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Dokumentenidentifikation DE69727703T2 07.10.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000992040
Titel BESTRAHLUNGSANORDNUNG, VERFAHREN ZUR BESTRAHLUNG VON PRODUKTEN, ANLAGE ZUR ERZEUGUNG STERILER PRODUKTE, DIE EINE SOLCHE ANORDNUNG UMFASST UND BENÜTZUNG EINER SOLCHEN BESTRAHLUNGSANORDNUNG ZUR ERZEUGUNG STERILER PRODUKTE
Anmelder Scanditronix Medical AB, Uppsala, SE
Erfinder ANDERBERG, Bengt, S-756 45 Uppsala, SE;
LINDHOLM, Mikael, S-745 91 Enköping, SE
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69727703
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.06.1997
EP-Aktenzeichen 979359213
WO-Anmeldetag 30.06.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/SE97/01179
WO-Veröffentlichungsnummer 9900801
WO-Veröffentlichungsdatum 07.01.1999
EP-Offenlegungsdatum 12.04.2000
EP date of grant 18.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.10.2004
IPC-Hauptklasse G21K 5/04
IPC-Nebenklasse H01J 37/30   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf eine Anordnung zur Bestrahlung von Produkten mit geladenen Teilchen.

Bei den bereits existierenden Technologien gibt es derzeit drei Hauptansätze zum Sterilisieren. Der erste Ansatz besteht im Erhitzen in einen Autoklaven. Dieses Verfahren kann nur für hitzeresistente Materialien verwendet werden. Da jedoch viele Produkte nicht hitzeresistent sind, können sie in einem Autoklaven nicht behandelt werden.

Ein anderer Ansatz besteht darin, das Produkt einem giftigen Gas auszusetzen. Dieses giftige Gas ist normalerweise Ethylen-Oxid, das giftig, karzinogen und explosiv ist. Die Verwendung dieses Gases ist mit extensiven Sicherheitsbestimmungen verbunden. Unter anderem müssen die Produkte während einer langen Zeitdauer belüftet werden, um das Restniveau an Gas in dem Material auf sein zulässiges Maß zu reduzieren. Die Produkte werden in einer semip-permeablen Verpackung verpackt, wobei das Ventilieren des Gases durch diese Schicht erfolgt. Das Anlegen von Bakterienkulturen vor der Erlaubnis, die Produkte zu liefern, wird verlangt. Zusammengenommen führt dies dazu, dass die normale Behandlungszeit 7–10 Tage erreicht, wobei Transportzeiten ausgenommen sind. Restgehalte an Gas in dem Material werden als sehr gefährlich angesehen, wodurch die Tendenz besteht, dass die erlaubten Grenzen kontinuierlich gesenkt werden.

Der dritte Ansatz ist die Verwendung einer ionisierenden Strahlung. Ein großer Vorteil mit solchen Verfahren ist der, dass sie als sehr sicher angesehen werden und dass bei abgesicherten absorbierten Strahlungsdosen oberhalb 50 kGy kein Anlegen von Bakterienkulturen vor der Auslieferung erfolgen muss. Des weiteren können die Produkte vor der Sterilisation verpackt werden, da die Strahlung das Verpackungsmaterial penetriert. Ein Typ der verwendeten Ionisierungs-Strahlung ist Gammastrahlung von einer Kobaltquelle. Diese Strahlungsquellen sind gernerell sehr stark in der Größenordnung von 1 Mci, was starke Strahlungsschilde erfordert, beispielsweise Betonwände mit einer Dicke von 2 m. Die Penetrations-Eignung ist sehr gut, jedoch ist die Bestrahlungszeit sehr lang, manchmal bis zu mehreren Tagen.

Ein anderer Typus ionisierender Strahlung sind geladene Partikel aus Beschleunigern, vorzugsweise Elektronen. Diese weisen eine begrenztere Penetrationstiefe auf, sind jedoch generell deutlich leichter handzuhaben. Bekannte Technologien verwenden 10 MeV-Elektronen, um eine Penetrationstiefe in den Materialien, die groß genug ist, zu erzielen. Dies erfordert große Beschleuniger und auch in solchen Fällen kann der Strahlungsschild aus bis zu 2 m Beton bestehen. Um solche Verfahren praktikabel und ökonomisch sinnvoll zu verwenden, sind große getrennte zentrale Anlagen erforderlich. Das Vertrags-Sterilisieren ist die normale Vorgehensweise für Anlagen für ionisierende Bestrahlung, was bedeutet, dass das Sterilisieren getrennt von der Produktion durchgeführt wird, was wiederum Anlass zu langen Lagerzeiten und Transportkosten gibt. Die Investitionen für solche Anlagen sind in der Größenordnung von 30–60 Millionen Schwedischen Kronen.

Eine alternative Verfahrensweise ist die, die Produkte mit geladenen Partikeln mit geringerer Energie, vorzugsweise Elektronen, zu bestrahlen, was eine geringer Penetrationstiefe bedeutet. Um in der Lage zu sein, dieses Verfahren in der Praxis unter Verwendung von bekannten Technologien zu verwenden, die die Produkte nur von einer Seite bestrahlen, müssen die Produkte umgedreht und zu einer anderen Zeit durch die Sterilisationseinrichtung hindurch bewegt werden, um eine ausreichende Penetrationstiefe zu erzielen. Dies bedingt normalerweise interne logistische Probleme und birgt das Risiko der Fehlbehandlung, es sei denn, dass doppelt ausgelegte Maßnahmen nacheinander angewendet werden.

Ein Weg, ein Objekt aus verschiedenen Richtungen zu bestrahlen, ist von der INP Novosibirsk (vgl. das US-Patent 4 121 086) bekannt. In diesem Konzept wird der Elektronenstrahl von einem Beschleuniger in zwei alternative Strahlpfade neben dem unabgelenkten Strahlpfad abgelenkt, wodurch schließlich drei Strahlpfade auf das Bestrahlungsziel in einem und demselben Brennpunkt, jedoch aus drei verschiedenen Richtungen auftreffen. Die Ablenkung wird mittels eines Ablenkungsmagneten durchgeführt und die Rückablenkung der abgelenkten Strahlen wird mittels zweier Rückablenkungs-Magneten erreicht. Jedoch arbeitet dieses Strahlungsquelle nur mit drei diskreten Strahlungspfaden mit individuell abgetastetem Strahl. Solche ein Bestrahlungseinrichtung ist hauptsächlich für die Bestrahlung von Produkten mit rundem Querschnitt oder durch einen Bestrahlungsbereich in kreisförmigen Röhre hindurchtransportierte Flüssigkeiten geeignet.

In dem US-Patent 4 201 920 wird eine Bestrahlungs-Anordnung für die Bestrahlung von Produkten von zwei Seiten mit einem Abtast-Elektronenstrahl offenbart. Das Bestrahlungsziel ist asymmetrisch in dem von dem Elektronenstrahl abgetasteten Bereich angeordnet, wobei die Elektronen nicht direkt auf das Bestrahlungsziel auftreffen und abgelenkt werden, um auf der Rückseite des Bestrahlungsziels aufzutreffen. Die Polstücke der Elektromagneten sind abhängig von der Form und Größe des Strahlungsziels angepasst, um eine homogene Bestrahlung zu erzielen. Jedoch hat diese Anlage eine Anzahl schwerer Nachteile.

