電子束髮射器的製作方法
2023-06-04 14:15:51 1
專利名稱:電子束髮射器的製作方法
電子束髮射器
相關申請
該申請權利要求
了 2006年2月14日提出的美國臨時申請No. 60/773，047的優勢。上述申請的全部教導通過引述合併於本文中。
背景技術：
電子束髮射器已經用於使用電子束輻照和滅菌容器。通常，電子束髮射器位於該容器上部並引導電子束向下進入容器內。然而，當容器為細頸瓶時，瓶子的充分滅菌變得困難。窄口可阻礙大部分電子束進入瓶子。
發明內容
本發明可提供包括具有一定寬度的真空室的電子束髮射器。電子發生器可位於真空室內用於生成電子。細長噴嘴可從真空室沿著縱軸延伸並在噴嘴頂端處具有出射窗。噴嘴具有比真空室寬度更小的寬度。電子發生器可定形並按所需尺寸製作，定位在真空室內形成並導向進入並穿過噴嘴、射出出射窗的細電子束。
在具體的實施方案中，噴嘴通常具有圓周和直徑。真空室通常具有圓周並且具有比噴嘴直徑更大的直徑。電子發射器可具有直徑與噴嘴直徑一樣大小的外殼。電子發生器可定形並按所需尺寸製作、定位而形成具有會聚部分和擴散部分的電子束，該會聚部分會聚於噴嘴內，擴散部分在到達出射窗之前在噴嘴內擴散。電子束可在射出出射窗之後進一步擴散。電子發生器可包括電子生成絲，這種電子生成絲的一部分通常縱向定向在與噴嘴縱軸成一直線上。噴嘴可具有一定長度，該長度與直徑比至少為3 I。發射器具有真空室直徑與噴嘴直徑比例至少約為2 I。
本發明也可提供了一種生成電子束的方法，包括採用位於真空室內的電子發生器生成電子，真空室具有一定寬度。細長噴嘴可從真空室沿著縱軸延伸。噴嘴具有在噴嘴頂端處的出射窗。噴嘴具有比真空室寬度小的寬度。電子發生器可定形並按所需尺寸製作、放置在真空室內以形成並引導細電子束進入並穿過噴嘴、射出出射窗。
在具體的實施方案中，噴嘴通常具有圓周和直徑。真空室通常具有圓周並且具有比噴嘴直徑更大的直徑。電子發生器可具有直徑與噴嘴直徑一樣大小的外殼。電子發生器可定形並按所需尺寸製作、放置以形成具有會聚部分和擴散部分的電子束，該會聚部分會聚於噴嘴內，擴散部分在到達出射窗之前在噴嘴內擴散。電子束可在射出出射窗之後進一步擴散。電子發生器可包括電子生成絲。這種電子生成絲的一部分通常縱向定向在與噴嘴縱軸成一直線上。噴嘴可具有一定長度，長度與直徑比至少為3 I。真空室和噴嘴具有至少約2I的真空室直徑與噴嘴直徑比例。
本發明也可提供一種輻照瓶內部的方法，其中瓶子具有瓶頸。電子可利用位於真空室內的電子發生器生成，真空室具有一定寬度。細長噴嘴可從真空室沿著縱軸延伸。噴嘴具有在噴嘴頂端處的出射窗。噴嘴具有比真空室寬度小的寬度。電子發生器可定形並按所需尺寸製作、放置在真空室內形成並導向進入並穿過噴嘴、射出出射窗的細電子束。噴嘴可穿越瓶子的瓶頸並用電子束輻照內部。
在具體的實施方案中，細長噴嘴可具有圓周和直徑。真空室通常具有圓周並且具有比噴嘴直徑更大的直徑。電子發射器通常具有直徑與噴嘴直徑一樣大小的外殼。電子發生器可定形並按所需尺寸製作，放置以形成具有會聚部分和擴散部分的電子束，該會聚部分會聚於噴嘴內，擴散部分在到達出射窗之前在噴嘴內擴散。電子束可在射出出射窗之後進一步擴散。電子發生器可包括電子生成絲，這種電子生成絲的一部分通常縱向定向在與噴嘴縱軸成一直線上。噴嘴可具有一定長度，該長度與直徑比至少為3 I。真空室和噴嘴具有至少約2I的真空室直徑與噴嘴直徑比例。瓶子和噴嘴在輻照過程中可相對於彼此移動。可利用鄰接瓶子的至少一個電子導向構件輔助瓶內電子束的分布。瓶子內部具有周圍氣體環境。氣體環境可在瓶內改變。
如下面附加附圖中舉例說明的，本發明的前述從本發明的示例性實施例的更詳細 描述中將是顯而易見的，其中相同參考字符統指貫穿不同視圖中的相同部分。這些附圖不必按比例規定，重點不在於舉例說明本發明的原理。
圖I為滅菌系統的實施方案的側面圖解視圖。
