DE102008051519B4 - Electron beam with exit window and X-ray source - Google Patents

Abstract

Elektronenstrahler (10) zur Erzeugung von Elektronenstrahlen mit einer Energie kleiner oder gleich 300 keV, aufweisend ein evakuiertes Gehäuse (1) mit einem durch ein, für die Elektronenstrahlen durchlässiges, Fenster (8) abgedeckten Strahlenaustrittsfenster (6) welches das Gehäuse (1) gegenüber dem atmosphärischen Druck verschließt und wobei das Fenster (8) eine Dicke zwischen 1 und 100 µm aufweist und zum Abführen der durch die durch das Fenster durchtretende und/oder auftreffende Elektronenstrahlung erzeugten Wärme aus einem hoch wärmeableitenden Material besteht, wobei das wärmeableitende Material des Fensters (8) aus einem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) ausgebildet ist und eine derartige räumliche Ausrichtung seiner Struktur aufweist, dass eine für die Wärmeübertragung besonders gut wärmeleitende Strukturausrichtung mit der Hauptausbreitungsrichtung der Ebene des Fensters übereinstimmt.Electron emitter (10) for generating electron beams with an energy of less than or equal to 300 keV, comprising an evacuated housing (1) with a radiation exit window (6) covered by a window (8) which is permeable to the electron beams and which faces the housing (1) closes off the atmospheric pressure and the window (8) has a thickness between 1 and 100 µm and for dissipating the heat generated by the electron radiation passing through and / or impinging it consists of a highly heat-dissipating material, the heat-dissipating material of the window ( 8) is formed from a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) and has such a spatial alignment of its structure that a structural alignment that is particularly good for heat transfer matches the main direction of propagation of the plane of the window.

Description

Die Erfindung beschreibt einen Elektronenstrahler zur Erzeugung ionisierender Strahlung, insbesondere von Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen, aufweisend ein insbesondere evakuiertes Gehäuse mit einem von einem, für die Elektronenstrahlung durchlässigen, Fenster abgedeckten Strahlenaustrittsfenster und ein Fenster für ein Strahlenaustrittsfenster eines Elektronenstrahlers. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung des Elektronenstrahlers.The invention relates to an electron emitter for generating ionizing radiation, in particular electron beams or X-rays, comprising a particular evacuated housing with one of a, transparent to the electron beam, window covered beam exit window and a window for a beam exit window of an electron gun. Furthermore, the invention relates to the use of the electron gun.

Elektronenstrahler nennt man auch solche elektrischen Röhren, die einen in ihrem Inneren zwischen einer Anode und einer Kathode erzeugten Elektronenstrahl durch ein hierfür vorgesehenes Strahlenaustrittsfenster mit einem geeigneten Fenster, dem so genannten Lenard-Fenster, in die Atmosphäre gelangen lassen. Als ein Fenster wird in vorliegender Spezifikation stets eine vorzugsweise dünnwandige Abdeckung einer Fensteröffnung eines Elektronenstrahlers bezeichnet, wie es in der Elektronenstrahl- bzw. der Röntgentechnik üblich ist.Electron emitters are also known as those electric tubes that allow an electron beam generated in its interior between an anode and a cathode through a designated radiation exit window with a suitable window, the so-called Lenard window, get into the atmosphere. As a window, a preferably thin-walled cover of a window opening of an electron emitter is always referred to in the present specification, as is usual in electron beam or X-ray technology.

Die Elektronenstrahler werden in steigendem Maße industriell eingesetzt. Anwendungsfelder sind beispielsweise eine schnelle Polymerisation von Lacken und Körpern aus Kunststoffen ohne Wärmezufuhr oder chemische Zusatzstoffe, Sterilisation von Lebensmitteln und deren Behältern sowie von medizinischen Artikeln und anderem.The electron guns are increasingly being used industrially. Fields of application are, for example, rapid polymerisation of paints and bodies made of plastics without heat supply or chemical additives, sterilization of foods and their containers as well as of medical articles and others.

Da die Schwächung insbesondere der Elektronenstrahlen in Materialien mit deren Ordnungszahl zunimmt, werden für diese Fenster vorzugsweise Materialien aus Elementen niedriger Ordnungszahl wie Beryllium, Aluminium, Titan o. A. verwendet.Since the weakening of, in particular, electron beams in materials increases with their atomic number, materials of elements of low atomic number, such as beryllium, aluminum, titanium, or the like, are preferably used for these windows.

Auch die Dicke des Fensters wird so gering wie möglich gewählt, damit die Strahlenschwächung in dem Fenster geringer ausfällt. Trotzdem muss eine leckfreie Vakuum-Abdichtung gegen den äußeren Atmosphärendruck gewährleistet sein, besonders wenn man auf eine ständig einsatzbereite Vakuumpumpe verzichten will. Üblich sind Scheibendicken im Bereich um etwa 10 μm. Wegen seiner extrem hohen Dehnungsfestigkeit wird beispielsweise überwiegend Titan für Elektronenstrahlfenster verwendet. Titan weist jedoch immerhin eine Ordnungszahl von 22 auf.The thickness of the window is also chosen as small as possible so that the beam attenuation in the window is lower. Nevertheless, a leak-free vacuum seal against the outside atmospheric pressure must be ensured, especially if one wants to do without a vacuum pump which is ready for use all the time. Disc thicknesses in the range of about 10 μm are customary. Because of its extremely high tensile strength, for example, predominantly titanium is used for electron beam windows. However, titanium has an atomic number of 22 after all.

Andererseits verliert ein Elektronenstrahl durch die physikalisch bedingte Schwächung infolge einer Vielzahl von Stößen bei der Elektronenabsorption im Material des Fensters einen so hohen Energiebetrag, dass diese Fenster in der Regel über eine zusätzliche, beispielsweise honigwabenartige Struktur aus Kupfer gestützt und gekühlt werden müssen, wodurch die spezifische Strahlungsleistung des Elektronenstrahlers begrenzt wird.On the other hand, due to the physical weakening caused by a large number of shocks in the absorption of electrons in the material of the window, an electron beam loses such a high amount of energy that these windows must generally be supported and cooled by an additional, for example, honeycomb-like structure of copper, whereby the specific Radiation power of the electron gun is limited.

In dem Dokument US 2004/0125919 A1 ist ein Fenster aus HOPG-Material für die Röntgen-Strahlenerzeugung beschrieben. Hier handelt es sich um ein Fenster für Röntgen-Strahlenerzeugung, bei dem die verwendeten Fensterscheibendicken von 0,5–1,5 mm für Röntgenanwendungen auch mit „weicher” Röntgenstrahlung ausreichend dünn sind. Strahlenaustrittsfenster aus HOPG dieser Dicke lassen jedoch keine nennenswerten Elektronenstrahlen mit kinetischen Energien von einigen hundert keV oder darunter, bzw. weiche Röntgenstrahlen mit Photonen-Energien unter 1 keV (XUV = extreme Ultra-Violett-Strahlung) durch und eignen sich daher nicht, Strahlenaustrittsfenster von Elektronen- oder XUV-Strahlern abzudichten.In the document US 2004/0125919 A1 is a window of HOPG material for X-ray generation described. This is a window for X-ray generation, in which the window pane thicknesses of 0.5-1.5 mm used are sufficiently thin for X-ray applications even with "soft" X-ray radiation. However, HOPG beam exit windows of this thickness do not pass any significant electron beams with kinetic energies of a few hundred keV or below, or soft X-rays with photon energies below 1 keV (XUV = extreme ultraviolet radiation) and are therefore not suitable for beam exit windows of To seal electron or XUV radiators.