Ein erster Nachteil ist der, dass die geometrische Form der Polstücke zur Bestrahlung von Produkten mit unterschiedlicher Form oder Größe modifiziert werden muss, um gemäß der Beschreibung eine optimal effiziente Bestrahlung zu erreichen. Dies bedeutet einen kosten- und zeitintensiven Polwechsel, wenn die zu bestrahlenden Produkte gewechselt werden. Wenn dagegen die gleichen Polstücke beibehalten werden, offenbart das Patent nichts darüber, wie eine Regelung des Abtastens die Verwendung der Bestrahlungszeit effizienter gestalten könnte.

Des weiteren bewegen sich die Elektronen, die entlang eines längeren geometrischen Pfads rückabgelenkt werden, was andere fokussierende Eigenschaften für den rückabgelenkten Elektronenstrahl verglichen mit dem direkt auftreffenden Elektronenstrahl bedeutet, wenn diese auf den zu bestrahlenden Produkten auftreffen. Wie solche Bestrahlungs-Inhomogenitäten kompensiert werden könnten, wird in dem Dokument nicht diskutiert.

Ein dritter Nachteil der Einrichtung gemäß dem US-Patent 4,209,920 entsteht bei der Bestrahlung von Produkten, die nicht kontinuierlich den vollständig verfügbaren Bestrahlungssektor besetzen, beispielsweise bei der Bestrahlung von Produkten mit einer ungleichen Form oder aber wenn die Produkte durch einen Zwischenraum getrennt sind. Dies ist normalerweise bei der Produktion von medizinisch verwendbaren Produkten der Fall. In diesen Fällen wird zumindest ein Teil der Strahlen den Bestrahlungsbereich passieren, ohne absorbiert zu werden. Diese Strahlen werden stattdessen von hinten auf die Produkte auftreffen und können ungenaue und unhomogene Dosis-Verteilungen bewirken. Des weiteren ist dieser Effekt nicht gleich für die zwei unterschiedlichen Seiten des Produkts.

Um eine Bestrahlungs-Anordnung effizient zu verwenden, werden die zu bestrahlenden Produkte normalerweise während der Bearbeitung in einem Bestrahlungssektor hinein und aus diesem heraus transportiert. Dies wird mittels irgendeines Fördersystems oder eines Bestückungsliniensystems durch die Bestrahlungs-Anordnung durchgeführt. Ein übliches Problem ist das, dass die Produkte stecken bleiben oder sich auf dem Fördergurt bewegen. Dies ist insbesondere der Fall bei kleinen, uneinheitlichen sowie schlaffen Verpackungen. Der üblichste Weg der Förderung ist der, die Produkte auf einem Fördergurt abzulegen, welche dieser in die Bestrahlungs-Anordnung hinein, durch den Bestrahlungssektor hindurch und aus der Anordnung heraus führt. Der Pfad des Fördergurts muss gebogen sein, um in der Lage zu sein, sicher vor sekundärer Röntgen-Strahlung geschützt zu sein, d. h., dass er durch ein sogenanntes Labyrinth hindurchtreten muss. Das Risiko dafür, dass die Produkte sich auf dem Fördergurt bewegen oder innerhalb der Bestrahlungsanordnung stecken bleiben, ist durch solche technischen Lösungen groß. Das Ergebnis ist eine Variation unkontrollierter Bestrahlungsdosen und, da eine Energie von mehr als 6 kW verwendet wird, das Risiko von Feuer. Wenn eine interne Strahlungsdosen-Messung verwendet wird, werden alle Elektronikbausteine rapide durch die ionisierende Strahlung zerstört und müssen periodisch ausgewechselt werden. Wenn die Produkte hinsichtlich der ökonomischen Effizienz nah anliegend zusammengepackt werden, steigt das Risiko von Überlappungen, Abschattungen und Stillständen an, was zu einem unakzeptablen Qualitätsergebnis führt.

Um die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden und um eine Bestrahlungs-Anordnung zur Verfügung zu stellen, die einfach und klein genug ist, um direkt in einer Produktionslinie installiert zu werden, stellt die vorliegende Erfindung eine Lösung zur Verfügung. Die Erfindung stellt eine Einrichtung für die doppelseitige Bestrahlung von Produkten mittels Elektronen mit einer relativ geringen Energie (1–10 MeV) und vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 MeV, die Güter mit einer Dicke kleiner als 1 g/cm2 penetriert. Die Einrichtung umfasst steuerbare Mittel, die bewirken, dass der Partikelstrahl über die Oberfläche des Produkts von zwei Seiten mit einstellbaren Fokus-Eigenschaften abtastet. Der abgetastete Partikelstrom trifft vorzugsweise unter einem Winkel nahe von 90° auf das Produkt auf und Partikel, die nicht durch das Produkt oder in den dieses umgebenden Vakuumscheiben absorbiert werden, treffen auf einen Partikelstopper, der für diese Zwecke zugeführt wird, auf. Die einstellbaren Mittel umfassen vorzugsweise eine fokussierende Linse, einstellbare Abtastmagneten für die Ablenkung des Partikelstroms und zwei Rückablenkungsmagnete, um die Partikelströme zurück auf den Bestrahlungsbereich für die Produkte abzulenken. Der Abtastmagnet und die fokussierende Linse werden in solch einer Weise gesteuert, dass eine homogene Bestrahlung über den gesamten Bestrahlungsabschnitt von zwei unterschiedlichen Richtungen erzielt wird.

Eine Fördereinrichtung wurde konstruiert, die ermöglicht, dass die doppeltseitige Bestrahlung zum gleichen Zeitpunkt erfolgt, da sie die Produkte während des Transports durch die Bestrahlungs-Anordnung flexibel fixiert, wodurch die Strahlungsdosis, der die Produkte ausgesetzt sind, vollständig durch die Zuführgeschwindigkeit der Förder-Einrichtung kontrolliert werden können.

Infolgedessen, dass eine geringe Partikelenergie sowie eine doppelseitige Bestrahlung verwendet wird, kann die Größe der Anordnung inklusive der Strahlungsschilde relativ klein ausgestaltet sein. Zusammen mit der Bauform der Fördereinrichtung bewirkt dies, dass die Anordnung mit einer normalen Produktionslinie zusammenpassen kann.

Andere Vorteile und Merkmale werden mit Bezug auf eine exemplarische Ausführungsform in der folgenden detaillierten Beschreibung und in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

1 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine Sterilisierungs-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine Vergrößerung eines Teils der Bestrahlungs-Anlage der Sterilisierungs-Einrichtung, wie sie in 1 gezeigt ist; und

3 ist ein vertikaler Schnitt durch eine Sterilisierungs-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, rechtwinklig zu der in den 1 und 2 gezeigten, und der im wesentlichen die Funktion des Fördergurts zeigt.

4 ist ein Diagramm, das das typische Verhalten der Variation des Stroms in dem Abtast-Magneten während eines Abtast-Zyklus zeigt.