圖2為帶有噴嘴的電子束髮射器的透視分解圖。
圖3為插述瓶內的電子束髮射器噴嘴的側面圖解視圖。
圖4為帶有噴嘴的電子束髮射器的一部分的側面圖解視圖。
圖5為電子束槍或發生器的透視圖。
圖6為圖5的電子束髮生器的不意截面圖。
圖7-11為具有圓形部分的燈絲的示意圖。
具體實施方式
示例性實施例的描述如下。參考圖I，滅菌系統15可包括具有真空室11的電子束髮射器10。導管、管道、管子或噴嘴12(圖2)可延伸出去，與真空室11的軸末端IOa連接或者固定並密封住。電子束44可經噴嘴12噴射出去。噴嘴12可窄且細長，使噴嘴12插入到容器如瓶20的細頸瓶的開孔中，電子束44輻照瓶20內部18用於輻照、處理或者消毒內部18的表面。真空室11位於瓶20外面,而噴嘴12插入瓶頸16內。電子束髮射器10的電能可由電源13經線17a和17b供給。
當噴嘴12插入瓶20和/或插入後被抽出時，瓶20的內部18被輻照。噴嘴12插入瓶20的距離可取決於瓶20的尺寸，包括高度、寬度或者直徑，以及電子束44的強度。瓶20內部的處理或者滅菌可達到內部18內和瓶20內表面20a上微生物和生物質被抑制、殺死、破壞、蒸發、氧化、改變效果中一個或多個。此外，非生物質可被處理中和、減少或者除去
有害作用。
瓶20可放置於支撐體50上，支撐體50可使瓶20相對於噴嘴12上下移動。需要時，支撐體50也可圍繞瓶20旋轉均勻輻照瓶20的內部18。可供選擇地，電子束髮射器10可相對於瓶20上下移動和/或旋轉。一個或多個電子定形、擴展或者導向盤或者構件52可鄰接瓶20分布、成形、擴展、導向或輔助電子束44中的電子c_(圖3)以預期方式、或模式或構型，到達瓶20內表面20a上處理或滅菌。電子導向構件52可利用磁、或者電勢或電荷輔助分布、成形、擴展或者導向電子。一個或多個電子導向構件52可定位在側鄰接瓶20的一個或多個位置上，或者可供選擇地，側向圓周地圍繞瓶20的外部。此外，支撐體50也可用作成形、擴展或導向盤或者構件，用於分布、成形、擴展導向、或輔助電子e_以預期方式、模式或者構型至瓶20的底部內表面20b。支撐體50具有磁、或者電勢或電荷。電子導向構件52和支撐體50可收到來自電源13的電力。
需要時，輕的氣體56 (圖3)如氦氣可經噴嘴或管子54引入到瓶20內改變周圍或者現有氣體環境並提高電子束44的射程。此外，氣體56可用於形成與電子束44聯合的等離子體，可輔助處理或者滅菌過程。可供選擇地，噴嘴或者管子54可為真空噴嘴或者管子，用於除去瓶20內的空氣來改變氣體環境，產生真空或者局部真空。這也可提高電子束44的射程並輔助處理或者滅菌過程。
參考圖3-6，電子束髮射器10的真空室11通常為圓柱形並且加長成具有一定寬度 或者直SD1(圖4)的形狀。噴嘴12也可為圓柱形或者管形的形狀，其長度L1，外部寬度或者直徑D2，內部寬度或者直徑D3。噴嘴12可插入到小開口中，這個開口太小而不能插入電子束髮射器10，電子束髮射器10沒有細噴嘴12，相反具有真空室11的軸末端IOa處的出射窗42。具有直SD1的真空室11可使電子束髮射器10在比電子束髮射器10構造成具有與噴嘴12同樣尺寸的單一小直徑更高電力下操作。真空室11和噴嘴12可按一種方式連接在一起而具有永久密封真空。
用於生成電子e_的電子槍或發生器24可放置在真空室11內部22中，離噴嘴22的軸向近端距離L2遠，離噴嘴22的軸向近端處的出射窗42距離L3遠。電子發生器24可包括外殼26，外殼26可通常為具有圓周形狀的圓柱並具有直徑D4的寬度。外殼26可包括兩個連接在一起的外殼部分26a和26b (圖5和6)。外殼26的側面可被真空室11的內表面Ila間隔距離W，可提供高壓差。電子生成燈絲32可放置在外殼26的內部34內。電子生成絲32的電力可由電源13經導線32a和32b供給，可經絕緣體28從外殼26延伸出去。