HOPG ist ein hochorientierter pyrolytischer Graphit bzw. Kohlenstoff (Highly Oriented Pyrolytic Graphite), dessen Streuung der C-Achsenorientierung der Atome unter etwa 1 Grad liegt. Es hat einem Metall ähnliche Eigenschaften: es ist glänzend, hat eine hohe Dehnungsfestigkeit, ist stromleitend und in der Orientierungsrichtung sehr hoch wärmeleitend. Außerdem ist es in dickeren Formstücken spröde und blättrig, während es als eine dünne Folie ausgebildet äußerst flexibel wirkt.HOPG is a highly oriented pyrolytic graphite or carbon (Highly Oriented Pyrolytic Graphite) whose scatter of C-axis orientation of the atoms is below about 1 degree. It has similar properties to a metal: it is shiny, has high tensile strength, conducts electricity and is very highly thermally conductive in the direction of orientation. In addition, it is brittle and blättrig in thicker fittings, while it acts as a thin film is extremely flexible.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 038 417 A1 beschreibt die Kühlung eines Targets von Röntgenröhren. Hierbei treffen die in der elektrischen Röhre zwischen der Kathode und Anode durch die angelegte Spannung beschleunigten Elektronen auf das Target und erzeugen bei ihrer Abbremsung anteilig nur zu 1–2% Röntgenstrahlung, während der Rest ihrer kinetischen Energie mit mindestens 98% Anteil Wärme erzeugt. Die Abführung dieser Verlustwärme von dem Target ist ein allgemeines Problem bei Röntgenröhren und wird durch den Einsatz des HOPG-Materials als Wärmeableiter verbessert. Hierbei wird die hohe Wärmeleitfähigkeit des HOPG-Materials in einer Orientierungsebene in der Weise ausgenutzt, indem die Lage dieser hoch wärmeleitenden Schichten überwiegend senkrecht zur Targetebene angeordnet wird.The publication DE 10 2006 038 417 A1 describes the cooling of a target of x-ray tubes. Here, the accelerated in the electric tube between the cathode and anode by the applied voltage electrons hit the target and generate when braking proportionately only to 1-2% X-rays, while the rest of their kinetic energy generates at least 98% share heat. The dissipation of this heat loss from the target is a common problem with X-ray tubes and is enhanced by the use of the HOPG material as a heat sink. In this case, the high thermal conductivity of the HOPG material in an orientation plane is exploited in such a way that the position of these highly thermally conductive layers is arranged predominantly perpendicular to the target plane.

In der US 3 916 200 A ist ein Detektor für Röntgen-Gamma- und Partikel-Strahlung beschrieben, der mit einem dünnen Fenster aus HOPG von einer Dicke zwischen 2,5 und 25 μm versehen ist. Die dabei anfallende Wärmeentwicklung spielt keine nennenswerte Rolle, so dass dieses HOPG-Fenster nicht wie bei einem Elektronenstrahler große Wärmemengen bewältigen muss.In the US Pat. No. 3,916,200 is a detector for X-ray gamma and particle radiation described, which is provided with a thin window of HOPG of a thickness between 2.5 and 25 microns. The resulting heat development plays no significant role, so that this HOPG window does not have to deal with large amounts of heat as in an electron gun.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenstrahler zur Erzeugung ionisierender Strahlung, insbesondere von Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen derart zu verbessern, dass der Wirkungsgrad des Elektronenstrahlers erhöht wird, d. h. anteilig weniger Energie in Verlustwärme umgewandelt wird. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, die maximal erreichbare spezifische Austrittstrahlungsleistung des Elektronenstrahlers zu erhöhen und dadurch eine kompaktere Bauweise des Elektronenstrahlers zu ermöglichen.The invention is based on the object of an electron emitter for generating ionizing radiation, in particular of electron beams or to improve X-rays such that the efficiency of the electron gun is increased, ie proportionately less energy is converted into heat loss. Furthermore, it is the object of the invention to increase the maximum achievable specific exit radiation power of the electron gun and thereby enable a more compact design of the electron gun.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 14 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.This object is achieved by the features of claims 1, 12 and 14. Advantageous embodiments of the invention are defined in the subclaims.

Die Erfindung geht nach einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt von einem Elektronenstrahler zur Erzeugung von ionisierender Strahlung, insbesondere von Elektronen- oder Röntgenstrahlen, aus, aufweisend ein vorzugsweise evakuiertes Gehäuse mit einem durch ein, für die Elektronenstrahlung durchlässiges, Fenster abgedeckten Strahlenaustrittsfenster.According to a first aspect of the invention, the invention relates to an electron emitter for generating ionizing radiation, in particular of electron beams or X-rays, comprising a preferably evacuated housing with a radiation exit window covered by a window permeable to the electron radiation.

Aus der US2005/123096 A1 ist eine Elektronenstahlquelle bekannt, die zur Erzeugung von Röntgenstrahlung mittels eines außerhalb des Vakuumgehäuses angeordneten Targets dient. Das Fenster besteht aus Si-Material.From the US2005 / 123096 A1 For example, an electron beam source is known which serves to generate X-ray radiation by means of a target arranged outside the vacuum housing. The window is made of Si material.

Die DE 196 00 298 C2 beschreibt ein Verfahren zum Extrahieren eines Ionenstromes von einem Raum hohen Vakuums zu einem Raum niederen Vakuums durch einen dünnen Ionen-Strom-Film, welcher ein Element mit einer einheitlichen Kristallorientierung ist. Der Ionenstrom bewegt sich dabei parallel zur Richtung der Kristallorientierung.The DE 196 00 298 C2 describes a method for extracting an ionic current from a high vacuum space to a low vacuum space through a thin ionic current film which is an element having a uniform crystal orientation. The ion current moves parallel to the direction of the crystal orientation.

Mit der DE 15 89 773 A wurde eine Kathodenstrahlröhre mit einem elektronendurchlässigen Fenster bekannt, welches an seiner Innenseite durch ein Gitter abgestützt ist. Für das Fenster werden zweckmäßig Aluminium, Lithium, Titan oder Beryllium oder Legierungen, wie Aluminium und Kupfer, Aluminium und Beryllium oder Magnesium und Thorium verwendet.With the DE 15 89 773 A For example, a cathode-ray tube with an electron-permeable window has been known, which is supported on its inside by a grid. For the window are suitably used aluminum, lithium, titanium or beryllium or alloys such as aluminum and copper, aluminum and beryllium or magnesium and thorium.

Die DE 31 08 006 A1 schließlich beschreibt Methoden zur vakuumdichten Verbindung der Bestandteile von Strahlenaustrittsfenstern.The DE 31 08 006 A1 Finally, methods for the vacuum-tight connection of the components of radiation exit windows are described.

