 25 b.) UI 512 458 16 ansluter till varandra under åtminstone den sträcka som produkterna transporteras genom bestrålningsanläggningen, samt att en förutbestämd stråldos erhålls genom att transportbandets framdrivningshastighet är styrbar från ett läge utanför bestrålningsutryrnmet och beroende av det styrbara organets (6- 9) svepbredd samt partikelacceleratoranordningens (1-3) stråleffekt.

13. Förfarande för bestrålning av produkter i en strålningskarrirnare (4) med accelererade laddade partiklar från en partikelacceleratoranordning (l-3) med användande av ett styrbart organ (6-9) för en svepning av strålen av laddade partiklar över produkternas yta växelvis från åtminstone två sidor, varvid förfarandet innefattar stegen: inplacering av produkterna som ska bestrålas i en bestrålningssektor; svepning av strålen av laddade partiklar över produkternas yta växelvis från åtminstone två sidor; utförsel av produkterna från bestrålningssektom, kännetecknat av: att svepningen av strålen sker genom styrning av avlänkningen från en svepmagnet (7) till åtminstone ett intervall av avlänkningsvinklar och användning av återdeflektion från åtminstone två återdeflektionsmagneter (8, 9), samt att inplaceringen av varje produkt i bestrålningssektom (13) sker så att normalen till den yta som ska bestrålas riktas i en riktning som väsentligen skiljer sig från den riktning som strålaxeln har omedelbart före strålens passage genom svepmagneten (7).

14. Förfarande enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a t av absorbering av de partiklar, som passerar strålningsläget utan att absorberas, i en partikeldärnpare (10).

15. Förfarande enligt något av patentkraven 13 till 14 , k ä n n e t e c k n av att styrningen av svepmagneten (7) innefattar förändring av ändpunkterna för åtminstone ett intervall av avlänkningsvinklar, varvid önskad svepbredd erhålls.

16. Förfarande enligt patentkrav 15, k ä n n e t e c k n a t av att förändringen av svepmagnetens (7) vinkelintervall sker så att de intervall av avlänkningsvinklar, vilka ger upphov till partikelbanor som inte bestrålar produktema, snabbt passeras eller undviks.

17. Förfarande enligt något av patentkraven 13 till 16, k ä n n e t e c k n a t av fokusering av partikelstrålen med en lins för laddade partiklar (6), varvid fokuseringen styrs synkront med styrningen av svepmagneten (7) så att strålfläckens utbredning tvärs svepriktningen över den bestrålade produktytan blir konstant. 10 15 20 25 30 512 458 17

18. Förfarande enligt något av patentkraven 13 till 17, k ä n n e t e c k n a t av att inplaceringen av produkterna som ska bestrålas i bestrålningssektorn och utförandet av produktema från bestrålningssektorn sker genom transport på ett transportband (14-18) under det att bestrålningsanläggningen år i drift.

19. Förfarande enligt patentkrav 18, k ä n n e t e c k n a t av styrning av stråldosen medelst styrning av transportbandets matningshastighet.

20. Förfarande enligt patentkrav 19, k ä n n e t e c k n a t av att styrningen av stråldosen grundas på information om partikelacceleratoranläggningens effekt och partikelstrålens svepbredd.

21. System for produktion av sterila produkter innefattande en bestrålningsanläggning för bestrålning av produkter med en stråle av accelererade laddade partiklar, vilken bestrålningsanläggning innefattar en partikelacceleratoranordning (1 -3), en strålningskamrnare (4) för mottagning av produkter för bestrålning och innefattande en bestrålningssektor (13) i vilken bestrålningen av produkterna sker, en bäraranordning (14-18) for produkterna som ska bestrålas for bestrålning av produkterna från åtminstone två sidor samt ett styrbart organ (6-9) för svepning av strålen av laddade partiklar över produkternas yta växelvis från åtminstone två sidor, varvid det styrbara organet innefattar en styrbar svepmagnet (7) for avlänkning av partikelstrålen samt ett återdeflektionsorgan (8, 9), varvid återdeflektionsorganet innefattar på åtminstone två sidor om bestrålningssektorn (13) belägna återdeflektionsmagneter (8, 9), kännetecknad av: att återdeflektionsmagnetema (8, 9) har en geometrisk form som med dess magnetfält avlänkar partikelstrålen (a-f) som infaller från svepmagneten mot bestrålningssektom (13) i en riktning som i huvudsak är vinkelrätt mot den riktning som strålaxeln har omedelbart fore strålens passage genom svepmagneten (7), varvid i huvudsak alla partikelstrålarna genomgår både avlänkningen i sveporganet samt återdeflektionen i âterdeflektionsmagneterna.

22. Användning av en bestrålningsanläggning enligt något av patentkraven 1 - 12 eller av forfarande enligt något av patentkraven 13 - 20, k ä n n e t e c k n a d av att sterila produkter produceras. lll ||l|