電子生成絲32可具有徑向位於方向與噴嘴12和真空室11的縱軸"X"大體在一條直線上的一部分(圖4)。電子生成絲32具有輕微V-形(圖6)，導線32a和32b從頂端或彼此成一定角度的點33延伸出去並伸向絕緣體28。當通過經過燈絲32的電能加熱時，電子生成絲32能生成自由電子。電子發生器24內串列方向的電子生成燈絲32可提供一定構型、排列、或位置的電子e_，適於聚焦、或成形和傳送或導入噴嘴12。V-形電子生成燈絲32也可提供適宜構型的電子e_。電子生成絲32可經靜電、聚焦或成形透鏡或構件30中的開口 36延伸出去。靜電透鏡30可提供電子e_的初聚焦或成形，並具有幫助提供預期聚焦的開口40。外殼26的軸端具有電子可滲透區或發射區或具有直徑D5的開口 38，來自燈絲32和靜電透鏡30的電子e-穿過，可形成另一個靜電聚焦或成形透鏡或構件，用於進一步聚焦或成形從電子發生器24發射出的電子e_。高電壓可通過電源13供給在電子發生器24的外殼和出射窗42之間。出射窗42具有底材48。電子發生器24和出射窗42之間的電壓可加速從電子生成絲32發射的電子e_，從電子發生器24朝向和經過出射窗42。儘管電子生成絲32通常縱向放置，在一些實施方案中，電子生成絲32可被側向放置。此外，在一些實施方案中，多個燈絲32可被採用。此外，電子生成絲32可被側向或者縱向放置圓形燈絲。一些實施方案的實施例在圖7-11中進行了描述。圖8-11描述了燈絲32彎曲成具有圓形外圍燈絲部分的實施例，這部分燈絲大體上圍繞圓形內部燈絲部分。
電子發生器24可放置在真空室11的內部22內並構造、成形和按所需尺寸製作以形成內部細電子束46，其具有能穿過噴嘴12並與電子束44 一樣從出射窗42射出的形狀和構型。靜電透鏡30的構型、靜電透鏡30內開口 36的直徑、靜電透鏡30放置距離開口 38的距離H，開口 38的直徑D5,和燈絲32的方向和構型，可被安排或構造成形使得電子發生器24中存在的電子以預期構型射出。內部電子束46可以一定方式離開電子發生器24，縮小或者聚焦在變窄部分或聚焦部分46a。外殼26的直徑D4通常約與噴嘴12內徑D3相同，夕卜殼26上開口 38的直徑D5比噴嘴12的內徑D3小。這使得內部電子束46的聚焦部分46a進入少量封阻或者無封阻的細噴嘴12內。電子發生器24也可與噴嘴12的軸近端間隔充分長距離L2而使聚焦部分46a進入。內部電子束46聚焦在噴嘴12內的匯合點或者焦點處，然後在加寬、擴展或擴散外部電子束44內加寬、擴散或者擴展。電子束44可導向電子 e_縱向延縱軸"X"遠離出射窗42以及相對於軸"X"環形輻向外。電子束44具有外向成角度的類錐形。在一些實施方案中，外殼26的直徑D4和開口 38的直徑D5比噴嘴12的內徑D3大。在這種情況中，電子發生器24可構造成並間隔足夠距離L2提供具有會聚部分46a的內電子束46，會聚部分46a充分變窄或聚焦進入噴嘴12，擴散部分46b到達出射窗42。
內電子束46的變窄或會聚，然後變寬或擴散構型可使內電子束46保持狹窄，而使電子束46穿過噴嘴12，可使用長且細的噴嘴12。例如，在一些實施方案中，長度L1與噴嘴12內部寬度或直徑D3的比例可至少約為3 1，例如約6 I或者更大，在其他實施方案中，約10 I或者更大，此外，真空室的寬度或直SD1與噴嘴12的外部寬度或直徑D2的比例可約為2 1，在其他實施方案中約3 I。取決於即時應用，這些比例可變化。在一些實施方案中，電子束46可僅以擴散方式形成，但可造成給定內徑D3的噴嘴更短，可為一半長。在一些實施方案中，噴嘴12可為錐形的。電子發生器24的構型，距離L2和L3，可調整提供進入給定長度L1並且內徑隊的噴嘴12的預期內部電子束46構型，並得到從出射窗42射出的預期電子束44構型。噴嘴12可具有插入不同尺寸容器或瓶20中的不同長度L1，夕卜部寬度或直徑D2。例如，不同尺寸噴嘴12可用於12盎司瓶20和32盎司或兩升瓶20。例如，較寬噴嘴12可用於較高瓶12。在一些實施方案中，相同噴嘴12可用在瓶20的不同尺寸範圍內容器。