Weiterhin ist aus dem NSLS-II Preliminary Design Report „Experimental Facilities Chapter 6: XPD – powder Diffraction X-ray Beamline” der Einsatz von HOPG-Folien bei der powder diffraction zur Realisierung von Filtern bekannt.Furthermore, from the NSLS-II Preliminary Design Report "Experimental Facilities Chapter 6: XPD - Powder Diffraction X-ray Beamline" the use of HOPG films in the powder diffraction for the realization of filters is known.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Fenster des Strahlenaustrittsfensters zum Abführen der durch die das Fenster durchtretende und/oder auftreffende Elektronenstrahlung erzeugten Wärme aus einem hoch wärmeleitenden Material hergestellt ist. Hierdurch kann die Verlustwärme, die in dem Material des Fensters auftritt, zu dem Rand des Fensters abgeleitet werden. Hierdurch kann die in dem Fenster auftretende Wärme über den Rand der Fensterscheibe und den Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters in die Halterung des Fensters fließen. Die Halterung des Fensters kann die zu ihr geleitete Wärme vorzugsweise aufnehmen, speichern sowie an die Umgebung abstrahlen und ableiten.A particular advantage of the invention is that the window of the beam exit window for dissipating the heat generated by the electron beam passing through and / or impinging the window is made of a highly heat-conductive material. This allows the heat loss that occurs in the material of the window to be dissipated to the edge of the window. As a result, the heat occurring in the window can flow over the edge of the window pane and the window edge of the radiation exit window into the holder of the window. The holder of the window can preferably absorb the heat conducted to it, store and radiate to the environment and dissipate.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung resultiert daraus, dass das wärmeableitende Material des Fensters aus einem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Ordered Pyrolytic Graphite) ausgebildet ist. Das hochorientierte pyrolytische Graphit, das sogenannte HOPG, weist eine um einen Faktor 4 bessere Wärmeleitfähigkeit als Kupfer auf, aber eine um den Faktor 60 bessere Wärmeleitfähigkeit als Titan, wodurch es möglich ist, eine um eine bis zwei Größenordnungen höhere Verlustwärmeleistung von dem Fenster des Strahlenaustrittsfensters abzuleiten. In einem Vergleichsbeispiel beträgt diese Verlustwärmeleistung bei gegebener Öffnungsgröße des Strahlenaustrittsfensters bei Verwendung konventioneller Materialien, wie etwa dem Titan, ungefähr 10 Watt, wogegen bei der Verwendung des HOPG eine Verlustwärmeleistung in der Größenordnung von mehreren 100 Watt erreichbar ist, ohne dass das Material des Fensters thermisch zerstört wird. Dementsprechend in gleichem Maße wie die Verlustwärmeleistung verhält sich der Anteil der hindurchgelassenen Teilchenstrahlung.A further advantage of the invention results from the fact that the heat-dissipating material of the window is formed from a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Ordered Pyrolytic Graphite). The highly oriented pyrolytic graphite, the so-called HOPG, has a thermal conductivity better than copper by a factor of 4, but a thermal conductivity better than that of titanium by a factor of 60, which makes it possible to increase the heat loss by one to two orders of magnitude from the window of the beam exit window derive. In a comparative example, for a given aperture size of the beam exit window using conventional materials, such as titanium, this heat loss performance is approximately 10 watts, whereas using HOPG achieves a dissipated heat output on the order of several hundred watts, without the material of the window being thermal gets destroyed. Accordingly, to the same extent as the heat loss performance, the proportion of the transmitted particle radiation behaves.

Es hat sich ferner überraschenderweise herausgestellt, dass selbst dünne Fenster aus HOPG in der Größenordnung von etwa 10 μm Dicke imstande sind, die durch einen Elektronenstrahl in diese dünne Schicht des Fensters abgegebene Leistung in der Größenordnung von 100 W abzuführen, sofern der Fensterrand entsprechend gekühlt wird.It has also surprisingly been found that even thin windows of HOPG of the order of magnitude of about 10 μm thick are able to dissipate the power delivered by an electron beam into this thin layer of the window of the order of 100 W, provided the edge of the window is cooled accordingly ,

Das wärmeableitende Material des Fensters, HOPG, weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine derartige räumliche Ausrichtung seiner Struktur auf, dass eine für die Wärmeübertragung besonders gut wärmeleitende Strukturausrichtung mit der Hauptausbreitungsrichtung der Ebene des Fensters übereinstimmt. Hierdurch ist gewährleistet, dass die anfallende Verlustwärme besonders gut zu dem Rand des Fensters und über ihn zum Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters geleitet wird. Dagegen ist eine gute Wärmeleitung in der senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung der Ebene des Fensters weisenden Richtung nicht erforderlich, weil die Innenseite des Fensters von wärmeisolierendem Vakuum umgeben und die Außenseite des Fensters von einer ebenso schlecht wärmeleitenden Atmosphäre umhüllt ist.The heat-dissipating material of the window, HOPG, according to a preferred embodiment of the invention has such a spatial orientation of its structure that a heat transfer particularly good heat-conducting structure alignment with the main propagation direction of the plane of the window matches. This ensures that the resulting heat loss is particularly well directed to the edge of the window and over him to the window edge of the beam exit window. In contrast, a good heat conduction in the direction perpendicular to the main direction of propagation of the plane of the window facing direction is not required because the inside of the window surrounded by heat-insulating vacuum and the outside of the window is enveloped by an equally poor thermal conductivity atmosphere.

Die Abführung der Verlustwärme, die aus dem Fenster 5 zu ihrem Rand fließt, wird besonders bevorzugt über einen Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters realisiert, der als ein erstes wärmeableitendes Mittel zum Ableiten der an dem Rand des Fensters auftreffenden Wärme ausgebildet ist. Hierdurch kann die zum Rand des Fensters geleitete Wärme weiter in das Material und in das Volumen der Halterung des Fensters fließen. Somit dient die äußere Fläche der Halterung des Fensters als ein Wärmeabstrahler, der die Wärme an die umgebende Luft abgibt. The dissipation of the heat lost from the window 5 flows to its edge, is particularly preferably realized via a window edge of the radiation exit window, which is formed as a first heat-dissipating means for dissipating the heat impinging on the edge of the window. As a result, the heat conducted to the edge of the window can continue to flow into the material and into the volume of the holder of the window. Thus, the outer surface of the mounting of the window serves as a heat radiator, which dissipates the heat to the surrounding air.

Um die auf diese Weise in die Halterung des Fensters fließende Verlustwärme noch effektiver abzuführen, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung an den als erstes wärmeableitendes Mittel zum Ableiten der an dem Rand des Fensters auftreffenden Wärme verwendeten Fensterrand wenigstens ein weiteres zweites wärmeableitendes Mittel angekoppelt. In bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung weist dieses zweite wärmeleitende Mittel wenigstens einen Wärmeleiter auf, der aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen wärme- leitenden Metall, Metall-Legierung oder einer Keramik, beispielsweise aus AlN ausgebildet ist. Solche Wärmeleiter sind massiv ausgebildet und können zweckgemäß ganz unterschiedliche Formen und Profile aufweisen.In order to dissipate the heat loss flowing in this way into the holder of the window even more effectively, according to a further preferred embodiment of the present invention, at least one further second heat-dissipating means is coupled to the window edge used as the first heat-dissipating means for dissipating the heat impinging on the edge of the window , In preferred embodiments of the present invention, this second heat-conducting means comprises at least one heat conductor made of copper, aluminum or another heat-conducting metal, metal alloy or a ceramic, for example made of AlN. Such heat conductors are solid and may suitably have very different shapes and profiles.

Das zweite wärmeableitende Mittel kann besonders bevorzugt wenigstens einen Wärmeleiter aufweisen, der aus dem oben beschriebenen, hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Ordered Pyrolytic Graphite) ausgebildet ist. Auch an dieser Stelle leistet das gleiche HOPG-Material durch seine mehrfach bessere Wärmeleitfähigkeit besonders hohe Wärmeableitungsleistung.The second heat-dissipating agent may particularly preferably comprise at least one heat conductor, which is formed from the above-described highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Ordered Pyrolytic Graphite). Also at this point makes the same HOPG material due to its multiple better thermal conductivity particularly high heat dissipation performance.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers weist das zweite wärmeableitende Mittel wenigstens einen Wärmeleiter auf, der als eine flüssigkeitsgefüllte Röhre (Heat Pipe) ausgebildet ist. Solche als Heat Pipes genannten flüssigkeitsgefüllten Röhren sind in der Lage, die Wärme auch bei sehr geringen Temperaturunterschieden und über eine relativ große Strecke zu übertragen, wodurch die Verlustwärme schneller und weiter weg von dem Fenster ableitbar ist.In a further preferred embodiment of the electron emitter according to the invention, the second heat-dissipating means has at least one heat conductor, which is formed as a liquid-filled tube (heat pipe). Such liquid-filled tubes, called heat pipes, are capable of transferring heat even at very small temperature differences and over a relatively long distance, allowing the heat loss to be dissipated faster and farther away from the window.

