辐照装置及利用辐照装置杀菌的方法与流程

1.本发明涉及辐照处理领域，尤其涉及一种辐照装置及利用辐 照装置杀菌的方法。


背景技术：

2.随着经济贸易的全球化，大量的国际活动使得有害生物跨境 传播成为一个世界性难题，并且日趋严重。
3.涉及冷链食品的消毒杀菌问题，必须保证食品内外包装可能 携带的病毒进行彻底有效地安全消杀，因此需要把控三个方面，一是灭 菌完全彻底，尤其是在低温环境下，能够高效灭杀病毒；二是消杀方式， 操作简单；三是安全卫生，冷链食品的安全问题至关重要。目前，针对 冷链包装箱或是冷冻产品上可能存在的病毒灭菌问题，现有技术常采用 化学制剂灭菌。
4.然而，利用化学制剂进行灭菌可能会出现化学药剂残留的问 题，进而对食品造成污染。


技术实现要素：

5.本发明实施方式提供一种辐照装置及利用辐照装置杀菌的方 法，以解决现有技术中利用化学制剂对冷链食品进行灭菌可能会
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种辐 照装置，包括：加速器，加速器射出用于辐照的电子束；开关磁 铁，开关磁铁设置在电子束的传输路径上，并设置在加速器的下 游，用于对电子束进行偏转和扫描；第一偏转磁铁，第一偏转磁 铁设置在开关磁铁的下游，用于对进入第一偏转磁铁的电子束进 行偏转，以辐照被辐照物的至少部分表面；第二偏转磁铁，第二 偏转磁铁设置在开关磁铁的下游，用于对进入第二偏转磁铁的电 子束进行偏转，以辐照被辐照物的至少部分表面；其中，第一偏 转磁铁和第二偏转磁铁相对且对称设置，以对不同偏转路径的电 子束进行偏转。
7.根据一些实施方式，第一偏转磁铁包括：第一磁轭，第一磁 轭包括相对设置的第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近开关磁铁 设置；第二磁轭，第二磁轭的极面与第一磁轭的极面平行设置； 第一线包，第一线包装配在第一磁轭和第二磁轭上，以向第一磁 轭和第二磁轭供电；其中，第一侧面和第二侧面之间的夹角大于 或等于0
°
；和/或第一侧面和第二侧面之间的夹角小于或等于 5
°
。
8.根据一些实施方式，第二偏转磁铁包括：第三磁轭，第三磁 轭包括相对设置的第三侧面和第四侧面，第三侧面靠近开关磁铁 设置；第四磁轭，第四磁轭的极面与第三磁轭的极面平行设置； 第二线包，第二线包装配在第三磁轭和第四磁轭上，以向第三磁 轭和第四磁轭供电；其中，第三侧面和第四侧面之间的夹角大于 或等于0
°
；和/或第三侧面和第四侧面之间的夹角小于或等于 5
°
。
9.根据一些实施方式，第一偏转磁铁和第二偏转磁铁采用相同 结构的磁铁；第一侧面和第二侧面之间的夹角等于第三侧面和第 四侧面之间的夹角。
10.根据一些实施方式，辐照装置还包括：控制器，控制器配置 成向第一偏转磁铁和第二偏转磁铁提供恒定电流。
11.根据一些实施方式，开关磁铁采用h型二级磁铁。
12.根据一些实施方式，开关磁铁包括：第五磁轭，第五磁轭由 硅钢片压制而成；第五线包，第五线包装配在第五磁轭上，用于 向第五磁轭供电；第六磁轭，第六磁轭由硅钢片压制而成；第六 线包，第六线包装配在第六磁轭上，用于向第六磁轭供电；其中， 第五线包和第六线包串联供电；第五磁轭和第六磁轭通过紧固件 实现紧固连接。
13.根据一些实施方式，辐照装置还包括：控制器，控制器配置 成向开关磁铁提供多个频率不同的电流叠加后的叠加电流，以使 电子束实现偏转和扫描。
14.根据一些实施方式，控制器向开关磁铁提供周期性变化的第 一电流，以偏转电子束；第一电流上叠加波形为三角波的第二电 流，以扫描电子束。
15.根据一些实施方式，第一电流的周期为第一周期，第一周期 依次分成第一开关时间段、第二开关时间段、第三开关时间段和 第四开关时间段；其中，第一开关时间段等于第三开关时间段； 第二开关时间段等于第四开关时间段。
16.根据一些实施方式，当开关磁铁位于第一开关时间段时，控 制器向开关磁铁提供的电流大于0；当开关磁铁位于第二开关时间 段和第四开关时间段时，控制器向开关磁铁提供的电流等于0；当 开关磁铁位于第三开关时间段时，控制器向开关磁铁提供的电流 小于0。
17.根据一些实施方式，第一电流的大小为第二电流的峰峰值的 二分之一。
18.为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种 利用辐照装置杀菌的方法，利用辐照装置杀菌的方法应用于辐照 装置，辐照装置包括加速器和控制器；杀菌方法包括以下步骤： 将被辐照物放置在运输机构上；控制器控制运输机构将被辐照物 运送至辐照装置形成的辐照区；控制器控制辐照装置发射电子束， 以在辐照区对运输机构上的被辐照物的部分表面进行辐照；在辐 照区辐照杀菌后，控制器控制运输机构将被辐照物运离辐照区； 其中，辐照装置还包括用于对电子束进行偏转和扫描的开关磁铁； 设置在开关磁铁的下游的第一偏转磁铁，用于对进入第一偏转磁 铁的电子束进行偏转，以辐照被辐照物的至少部分表面；设置在 开关磁铁的下游的第二偏转磁铁，用于对进入第二偏转磁铁的电 子束进行偏转，以辐照被辐照物的至少部分表面，第一偏转磁铁 和第二偏转磁铁相对且对称设置，以对不同偏转路径的电子束进 行偏转。