真空室11和噴嘴12可由金屬、陶瓷、或其聯合體構成。在一個實施方案中，真空室11具有約12英寸寬度或直徑。真空室11具有較大或較小寬度和直徑，這取決於即時應用和預期電力水平。電子發生器24的外殼26可由導電材料構成，例如金屬，如不鏽鋼。燈絲32可由適宜材料如鎢構成。電子束髮射器10可在約40至150KV範圍內，約0至5毫安條件下操作。可供選擇地，較高電壓或較低電壓也可被使用。應理解的是，尺寸和電壓和電力水平可取決於即時應用而變化。電子束髮射器10的一些構件與美國專利5，962，995、6，407，492、和6，545，398中公開的實施方案相似，其內容通過完全引述合併於本文中。
出射窗口 42可橫過軸頂部14處噴嘴12內徑D3寬度延伸。出射窗42可由適宜材料構成，例如具有12. 5微米或者更薄厚度的鈦構成。在一些實施方案中，厚度可在4-12微米之間。其他實施方案可具有較大厚度或較小厚度。出射窗42可具有防蝕層，例如，金、金剛石等。出射窗42可被密封或鍵合噴嘴12而採用噴嘴12和真空室11保留密封真空。帶有孔洞的支撐盤可用於支撐出射窗42。其他適宜材料和構型可用於出射窗42。出射窗42可包括2004年I月5日提出的美國申請10/751,676中公開的構型，其內容通過全部引述合併於本文中。在一些實施方案中，支撐盤可忽略。此外，出射窗42可由沒有一層鈦的防蝕材料構成。
在另一個實施方案中，出射窗42可為祀窗，由一種材料構成並具有充分阻止來自內部電子束46的電子通過的厚度，而形成並允許X-射線的向前通道，從而提供通過細噴嘴12向前發射X-射線束的X-射線束髮射器。靶窗可包括金、鈦、或鎢、或者具有一層金的鈦、或含銅或銀的黃金合金的薄膜。通常，具有高原子序數和優良導熱性的金屬被採用，但是金屬可依賴即時情況而改變。
雖然本發明參考其示例性實施例進行表示和描述，但本領域中的技術人員將理解在不背離附加權利要求
書所圍繞的本發明界定的範圍前提下可在形式和內容上進行多種改變。
例如，儘管真空室11和噴嘴12已經描述具有圓周，在其他實施方案中，外圍可具 有其他適宜形狀，例如，多邊形，如三角形、矩形、正方形、六邊形、八邊形等等，或者非圓形曲線如，橢圓形、卵形等等。在一些實施方案中，電子束髮射器10可用於輻照容器和瓶的內部，用於非滅菌、中和目的，例如用於食物加工、表面處理等等。
權利要求
1.一種電子束髮射器,其包括 具有寬度的密封的真空室； 位於真空室內用於生成電子的電子發生器；以及 細長噴嘴，該細長噴嘴從真空室沿著縱軸延伸並在噴嘴頂端處具有出射窗，該噴嘴具有比真空室寬度小的寬度，電子發生器被定形並按所需尺寸製作，並被放置在真空室內以形成並引導細的電子束進入並穿過噴嘴，並從出射窗射出； 其中電子發生器被定形並按所需尺寸製作，並被放置以形成具有在噴嘴內會聚的會聚部分以及其後的在到達出射窗之前在噴嘴內擴散的擴散部分的電子束。
2.依據權利要求
I所述的發射器，其中噴嘴具有圓周並具有直徑。
3.依據權利要求
2所述的發射器，其中真空室具有圓周，並具有比噴嘴直徑更大的直徑。
4.依據權利要求
3所述的發射器，其中電子發生器具有直徑與噴嘴直徑一祥大小的外殼。
5.依據權利要求
I所述的發射器，其中電子束在射出出射窗之後進ー步擴散。
6.依據權利要求
I所述的發射器，其中電子發生器包括電子生成絲，這種電子生成絲的一部分縱向定向在與噴嘴縱軸成一直線上。
7.依據權利要求
2所述的發射器，其中噴嘴具有一定長度，該長度與直徑比至少為3 I0
8.依據權利要求
3所述的發射器，其中發射器具有真空室直徑與噴嘴直徑比例至少約為 2 : I。
