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【発明の名称】 高エネルギ電子線照射方法
【発明者】 【氏名】関戸 秀章

【氏名】久永 直樹

【氏名】山川 隆
【要約】 【課題】本発明は、本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、特に両面照射の場合に（深度×密度）方向線量分布を適切に制御しうる電子線照射方法を提供することを目的とする。

【解決手段】コンベアに沿って搬送されてきた製品若しくは製品収納体（以下被照射物という）に、高エネルギの電子線を照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する高エネルギ電子線照射方法において、被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、若しくは 前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率（被照射物内部の最高吸収線量を最低吸収線量で除した値）が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射するとともに、異なる電子エネルギを有する電子線パルスの配合比とともに配合順序を繰り返し状若しくは被繰り返し状に設定して被照射物に照射する事を特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 コンベアに沿って搬送されてきた製品若しくは製品収納体（以下被照射物という）に、高エネルギの電子線を照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する高エネルギ電子線照射方法において、被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射することを特徴とする電子線照射方法。
【請求項２】 パルス毎若しくはパルス群毎に異ならす電子線が、前記照射ビームがパルス照射間隔毎に該パルスを被照射物の走査幅に対応して高速にスキャンして形成される帯状の照射ビームであることを特徴とする請求項１記載の電子線照射方法。
【請求項３】 照射位置における被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射するとともに、異なるエネルギーを有するパルスの配合比が照射位置における被照射物に対応して任意に設定される事を特徴とする請求項１記載の電子線照射方法。
【請求項４】 照射位置における被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射するとともに、異なるエネルギーを有するパルスの配合比と配合順が照射位置における被照射物に対応して任意に設定される事を特徴とする請求項１記載の電子線照射方法。
【請求項５】 異なる電子エネルギの電子線毎にビーム走査を行う交流波形電流の通電制御値を変化させて一定のビーム走査角を実現させたことを特徴とする請求項１記載の電子線照射方法。
【請求項６】 コンベアに沿って搬送されてきた製品若しくは製品収納体（以下被照射物という）に、高エネルギの電子線を表側と裏側の両面側より夫々照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する高エネルギ電子線照射方法において、前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率（被照射物内部の最高吸収線量を最低吸収線量で除した値）が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射することを特徴とする電子線照射方法。
【請求項７】 パルス毎若しくはパルス群毎に異ならす電子線が、前記照射ビームがパルス照射間隔毎に該パルスを被照射物の走査幅に対応して高速にスキャンして形成される帯状の照射ビームであることを特徴とする請求項６記載の電子線照射方法。
【請求項８】 前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線パルスの配合比を設定して被照射物に照射する事を特徴とする請求項６記載の電子線照射方法。
【請求項９】 前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線パルスの配合比とともに配合順序を繰り返し状若しくは被繰り返し状に設定して被照射物に照射する事を特徴とする請求項６記載の電子線照射方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照射電子エネルギーの可変制御可能な電子線照射方法にかかり、特に本発明は、医療機器等の被滅菌照射物に、高エネルギの電子線を照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する高エネルギ電子線照射方法に関する【０００２】