Eine weitere vorteilhafte Fortentwicklung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das zweite wärmeableitende Mittel wenigstens einen Wärmeleiter aufweist, der als ein Peltierelement ausgebildet ist. Ein Peltierelement verschafft durch eine elektrisch erzeugte Kühlung eine größere Temperaturdifferenz zwischen dem zu kühlenden Fenster und dem letztlich wärmeableitenden Mittel. Hierdurch kann die Wärmeableitungsleistung weiterhin gesteigert werden.A further advantageous development of the present invention is that the second heat-dissipating means comprises at least one heat conductor, which is formed as a Peltier element. A Peltier element provides by means of an electrically generated cooling a larger temperature difference between the window to be cooled and the ultimately heat-dissipating agent. As a result, the heat dissipation performance can be further increased.

Wenigstens das erste oder das zweite wärmeableitende Mittel ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in Form wenigstens eines Kanals ausgebildet, welcher von einem Kühlmittel durchströmt ist. Dieser Kanal ist erfindungsgemäß insbesondere nahe dem Fensterrand vorgesehen, wodurch die an dem Fensterrand von dem Rand des Fensters ankommende Verlustwärme ortsnah durch ein strömendes Kühlmittel wie Wasser, Luft, Gas o. ä. aufgenommen werden kann. Der Fensterrand kann auch auf seiner Außenseite mit Kühlrippen zur Kühlung mit einem Luftstrom, sei es durch natürliche Konvektion oder mittels eines Ventilators, versehen sein.At least one of the first and the second heat-dissipating means is in the form of at least one channel, through which a coolant flows, according to a further preferred embodiment of the invention. This channel is inventively provided in particular near the edge of the window, whereby the heat of the incoming from the edge of the window at the edge of the window can be accommodated by a flowing coolant such as water, air, gas o. Ä. The edge of the window can also be provided on its outside with cooling fins for cooling with an air flow, be it by natural convection or by means of a fan.

Einen besonderen Vorteil für eine effektive Wärmeableitung erreicht man, wenn das Fenster mit dem Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung vakuumdicht und wärmeleitend zusammengefügt sind. Je nach Erfordernissen einer Anwendung beträgt die Dicke des Fensters erfindungsgemäß zwischen 1 und 100 μm. In besonders bevorzugten Ausgestaltungen und Anwendungen der vorliegenden Erfindung beträgt die Dicke des Fensters zwischen 1 und 30 μm und noch bevorzugter zwischen 1 und 15 μm. Insbesondere eine Dicke des Fensters im Bereich von 10 μm erfüllt die gestellten Aufgaben der Erfindung. Bei dieser Dicke weist das erfindungsgemäß bevorzugt verwendete HOPG-Material des Fensters eine sehr gute Durchlässigkeit für die Elektronen, eine hohe Wärmeableitungsleistung und eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit, die durch die Druckdifferenz zwischen äußerer Atmosphäre und dem inneren Vakuum gefordert ist, auf.A particular advantage for an effective heat dissipation is achieved when the window with the window edge of the radiation exit window in an embodiment according to the invention are vacuum-tight and heat-conductive joined together. Depending on the requirements of an application, the thickness of the window according to the invention is between 1 and 100 μm. In particularly preferred embodiments and applications of the present invention, the thickness of the window is between 1 and 30 microns, and more preferably between 1 and 15 microns. In particular, a thickness of the window in the range of 10 microns meets the stated objects of the invention. At this thickness, the HOPG material of the window preferably used in the invention has a very good electron transmission, high heat dissipation performance, and sufficiently high mechanical strength required by the pressure difference between the external atmosphere and the internal vacuum.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers ergibt sich, wenn im Strahlengang der Elektronenstrahlung außerhalb des Gehäuses des Elektronenstrahlers ein Röntgen-Target, beispielsweise eine Wolframplatte, angeordnet wird, wobei das Röntgen-Target durch die auf ihn auftreffende Elektronenstrahlung eine Röntgenstrahlung erzeugt. Die auf diese Art erzeugte Röntgenstrahlung kann zum direkten Bestrahlen von Gegenständen verwendet werden, wobei die Abstrahlung der sekundär erzeugten Röntgenstrahlen direkt in die Atmosphäre ohne irgendeinem Fenster erfolgt und folglich die Zuführung der zu bestrahlenden Gegenstände besonders einfach und preiswert gestaltet werden kann. Die Wellenlänge der so erzeugten Röntgenstrahlung hängt von der kinetischen Energie der Elektronen ab, die den Elektronenstrahl ausbilden, und kann somit über diese relativ einfach eingestellt werden.An advantageous development of the electron emitter according to the invention results when in the beam path of the electron beam outside the housing of the electron emitter, an X-ray target, such as a tungsten plate, is arranged, wherein the X-ray target generates an X-radiation by the incident on it electron radiation. The X-ray generated in this way can be used for direct irradiation of objects, whereby the radiation of the secondarily generated X-rays is directly into the atmosphere without any window and consequently the supply of the objects to be irradiated can be made particularly simple and inexpensive. The wavelength of the X-rays thus generated depends on the kinetic energy of the electrons forming the electron beam and thus can be set relatively easily via them.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der vorliegenden Erfindung lässt sich dadurch erreichen, dass an dem Elektronenstrahler ein weiteres evakuiertes oder gasgefülltes Teilgehäuse beziehungsweise Zusatzgehäuse derart angeordnet ist, dass die durch das Fenster aus dem Elektronenstrahler austretende Elektronenstrahlung in dieses Teilgehäuse eintritt.A particularly advantageous application of the present invention can be achieved in that at the electron emitter another evacuated or gas-filled part housing or additional housing is arranged such that the exiting through the window from the electron beam electron beam enters this sub-housing.

Dieses Zusatzgehäuse, beziehungsweise Teilgehäuse, bildet einen Röntgenaufsatz, indem in diesem Zusatzgehäuse im Strahlengang der Elektronenstrahlung ein Röntgen-Target angeordnet wird, das durch die auf ihn auftreffende Elektronenstrahlung eine Röntgenstrahlung erzeugt. Im Gegensatz zur vorherigen Ausgestaltung erlaubt diese, die Röntgenstrahlung in einem evakuierten oder mit einem gewünschten Gas gefüllten Raum zu erzeugen, ohne das Vakuum des eigentlichen Elektronenstrahlers zu beeinflussen.This additional housing, or sub-housing, forms an X-ray attachment by an X-ray target is disposed in this additional housing in the beam path of the electron beam, which generates an X-radiation by the incident on him electron beam radiation. In contrast to the previous embodiment, this allows to generate the X-radiation in an evacuated or filled with a desired gas space without affecting the vacuum of the actual electron gun.

Diese bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnungen ermöglichen eine besonders wirtschaftliche modulare Bauweise von Elektronenstrahlern und Röntgenstrahlern. Am günstigsten werden hierdurch so genannte weiche Röntgenstrahlen, d. h. Röntgenstrahlen an dem langwelligen Bereichsrand der Röntgenstrahlen erzeugt. Im Gegensatz zu harter Röntgenstrahlung, die sehr gut durch Materialien hindurchtritt, wird diese weiche Röntgenstrahlung in großem Maße bereits durch Luft oder dünnes Material eines Fensters effektiv geschwächt. Bei beiden oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen treten die weichen Röntgenstrahlen nicht durch irgendein Fenster und können direkt einer Anwendung zugeführt werden.These preferred arrangements according to the invention enable a particularly economical modular design of electron emitters and X-ray emitters. The most favorable thereby so-called soft X-rays, d. H. X-rays generated at the long-wavelength region edge of the X-rays. In contrast to hard x-ray radiation, which passes very well through materials, this soft x-ray radiation is effectively weakened to a great extent already by air or thin material of a window. In both embodiments of the present invention described above, the soft X-rays do not pass through any window and can be directly applied to an application.