1 zeigt eine Ausführungsform einer Sterilisierungs-Einrichtung, welche eine Bestrahlungs-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Die Bestrahlungs-Anordnung umfasst einen Partikel-Beschleuniger. Der Partikel-Beschleuniger umfasst eine Partikelquelle 1, einen Buncher 2 und einen Linearbeschleuniger 3. Die Partikelquelle 1, in dieser Ausführungsform eine Elektronenkanone, die auf konventionelle Weise erzeugt wurde, emittiert die Partikel, die zur Bestrahlung verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird die Elektronenkanone 1 ein Pierce-Typ. Der Buncher 2 drückt den ursprünglich kontinuierlichen Elektronenstrahl in Bündel zusammen und führt die Bündel als Elektronenimpulse i den Linearbeschleuniger 3 ein. Hierdurch werden weniger Elektronen außerhalb jedes beschleunigbaren Phasenfensters in dem Linearbeschleuniger 3 enden, wodurch gleichzeitig die Energiestreuung des Elektronenstrahls-Outputs von dem Beschleuniger reduziert wird. In dieser Ausführungsform gibt der Buncher Partikelimpulse einer Frequenz von 3 GHz ab. Der Linearbeschleuniger beschleunigt die Partikel mittele elektrischer Felder und sendet die Partikel auf eine Bestrahlungskammer 4. In dieser Ausführungsform werden die Partikel auf eine Endenergie von 1,5 bis 2,5 MeV und mit einem Partikel-Impulsstrom in der Größenordnung von 800 mA beschleunigt, was einen mittleren Partikelstrom von 2,4 mA ergibt. Die Impulslängen sind etwa 5 &mgr;s und die Impuls-Wiederholungsfrequenz ist 600 Hz. Der Partikelstrom wird mittel eines vierpoligen Magneten 6 am Ausgang des Linearbeschleunigers fokussiert, bevor er in einen Abtastmagneten 7 eintritt. Die vollständige Anordnung mit dem Partikelbeschleuniger und der Bestrahlungskammer wird von Strahlungsschilden 6, bestehend aus Blei, mit einer ungefähren Dicke von 250 mm umschlossen.

In 2 wird eine vergrößerte Zeichnung der Bestrahlungskammer gezeigt. Wenn der Partikelstrom den Beschleuniger verlässt, wird er von dem Abtastmagneten 7 in einem Winkel &bgr; in bezug auf die ursprüngliche Strahlungsachse abgelenkt. Der Winkel &bgr; kann in dieser Ausführungsform zwischen etwa 15 und 45 Grad sowohl in positiver als auch negativer Richtung variieren. Der Abtastmagnet ist ein durch einen bipolaren Strom betriebener Elektromagnet, dessen Ausgabestrom programmiert werden kann. Der Partikelstrom trifft in einer Richtung auf Rückablenkungs-Magnete 8 und 9, die an jeder Seite positioniert sind. Der Rückablenkungs-Magnet 8, 9 ist in dieser Ausführungsform ein Permanentmagnet mit einer bestimmten Form, die detaillierter weiter unten beschrieben wird. Wenn der Partikelstrom zwischen die Polstücke 9 des Rückablenkungs-Magneten eintritt, wird er in einen Pfad, der vom Magnetfluss in der Polkappe, die für eine Ablenkung unter einem Winkel von &bgr; + 90° geeignet ist, bestimmt ist, was dazu führt, dass der Partikelstrom das Feld des Rückablenkungs-Magneten in einem Pfad senkrecht zu der ursprünglichen Strahlungsachse verlässt. Der Partikelstrom tritt durch ein Vakuumfenster 11 hindurch, welches normalerweise aus einer dünnen Metallfolie aus Titan oder Aluminium besteht. In dem zentralen Bereich der Bestrahlungskammer 4, im folgenden als Bestrahlungsektor 13 bezeichnet, treten die zu bestrahlenden Produkte auf einem Fördergurt 14 (siehe 3) hindurch. Der Strahlungsstrahl wird daher unter einem Bestrahlungswinkel von im wesentlichen 90° mit Bezug auf die ursprüngliche Bestrahlungsachse auf die Produkte auftreffen. Strahlungsoptik-Berechnungen wurden durchgeführt, um die Größe des Bestrahlungsbrennpunkts zu bestimmen. In dieser Ausführungsform hat der Bestrahlungsbrennpunkt an der Position der bestrahlten Produkte eine Größe von etwa 20 mm. Der Teil der Strahlung, der durch den Bestrahlungssektor 13 und die zwei Vakuumfenster 11 hindurchtritt, ohne dabei absorbiert zu werden, beispielsweise als Ergebnis davon, dass zu diesem Moment keine Produkte in dem Bestrahlungssektor vorliegen, verfolgt einen rechtwinkligen Pfad, bis er zwischen die Polstücke 9 des gegenüberliegenden Rückablenkungsmagneten eintritt, abgelenkt und durch einen gekühlten Partikelstopper 10, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium, absorbiert wird.

In 2 werden sechs der unzählig möglichen Partikelpfade a–f in der Bestrahlungskammer gezeigt. Jeder Partikelpfad ist durch seinen Austrittswinkel &bgr; aus dem Abtastmagneten 7 gekennzeichnet. Durch Wechseln des Ausgabestroms von der Stromzufuhr für den Abtastmagneten kann der Austrittswinkel &bgr; verändert werden. Dieser Austrittswinkel bestimmt eindeutig die Position, an der der Partikelstrom in das magnetische Feld des Rückablenkungs-Magnet en eintritt, und beginnt, abgelenkt zu werden. Das Ablenken des Partikelstroms wird entlang eines kreisförmigen Bogens, dessen Radius über die Masse und Geschwindigkeit des Partikels und die Stärke des magnetischen Felds bestimmt wird, durchgeführt. Diese Ausführungsform basiert auf einer rechtwinkligen Bestrahlung der Produkte, was erfordert, dass der Partikelstrom den Einfluss des Rückablenkungs-Magneten unter einem rechten Winkel mit Bezug auf die ursprüngliche Strahlachse verlassen sollte. Wenn man von dieser Position aus startet, wo der Partikelstrom in das Magnetfeld des Rückablenkungs-Magneten eintritt und wenn der Ablenkungsradius bekannt ist, ist eine Position, an der der Strom eine rechtwinklige Richtung aufweist, eindeutig definiert. Diese Position muss mit der Position, an der der Partikelstrom das magnetische Feld verlässt, übereinstimmen, wobei das örtliche äußere Erscheinungsbild des Rückablenkungs-Magneten eindeutig bestimmt ist. Da der Partikelstrom unter verschiedenen Winkeln an verschiedenen Positionen in das Feld des Rückablenkungs-Magneten eintritt, wird die Ausgestaltung jedes kleinen Teils des Rückablenkungs-Magneten durch das Erfordernis des rechtwinkligen Bestrahlungswinkels bestimmt. Eine Form des Rückablenkungs-Magneten 9 kann dabei hauptsächlich aufgrund einfacher geometrischer Überlegungen, leicht berechnet werden. Die gleichen Überlegungen sind natürlich auch für den gegenüberliegenden Rückablenkungs-Magneten gültig, wenn der Winkel &bgr; negativ ist.