【従来の技術】従来より、血液透析用ダイアライザ等の医療機器の滅菌方法として近年電子線照射滅菌装置が開発されている。かかる装置は、電子線の加速電圧を大きくすることで、医療用具等を滅菌可能とするもので、被照射物の耐熱性や残留毒性の心配がなく、更に滅菌処理時間が長くなく短時間で処理が可能であるとともに、電源を切れば、瞬時に照射を停止し、環境上の安全性が高く、コスト面からも安価である等の有利性を有す。
【０００３】かかる電子線照射装置の原理的構成について図１１に基づいて説明する。荷電粒子線照射装置は、電子銃１、プリバンチャ３、加速管４、２７０°ビーム偏向部９、及びビーム走査ホーン７からなり、電子銃１は熱電子を放出するカソード２１（陰極）、電子線を引き出すためにカソード２１に対して相対的に正の電位が印加されているアノード２３（陽極）、カソード２１とアノード２３間に配設され、グリッドパルス電圧によりアノード２３側に流れる電子線の量を制御するグリッド２２等から構成される。
【０００４】そしてかかる電子銃１は、加速電源によってカソード２１に加速電圧を印加することにより、カソード２１とアノード２３間に電位勾配を生じる。また、カソード２１は、カソードの加熱電源の接続に伴う発熱によりその発熱温度に応じた量の熱電子を放出する。この熱電子は、グリッド２２を介してアノード２３によって引き出された後、電子線１をプリバンチャ３に入射させる。プリバンチャ３は、高周波増幅用クライストロン５より移相器６を介して供給される高周波電界により電子を加速するバンチャで、電子ビームのパルス幅を圧縮して、加速管４に入射される。
【０００５】加速管４は、多数の空洞（バンチャ）がビームホールを介して直列状に連接されるとともに、電子線１を任意長さに掃引及び集束するための走査磁石８０等がその周囲に配列されている。高周波増幅用クライストロン５より加速管４に導入された高周波電界は第１の加速空胴２内に電磁場を励起する。さらに、高周波は隣接の加速空胴へ順次電磁場を励起して以下順次下流側の加速空胴に次々に伝磁場を励起していく。そして電子線は、加速空胴２に励起された電磁場により加速されて例えば１０Ｍｅｖの高エネルギの電子線となってその出射側に設けた２７０°ビーム偏向部９の偏向磁石を利用して２７０°回転させてた後、ビーム走査ホーン７に入射される。
【０００６】ビーム走査ホーン７は、偏平扇形の真空容器からなり、被照射物２に電子線を一様に照射するために、電子線１の照射位置を長手方向（被照射物２の搬送方向に直交する方向）に掃引するするもので、電子線１の進行方向を偏向走査するための磁場を発生させる走査磁石８０を走査ホーン７両側に設けている。この走査磁石８０は電磁石であり、その電磁コイル（図示せず）への通電量および通電方向を周期的に制御することにより電子線１の軌道上に交番磁界を発生する。そして、この交番磁界によって上記電子線の掃引が可能になる。
【０００７】又、図１２は、電子線照射装置の別の従来例を示している。この電子線照射装置は、取出窓７１および真空容器７０の形状、走査磁石８の配置高さ等が異なる以外は図１１に示した電子線照射装置と実質的に同様の構成を有する。
【０００８】この電子線照射装置において、加速された前記電子線１は、走査用偏平ホーン状の真空容器７０内に入射した際、走査磁石８０が発生する交番磁界により進行方向の偏向を受ける。走査磁石８０に交流波形電流を通電すると、上記交番磁界が連続的に変化し、その際、前記偏向を受ける角度（図中にθで示されている。この角度θは通電量に依存）も連続的に変化する。それゆえ、通電電流の周期と比較して充分長い時間スケールで平均化して評価した場合、走査磁石８０を通過した後の電子線形状は長尺状となる。走査磁石８０によって偏向された電子線１は、更に真空中を進行して、真空と大気との差圧に充分耐えうる材質および寸法からなる取出窓７１に到達する。そして、取出窓７１を通過した後、対峙する場所に位置した被照射物２０に照射される。
【０００９】そしてこのような照射方式は、マイクロスキャン方式と呼ばれ、図１３に示すように、図１４に示される従来のパルススキャン方式に比較して被照射物を高速搬送する場合に極めて有利である。即ち、図１４（ａ）に示した従来のパルススキャン方式では、コンベアに載置した被照射物(荷物)を搬送しながら電子線を照射した場合、被照射部分は（ｂ）に示されるように、各パルス毎の照射パターンは円形であるために、毎秒５パルス程度のゆっくりした速度でビームスキャンしてもコンベア速度がゆっくりの場合前記円形パルスが縦横に重なって一様な線量分布となるが、コンベア速度が上がり、荷物が速く流れるようになると照射パターンが祖になり、（ｃ）の線量分布計算値（５０ｍ／ｍｉｎ）に示されるように線量のバラツキが多くなる。