Erfindungsgemäß wird der Rand des Fensters mit dem Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters mithilfe einer materialschmelzenden Verbindung wie dem Hartlöten oder Diffusions-Schweißen oder durch Verkleben zusammengefügt. Hierbei wird die Fügestelle erfindungsgemäß besonders bevorzugt derart ausgelegt, dass sie sowohl Zugkräfte wie auch Wärme zu übertragen vermag. Hierdurch ist die Fügestelle in der Lage, neben einer erforderlichen vorteilhaften Vakuumdichtheit und der oben beschriebenen hohen Wärmeleitfähigkeit auch eine Beanspruchung des dünnen Fensters aus HOPG auf Zugkraft zu gewährleisten. Das Fenster ist hierdurch mit dem Fensterrand kraftschlüssig verbunden und wölbt sich unter der durch die Druckdifferenz zwischen der äußeren Atmosphäre erzeugten Kraft und dem innenliegenden Vakuum möglichst geringfügig durch. Durch diese breite geringfügige Durchwölbung wird das Fenster gedehnt und somit auf Zug beansprucht. Die Dehnungsfestigkeit des erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzten Fenstermaterials HOPG ist sehr hoch und ist mit der des Titans vergleichbar, so dass eine denkbar vorteilhafte mechanische Beanspruchung vorliegt. Insbesondere hierdurch ist es möglich, die Öffnung des Strahlenaustrittsfensters beziehungsweise das Fenster größer zu gestalten und damit den Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers auszuweiten. Ferner kann die Form des Strahlenaustrittsfensters beziehungsweise des Fensters hierdurch nicht nur kreisrund ausgebildet werden, sondern eine nahezu beliebige geometrische Form aufweisen. Beispielsweise kann diese Öffnung rechteckig oder streifenförmig ausgebildet werden oder eine beliebige, durch eine Anwendung bedingte Form aufweisen.According to the invention, the edge of the window is joined to the window edge of the beam exit window by means of a material-melting connection, such as brazing or diffusion welding or by gluing. Here, the joint is inventively particularly preferably designed such that it is able to transmit both tensile forces and heat. As a result, the joint is able to ensure in addition to a required advantageous vacuum tightness and the high thermal conductivity described above, a load on the thin HOPG window on traction. The window is thereby frictionally connected to the edge of the window and bulges as slightly as possible under the force generated by the pressure difference between the external atmosphere and the internal vacuum. Through this wide slight bulge, the window is stretched and thus claimed to train. The tensile strength of the inventively preferably used window material HOPG is very high and is comparable to that of titanium, so that a conceivable advantageous mechanical stress is present. In particular, this makes it possible to make the opening of the beam exit window or the window larger and thus expand the scope of the electron gun according to the invention. Furthermore, the shape of the beam exit window or of the window can not only be formed circular in this way, but also have an almost arbitrary geometric shape. For example, this opening can be formed rectangular or strip-shaped or have any conditional by an application form.

Ganz besonders vorteilhaft lassen sich hierdurch Röntgenstrahler mit einer so genannten weichen Röntgenstrahlung produzieren. Die weiche Röntgenstrahlung ist als so genannte XUV-Strahlung beziehungsweise X-Strahlung eine langwellige Röntgenstrahlung. Sie wird häufig als Submillimeterstrahlung bezeichnet und meistens anstatt durch Wellenlänge durch ihre zugehörige Photonenenergie beschrieben, die zwischen 10 und 1.000 Elektronenvolt liegt.This makes it possible to produce x-ray emitters with a so-called soft x-ray radiation in a particularly advantageous manner. The soft X-ray radiation is a so-called XUV radiation or X-radiation long-wave X-radiation. It is often referred to as submillimeter radiation and is described, rather than by wavelength, by its associated photon energy, which is between 10 and 1000 electron volts.

Derartige weiche Röntgenstrahlung ist nicht in der Lage, wenig geschwächt durch die verschiedensten Materialien hindurchzutreten, wie die harte Röntgenstrahlung. Dadurch bedingt ist es notwendig, zum Austreten der weichen Röntgenstrahlung möglichst durchlässige Fenster vorzusehen. Durch die vorliegende modulare Bauweise ist es hingegen möglich, die weiche Röntgenstrahlung direkt und ortsnah an einer Anwendung zu erzeugen. Hierzu kann die Anwendung beispielsweise innerhalb eines Zusatzgehäuses positioniert werden oder das Zusatzgehäuse mit einem Austrittsfenster oder einer einfachen Öffnung versehen sein, das die weiche Röntgenstrahlung gut durchlässt. Das Zusatzgehäuse kann ferner vorzugsweise auch als ein Strahlenschutzgehäuse ausgebildet sein.Such soft X-radiation is unable to pass through the most varied materials, such as the hard X-radiation, with little weakening. As a result, it is necessary to provide as permeable windows as possible for the emergence of the soft X-ray radiation. By contrast, the present modular design makes it possible to generate the soft X-ray radiation directly and locally close to an application. For this purpose, the application can be positioned, for example, within an additional housing or the additional housing be provided with an exit window or a simple opening, which allows the soft X-ray radiation well. The additional housing may also preferably be designed as a radiation protection housing.

Das innerhalb des Zusatzgehäuses angeordnete Röntgen-Target, beispielsweise eine Wolframplatte, kann direkt hinter dem Austrittsfenster des Elektronenstrahlers angeordnet sein oder von ihm mit einem anwendungsspezifischen Abstand beabstandet, positioniert werden. Ferner kann das beispielsweise als eine Wolframplatte ausgeführte Röntgen-Target unter einem gewählten Neigungswinkel gegenüber dem Strahlengang der Elektronen positioniert sein. Das Zusatzgehäuse kann je nach Erfordernissen einer Anwendung selbst evakuiert sein, um den weichen Röntgenstrahlen sowie den Elektronenstrahlen einen möglichst langen Weg bis zur Absorption im gewünschten Objekt zu ermöglichen.The X-ray target, for example a tungsten plate, which is arranged within the additional housing can be arranged directly behind the exit window of the electron gun or can be positioned at an application-specific distance from it. Furthermore, the X-ray target embodied, for example, as a tungsten plate may be positioned at a selected angle of inclination with respect to the beam path of the electrons. The additional housing can be evacuated depending on the requirements of an application itself, to allow the soft X-rays and electron beams as long as possible to the absorption in the desired object.

Für andere Anwendungen kann das Zusatzgehäuse mit einer Gasmischung gefüllt sein. Schließlich kann das Zusatzgehäuse mindestens eine offene Seite aufweisen beziehungsweise praktisch gänzlich fehlen, so dass die erzeugte weiche Röntgenstrahlung beispielsweise direkt ortsnah an einer Anwendung wirkt.For other applications, the additional housing may be filled with a gas mixture. Finally, the additional housing may have at least one open side or be virtually absent, so that the generated soft X-ray radiation, for example, acts directly on an application locally.

Nach einem anderen vorrichtungstechnischen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäßen Aufgaben durch ein Fenster für ein Strahlaustrittsfenster eines Elektronenstrahlers zur Erzeugung von ionisierender Strahlung gelöst. Das erfindungsgemäße Fenster ist zum Abführen der durch die sie durchtretende und/oder auftreffende Elektronenstrahlung erzeugten Wärme aus einem wärmeableitenden Material hergestellt. Das Material des Fensters ist insbesondere hoch wärmeableitend. According to another device-technical aspect of the present invention, the objects of the invention are achieved by a window for a beam exit window of an electron gun for generating ionizing radiation. The window according to the invention is made of a heat-dissipating material for dissipating the heat generated by the electron beam passing through and / or impinging on it. The material of the window is in particular highly heat dissipating.

Das wärmeableitende Material des Fensters ist aus einem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Ordered Pyrolytic Graphite) ausgebildet. Das Wärme ableitende Material des Fensters weist eine derartige räumliche Ausrichtung seiner Struktur auf, dass eine für die Wärmeübertragung besonders gut wärmeleitende Strukturausrichtung mit der Hauptausbreitungsrichtung der Ebene des Fensters übereinstimmt.The heat-dissipating material of the window is formed of a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Ordered Pyrolytic Graphite). The heat-dissipating material of the window has a spatial orientation of its structure such that a heat-transfer structure which is particularly highly thermally conductive coincides with the main propagation direction of the plane of the window.