In der gezeigten Ausführungsform weist die Geometrie des Rückablenkungs-Magneten eine angenähert kreisförmigen Bogen auf. Das Zentrum des Kreisbogens ist 0,77 cm von dem Eingang zu dem Abtastmagneten entfernt platziert, wenn entlang des eintretenden Strahls gemessen und 97,2 cm von der Achse des eintretenden Strahls. Der Kreis hat einen Radius von 139,8 cm. Der Winkel der Bestrahlung wird in diesem Fall für alle Abtastpositionen weniger als 1 Grad von 90 Grad abweichen.

Durch Wechseln des Ausgabestroms von der Stromzufuhr von dem Abtastmagneten kann der Partikelstrom daher die Produkte 13 rechtwinklig an verschiedenen Positionen bestrahlen, wobei durch Wechseln der Polarität des Stroms die Produkte auch von der anderen Seite bestrahlt werden können. Wenn der Strom durch den Abtastmagneten einen hohen positiven Wert aufweist, wird der Partikelstrom über einen großen Winkel abgelenkt und folgt beispielsweise dem Partikelpfad a und trifft auf das bestrahlte Produkt nahe seinem Inneren, dem Beschleuniger gegenüberliegenden Ende auf. Wenn der Strom anschließend schrittweise reduziert wird, wird der Austrittswinkel aus dem Abtastmagneten verringert, was wiederum dazu führt, dass der Partikelstrom das bestrahlte Produkt weiter außen trifft, entfernt von dem Beschleuniger, trifft. Der Partikelstrom c mit einem etwas kleineren Austrittswinkel trifft auf das Produkt an seinem entfernteren Ende auf, wobei sein Austrittswinkel so klein ist, dass er beginnt, von den mechanischen Teilen der Vakuum-Einhausung gestört zu werden. Ein Partikelstrom mit einem Austrittswinkel mit geringerem Absolutwert ist daher keine sinnvolle reelle Verwendung und bewirkt lediglich Strahlungsverluste. Deswegen wechselt die Stromzufuhr für den Abtastmagneten rapide ihre Polarität, um einen Partikelstrom d zu erzeugen, der stattdessen einen korrespondierenden negativen Auftrittswinkel aufweist. Dieser Partikelstrom bestrahlt den äußeren Teil des Produkts, jedoch nun von einer anderen Seite. Durch ein anschließendes graduelles Anwachsen des Stroms durch den Abtastmagneten wird ein Partikelstrom mit schrittweise größerem negativen Austrittswinkel erzielt, wodurch der Strom das Produkt näher an dem Beschleunigerende bestrahlt. Um zum Ursprungszustand zurückzukehren, ist es vorteilhaft, auf gleiche Weise zurück abzutasten, da man andernfalls leicht Probleme mit schnellen Stromwechseln in dem Abtastmagneten bekommen kann. Der Partikelstrom während des kompletten Abtastens beginnt daher vom Pfad a, tastet über den Pfad c, wechselt dann schnell zum Pfad d und tastet über den Pfad f weiter, und wechselt danach zurück und tastet zurück zu Pfad d, wechselt schnell herüber zu Pfad c und tastet zurück zum ursprünglichen Pfad a. In dieser Ausführungsform ist der größte Austrittswinkel etwa 45°, während der Winkel mit dem kleinsten Absolutwert etwa 15° beträgt. In den Fällen, wo der Bestrahlungssektor nicht vollständig von den zu bestrahlenden Produkten abgedeckt ist, beispielsweise bei unregelmäßig geformten Produkten oder bei Zwischenräumen zwischen den Produkten, wenn diese zum Bestrahlungssektor transportiert werden, wird ein Teil des Partikelstroms den Bestrahlungssektor 13 und die Vakuumfenster 11 passieren, ohne dabei absorbiert zu werden. Diese Strahlung verfolgt weiter ihren rechtwinkligen Pfad auf dem gegenüberliegenden Rückablenkungs-Magneten 8, 9. Wenn der Strahl zwischen die Polstücke 9 des Rückablenkungs-Magneten eintritt, wird er auf einen gebogenen Pfad abgebogen. Aufgrund der Richtung des magnetischen Felds wird diese Krümmung weg von dem Beschleuniger gerichtet. Beispiele eines solchen Pfads sind durch g in 2 dargestellt. Diese Pfade werden auf den Partikelstopper 10, der an jeder Seite angeordnet ist, auf treffen, wobei die Partikel absorbiert und die dadurch erzeugte Wärme vom Kühlmedium des Partikelstoppers aufgenommen wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Strahlung, die nicht von den Produkten absorbiert wurde, die Bestrahlungs-Anordnung von innen zerstört oder eine ungenaue Dosisverteilung bewirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Partikelstopper aus Aluminium oder Kupfer erzeugt und das Kühlmedium in dem Partikelstopper ist zirkulierendes Wasser. Aluminium hat den Vorteil, dass es einen geringen Wirkungsquerschnitt für Emission von Röntgenstrahlen aufweist, während Kupfer den Vorteil hat, dass es die Wärme sehr effizient abführt. Beide Materialien können vorteilhaft in Vakuum-Anwendungen verwendet werden.

Jeder den Partikelbeschleuniger verlassende Strahl 13 hat eine bestimmte Strahlungsdichte und Energieverteilung. In der gezeigten Ausführungsform wird die Strahlungsdichte als 5 mm mrad und die Energieverteilung mit ±3% angenommen. Dies bedeutet, dass der Wirkungsquerschnitt des Strahls entlang des Pfads des Strahls nur gering variiert. Jedes Element entlang des Pfads des Strahls weist ihre charakteristische Weise auf, die Eigenschaften des Partikelstrahls zu beeinflussen. Dies bedeutet, dass wenn man die Größe des Bestrahlungs-Brennpunkts am Bestrahlungssektors mit identischen Sätzen von vierpoligen Linsen vergleicht, wird diese zwischen zwei unterschiedlichen Ablenkungen in dem Abtastmagneten differieren. Solch eine Variation kann eine inhomogene Bestrahlung des Produkts zur Folge haben. Um diesen Effekt zu kompensieren, kann die vierpolige Linse 6 in dieser Ausführungsform der Erfindung dazu verwendet werden, die fokussierenden Eigenschaften des Partikelstrahls bei unterschiedlichen Ablenkungswinkeln zu verändern.