【００１０】一方、図１３（ａ）に示すマイクロスキャン方式は、一パルスの間にビーム走査幅分だけ、ビームを高速でスキャンするもので、例えば１パルスの照射時間に対応させて１７μｓｅｃ間にビームを高速でスキャンすると、（ｂ）に示すように荷物の搬送方向に対し直交する方向に長円状のスリットスキャン、即ち等価的に帯状の照射ビームが得られる。このように構成するとコンベア速度が上がり、荷物が速く流れるようになっても１秒当たりの５００Hz以上の長円状等価パルスが印加されることになり、図１３（ｃ）の線量分布計算値に示されるように、５０ｍ／ｍｉｎもの高速照射でも線量のバラツキが発生しないので高速搬送に有利である。
【００１１】しかしながらこのような電子線照射装置でも被照射物深度方向の問題がある。即ちこのような電子線照射照射装置は、例えば、医療用具等の雑菌では、部材の改質（変色、脆化等）を抑えつつ、十分な雑菌線量を確保するため、過照射率（被照射物内部の最高吸収線量を最低吸収線量で除した値）は１．５以下となることが一般的に望ましいと言われているが、電子線照射装置はこれを人為的に制御することが不可能であるとともに、照射物の密度と電子線エネルギのみに依存しており、これらが決まれば図１に示す通り、一義的に決まってしまう。このため、照射物深度方向に制御不可能な線量の差が生じるのが通例であった。
【００１２】かかる欠点を改善するために、被照射物の種類に応じて電子銃のカソードの温度を制御することにより電子銃１から出射される電子の電流の大きさを可変する電流量制御手段を設けた技術が特開平１１−１６９４３８に開示されている。即ち図１においては（縦軸に吸収線量（Ａ．Ｕ．）、横軸に照射深さ（ρｃｍ）を取って）、従来の電子線を被照射物に照射した場合において、そのエネルギが５Ｍｅｖ、６Ｍｅｖ、８Ｍｅｖ、１０Ｍｅｖの高エネルギの電子線を照射した場合の吸収線量のエネルギ依存性が示されているが、本図より明らかなように、エネルギーが大きくなるに連れ、照射深さ（ρｃｍ）が比例して大きくなっている事が理解される。
【００１３】従って電子線のエネルギ量を、電流量制御手段により被滅菌物の種類、即ち厚みによって制御することにより、被滅菌物の深さに適した電子線が照射され、又速度制御手段をコンベアに設けることにより、被滅菌物１の大きさや重さが電流量制御手段で制御できる範囲を超える場合にはコンベアの搬送速度を遅くしたり速くすることにより、被滅菌物１に照射される電子線のエネルギー値及び照射量が適度な大きさとなるので、より適した電子線で滅菌することができ、コンベア等の劣化が防止されることが前記従来技術より理解できる。そして本従来技術の電流量制御手段は、電子銃１のカソード背面側に配置したヒータの加熱制御により、被滅菌物の種類に応じてカソード２１の温度を制御して電子銃１から出射される電子の電流の大きさを制御するように構成している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】かかる技術は電子銃１のヒータにおいて、被滅菌物の種類に応じてカソード２１の温度を制御することにより電子銃１から出射される電子の電流の大きさを制御するものであるために、瞬間的なエネルギーの切り替えが出来ず、実際はロット単位でしかエネルギーの切り替えが出来ない。このため被滅菌物の種類によって被滅菌照射物の照射量を例えば５Ｍｅｖ、６Ｍｅｖ、８Ｍｅｖ、１０Ｍｅｖのようにロット単位で選択するものであるが、図１より理解されるように、一般的な電子線雑菌では所定位置より照射深さ（ρｃｍ）が比例して吸収線量（Ａ．Ｕ．）が低下することから、大半の照射物において図２に示すように、表面方向から照射をおこなった後、反転を行い裏面からの照射を行う両面照射を採用するのが通常である。
【００１５】しかしながら、両面照射の分布では照射物の密度及び箱の深さ方向寸法が照射エネルギに対して最適化されていない場合は、図２で示す通り、深度方向線量分布において、中央部に線量の大きな過照射部分ができてしまう。
【００１６】従って、前記の従来技術のように、高エネルギの電子線を５Ｍｅｖ、６Ｍｅｖ、８Ｍｅｖ、１０Ｍｅｖ夫々のように選択可能にした電子エネルギ可変の装置であっても例えば、照射基準を合成線量（表・裏）の最大線量が例えば１．５の吸収線量（Ａ．Ｕ．）に合わせるように、５Ｍｅｖの高エネルギの電子線を選択すると最小線量位置での滅菌が不十分になり、又、照射基準を合成線量（表・裏）の最小線量が例えば１．０の吸収線量（Ａ．Ｕ．）に合わせるように例えば１０Ｍｅｖの高エネルギの電子線を選択すると、図２に示すように、前記人工臓器は一般に有機樹脂で製造されているために、最大線量位置が例えば２．５前後の吸収線量（Ａ．Ｕ．）と過大照射となり、材料の劣化や着色が生じてしまう。
【００１７】従って高エネルギの電子線を選択可能な電子エネルギ可変の前記従来装置であっても単に高エネルギの電子線を選択するだけでは、被照射物の厚みに対応した適切な制御が出来ず、特に両面照射する場合は、その欠点が大きくなる。