Die Dicke des Fensters beträgt bevorzugt zwischen 1 und 100 µm, noch bevorzugter zwischen 1 und 30 µm und noch bevorzugter zwischen 1 und 15 µm.The thickness of the window is preferably between 1 and 100 μm, more preferably between 1 and 30 μm and even more preferably between 1 and 15 μm.

Der erfindungsgemäße Elektronenstrahler nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen wird nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt in medizinischen und/oder lebensmitteltechnischen Vorrichtungen zum Sterilisieren von Erzeugnissen und/oder Gegenständen durch Bestrahlung mit ionisierender Strahlung verwendet.The electron emitter according to the invention according to one of the previously described embodiments is used according to a further aspect of the invention in medical and / or food-technological devices for sterilizing products and / or articles by irradiation with ionizing radiation.

Ferner wird der erfindungsgemäße Elektronenstrahler nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen für die Polymerisation von Lacken und/oder Kunststoffen durch Bestrahlung mit ionisierende Strahlung verwendet.Furthermore, the electron emitter according to the invention is used according to one of the embodiments described above for the polymerization of paints and / or plastics by irradiation with ionizing radiation.

Bei der Realisierung der Erfindung laufen folgende Schritte ab:

• – Erzeugen einer gerichteten Elektronenstrahlung in einem Elektronenstrahler,
• – Austreten der Elektronenstrahlung aus dem Gehäuse des Elektronenstrahlers durch ein Fenster.

In the realization of the invention, the following steps take place:

• Generating a directed electron beam in an electron emitter,
• - Emitting the electron radiation from the housing of the electron emitter through a window.

Dadurch, dass das Fenster zum Abführen der durch die das Fenster durchtretende und/oder auftreffende Elektronenstrahlen erzeugten Wärme aus einem hoch wärmeableitenden Material ausgebildet wird, wobei das wärmeableitende Material des Fensters aus einem hochorientierten pyrolytischen Grafit (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) ausgebildet wird, werden die erfindungsgemäßen Aufgaben derart erreicht, dass eine höhere Leistungsdichte der Elektronenstrahlung durch das Fenster durchtreten kann.By forming the window for discharging the heat generated by the electron beams passing through and / or impinging on the window from a highly heat-dissipating material, wherein the heat-dissipating material of the window is formed from a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), the objects of the invention are achieved such that a higher power density of the electron beam can pass through the window.

Nach einem weiteren Aspekt vorliegender Erfindung laufen zum Erzeugen weicher Röntgenstrahlen folgende Schritte ab:

• – Erzeugen einer gerichteten Elektronenstrahlung in einem Elektronenstrahler,
• – Austreten der Elektronenstrahlung aus dem Gehäuse des Elektronenstrahlers durch ein Fenster.

According to another aspect of the present invention, the steps of generating soft X-rays are as follows:

• Generating a directed electron beam in an electron emitter,
• - Emitting the electron radiation from the housing of the electron emitter through a window.

Dadurch, dass die Elektronenstrahlung des Elektronenstrahlers zum Auftreffen auf ein außerhalb des Gehäuses angeordnetes Röntgen-Target gerichtet wird, wird erfindungsgemäß eine weiche Röntgenstrahlung erzeugt.As a result of the fact that the electron radiation of the electron emitter is directed to impinge on an X-ray target arranged outside the housing, according to the invention a soft X-ray radiation is generated.

Hierbei wird das Fenster zum Abführen der durch die es durchtretende und/oder auftreffende Elektronenstrahlung erzeugten Wärme vorzugsweise aus einem hoch wärmeableitenden Material ausgebildet, wobei das wärmeableitende Material des Fensters aus einem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) ausgebildet wird.In this case, the window for dissipating the heat generated by the passing and / or impinging electron radiation is preferably formed from a highly heat-dissipating material, wherein the heat-dissipating material of the window is formed from a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite).

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown at least partially in the figures. Show it:

1: eine schematische Querschnittdarstellung einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers, 1 FIG. 2: a schematic cross-sectional view of a preferred embodiment of an electron emitter according to the invention, FIG.

2: eine schematische Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers mit einem an ihn angebauten Zusatzgehäuse, 2 FIG. 2: a schematic cross-sectional view of an electron emitter according to the invention with an additional housing attached to it, FIG.

3: eine schematische Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers mit abgewinkelter Ausstrahlrichtung. 3 : A schematic cross-sectional view of an electron emitter according to the invention with an angled emission direction.

Anhand der 1 wird nachstehend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert.Based on 1 Below, a preferred embodiment will be explained in more detail.

Ein erfindungsgemäßer Elektronenstrahler 10 weist einen evakuierten Vakuumbehälter bzw. ein Gehäuse 1 auf, das beispielsweise in vorliegender Ausgestaltung aus Sicherheitsgründen elektrisch an das Erdpotential angeschlossen ist. Im Innenraum 1' des Gehäuses 1 ist an einem zwischenpositionierten, auf Hochspannung liegenden Isolator 2 mit Hochspannungsverbindung 2' eine Elektronenkanone 3 angeordnet. Die Elektronenkanone 3 weist einen Emitter 4 auf, aus dem das Elektronenstrahlbündel 20 austritt. Der Emitter 4 der Elektronenkanone 3 ist in einer Aussparung 5 der Elektronenkanone 3 angeordnet, so dass die austretenden Elektronen im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 100 des Elektronenstrahlers 10 verlaufen und durch eine (nicht dargestellte) Beschleunigungsspannung in Richtung auf das Austrittsfenster 6 beschleunigt werden.An electron emitter according to the invention 10 has an evacuated vacuum container or a housing 1 on, for example, in the present embodiment, for safety reasons, electrically connected to the ground potential. In the interior 1' of the housing 1 is at an interposed, high voltage insulator 2 with high voltage connection 2 ' an electron gun 3 arranged. The electron gun 3 has an emitter 4 on, out of which the electron beam 20 exit. The emitter 4 the electron gun 3 is in a recess 5 the electron gun 3 arranged so that the exiting electrons are substantially parallel to the axis of symmetry 100 of the electron emitter 10 run and by a (not shown) acceleration voltage in Direction to the exit window 6 be accelerated.

Eine Halterung 7 verlängert das Gehäuse 1 und ist vorzugsweise in vorliegender Ausgestaltung mit einem geringeren Durchmesser als das Gehäuse 1 ausgeführt. Die Halterung 7 ist bereits als ein wärmeableitendes Mittel ausgeführt, indem sie beispielsweise aus einem wärmeleitenden Metall hergestellt oder mit innenliegenden Kühlkanälen versehen ist. Die Halterung 7 endet vorzugsweise mit einem kreisrunden Strahlenaustrittsfenster 6. In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung kann das Strahlenaustrittsfenster aber auch eine schlitzförmige Form aufweisen. In dieses Strahlenaustrittsfenster 6 ist ein erfindungsgemäßes Fenster 8 vorzugsweise kraftschlüssig eingesetzt. Der Rand 11 des Strahlenaustrittsfensters 6 ist mit dem Rand des Fensters 8 vorzugsweise in einen kraftschlüssigen Eingriff gebracht, so dass eine gute wärmeleitende Ankopplung von dem Material des Fensters 8 bis zu dem Material der Halterung 7 gegeben ist. Ferner ist diese Verbindung vorzugsweise vakuumdicht ausgeführt.A holder 7 extends the housing 1 and is preferably in the present embodiment with a smaller diameter than the housing 1 executed. The holder 7 is already designed as a heat dissipating means, for example, made of a thermally conductive metal or provided with internal cooling channels. The holder 7 preferably ends with a circular beam exit window 6 , In another embodiment of the invention, however, the beam exit window may also have a slot-shaped form. In this ray exit window 6 is a window according to the invention 8th preferably used non-positively. The edge 11 of the beam exit window 6 is with the edge of the window 8th preferably brought into a frictional engagement, so that a good heat conducting coupling of the material of the window 8th up to the material of the holder 7 given is. Furthermore, this connection is preferably made vacuum-tight.

