[发明专利]用于电子束发射器的电子出射窗箔

说明书

一种用于电子束发射器(100)的电子出射窗箔(106)，该电子束发射器(100)具有电子束发生器(103)并在腐蚀性环境(P1)中操作。电子出射窗箔(106)具有夹层结构，其具有被布置成面对腐蚀性环境(P1)的外侧和被布置成面对电子束发生器(103)的内侧。夹层结构从外侧到内侧看包括用于保护夹层结构免受腐蚀性环境(P1)影响的保护层，用于为夹层结构提供结构支撑的由Ti制成的支撑层，以及用于从夹层结构输送热量的由Al制成的导热层。

技术领域

本发明涉及一种用于在腐蚀性环境中操作的电子束发射器的电子出射窗箔。本发明还涉及一种被布置成向包装材料发射电子从而杀死微生物的电子束发射器，一种具有电子束发射器的食品包装机器，以及一种用于将食品包装在包装中的方法，其中包装材料被来自电子束发射器中的电子辐照。

背景技术

电子束发射器可以用于用电子辐照物体，例如用于表面处理。这种设备通常用于食品包装行业，其中电子束为包装(例如，稍后将被转化为包装的塑料瓶或包装材料)提供有效的灭菌。

电子束灭菌的主要优点是可以避免使用例如H₂O₂(过氧化氢)的湿化学，从而减少这种潮湿环境所需的大量部件和设备。

电子束发射器通常包括连接到电源的灯丝，其中灯丝发射电子。灯丝通常被称为电子束发生器，并且优选地被布置在高真空中，以增加发射电子的平均自由程，其中加速器将发射电子朝向出射窗引导。提供电子出射窗以允许电子从电子束发射器逸出，从而它们可以行进到电子束发射器外部，从而与待灭菌的物体碰撞，并在物体表面释放其能量。

电子出射窗通常具有电子可渗透薄箔，其抵靠电子束发射器进行密封以保持电子束发射器内部的真空。进一步提供栅格形式的冷却支撑板(层支撑结构)，以防止箔由于高真空而塌陷。Ti(钛)由于其在高熔点和电子导磁率之间相当好的匹配以及提供薄膜的能力而通常用作箔材料。

Ti膜的问题在于，它可能会氧化，从而导致寿命和操作稳定性降低。由于膜面对电子束发射器周围的大气(其为腐蚀性环境，因为空气包含一定量的氧气)，因此会发生氧化。此外，由离开电子束发射器的空气中的电子产生的等离子体也引起氧化或腐蚀。

为了实现出射窗的长寿命，在电子束发射器的操作过程中，优选不应超过大约250℃的最高温度。通常，高性能电子束发射器被设计为在用于对运行的卷材形式的包装材料进行灭菌时，在80keV下以高达100m/min提供22kGy。因此，普通Ti箔可以不与这种高性能电子束发射器一起使用，因为透射通过窗的发射电子的量可能导致温度远高于该临界值。

在填充机器(即被设计为形成包装、用食品填充包装并随后密封包装的机器)中，灭菌不仅对于包装而且对于机器本身而言都是关键的过程。在这种机器灭菌(优选在启动期间进行)期间，出口窗的外部经常暴露于用于机器灭菌的化学品。通常用于这种应用的高腐蚀性物质(如H₂O₂)将通过蚀刻Ti来影响出射窗。如图所示，随着时间的推移，大气中的氧气和/或由电子产生的等离子体也可能氧化Ti。

为克服上述缺点，已经提出了改善出口窗性质的不同解决方案。

例如，专利文献EP0480732B描述了一种窗出射箔，其由Ti箔和通过Ti/Al结构的热扩散处理而形成金属间化合物的Al保护层组成。该解决方案可适用于相对较厚的出射窗，即允许保护层厚度大于1微米的窗。

专利文献EP0622979A公开了一种窗出射箔，其由Ti箔和在出射箔的面向待辐照物体的一侧上的氧化硅保护层组成。尽管Ti箔可以受到这种层保护，但是氧化硅非常脆并且当提供真空时在允许箔弯曲的区域(即，支撑板的格栅之间的区域)中很容易破裂。该缺点使得EP0622979A的箔不适于出口箔呈现局部曲率的应用，例如使用与出口箔接触布置的栅格状冷却板的电子束发射器。

因此，需要改进用于电子束发射器(特别是用于食品工业中用于包装材料和包装灭菌的这种发射器)的电子出射窗箔。