【００１８】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、特にマイクロスキャン方式との組み合わせによって深度方向線量分布を一層適切に制御しうる電子線照射方法を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、両面照射や製品や箱の形状が異なる場合においても（深度×密度）方向の線量分布を適切に制御しうる電子線照射方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解決するために、請求項１記載の発明は、コンベアに沿って搬送されてきた製品若しくは製品収納体（以下被照射物という）に、高エネルギの電子線を照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する高エネルギ電子線照射方法において、被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射することを特徴とする電子線照射方法にある。
【００２０】かかる発明によれば、前記従来技術のように、ロット毎に電子エネルギを異ならせるのではなく、電子線をパルス毎若しくはパルス群毎にエネルギを異ならせて被照射物に照射するものであるために、複雑な形状の被照射物に対しも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射することで過剰照射や照射不足が生じることなく有効に対応できる。特にかかる発明は、コンベアに沿って搬送されてきた製品若しくは製品収納体（以下被照射物という）に、高エネルギの電子線を表側と裏側の両面側より夫々照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する両面照射の高エネルギ電子線照射方法において有効である。即ち、請求項６記載の発明は、前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率（被照射物内部の最高吸収線量を最低吸収線量で除した値）が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射することを特徴とする。
【００２１】かかる発明によれば、高エネルギの電子線を表側と裏側の両面側より夫々照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する高エネルギ電子線照射する場合に、吸収線量のカーブやピークを任意に設定でき、前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率（被照射物内部の最高吸収線量を最低吸収線量で除した値）を２以下、好ましくは１．５以下に抑えることが出来る。
【００２２】そしてこれらの発明は、ビーム走査速度が遅い円形パルス照射装置にも適用できるが、前記照射ビームがパルス照射間隔毎に該パルスを高速にスキャンして走査幅に対応する帯状の照射ビームに適用した場合、異なるエネルギの帯状の照射ビームがコンベア走行方向に沿って重ね合わされて擬似的な合成ビームが形成でき、好ましい。
【００２３】請求項３記載の発明は、照射位置における被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射するとともに、異なるエネルギーを有するパルスの配合比が照射位置における被照射物に対応して任意に設定される事を特徴とする。請求項８記載の発明は、両面照射に関するもので、前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線パルスの配合比を設定して被照射物に照射する事を特徴とする。
【００２４】請求項４記載の発明は、照射位置における被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応して、異なる電子エネルギを有する電子線をパルス毎若しくはパルス群毎に異ならせて被照射物に照射するとともに、異なるエネルギーを有するパルスの配合比と配合順が照射位置における被照射物に対応して任意に設定される事を特徴とする。請求項９記載の発明は、前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線パルスの配合比とともに配合順序を繰り返し状若しくは被繰り返し状に設定して被照射物に照射する事を特徴とする。
【００２５】これらの発明によれば、請求項１記載の発明のように、複数のエネルギを組合せて擬似的に照射エネルギを合成する場合、各異なるエネルギを有するパルスを照射する順序や配合比は非常に重要で、それによって電子線照射位置における（深度×密度）によって、表裏両面側で照射した夫々の照射ビームによって形成される吸収線量のピーク値と吸収カーブが異なってしまい、これを表裏両面側で照射した場合に、過照射率が大幅に増大してしまう場合がある。そこでコンベア進行方向に対する表面吸収線量分布のピーク値とボトム値がほとんどなく均等に吸収されるように異なるエネルギを有するパルスを照射する順序や配合比を緻密に制御するのがよい。この場合、前記パルスの配合比と配合順は電子線照射位置における被照射物の（深度×密度）の変化を検知して任意に設定するのがよい。