Es ist wichtig, dass die Produkte an dem Fördergurt mit einer gleichen Dosis über den gesamten bestrahlten Bereich bestrahlt werden. Da die Beziehung zwischen dem Strom des Abtastmagneten und der Bestrahlungsposition auf dem Produkt generell nicht einer linearen Beziehung folgt, muss das Abtasten des Stroms in solch einer Weise angepasst werden, dass die Bestrahlung des Produkts gleich wird. Ein Beispiel eines typischen Stromdiagramms für einen Abtastzyklus ist in 4 dargestellt. Das Abtasten beginnt zum Zeitpunkt t0, bei dem der Strom I0 durch den Abtastmagneten hindurchgeführt wird. Anschließend variiert der Strom entlang der Kurve, wobei der Abtastmagnet den Partikelstrom gleichmäßig über die Oberfläche des Produkts bis zum Zeitpunkt t1 führt, wo der Strom I1 durch den Abtastmagneten hindurchgeführt wird. Die Polarität des Stroms wird schnell gewechselt und das Produkt von der anderen Seite bestrahlt. Der negative Strom wird von I2 bis I3 gemäß der korrespondierenden Kurve bis zum Zeitpunkt t2 erhöht, bei dem der Zyklus wechselt und in gleicher Weise zurück abtastet. Der Zyklus wird zum Zeitpunkt t4 abgeschlossen. Das Abtasten des Stroms kann kontinuierlich oder in der Form diskreter Schritte im Tempo mit der Impulsfrequenz durchgeführt werden. Unabhängig von der verwendeten Methode wird jeder neue Partikelimpuls auf dem Produkt auf einer neuen Position auftreffen. In dieser Ausführungsform ist der Schritt zwischen aufeinanderfolgenden Partikelstrom-Impulsen etwa 15 mm an der Produktposition, was bedeutet, dass zwei aufeinanderfolgende Bestrahlungsbereiche etwas überlappen, um sicherzustellen, dass alle Oberflächen bestrahlt werden. Die vollständige Abtastbreite ist etwa 400 mm, was die Maximalbreite des zu bestrahlenden Produkts festsetzt. Ein vollständiger Abtastzyklus wird bei einer Frequenz von 5,6 Hz wie oben beschrieben wiederholt. Um eine absolut homogene Bestrahlungsdosis über die gesamte Oberfläche des Produkts zu erzielen, kann eine Feineinstellung des Stromprofils nach einer Messung der Strahlungsdosis entlang der Bestrahlungsebene erfolgen.

In der gezeigten Ausführungsform ist die Beziehung zwischen der Feldstärke des Abtastmagneten und der Abtastposition sehr nahe einer linearen Beziehung. Die Abweichung hiervon wird auf ein Maximum von 3% berechnet. Dies hat keine besonders große Bedeutung, kann aber die praktische Verwendung vereinfachen. Der Abtastmagnet hat in der gezeigten Ausführungsform einen Polabstand von 4 cm. Das maximale magnetische Feld, das in dem Abtastmagneten erforderlich ist, ist 33 mT. Durch die Zufuhr eines bipolaren Stroms von 72 V und 6 A werden 174 Wicklungen in den Magnetstpulen erforderlich. Ein Wechsel der Bestrahlungsseite beim niedrigsten verwendeten Feld ist, wie oben beschrieben, im Falle von ü 10 mT bis –10 mT durchgeführt. Dies sollte so schnell wie möglich ohne Erzeugen einer zu großen induktiven Spannung durchgeführt werden. In der gezeigten Ausführungsform wird dies während der Dauer von zwei Impulsen durchgeführt.

Die Ströme I0 und I3 stimmen somit mit der größten verwendeten Ablenkung in dem Abtastmagneten sowohl in positiver als auch negativer Richtung überein, was wiederum mit der Bestrahlungsposition in dem an dem Ende, das dem Beschleuniger am nächsten angeordnet ist, Bestrahlungssektor übereinstimmt. In der gleichen Weise stimmen die Ströme I1 und I2 jeweils mit einer Bestrahlungsposition an dem entfernteren, weg von der Beschleunigerfläche angeordneten Ende überein. Wenn Produkte zu bestrahlen sind, deren Größe nicht die gesamte Breite des Bestrahlungssektors abdeckt, können die Ströme I0, I1, I2 und I3 leicht so angepasst werden, dass sie nicht den Bereich außerhalb der Produkte bestrahlen. Solch eine Regelungsmöglichkeit der Strahlungsbreite macht die Verwendung der Anordnung für verschiedene Arten von Produkten sehr flexibel.

Die Produkte werden durch den Strahlungssektor in der Strahlungskammer auf einem Fördergurt, der weiter unten näher beschrieben wird, zugeführt. Die Zuführgeschwindigkeit ist so angepasst, dass den Produkten die erforderliche Strahlungsdosis zugeführt wird. Die erforderliche Zuführgeschwindigkeit wird über die Bestrahlungsenergie, die Abtastbreite und die erforderliche Dosis vorgegeben und liegt in dieser Ausführungsform bei 0,76 m/min bei 6 kW Bestrahlungsenergie, 30 cm Abtastbreite und 25 kGy Dosis.

Die Geometrie der Bestrahlungs-Anordnung ist wichtig. Entweder muss die Distanz zwischen dem Abtastmagneten und dem Produkt zu groß sein oder aber der Auftreffwinkel wird wesentlich für Produkte mit zumutbaren Dimensionen variieren. Insbesondere reduziert ein Auftreffwinkel von 45 Grad gegen das Produkt die Penetrationstiefe um 30%. Ein System, bei dem alle Strahlen rückabgelenkt werden, bevor die Bestrahlung kompakt errichtet werden kann, ergibt homogene Auftreffwinkel. Des weiteren ist, wenn das System symmetrisch ausgelegt ist, die Steuerung des Abtastens auch denn erleichtert, wenn dies nicht fundamentale Unterschiede voraussetzt.

In der Bestrahlungs-Anordnung werden die Produkte normalerweise bestrahlt, wenn sie in einer horizontalen Position platziert sind. Bei der Verwendung eines direkten Auftreffens ist es erforderlich, dass die Beschleuniger – Anordnung im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, was der Anordnung eine große Höhe gibt und in Betriebsgebäuden mit normaler Dachhöhe möglicherweise unmöglich ist, zu installieren. Bei Verwendung von rückabgelenkten Strahlen kann man möglicherweise leicht einen Aufbau kreieren, bei dem sowohl die Beschleuniger-Einrichtung als auch die Produkte im wesentlichen horizontal platziert werden.

Bei Verwendung einer relativ geringen Partikelenergie kann ein Partikel-Beschleuniger einer relativ kleinen Größe verwendet werden, wobei die geringere Energie das Erfordernis für eine Strahlungs-Abschirmung reduziert. Die vollständige Größe der Anordnung kann aufgrund dessen und der oben beschriebenen geometrischen Anordnung signifikant reduziert werden, wobei die beschriebene Ausführungsform ein Totalvolumen von 8 m3 aufweist und einen Bereich von 4,2 m2 abdeckt. Die Gesamtmasse ist etwa 16.000 kg. Dies impliziert zusammen mit der Tatsache, dass die Transporterfordernisse und die internen Logistikprobleme durch die doppelseitige Bestrahlung aufgehoben sind, dass die Anordnung vorteilhafter Weise direkt in einer Produktionslinie verwendet wird, was viele Probleme im Zusammenhang mit Transport und Lagerung aufhebt.

In 3 ist ein vertikaler Abschnitt einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die senkrecht zu der in den 1 und 2 steht und die im wesentlichen den Betrieb des Fördergurts zeigt. Die Produkte, die oft in der Form von Röhren oder anderer kleiner Details in schlaffen Taschen verpackt sind, werden auf den Partikelstrom mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit transportiert, um eine homogene Strahlungsdosis zu erzielen. Aus Gründen der Effizienz sollten die Produkte in der Lage sein, ohne Risiko bewegt zu werden oder einander abzuschatten, während des Transports durch die Bestrahlungs-Anordnung nahe beieinander positioniert zu werden. Dieser Transport wird mittels eines Fördergurts durchgeführt, der aus zwei Geweben 14, 15 aus einem flexiblen Netz oder dergleichen mit einer Breite, die größer ist als die der Produkte, die aber durch die Strahlungskammer 4 hindurchtreten kann, besteht. Die zu bestrahlenden Produkte werden zwischen den zwei Netz-Geweben verklemmt transportiert. Drähte oder Ketten sind entlang der Kanten des Netz-Gewebes angeordnet, und werden dazu verwendet, die Netz-Gewebe nach vorne anzutreiben und diese aufzuspreizen. Die Netz-Gewebe werden separat durch jeweils einen Motor 17, jedoch miteinander koordiniert in jeweils einem geschlossenen Verfahrpfad angetrieben. Diese Verfahrpfade sind zueinander während des Wegs, den die Netze durch die Partikel-Bestrahlungseinrichtung von der Position 19, wo die Produkte zu den Geweben gebracht werden, bis zu der Position 20, wo die Produkte die Gewebe verlassen, verbunden. Entlang dieser Länge sind die Drähte oder Ketten in gleichmäßigen Intervallen über die Rollen 16 zusammengeklemmt, wobei auf diese Weise die Netz-Gewebe die zu bestrahlenden Produkte zwischen einander verklemmen.