9.ー種生成電子束的方法，其包括 採用位於密封的真空室內的電子發生器生成電子，真空室具有寬度； 從真空室沿著縱軸延伸細長噴嘴，噴嘴具有在噴嘴頂端處的出射窗，噴嘴具有比真空室寬度小的寬度； 將電子發生器定形並按所需尺寸製作、且將其放置在真空室內以形成並引導細電子束進入並穿過噴嘴，並射出出射窗，其中所述電子束具有在噴嘴內會聚的會聚部分和其後的在到達出射窗前擴散的擴散部分。
10.依據權利要求
9所述的方法，其中所述噴嘴具有圓周和直徑。
11.依據權利要求
10所述的方法，其中所述真空室具有圓周，並且其具有比噴嘴直徑更大的直徑。
12.依據權利要求
11所述的方法，其中所述電子發生器具有直徑與噴嘴直徑一祥大小的外殼。
13.依據權利要求
9所述的方法，進ー步包括在射出出射窗之後擴散所述電子束。
14.依據權利要求
9所述的方法，其中電子發生器包括電子生成絲，所述的方法進ー步包括縱向定位所述電子生成絲的一部分與所述噴嘴的縱軸成一直線。
15.依據權利要求
10所述的方法，其中所述噴嘴具有一定的長度，且長度與直徑比至少為3:1。
16.依據權利要求
11所述的方法，其中真空室直徑與噴嘴直徑比例至少約2 I。
17.一種輻射瓶內部的方法，瓶子具有瓶頸，該方法包括利用位於密封的真空室內的電子發生器生成電子，真空室具有寬度； 將細長噴嘴從真空室沿著縱軸延伸，所述噴嘴具有在噴嘴頂端處的出射窗，所述噴嘴具有比真空室寬度小的寬度； 定形並按所需尺寸製作、放置電子發生器在真空室內以形成引導細的電子束進入並穿過所述噴嘴、射出出射窗，其中所述電子束具有在噴嘴內會聚的會聚部分和其後的在到達出射窗前擴散的擴散部分； 插入所述噴嘴穿越瓶子的瓶頸並用電子束輻照內部。
18.依據權利要求
17所述的方法，該方法進ー步包括提供具有圓周和直徑的細長噴嘴。
19.依據權利要求
18所述的方法，該方法進ー步包括具有圓周並且具有直徑比噴嘴直徑更大的真空室。
20.依據權利要求
19所述的方法,該方法進ー步包括具有直徑與噴嘴直徑ー樣大小的外殼的電子發生器。
21.依據權利要求
17所述的方法，該方法進ー步包括在射出出射窗之後擴散的所述電子束。
22.依據權利要求
17所述的方法，其中電子發生器包括電子生成絲，該方法進ー步包括縱向定位所述電子生成絲的一部分與所述噴嘴的縱軸成一直線。
23.依據權利要求
18所述的方法，該方法進ー步包括具有一定長度，且長度與直徑比至少為3 I的噴嘴。
24.依據權利要求
19所述的方法，該方法進ー步包括至少約2 I的真空室直徑與噴嘴直徑比例。
25.依據權利要求
17所述的方法，該方法進ー步包括在輻照過程中相對於彼此移動的瓶子和噴嘴。
26.依據權利要求
17所述的方法，該方法進ー步包括利用至少ー個鄰接瓶子的電子導向構件輔助瓶內所述電子束的分布。
27.依據權利要求
17所述的方法滅菌，其中所述瓶子內部具有周圍氣體環境，該方法進ー步包括改變所述瓶內氣體環境。
28.依據權利要求
I中所述的電子束髮射器，其中所述噴嘴的寬度小於瓶子瓶頸的寬度，並且該噴嘴能夠穿過瓶頸插入瓶子。
29.依據權利要求
9所述的方法，其中所述噴嘴穿過瓶頸插入瓶子。
專利摘要
一種包括具有一定寬度的真空室的電子束髮射器。電子發生器可放置在真空室內用於生成電子。細長噴嘴可從真空室沿著縱軸延伸並具有噴嘴上部的出射窗。該噴嘴可具有比真空室寬度更小的寬度。電子發生器可被定形並按所需尺寸製作，放置在真空室內形成並導向進入並穿過噴嘴、射出出射窗的細電子束。用於瓶內部的輻照。
文檔編號G21K5/04GKCN101416255 B發布類型授權 專利申請號CN 200780005515
公開日2012年11月28日 申請日期2007年2月13日
發明者特茲維·艾文尼瑞 申請人:先進電子束公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),