Das erfindungsgemäße Fenster 8 ist vorzugsweise aus einem hochwärmeleitenden Material, wie dem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG), hergestellt. Die Orientierung des HOPG Materials des Fensters 8 ist erfindungsgemäß so gewählt, dass die hochwärmeleitende Strukturrichtung im Wesentlichen in der Ebene des Fensters 8 verläuft bzw. mit dieser übereinstimmt.The window according to the invention 8th is preferably made of a highly thermally conductive material, such as the highly oriented pyrolytic graphite (HOPG). The orientation of the HOPG material of the window 8th is selected according to the invention so that the highly heat-conducting structural direction substantially in the plane of the window 8th runs or coincides with this.

Die Dicke des Fensters 8 ist vorzugsweise im Bereich von 10 μm +/– 5 μm gewählt, wodurch einerseits die Vakuumdichtigkeit des Fensters und andererseits geringe Wärmeverluste infolge der Absorption der durch das Fenster 8 durchtretenden oder auftreffenden Elektronen gewährleistet sind. Weil die Dehnungsfestigkeit des hochorientierten Graphits HOPG an die des Titans heranreicht, ist das dünne Fenster 8 in der Lage, die Druckdifferenz zwischen einem äußeren beispielsweise einem atmosphärischen Druck und einem Ultrahochvakuumdruck innerhalb des Gehäuses 1 des Elektronenstrahlers 10 standzuhalten. Die Öffnung des Strahlenaustrittsfensters 6 ist in der vorliegenden bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers 10 als eine kreisrunde Öffnung mit einer auf der Innenseite des Fensterrandes 11 vorragenden Kante ausgeführt. Das Fenster 8 wird durch die aus der Druckdifferenz herrührenden Kraft gegen diese Kante gedrückt.The thickness of the window 8th is preferably selected in the range of 10 microns +/- 5 microns, which on the one hand the vacuum tightness of the window and on the other hand low heat loss due to the absorption of the through the window 8th passing or impinging electrons are ensured. Because the tensile strength of the highly oriented graphite HOPG approaches that of titanium, the thin window is 8th capable of detecting the pressure difference between an external, for example, an atmospheric pressure and an ultra-high vacuum pressure within the housing 1 of the electron emitter 10 withstand. The opening of the beam exit window 6 is in the present preferred embodiment of the electron emitter according to the invention 10 as a circular opening with one on the inside of the window border 11 protruding edge executed. The window 8th is pressed against the edge by the force resulting from the pressure difference.

Zwecks einer besseren mechanischen und wärmeleitenden Verbindung zwischen dem Fenster 8 und dem Rand 11 des Strahlenaustrittsfensters 6 sind diese mithilfe geeigneter Verbindungsmittel, wie einem Klebstoff oder einer Verlötung bzw. Verschweißung, vorzugsweise kraftschlüssig verbunden.For a better mechanical and heat conducting connection between the window 8th and the edge 11 of the beam exit window 6 These are preferably non-positively connected by means of suitable connecting means, such as an adhesive or a soldering or welding.

Da die Wärmeleitfähigkeit des hochorientierten pyrolytischen Graphits HOPG etwa das Vierfache der Leitfähigkeit des Kupfers ausmacht, ist das erfindungsgemäße Fenster 8 in der Lage, eine bis zwei Größenordnungen höhere Verlustwärmeleistung des Strahlenaustrittsfensters abzuleiten.Since the thermal conductivity of the highly oriented pyrolytic graphite HOPG is about four times the conductivity of the copper, the window according to the invention is 8th Able to derive one to two orders of magnitude higher heat loss performance of the beam exit window.

Damit solch ein hoher Wärmefluss von dem Fenster 8 auch effektiv abgeleitet wird, sind erfindungsgemäß weitere Kühlmittel vorgesehen. So weist die an dem Rand des Fensters 8 unmittelbar angrenzende Randregion 11 der Halterung 7 einen vorzugsweisen innenliegenden Kanal 12 auf, durch den beispielsweise eine Kühlflüssigkeit fließt. Solche Kanäle können in bevorzugten weiteren Ausgestaltungen in einer Vielzahl entlang der Halterung 7 vorgesehen werden.So that such a high heat flow from the window 8th is also derived effectively, further cooling means are provided according to the invention. So, that points to the edge of the window 8th immediately adjacent border region 11 the holder 7 a preferred internal channel 12 on, for example, flows through the cooling liquid. Such channels may in preferred further embodiments in a plurality along the holder 7 be provided.

Zusätzlich sind weitere Kühlmittel 13 an dem Außenumfang der Halterung 7 vorzugsweise in Längsrichtung angeordnet und mit einem wärmekoppelnden Kontakt an die Halterung 7 angebracht. Es kann eine Vielzahl solcher vorzugsweise strangförmig ausgebildeten Wärmeleiter 13, 13' an der äußeren Fläche der Halterung 7 umlaufend angeordnet sein, so dass die von dem Fenster 8 abgeleitete Wärme in entferntere und ausgedehntere Volumen- und Flächenregionen abgeleitet wird. Die Wärmeleiter 13, 13' können erfindungsgemäß aus massiven metallischen Strängen bzw. als eine durchgehende Hülse ausgebildet sein. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Wärmeleiter 13, 13' aus dem hochorientierten pyrolytischen Graphit HOPG hergestellt. Alternativ oder in einer kombinierten Ausgestaltung können die Wärmeleiter 13, 13' oder die Kühlkanäle 9 als flüssigkeitsgefüllte wärmeableitende Röhren, so genannte Heat Pipes, ausgebildet sein. Als ein weiteres Kühlmittel 13 kann ein von der Außenseite an die Halterung 7 bzw. an die darauf angeordneten Wärmeableiter 13, 13' ein oder mehrere zusätzliche Kühlmittel 14 angebracht werden. Auch dieses Kühlmittel 14 kann als ein Kanal mit einer darin fließenden Kühlflüssigkeit ausgebildet sein. In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers 10 kann wenigstens eines der Kühlmittel 9, 13 oder 14 als ein Peltierelement ausgeführt sein, mit dem eine elektrisch bewirkte Kühlung des Fensterrandes 11 des Strahlenaustrittsfensters 6 betrieben werden kann.In addition, there are other coolants 13 on the outer circumference of the holder 7 preferably arranged longitudinally and with a heat-coupling contact to the holder 7 appropriate. It may be a plurality of such preferably strand-shaped heat conductors 13 . 13 ' on the outer surface of the holder 7 be arranged circumferentially, so that from the window 8th derived heat is dissipated into more distant and more extensive volume and area regions. The heat conductors 13 . 13 ' can be formed according to the invention of solid metallic strands or as a continuous sleeve. In a further preferred embodiment of the invention, the heat conductors 13 . 13 ' made of highly oriented pyrolytic graphite HOPG. Alternatively or in a combined embodiment, the heat conductors 13 . 13 ' or the cooling channels 9 be designed as liquid-filled heat-dissipating tubes, so-called heat pipes. As another coolant 13 can be a from the outside to the bracket 7 or to the heat dissipator disposed thereon 13 . 13 ' one or more additional coolants 14 be attached. Also this coolant 14 may be formed as a channel with a cooling liquid flowing therein. In a preferred further embodiment of the electron emitter according to the invention 10 can at least one of the coolant 9 . 13 or 14 be designed as a Peltier element, with which an electrically effected cooling of the window edge 11 of the beam exit window 6 can be operated.