Um dem Fördergurt zu ermöglichen, von beiden Seiten bestrahlt zu werden und die Produkte nicht zu einem wesentlichen Prozentsatz zu blockieren, sind das Netz oder die Netz-Gewebe 14, 15 aus einem dünnen Metalldraht mit einem Durchmesser kleiner als 1 mm und einer Distanz zwischen den Drähten von etwa 20 mm hergestellt. Der Fördergurt ist auf diese Weise sehr flexibel und kann leicht entlang eines engen und gekrümmten Tunnels mittels der Rollen 16 durch ein sogenanntes Labyrinth 18 angetrieben werden. Das Labyrinth ist zum Stoppen der sekundären Röntgenstrahlung, die aus der Strahlungskammer austritt, notwendig. Da die Produkte mittels der Netz-Gewebe fixiert sind, kann diese Passage ohne Risiko für eine Verschiebung der Produkte entlang des Fördergurts durchgeführt werden. Es wird somit garantiert, dass die Geschwindigkeit der Produkte auf die Strahlung hin mit der Geschwindigkeit der Netz-Gewebe übereinstimmt, was von außen gemessen und reguliert werden kann. Diese Geschwindigkeit wird reguliert, um den Produkten die richtige Strahlungsdosis zu geben.

Die gesamten Bestrahlungs-Einrichtung wird vermutlich in einer Produktionslinie integriert und die Produkte bei 19 entstehen vermutlich direkt aus der Produktions-Einrichtung für die Produkte. An der Ausgabeseite 20 kann beispielsweise eine Verpackungsmaschine angeordnet sein, die sich um die strahlungsbehandelten Produkte kümmert.

Die vorabstehende detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform wurde lediglich angegeben, um das Verständnis der grundlegenden Idee der Erfindung zu erleichtern, wobei keine zusätzlichen Beschränkungen über das, was durch die Patentansprüche festgestellt wird, hieraus abgeleitet werden sollte, da Umbauten offensichtlich für den Fachmann sind. Alle oben angegebenen numerischen Beispiele sind mit der spezifischen beispielhaften Ausführungsform verbunden und sind nicht generell für die Erfindung als solche zu verwirklichen.

So kann der Fachmann leicht verstehen, dass beispielsweise der Typ von Partikel-Beschleuniger variiert werden kann. Der exakte Aufbau der Partikel-Extraktion und -Beschleunigung ist nicht für die grundlegenden Merkmale der Erfindung wichtig. Angegebene numerische Beispiele beziehen sich auf die beispielhafte Ausführungsform und haben generell keinen direkten Einfluss auf die grundlegenden Merkmale der Erfindung, haben jedoch natürlich einen Einfluss auf den Aufbau anderer Teile der Bestrahlungs-Anordnung. Die erforderliche Partikel-Energie ist daher für die Auslegung des Aufbaus des Beschleunigers genauso wie das Ausmaß der Bestrahlungs-Abschirmung wichtig. Die Impuls-Wiederholungsfrequenz, der Partikel-Impulsstrom und die Strahlgröße haben beispielsweise einen Einfluss auf die maximale Abtastgeschwindigkeit.

In der gleichen Weise ist es verständlich, dass viele Teile der Anlage durch andere Typen mit einem vergleichbaren Effekt ausgewechselt werden können. Man könnte als ein Beispiel nennen, dass anstatt der Permanentmagneten, die in der oben genannten Ausführungsform verwendet werden, auch Elektromagneten als Rückablenkungs-Magneten verwendet werden können. Jedoch sind diese anfälliger für Bestrahlungs-Schäden und benötigen generell mehr Platz, wodurch Permanentmagneten zu bevorzugen sind. Jedoch beeinflusst diese Auswahl nicht das grundlegende Merkmal der Erfindung. Der Abtastmagnet kann auf gleiche Weise ebenso in alternativen Weisen ausgeformt werden, wodurch der Austrittswinkel des Strahls aus dem Magneten leicht einstellbar ist.

Alternative Lösungen sind ebenso darin gegeben, dass der Partikel-Beschleuniger mit einer steuerbaren Fokussierungs-Einheit ausgestaltet ist, oder dass diese Funktion in dem Abtastmagneten integriert ist. Das Vakuumfenster kann in analoger Weise auf verschiedene Arten und unter Verwendung verschiedener Materialien ausgeformt sein, wobei jedoch die gleichen grundlegenden Eigenschaften aufgewiesen werden, d. h., das Vakuum zu isolieren aber gleichzeitig den Partikelstrom mit so kleinen Verlusten wie irgend möglich hindurchzulassen.

Der Partikelstopper in der beschriebenen Ausführungsform besteht aus an den Rückablenkungs-Magneten angeordneten separaten Mitteln. Andere denkbare Lösungen sind beispielsweise die, dass sie mit einer anderen Geometrie angeordnet sind, aber immer noch in der in den Patentansprüchen festgelegten Weise agieren. Die Absorptions-Mittel müssen nicht aus separaten Partikelstoppern bestehen, sondern ihre Funktion kann beispielsweise in andere Teile der Kammer, beispielsweise direkt in den Wänden der Bestrahlungskammer integriert sein.

Der Bereich der Winkel, innerhalb derer der Abtastmagnet arbeitet, ist natürlich vom Design des Magneten und dessen Funktion, sowie dem geometrischen Aufbau der Rückablenkungs-Magneten und des Bestrahlungssektors abhängig. Angegebene numerische Beispiele beziehen sich lediglich auf die beschriebene Ausführungsform.

Es ist ebenso selbstverständlich, dass auch wenn die oben beschriebene Ausführungsform mit einer senkrechten Bestrahlung der Produkte arbeitet, andere geometrische Konfigurationen denkbar sind. Solche Veränderungen haben dabei Auswirkungen auf die exakte geometrische Ausgestaltung der Rückablenkungs-Magneten und der Steuerung des Abtastmagneten. Die senkrechte Bestrahlung wird jedoch als die am meisten zu favorisierende angesehen, da sie die größte Penetrationstiefe für eine bestimmte Partikelenergie in im wesentlichen ebenen Produkten erzielt. Für Anordnungen für ein Produkt mit einer bestimmten geometrischen Form kann die optimale geometrische Konfiguration anders sein, beispielsweise mit anderen Bestrahlungs-Richtungen oder Positionierung des Bestrahlungssektors.