【００２６】前記加速管より出射されたビームは走査ホーン７の両側に配置された走査磁石によってビーム走査されるが、該走査磁石の交流波形電流の通電制御値が一定でも走査エネルギが異なった場合、そのエネルギ変動に対応して走査幅も変動してしまう。そこで請求項５記載の発明は、異なる電子エネルギの電子線毎にビーム走査を行う交流波形電流の通電制御値を変化させて一定のビーム走査角を実現させたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図５〜図９は本発明の各実施形態に係る電子線照射照射装置の全体図であって、マルチスキャン方式の電子線照射方法に好適に使用されるものであるが、これのみに限定されず、円形パルススキャン方式にも適用可能である。又図１０は前記電子線照射装置に組み込まれたビーム電流制御器を示すブロック図である。本装置は、前記したように電子銃１、プリバンチャ３、加速管４、２７０°ビーム偏向部９（不図示）、及びビーム走査ホーン７からなり、電子銃１はカソード２１、グリッド２２及びアノード２３からなり、本発明では電子銃１とプリバンチャ３の間に電流計２、該電流計２によるフィードバック電流を利用して前記カソード２１とアノード２３間に配設されたグリッド２２のグリッドパルス電圧を高速で切り替え制御するビーム電流制御器１０が設けられ、そして特に図５については走査ホーン７の両側に配置された走査磁石８の交流波形電流の通電制御により、電子線が偏向を受ける角度を制御する操作磁石制御回路が配設されている。
【００２８】先ず夫々の実施例に共通する構成を具えた全体概略が開示してある図５に基づいて説明する。１０は、例えば５Ｍｅｖ、６Ｍｅｖ、７Ｍｅｖ、８Ｍｅｖ、１０Ｍｅｖ夫々の高エネルギの電子線を生成するためのグリッド電圧制御用ビーム電流指令値が、夫々が格納されている複数のビーム電流制御器１０、１１は該制御器よりのビーム電流設定値はパルス配分制御器１３よりの指令に基づいて高速切り替えを行う高速切り替え器である。このビーム電流制御器１０は、グリッド２２により制御される照射電子エネルギ１種類に対応するグリッド電圧を高速切換器１１を介してグリッドパルサ１２に送信する。尚、本実施例では５種類の電子線エネルギが得られるように制御されている。１３はパルス配分制御器でありビーム電流制御器１０と高速切換器１１にパルス毎により電子線エネルギの切換信号を伝達する。
【００２９】１は電子銃であり、前記グリッドパルサ１２によって得られたパルサ電圧信号がグリッド２２に印加され、該パルサ電圧信号に基づいてグリッド電圧が制御され、選択された■、■、■、■、■Ｍｅｖ夫々の高エネルギの電子線を出力する。２はビーム電流計であり電子銃１から出力されたビーム電流値を測定し、１０のビーム電流制御器１０にフィードバックする。
【００３０】５は高周波増幅用クライストロンであり、該クライストロン５からの高周波出力は加速管４及びプリバンチャ３に供給され、電子ビームの加速に使用される。１５はビーム走査制御器であり、ビーム走査指令値を高速切換器１１に連動した高速切換器１６を介して、走査ホーン７の両側に配置された走査磁石８（電磁石）の交流波形電流の通電制御により、電子線が偏向を受ける角度を制御する走査磁石制御回路（不図示）が配設されており、該選択された交流波形電流をビーム走査ホーン７の両側に配した走査磁石８に印加して、選択されたエネルギの違うパルス毎に対応したビーム走査角を実現させている。
【００３１】尚、図５の設定回路１９は、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により予め設定された最適な照射電子エネルギ配分に基づき、１秒間に発生するパルス数を後記する照射電子エネルギ配分に対応した配分に置き換え各パルス毎に選択された照射電子エネルギに対応したビーム電流制御器１０を選択する信号とパルス配分制御器１３によるパルス配分の配分比と配分順を設定する信号を出力するもので、又あわせてビーム電流制御器１０側に予め設定された内部設定値に対応する電流制御器１０が複数ある場合はその選択指令を、又照射電子エネルギに対応した外部指令値が任意に設定できる場合は、設定回路１９よりの信号に基づきその外部指令値を可変に設定できるようにしている。そしてパルス配分制御器１３を介して設定回路１９により選択されたビーム電流制御器１０若しくは設定回路１９により目的とする照射電子エネルギに対応するビーム電流指令値が設定されたビーム電流制御器１０は照射電子エネルギに対応するビーム電流指令値に相当する制御電圧出力信号を高速切換器１３を介しグリッドパルサ１２に入力する。高速切換器１３は、設定回路１９によりのコンベア速度情報と製品（密度×深さ）情報に基づいて被照射物の少なくとも電子線照射位置における（深度×密度）に対応したパルス配分比と配分順を設定する。更に両面照射を行う場合は、前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が２以下、好ましくは１．５以下になるように、異なる電子エネルギを有する電子線パルスの配合比とともに配合順序を繰り返し状若しくは被繰り返し状に設定する。