19.根据一些实施方式，第一偏转磁铁包括：第一磁轭，第一磁 轭包括相对设置的第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近开关磁铁 设置；第二磁轭，第二磁轭的极面与第一磁轭的极面平行设置； 第一线包，第一线包装配在第一磁轭和第二磁轭上，以向第一磁 轭和第二磁轭供电；其中，第一侧面和第二侧面之间的夹角大于 或等于0
°
；和/或第一侧面和第二侧面之间的夹角小于或等于 5
°
。
20.根据一些实施方式，第二偏转磁铁包括：第三磁轭，第三磁 轭包括相对设置的第三侧面和第四侧面，第三侧面靠近开关磁铁 设置；第四磁轭，第四磁轭的极面与第三磁轭的极面平行设置； 第二线包，第二线包装配在第三磁轭和第四磁轭上，以向第三磁 轭和第四磁轭供电；其中，第三侧面和第四侧面之间的夹角大于 或等于0
°
；和/或第三侧面和第四侧面之间的夹角小于或等于 5
°
。
21.根据一些实施方式，第一偏转磁铁和第二偏转磁铁采用相同 结构的磁铁；第一侧面和第二侧面之间的夹角等于第三侧面和第 四侧面之间的夹角。
22.根据一些实施方式，开关磁铁采用h型二级磁铁。
23.在根据本发明的实施例的辐照装置中，通过上述技术方案， 可以获得如下有益效果的至少一个方面：辐照装置包括加速器、 开关磁铁、第一偏转磁铁和第二偏转磁铁，通过开关磁铁将加速 器发射的电子束在不同的时间进行偏转和扫描，再利用第一偏转 磁铁和第二偏转磁铁分别对不同偏转路径上的电子束再次进行偏 转，以使电子束辐照被辐照物的部分表面；另一方面，利用具有 强穿透能力的电子束对被辐照物表面内外的生物进行直接或是间 接的生物效应，从而达到使得被辐照物表面内外的生物死亡或是 不育的目的，不会对大气环境造成危害。
附图说明
24.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施 方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1是本发明实施方式的辐照装置的结构性示意图。
26.图2是本发明实施方式的辐照装置处于工作状态的结构性示 意图。
27.图3是本发明实施方式的辐照装置的开关磁铁的结构性示意 图。
28.图4是本发明实施方式的辐照装置的第一偏转磁铁的结构性 示意图。
29.图5是本发明实施方式的辐照装置的第二偏转磁铁的结构性 示意图。
30.图6是本发明实施方式的辐照装置的开关磁铁中通电的第一 电流的波形图。
31.图7是本发明实施方式的辐照装置的开关磁铁中通电的第二 电流的波形图。
32.图8是本发明实施方式的辐照装置的开关磁铁中通电的叠加 电流的波形图。以及
33.图9示出了根据本发明的一个示例性实施例的辐照装置的第一 偏转磁铁的上倾角与归一化束流密度的关系示意图。
34.主要元件符号说明：
35.10、辐照装置；100、加速器；110、扫描盒；
36.200、开关磁铁；210、第五磁轭；220、第五线包；230、第 六磁轭；240、第六线包；
37.300、第一偏转磁铁；310、第一磁轭；311、第一侧面；320、 第二磁轭；330、第一线包；
38.400、第二偏转磁铁；410、第三磁轭；411、第三侧面；420、 第四磁轭；430、第二线包；
39.20、被辐照物；
40.30、运输机构。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中 示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或 具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式 是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.可以利用本发明中的辐照系统10对冷链包装箱进行辐照杀菌。 辐照系统10利用
电子束杀菌穿透性强，杀菌均匀彻底，处理速度快的特 点对被辐照物20进行辐照杀菌。除此之外，辐照系统10处理密封包装 的物品时不会残留化学药剂。下述实施例以被辐照物20为冷链包装箱为 例对本发明的辐照系统10行说明，但是并不对本发明的保护范围进行限 定，被辐照物20可以是任何形状的物体。例如球体、六面体、四面体等 立体形状。
43.图1是本发明实施方式的辐照装置10的结构性示意图。图2 是本发明实施方式的辐照装置10处于工作状态的结构性示意图。 参见图1，辐照装置10包括加速器100、开关磁铁200、第一偏转 磁铁300和第二偏转磁铁400。
44.加速器100射出用于辐照的电子束。
45.开关磁铁200设置在电子束的传输路径上，并设置在加速器 100的下游，用于对电子束进行偏转和扫描。