Die Details und insbesondere die angegebenen numerischen Angaben der Steuerung des Abtastmagneten sind ebenso nur auf die oben beschriebene Ausführungsform bezogen. Das gleiche gilt natürlich für das Design und die festgestellten Dimensionen der vollständigen Größe der Anordnung, die lediglich dazu dienten, die Vorteile der kompakten Form der Bestrahlungs-Anordnung der Ausführungsform zu unterstreichen. Das beschriebene Transportsystem ist ebenso lediglich beispielhaft. Das detaillierte Design der Netz-Gewebe kann und sollte dadurch bestimmt werden, welche Produkte zu transportieren sind. Die Transport-Gewebe sind hierin als Netz-Gewebe beschrieben, jedoch könnten auch vollständig abdeckende Gewebe aus jedem dünnen strahlungsbeständigen Material mit geringer Elektronen-Absorption sowie Gewebe, die nur Teile der Produkte abdecken, vorstellbar sein.


Anspruch[de]
  1. Bestrahlungsanordnung zur Bestrahlung von Produkten mit einem Strahl beschleunigter geladener Teilchen, umfassend eine Teilchenbeschleunigungs-Vorrichtung (13), einer Bestrahlungskammer (4) zur Aufnahme von Teilchen zu deren Bestrahlung, umfassend einen Bestrahlungsbereich (13), in dem die Bestrahlung der besagten Produkte stattfindet, eine Trägervorrichtung (1418) für die besagten zu bestrahlenden Produkte zur Bestrahlung der besagten Produkte von wenigstens zwei Seiten und steuerbare Mittel (69) zum Abtasten von dem besagten Strahls geladener Teilchen über die Oberfläche der besagten Produkte wechselweise von wenigstens zwei Seiten, wobei die besagten steuerbaren Mittel einen steuerbaren Abtastmagneten (7) zur Ablenkung des besagten Teilchenstrahls und zur Rückablenkungsmittel (8, 9) umfassen, wobei die Rückablenkungsmittel an wenigstens zwei Seiten des besagten Bestrahlungsbereichs angeordnete Rückablenkungsmagneten (8) aufweisen,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die besagten Rückablenkungsmagneten (8, 9) eine geometrische Form aufweisen, durch die deren magnetisches Feld den besagten Teilchenstrahl (a–f), welcher von dem besagten Abtastmagneten einfällt, in einer im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung, die die Strahlachse unmittelbar vor dem Durchtritt durch den besagten Abtastmagneten hat, auf den besagten Bestrahlungsbereich hin ablenkt, wobei im Wesentlichen alle Teilchenstrahlen sowohl durch die Ablenkung in den Abtastmitteln als auch durch die Rückablenkung in den Rückablenkungsmitteln verlaufen.
  2. Bestrahlungsanordnung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch

    zumindest ein Absorptionsmittel zur Absorption beschleunigter Teilchen und

    dadurch, dass die besagten Rückablenkungsmagneten (8, 9) eine geometrische Form aufweisen, durch die deren magnetisches Feld außer, dass es den besagten Teilchenstrahl (a–f) auf den Bestrahlungsbereich (13) hin ablenkt, zur gleichen Zeit diejenige Teilchenstrahlung, die durch den besagten Bestrahlungsbereich (13) ohne absorbiert zu werden hindurchtritt, auf die besagten Absorptionsmittel hin ablenkt.
  3. Bestrahlungsanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das/die besagte(n) Absorptionsmittel einen Teilchenstopper (10) aufweisen, welcher in dem Raum zwischen den Polstücken (9) der besagten Rückablenkungsmagneten angeordnet ist.
  4. Bestrahlungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Produkt während der Bestrahlung derart in dem Bestrahlungsbereich (13) platziert ist, dass die Flächennormale der zu bestrahlenden Oberfläche in eine Richtung weist, die sich wesentlich von der Ursprungsrichtung des Teilchenstrahls unterscheidet.
  5. Bestrahlungsanordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Produkt während der Bestrahlung derart in dem Bestrahlungsbereich (13) platziert ist, dass die Flächennormale der zu bestrahlenden Oberfläche in eine Richtung weist, die im Wesentlichen senkrecht zur Ursprungsrichtung des Teilchenstrahls ist.
  6. Bestrahlungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten steuerbaren Mittel zusätzlich ein fokussierende Linse für geladene Teilchen (6), wobei die fokussierende Linse (6) synchron mit dem steuerbaren Abtastmagneten (7) steuerbar ist, um eine konstante Strahlgröße in dem Bestrahlungsbereich zu erzeugen.
  7. Bestrahlungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Teilchen Elektronen sind.
  8. Bestrahlungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie der bei der Bestrahlung in dem Bestrahlungsbereich verwendeten Teilchen zwischen 1 und 10 MeV, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 MeV, gewählt ist.
  9. Bestrahlungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Trägervorrichtung (1418) eine Transportvorrichtung umfasst, welche die Produkte durch den Bestrahlungsbereich (13) hindurch transportiert, die Produkte während des Transports durch die besagte Bestrahlungsanordnung an der Transportvorrichtung fixiert, und welche mit Bedienungsmitteln (16, 17) verbunden ist, wobei die Bedienungsgeschwindigkeit von einer Position außerhalb des Bestrahlungsraums steuerbar ist.
  10. Bestrahlungsanordnung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Strahlungsdosis dadurch erreicht wird, dass die Bedienungsgeschwindigkeit der besagten Trägervorrichtung durch den Bestrahlungsbereich steuerbar ist und von der Abtastbreite der besagten steuerbaren Mittel (69) und der Strahlkraft der besagten Teilchenbeschleunigungs-Vorrichtung (13) abhängt.
  11. Bestrahlungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung ein Förderband, bestehend aus zwei Geweben (14, 15) aus einem metallischen Drahtnetz, verbunden mit den besagten Bedienungsmitteln, entlang der Seiten verlängerbar und welches dazwischen die besagten Produkte festhält, wobei die besagten Gewebe (14, 15) unabhängig voneinander, aber jeweils auf das andere abgestimmt, durch jeweilige Bedienungsmittel jeweils in einem geschlossenen Kreislauf bewegt werden, wobei die besagten Kreisläufe entlang zumindest der Strecke, die die Produkte durch die Bestrahlungsanordnung hindurch transportiert werden, miteinander verbunden sind, wobei die besagten Produkte durch Verklemmen zwischen den besagten Geweben an der besagten Transportvorrichtung fixiert sind, aufweist.
  12. Bestrahlungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    dass die besagten Teilchen Elektronen sind, welche bei der Bestrahlung in dem besagten Bestrahlungsbereich eine Energie im Bereich von 1,5 bis 2,5 MeV haben, dass zwei in dem Raum zwischen den jeweiligen Polstücken (9) der besagten Rückabklenkungs-Magneten angeordnete Teilchenstopper (10) aus wassergekühltem Kupfer oder Aluminium errichtet sind,

    wobei der von dem besagten Abtastmagneten einfallende Elektronenstrahl (a–f) auf den besagten Bestrahlungsbereich (13) abgelenkt wird und wobei zur gleichen Zeit, an der die Elektronenstrahlung den besagten Bestrahlungsbereich (13) ohne dabei absorbiert zu werden, passiert, auf den Teilchenstopper hin abgelenkt wird,