【００３２】グリッドパルサ１２は、ビーム電流制御器１０からの制御電圧信号に相当したグリッド電圧をｄの電子銃１に印加し、必要なビーム電流値を出力する。出力されたビーム電流値は、ビーム電流計２で計測され、測定値をビーム電流制御器１０へフィードバックすることにより安定したビーム電流制御を行う。又高周波増幅用クライストロン５からは、一定の高周波出力がプリバンチャ３及び加速管４に供給されているため、ビーム電流値に応じた照射電子エネルギーが加速管４出力として得られる。
【００３３】次に前記装置に用いるビーム電流制御器１０の内部構成について図１０に基づいて説明する。前記ビーム電流制御器１０は■、■、■、■、■Ｍｅｖ夫々の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令値を夫々出力するように５つ設けられており、夫々高速切り替え器１１を介して選択された指令値がグリッドパルサ１２に入力されるが、本図では高速切り替え器１１を省略するとともに１つのビーム電流制御器１０のみを表している。
【００３４】そしてかかるビーム電流制御器１０は内部指令に基づいて５Ｍｅｖ、６Ｍｅｖ、７Ｍｅｖ、８Ｍｅｖ、１０Ｍｅｖいずれかの高エネルギの電子線に対応する初期ビーム電流指令値１０ａを設定部１０ｂに取り込む場合と、外部指令値１０ｆに基づいて任意の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令を設定部１０ｂに取り込む場合の両者が図示されている。設定回路１９は、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により、ビーム電流制御器１０側に予め設定された内部設定値に対応する電流制御器１０が複数ある場合はその選択指令を、又照射電子エネルギに対応した外部指令値が任意に設定できる場合は、設定回路１９よりの信号に基づきその外部指令値を可変に設定できるようににしている。又設定回路１９は、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により予め設定された最適な照射電子エネルギ配分に基づき、各パルス毎に選択された照射電子エネルギに対応したパルス配分の配分比と配分順をパルス配分制御器１３に出力するようにも構成されている。
【００３５】一方電流計２では、電子銃１より出力されたパルス状のビーム電流を測定して、該ビーム電流測定値を検出部１０ｄにフィードバックして、ローパスフィルタを内蔵した検出部１０ｄで直流電圧に変換した後、差分器１０ｃで初期ビーム電流指令値にビーム電流測定値を差分してその補正値をＰＩＤ回路からなる制御部１０ｅに入力させる。制御部１０ｅではビーム電流測定値に基づいて補正されたビーム電流指令値が、グリッドパルサ１２に入力される。グリッドパルサ１２では前記指令値に基づいて正負のグリッドパルス電圧が電子銃１のグリッド２２に印加される。
【００３６】電子銃１ではカソード２１側でヒータの加熱により発生した電子が、グリッド電圧がマイナスパルスの場合は、電子は反発してグリッド２２を通過しないが、グリッド電圧がプラスパルスの場合は、電子はグリッド２２に引き寄せられてを通過する。従って、照射電子エネルギは、ビーム電流値に反比例することから、電子銃１より出力されるビーム電流値をグリッド電圧により制御することにより、任意の照射電子エネルギを得ることができる。
【００３７】図３は、前記装置によりマルチスキャン方式により電子ビームを箱状の製品に照射した場合の実施例である。本図では１０ＭｅＶ、８ＭｅＶ、６ＭｅＶの照射電子エネルギをパルス配分制御器により組合せて、１０ＭｅＶ：８ＭｅＶ：６ＭｅＶ＝１：５：１（出力比）になるようにエネルギ配分を最適化した電子ビームを加速管４より出力し、このビームをマルチスキャン方式によりコンベアを流れる箱状の製品に照射した場合の実施例である。マイクロスキャン方式は、ビームを高速でスキャンするもので、例えば１パルスの照射時間に対応させて１７μｓｅｃ／パルスの間にビーム走査幅分だけ高速でスキャンすると、０．１ｓｅｃの間で１：５：１（出力比）で合成されたビーム（以下マルチビームという）が製品に照射される事になる。
【００３８】言い換えれば荷物の搬送方向に対し直交する方向に長円状の、等価的に帯状の照射ビームが１０ＭｅＶ：８ＭｅＶ：６ＭｅＶ＝１：５：１（出力比）で合成されて得られる。そしてこのような合成マルチビームを箱状の製品の表裏両面側より照射すると、その合成線量は図３に示すようになる。合成マルチビームを箱状の製品の表裏両面側より照射した場合の深度方向の線量分布であり、この場合の過照射率は最大で約１．３程度に収まっており、図２に示す１０ＭｅＶ単色の照射電子エネルギーの過照射率最大値２以上に比べて大幅に改善されることが判る。