46.参见图1和图2，第一偏转磁铁300设置在开关磁铁200的下 游，用于对进入第一偏转磁铁300的电子束进行偏转，以辐照被 辐照物20的至少部分表面。
47.参见图1和图2，第二偏转磁铁400设置在开关磁铁200的下 游，用于对进入第二偏转磁铁400的电子束进行偏转，以辐照被 辐照物20的至少部分表面。
48.参见图1，加速器100末端安装有扫描盒110，扫描盒110上 安装有开关磁铁200、第一偏转磁铁300和第二偏转磁铁400，扫 描盒110上位于开关磁铁200的下游安装有对称设置的第一偏转 磁铁300和第二偏转磁铁400，以辐照被辐照物20的部分表面。
49.参见图1，第一偏转磁铁300和第二偏转磁铁400相对且对称 设置，以对不同偏转路径的电子束进行偏转。开关磁铁200对电 子束进行偏转，在不同的时间内偏转路径不同，当电子束偏转后 经过第一偏转磁铁300，则第一偏转磁铁300对经过其的电子束再 次进行偏转，以使电子束辐照被辐照物20的部分表面；当电子束 偏转后经过第二偏转磁铁400，则第二偏转磁铁400对经过其的电 子束再次进行偏转，以使电子束辐照被辐照物20的部分表面。
50.图4是本发明实施方式的辐照装置10的第一偏转磁铁300的 结构性示意图。参见图4，第一偏转磁铁300包括第一磁轭310、 第二磁轭320和第一线包330。
51.第一磁轭310包括相对设置的第一侧面311和第二侧面，第 一侧面311靠近开关磁铁200设置。
52.第二磁轭320的极面与第一磁轭310的极面平行设置。
53.第一线包330装配在第一磁轭310和第二磁轭320上，以向 第一磁轭310和第二磁轭320供电。
54.在第一种实施例中，第一侧面311和第二侧面之间的夹角大 于或等于0
°
。
55.在第二种实施例中，第一侧面311和第二侧面之间的夹角小 于或等于5
°
。
56.在第三种实施例中，第一侧面311和第二侧面之间的夹角大 于或等于0
°
，且小于或等于5
°
。
57.图9示出了根据本发明的一个示例性实施例的辐照装置的第一 偏转磁铁的上倾角与归一化束流密度的关系示意图。参见图9，第一 偏转磁铁300的上倾角即为第一侧面311和第二侧面之间的夹角。 参见图9，曲线越水平，其扫描均匀性越好。图9中l1表示第一偏 转磁铁300的上倾角为0
°
，l2表示第一偏转磁铁300的上倾角为 1
°
，l3表示第一偏转磁铁300的上倾角为2.5
°
，l4表示第一偏转 磁铁300的上倾角为4
°
，l5表示第一偏转磁铁300
的上倾角为5
°
。
58.第一侧面311和第二侧面之间的夹角小于或等于5
°
。特别地， 当第一侧面311和第二侧面之间的夹角等于2.5
°
时，电子束从第一 偏转磁铁300的不同位置离开照射在被辐照物20上的束流之间可以 实现相互之间大致平行，进而实现电子束在被辐照物20上的均匀辐 照。
59.图5是本发明实施方式的辐照装置10的第二偏转磁铁400的 结构性示意图。参见图5，第二偏转磁铁400包括第三磁轭410、 第四磁轭420和第二线包430。
60.第三磁轭410包括相对设置的第三侧面411和第四侧面，第 三侧面411靠近开关磁铁200设置。
61.第四磁轭420的极面与第三磁轭410的极面平行设置。
62.第二线包430装配在第三磁轭410和第四磁轭420上，以向 第三磁轭410和第四磁轭420供电。
63.在第一种实施例中，第三侧面411和第四侧面之间的夹角大 于或等于0
°
。
64.在第二种实施例中，第三侧面411和第四侧面之间的夹角小 于或等于5
°
。
65.在第三种实施中，第三侧面411和第四侧面之间的夹角大于 或等于0
°
，且小于或等于5
°
。
66.在一些实施例中，第一偏转磁铁300和第二偏转磁铁400采 用相同结构的磁铁。第一侧面311和第二侧面之间的夹角等于第 三侧面411和第四侧面之间的夹角。也就是说，第一偏转磁铁300 和第二偏转磁铁400对进入其的电子束的偏转角度相同。
67.辐照装置10还包括控制器。控制器配置成向第一偏转磁铁300 和第二偏转磁铁400提供恒定电流。
68.图3是本发明实施方式的辐照装置10的开关磁铁200的结构 性示意图。参见图3，开关磁铁200采用h型二级磁铁。
69.参见图3，开关磁铁200包括第五磁轭210、第五线包220、 第六磁轭230和第六线包240。
70.第五磁轭210由硅钢片压制而成。第五线包220装配在第五 磁轭210上，用于向第五磁轭210供电。第六磁轭230由硅钢片 压制而成。第六线包240装配在第六磁轭230上，用于向第六磁 轭230供电。第五线包220和第六线包240串联供电。第五磁轭 210和第六磁轭230通过紧固件实现紧固连接。
71.图8是本发明实施方式的辐照装置10的开关磁铁200中通电 的叠加电流的波形图。参见图8，控制器配置成向开关磁铁200提 供多个频率不同的电流叠加后的叠加电流，以使电子束实现偏转 和扫描。