    dass der besagte Abtastmagnet den besagten Elektronenstrahl in einem Winkel, dessen Absolutwert in dem Bereich von 15–45 Grad liegt, ablenkt,

    dass jedes Produkt unter der Bestrahlung in dem besagten Bestrahlungsbereich (13) derart positioniert wird, dass die Flächennormale der zu bestrahlenden Oberfläche in eine Richtung weist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung steht, die die Strahlungsachse unmittelbar vor dem Hindurchtreten des Strahls durch den besagten Abtastmagneten hat,

    dass die steuerbaren Mittel zusätzlich eine fokussierende Elektronenlinse (6) aufweisen, welche synchron mit dem besagten steuerbaren Abtastmagneten (7) steuerbar ist, um eine konstante Strahlgröße in dem besagten Bestrahlungsbereich zu erzielen,

    dass die besagte Trägervorrichtung (1418) ein aus zwei Geweben (14, 15) aus metallischem Drahtnetz gefertigtes Förderband umfasst, welches die besagten Produkte durch den besagten Bestrahlungsbereich (13) hindurch transportiert, die besagten Produkte währen des Transports durch die Bestrahlungsanordnung durch Verklemmen der Produkte zwischen den besagten Geweben (14, 15) an der besagten Transportvorrichtung fixiert, und welche mit an den Seiten verlängerbaren Bedienungsmitteln verbunden ist, wobei die besagten Gewebe durch die jeweiligen Bedienungsmittel unabhängig voneinander, aber aufeinander abgestimmt, in geschlossenen Kreisläufen angetrieben werden, wobei die Kreisläufe zumindest entlang der Strecke, die die Produkte durch die Bestrahlungsanordnung hindurch transportiert werden, miteinander verbunden sind, und

    dass die vorbestimmte Bestrahlungsdosis dadurch erzielt wird, dass die Bedienungsgeschwindigkeit des besagten Förderbands von einer Position außerhalb des Bestrahlungsraums steuerbar ist und von der Abtastbreite der steuerbaren Mittel (69) und der Strahlkraft der besagten Teilchenbeschleunigungs-Vorrichtung abhängt.
  13. Verfahren zur Bestrahlung von Produkten in einer Bestrahlungskammer (4) mit geladenen Teilchen aus einer Teilchenbeschleunigungs-Vorrichtung (13) unter Verwendung steuerbarer Mittel (69) zum Abtasten des Strahls geladener Teilchen über die Oberfläche der besagten Produkte wechselseitig von wenigstens zwei Seiten, wobei das besagte Verfahren die Schritt umfasst:

    Positionieren des besagten zu bestrahlenden Produkts in einem Bestrahlungsbereich,

    Abtasten des besagten Strahls geladener Teilchen über die Oberfläche des besagten Produkts, wechselseitig von zumindest zwei Seiten,

    Entfernen des besagten Produkts von dem besagten Bestrahlungsbereich,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass das Abtasten durch den besagten Strahl durch Regeln der Ablenkung durch einen Abtastmagneten (7) auf zumindest einen Bereich von Ablenkungswinkeln sowie die Verwendung von zumindest zwei Rückablenkungs-Magneten (8, 9) ausgeführt wird, und

    dass die Positionierung jedes Produkts in dem besagten Bestrahlungsbereich (13) derart ausgeführt wird, dass die Flächennormale der zu bestrahlenden Oberfläche in eine Richtung weist, die sich von der Richtung, die die Strahlachse unmittelbar vor Hindurchtreten des Strahls durch den Abtastmagneten (7) aufweist, wesentlich unterscheidet.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorption der Teilchen, welche ohne absorbiert zu werden durch die Bestrahlungsposition hindurchtreten, in Partikelstoppern (10) erfolgt.
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des besagten Abtastmagneten (7) die Veränderung des Endpunkts zumindest eines Bereichs von Ablenkungswinkeln umfasst, wobei die gewünschte Abtastbreite erzielt wird.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Veränderung des Winkelbereichs des besagten Abtastmagneten (7) so durchgeführt wird, dass diejenigen Bereiche an Ablenkungswinkeln, die Teilchenwege erzeugen, durch die die besagten Produkte nicht bestrahlt werden, schnell durchlaufen oder vermieden werden.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch das Fokussieren des besagten Teilchenstrahls mit einer Linse für geladene Teilchen (6), wobei das Fokussieren synchron mit der Regelung des besagten Abtastmagneten (7) geregelt wird, so dass die Ausdehnung des Strahlflecks in Abtastrichtung über die zu bestrahlende Produktoberfläche konstant wird.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren der zu bestrahlenden Produkte in dem besagten Bestrahlungsbereich und das Entfernen der besagten Produkte von dem besagten Bestrahlungsbereich durch Transport an einem Förderband (1418) während des Betriebs der besagten Bestrahlungsanordnung ausgeführt wird.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 18, gekennzeichnet durch Regeln der besagten Strahlungsdosis durch Regeln der Zuführgeschwindigkeit des besagten Förderbands.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Regelung der Strahlungsdosis auf den Informationen über die Kraft der besagten Teilchenbeschleunigungs-Vorrichtung und die Breite des besagten Teilchenstrahls beruht.
  21. Anlage zur Erzeugung steriler Produkte, umfassend eine Bestrahlungsanordnung zur Bestrahlung von Produkten mit einem Strahl beschleunigter geladener Teilchen, wobei die Bestrahlungsanordnung eine Teilchenbeschleunigungs-Vorrichtung (13), eine Bestrahlungskammer (4) zur Aufnahme der Produkte zur Bestrahlung und mit einem Bestrahlungsbereich (13), in der die Bestrahlung der besagten Produkte stattfindet, aufweist, eine Trägervorrichtung (1418) für die besagten zu bestrahlenden Produkte zur Bestrahlung der besagten Produkte von wenigstens zwei Seiten sowie steuerbare Mittel (69) zur Abtastung durch den besagten Strahl beschleunigter Teilchen über die Oberfläche der besagten Produkte, wechselseitig von wenigstens zwei Seiten, wobei die besagten steuerbaren Mittel einen steuerbaren Abtastmagneten (7) zur Ablenkung des besagten Teilchenstrahls und Rückablenkungsmittel (8, 9) umfassen, wobei die besagten Rückablenkungsmittel Rückablenkungs-Magneten (8, 9) umfassen, welche zwischen zumindest zwei Seiten des besagten Bestrahlungsbereichs (13) angeordnet sind,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die besagten Rückablenkungs-Magneten (8, 9) eine geometrische Form aufweisen, durch die das magnetische Feld den besagten Teilchenstrahl (a–f), der von dem besagten Abtastmagneten aus einfällt, in einer Richtung, welche im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Strahlachse steht, die der Strahl unmittelbar vor dem Hindurchtreten durch den besagten Abtastmagneten hat, auf den Bestrahlungsbereich (13) hin ablenkt, wobei im wesentlichen alle Teilchenstrahlen sowohl durch die Ablenkung in den Abtastmitteln als auch durch die Rückablenkung in den Rückablenkungs-Magneten hindurchtreten.
  22. Verwendung einer Bestrahlungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1–12 oder eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 13–20 zur Erzeugung steriler Produkte.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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