【００３９】このように複数のエネルギを組合せて擬似的に照射エネルギを合成する場合、各エネルギを有するパルスを照射する順序は非常に重要で、それによって表裏夫々のピーク値と吸収カーブが異なってしまい、これを表裏両面側で照射した場合に、過照射率が大幅に増大してしまう場合がある。
【００４０】図４の左図は１０ＭｅＶ：８ＭｅＶ：６ＭｅＶ＝２：１：５（出力比）の合成マルチビームのエネルギ照射順序をエネルギ毎にまとめて例えば（１０、１０、８、６、６、６、６、６）ＭｅＶの順で出力した場合のコンベア進行方向に対する表面吸収線量分布で、表面吸収線量のピーク値とボトム値が０.９４〜１の範囲で変動していることが理解される。
【００４１】一方図４の右図は１０ＭｅＶ：８ＭｅＶ：６ＭｅＶ＝２：１：５（出力比）の合成マルチビームの照射順序を（６、１０、６、８、６、６、１０、６）のようにエネルギ毎に分散出力した場合のコンベア進行方向に対する表面吸収線量分布で、吸収線量のピーク値とボトム値がほとんどなく均等に吸収していることが理解される。
【００４２】従って本図に示すとおり順序によっては被照射物表面での吸収線量の均一性がバラツク場合があり、そして被照射物の表面での吸収線量がバラツクと、被照射物内部での吸収線量は更に大きくなり、必然的に過照射率も大きくなる。このため、照射順序については予め十分な検討をする必要がある。
【００４３】以下各実施例について具体的な制御手順を説明する。図６はパルス毎にビーム電流を制御し、照射電子エネルギを切り替えることが可能な装置を示す具体例で、本実施例においては、選択されたエネルギの違うパルスにおいても同一のビーム走査角でマイクロスキャンを行っている。
【００４４】そしてビーム電流制御器１０では、■、■、■Ｍｅｖ夫々の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令値を夫々出力するように３つ設けられており、設定回路１９は、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により、ビーム電流制御器１０側に予め設定された内部設定値に対応する選択指令をパルス配分制御器１３を介して高速切り替え器１１で■→■→■→■…の順に高速切り替えを行うことにより、■、■、■の順にパルス毎にビーム電流が制御され、この照射電子エネルギの切り替え制御により前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が１．５以下になるようにしている。
【００４５】図７はパルス毎にビーム電流を任意に制御し、複数の照射電子エネルギを持つ電子線を照射できる装置を示す具体例で、本実施例においては、設定回路１９で、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により、ビーム電流制御器１０側に照射電子エネルギに対応した外部指令値が任意に設定できるようににしている。従って選択されたエネルギの違うパルスにおいても同一のビーム走査角でマイクロスキャンを行っている点は前記実施例と同一であるが、設定回路１９で任意に設定された外部指令値に基づいて任意の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令をビーム制御器１０内の設定部１０ｂに取り込むように構成されている。
【００４６】かかる実施例によればビーム電流制御器１０の外部指令値１０ｆに、任意の■、■、■Ｍｅｖ夫々の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令値を設定したビーム電流制御器１０を３つ設け、パルス配分制御器１３よりの信号に基づいて高速切り替え器１１で■→■→■→■…の順に高速切り替えを行うことにより、■、■、■の任意の照射電子エネルギを持つ装置が得られ、この照射電子エネルギの切り替え制御により前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が１．５以下になるようにしている。
【００４７】図８は、設定回路１９で、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により外部指令値１０ｆに基づいてパルス毎にビーム電流を任意に制御し、更に前記設定回路１９よりの信号に基づいて該制御したビーム電流をパルス配分制御器１３に付与される外部信号値に基づいてパルス配分してパルス配合比を任意に出来るようにした装置を示す具体例で、図１０のビーム電流制御器１０で任意に設定された外部指令値に基づいて任意の■、■、■の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令を設定部に取り込むように構成するとともに、パルス配分制御器１３に付与される外部信号値を１：２：３に設定し、■、■、■Ｍｅｖ夫々の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令値が■、■、■＝１：２：３の配合比でパルス配分がなされるように設定している。