72.图6是本发明实施方式的辐照装置10的开关磁铁200中通电 的第一电流的波形图。也就是说，若是控制器单独向开关磁铁200 提供第一电流，则电子束偏转。
73.图7是本发明实施方式的辐照装置10的开关磁铁200中通电 的第二电流的波形图。参见图7，第二电流的波形为三角波，以对 偏转后的电子束扫描展开。也就是说，若是控制器单独向开关磁 铁200提供第二电流，则电子束扫描展开成扇形。
74.参见图6、图7和图8，控制器向开关磁铁200提供周期性变 化的第一电流，以偏转电子束。第一电流上叠加波形为三角波的 第二电流，以扫描电子束。
时被辐照物20的其他侧面未进行辐照。
84.当开关磁铁200位于第三开关时间段时，控制器向开关磁铁 200提供的电流大于0。控制器向开关磁铁200提供的电流大于0 时，电子束依次通过开关磁铁200和第一偏转磁铁300照射在被 辐照物20的朝向左侧的表面上，以对被辐照物20的左侧面进行 辐照杀菌，此时被辐照物20的其他侧面未进行辐照。
85.也就是说，参见图8的一个工作周期内，当开关磁铁200位 于第一开关时间段时，电子束对被辐照物20的右侧进行辐照扫描； 当开关磁铁200位于第二开关时间段时，电子束对被辐照物20的 顶面进行辐照扫描；当开关磁铁200位于第三开关时间段时，电 子束对被辐照物20的左侧进行辐照扫描；当开关磁铁200位于第 四开关时间段时，电子束对被辐照物20的顶面再一次进行辐照扫 描。在开关磁铁200的一个工作周期内，依次对被辐照物20的右 侧、顶面、左侧、顶面进行辐照，实现被辐照物20左侧和右侧的 一次辐照杀菌，被辐照物20顶面的两次辐照杀菌。也即，在开关 磁铁200的一个工作周期内，实现了被辐照物20的三面辐照杀菌。
86.参见图8，第一电流的大小为第二电流的峰峰值的二分之一。
87.在一些实施例中，利用辐照装置10杀菌的方法，该应用于辐 照装置10，辐照装置10包括加速器100和控制器；杀菌方法包括 以下步骤：
88.(1)将被辐照物20放置在运输机构30上。
89.(2)控制器控制运输机构30将被辐照物20运送至辐照装置 10形成的辐照区。
90.(3)控制器控制辐照装置10发射电子束，以在辐照区对运 输机构30上的被辐照物20的部分表面进行辐照。
91.(4)在辐照区辐照杀菌后，控制器控制运输机构30将被辐 照物20运离辐照区。
92.辐照装置10还包括用于对电子束进行偏转和扫描的开关磁铁 200。
93.设置在开关磁铁200的下游的第一偏转磁铁300，用于对进入 第一偏转磁铁300的电子束进行偏转，以辐照被辐照物20的至少 部分表面。
94.设置在开关磁铁200的下游的第二偏转磁铁400，用于对进入 第二偏转磁铁400的电子束进行偏转，以辐照被辐照物20的至少 部分表面，第一偏转磁铁300和第二偏转磁铁400相对且对称设 置，以对不同偏转路径的电子束进行偏转。
95.参见图4，第一偏转磁铁300包括第一磁轭310、第二磁轭320 和第一线包330。
96.第一磁轭310包括相对设置的第一侧面311和第二侧面，第 一侧面311靠近开关磁铁200设置。第二磁轭320的极面与第一 磁轭310的极面平行设置。第一线包330装配在第一磁轭310和 第二磁轭320上，以向第一磁轭310和第二磁轭320供电。
97.在第一种实施例中，第一侧面311和第二侧面之间的夹角大 于或等于0
°
。
98.在第二种实施例中，第一侧面311和第二侧面之间的夹角小 于或等于5
°
。
99.在第三种实施例中，第一侧面311和第二侧面之间的夹角大 于或等于0
°
，且小于或等于5
°
。
100.参见图5，第二偏转磁铁400包括第三磁轭410、第四磁轭420 和第二线包430。
101.第三磁轭410包括相对设置的第三侧面411和第四侧面，第 三侧面411靠近开关磁铁200设置。第四磁轭420的极面与第三 磁轭410的极面平行设置。第二线包430装配在第三磁轭410和 第四磁轭420上，以向第三磁轭410和第四磁轭420供电。
102.在第一种实施例中，第三侧面411和第四侧面之间的夹角大 于或等于0
°
。
103.在第二种实施例中，第三侧面411和第四侧面之间的夹角小 于或等于5
°
。
104.在第三种实施中，第三侧面411和第四侧面之间的夹角大于 或等于0
°
，且小于或等于5
°
。
105.在一些实施例中，第一偏转磁铁300和第二偏转磁铁400采 用相同结构的磁铁。第一侧面311和第二侧面之间的夹角等于第 三侧面411和第四侧面之间的夹角。也就是说，第一偏转磁铁300 和第二偏转磁铁400对进入其的电子束的偏转角度相同。
106.参见图3，开关磁铁200采用h型二级磁铁。
107.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如 下技术效果：