【００４８】かかる装置によればビーム電流制御器１０、パルス配分制御器１３夫々に指令値を与えることにより、任意のエネルギで且つ任意の配合比を持つ電子線を照射できる装置が得られ、この照射電子エネルギの切り替え制御と配合比の選択により前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が１．５以下になるようにしている。
【００４９】図９は設定回路１９で、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により外部指令値に基づいてパルス毎にビーム電流を任意に制御し、該制御したビーム電流をパルス配分制御器１３に付与される設定回路１９より付与される外部信号値に基づいてパルス配分してパルス配合比を任意に出来るようにした装置であるがパルス配合比を前記実施例のように繰り返しではなく、照射物である製品の比重及び被照射物である製品の箱１７深さ及びコンベア１８の速度情報により照射すべき照射位置の製品の形状に対応させて非繰り返しに制御したものである。
【００５０】そして本実施例では、製品の厚みに対応して図４の右図に示すように、コンベア進行方向に対する表面吸収線量分布が均等になるように、パルス配合比と配合順を設定する配合順設定回路１９が設けられている、かかる実施例は図１０のビーム電流制御器１０で任意に設定された外部指令値１０ｆに基づいて任意の■、■、■の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令を設定部１０ｂに取り込むように構成するとともに、パルス配分制御器１３に付与される外部信号値を１：２：３に設定し、■、■、■Ｍｅｖ夫々の高エネルギの電子線に対応するビーム電流指令値が■、■、■＝１：２：３の配合比でパルス配分がなされるように設定するとともに、その配合順は■■■■■■になるように設定してある。
【００５１】かかる装置によればビーム電流制御器１０、パルス配分制御器１３夫々に指令値を与えることにより、任意のエネルギで且つ任意の配合比更には任意の配合順を持つ電子線を照射できる装置が得られ、製品の厚みが変動しても図５の右図に示すように、コンベア進行方向に対する表面吸収線量分布が均等になり、更に前記表裏両面側より照射される電子線の合成線量の過照射率が１．５以下になるように制御できる。
【００５２】図５は更に前記装置の改良に関するもので、ファラデーの左手の法則により、走査ホーン７の両側に配置された走査磁石８（電磁石）の交流波形電流の通電制御値が一定でもビームエネルギが異なった場合、そのエネルギ変動に対応して走査幅も変動してしまう。そこで夫々のビームエネルギに対応して異ならせたビーム走査指令値（交流波形電流の通電制御値）を具えたビーム走査制御器１５に、高速切換器１１に連動した高速切換器１６により切り替えて、電子線が偏向を受ける角度が一定になるように、選択されたエネルギの違うパルス毎に交流波形電流の通電制御値を切り替えて一定のビーム走査角を実現させている。かかる実施例によれば、複数のエネルギパルスでも同一走査幅と同一走査速度に制御できる装置が得られ、一層好ましい。即ち電子ビームパルスとこれを走査するビーム操作制御値は１対１に対応しており、複数のエネルギパルスでも同一走査幅に制御可能である。
【００５３】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、一秒間のパルス数（通常５００パルス程度であるがパルス数に制限はない）の中で、複数の制御されたエネルギー、電流量の電子線を発生し、照射することにより照射物への透過デプスプロファイルを制御し、過照射率を改善する事が出来る。従って本発明は、特にマイクロスキャン方式との組み合わせによって深度方向線量分布を一層適切に制御しうるのみならず、両面照射や製品や箱の形状が異なる場合においても（深度×密度）方向の線量分布を適切に制御しうる電子線照射方法を提供出来る。
【出願人】 【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
【出願日】 平成１２年１１月９日（２０００．１１．９）
【代理人】 【識別番号】１０００８３０２４
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 昌久 （外１名）
【公開番号】 特開２００２−１４８３９８（Ｐ２００２−１４８３９８Ａ）
【公開日】 平成１４年５月２２日（２００２．５．２２）
【出願番号】 特願２０００−３４２４６６（Ｐ２０００−３４２４６６）