108.辐照装置10包括加速器100、开关磁铁200、第一偏转磁铁 300和第二偏转磁铁400，通过开关磁铁200将加速器100发射的 电子束在不同的时间进行偏转和扫描，再利用第一偏转磁铁300 和第二偏转磁铁400分别对不同偏转路径上的电子束再次进行偏 转，以使电子束辐照被辐照物20的部分表面；另一方面，利用具 有强穿透能力的电子束对被辐照物20表面内外的生物进行直接或 是间接的生物效应，从而达到使得被辐照物20表面内外的生物死 亡或是不育的目的，不会对大气环境造成危害。
109.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中 的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用 于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当 情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施方式例如能够以 除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“第 一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不 能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“包括”和“具有
”ꢀ
以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含 了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于 清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或 对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
110.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、
ꢀ“
左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使 用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简 化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
111.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、
ꢀ“
安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也 可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是 电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以 是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以 具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
112.在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、或“另一 些实施例”、或“在第一种实施例”、或“在第二种实施例”、 或“在第三种实施例”等的描述意指结合该实施例或实例描述的 具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例 或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的 是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者 特点以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
113.虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施 例旨在对本发明的
实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本 发明的一种限制。为了清楚地示出各个部件的细节，附图中的各 个部件并不是按比例绘制的，所以附图中的各个部件的比例也不 应作为一种限制。
114.虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域 普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的 情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和 它们的等同物限定。