Alle erfindungsgemäßen Kühlmittel können in weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils einzeln oder in einer beliebigen Kombination miteinander zum Abführen der in dem Fenster 8 durch die durchtretende und auftreffende Elektronenstrahlung aufkommende Wärme verwendet werden.All the cooling agents according to the invention can, in further preferred embodiments of the invention, in each case individually or in any combination with one another, be used to discharge the material in the window 8th By the passing and incident electron radiation occurring heat can be used.

Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Fensters 8 ist es möglich, die Leistungsdichte der Elektronenstrahlung zu erhöhen, wodurch bei gleichen Anwendungen, beispielsweise der Sterilisation von Gegenständen, eine kürzere Bestrahlungsdauer und damit eine höhere Produktivität oder längere Lebensdauer erreichbar sind.By using the window according to the invention 8th is it possible to increase the power density of the To increase electron radiation, whereby in the same applications, such as the sterilization of objects, a shorter irradiation time and thus a higher productivity or longer life can be achieved.

Soweit die Wärme nicht über die Kühlmittel 7, 13 und 14 radial nach außen abgeführt wird, sondern in Pfeilrichtung 9 zum Kühlring 18 geleitet wird, kann diese über die Anschlüsse 19 und 19' mittels eines weiteren flüssigen Kühlmittels abgeleitet werden.As far as the heat is not above the coolant 7 . 13 and 14 is discharged radially outward, but in the direction of arrow 9 to the cooling ring 18 This can be done via the connectors 19 and 19 ' be derived by means of another liquid coolant.

2 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlers 10 mit einem an ihm angebauten Zusatzgehäuse 15. 2 shows a schematic cross-sectional view of an electron emitter according to the invention 10 with an additional housing attached to it 15 ,

Die weiteren Kühlmittel 13 und 14 sind der Übersichtlichkeit wegen in dieser und der nächsten Figur fortgelassen.The other coolants 13 and 14 are omitted for clarity in this and the next figure.

In dieser Ausgestaltung ist die Halterung 7 des Fensters 8 beispielsweise das einzige Kühlmittel und beispielsweise aus einem Metall ausgeführt. Da das Elektronenstrahlbündel 20 erfindungsgemäß eine erhöhte Strahlenleistungsdichte aufweisen kann, eignet sich ein solcher Elektronenstrahl u. a. auch dazu, durch Auftreffen auf ein Röntgen-Target 17 ein Röntgenstrahlbündel 21 zu erzeugen. Hierzu kann ein Röntgen-Target, beispielsweise eine Wolframplatte, einfach außerhalb, in der Nähe oder auf dem Fenster 8 des Elektronenstrahlers 10 angeordnet werden. Um die Elektronenstrahlung zum Erzeugen der Röntgenstrahlung 21 noch effektiver verwenden zu können, wird erfindungsgemäß ein zusätzliches Teilgehäuse oder Zusatzgehäuse 15 an der Halterung 7 derart angeordnet, dass die aus dem Elektronenstrahler 10 durch das Fenster 8 austretende Elektronenstrahlung in den Innenraum 16 des Zusatzgehäuses 15 eintritt.In this embodiment, the holder 7 of the window 8th for example, the only coolant and, for example, made of a metal. Because the electron beam 20 According to the invention may have an increased radiation power density, such an electron beam is also suitable, inter alia, by hitting an X-ray target 17 an x-ray beam 21 to create. For this purpose, an X-ray target, such as a tungsten plate, just outside, in the vicinity or on the window 8th of the electron emitter 10 to be ordered. To the electron radiation for generating the X-radiation 21 To be able to use more effectively, according to the invention, an additional sub-housing or additional housing 15 on the bracket 7 arranged such that the from the electron emitter 10 through the window 8th leaking electron radiation into the interior 16 of the additional housing 15 entry.

Das Röntgen-Target 17 kann innerhalb des Innenraumes 16 des Zusatzgehäuses 15 in einer für die betreffende Anwendung geeigneten Ausrichtung und Position angeordnet werden. Der Innenraum 16 des Zusatzgehäuses 15 kann anwendungsspezifisch mit einem Gas bzw. einer Gasmischung gefüllt sein oder bis auf ein für die jeweilige Anwendung erforderliches Vakuum ausgepumpt sein. Das Zusatzgehäuse 15 ist vorzugsweise vakuumdicht an der Stirnkante des Fensterrandes 11 des Fensters 8 mithilfe geeigneter Befestigungs- und Dichtmittel kraftschlüssig befestigt. Deswegen benötigt das Zusatzgehäuse 15 kein eigenes Fenster, sondern weist lediglich eine Fensteröffnung auf, die mit dem Strahlenaustrittsfenster 6 des Elektronenstrahlers 10 fluchtend angeordnet ist.The X-ray target 17 can be inside the interior 16 of the additional housing 15 be arranged in a suitable orientation and position for the application in question. The interior 16 of the additional housing 15 may be application-specific filled with a gas or a gas mixture or pumped out to a required vacuum for each application. The additional housing 15 is preferably vacuum-tight at the front edge of the window edge 11 of the window 8th fastened non-positively using suitable fastening and sealing means. Therefore, the additional housing needed 15 no separate window, but only has a window opening, which with the beam exit window 6 of the electron emitter 10 is arranged in alignment.

Die durch die auf das Röntgen-Target 17 auftreffende Elektronenstrahlung erzeugte Röntgenstrahlung kann zu einer Bestrahlungsanwendung außerhalb des Zusatzgehäuses 15 gerichtet sein oder alternativ auf eine innerhalb des Innenraums 16 des Zusatzgehäuses 15 liegende Bestrahlungsanwendung gerichtet sein.Which through to the X-ray target 17 incident electron radiation generated by X-radiation may result in an application of radiation outside the supplemental housing 15 be directed or alternatively to one inside the interior 16 of the additional housing 15 directed irradiation application be directed.

Vorteilhaft ist hierbei, dass eine modulare Aufbauweise der Elektronenstrahler ermöglicht ist. So kann ein baugleicher Elektronenstrahler 10 lediglich als ein Elektronenstrahler verwendet werden oder durch das erfindungsgemäße modulare Anbauen des Zusatzgehäuses 15 zu einem Röntgenstrahler ausgebildet sein. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass die austretende Strahlung eine höhere Leistungsdichte aufweisen kann, so dass auch die von ihr erzeugte Röntgenstrahlung eine entsprechend höhere Strahlenleistungsdichte aufweisen kann.The advantage here is that a modular structure of the electron gun is possible. This is what an identical electron gun can do 10 can only be used as an electron gun or by the inventive modular mounting of the additional housing 15 be formed to an X-ray source. It is particularly advantageous that the emerging radiation can have a higher power density, so that the X-ray radiation generated by it can also have a correspondingly higher power density.

In einer weiteren, nicht dargestellten, Ausgestaltung kann jedoch das Zusatzgehäuse 15 mit dem Gehäuse 1 einstückig ausgeführt sein, wenn dies für eine Anwendung von Vorteil ist.In a further embodiment, not shown, however, the additional housing 15 with the housing 1 be made in one piece, if this is an advantage for an application.

3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Elektronenstrahlers. Während bei den in den vorstehenden Figuren gezeigten Ausführungsformen die Hochspannungszuführung 2', der Hochspannungsisolator 2, die Elektronenkanone 3, das Elektronenstrahlenbündel 20 und das erfindungsgemäße Fenster 8 auf einer Achse 100 lagen, ist bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Elektronenkanone 3 um 90° so gedreht, dass das Elektronenstrahlbündel 20 im Wesentlichen senkrecht zur vorgenannten Achse 100 aus dem Elektronenstrahler 10 durch das erfindungsgemäße Fenster 8 austritt. Diese Bauform ist besonders in den Fällen vorteilhaft, wo aus räumlichen Gründen ein Austritt des Elektronenstrahlbündels 20 senkrecht zur genannten Achse 100 gewünscht wird. 3 shows a further embodiment of the invention of the electron emitter. While in the embodiments shown in the preceding figures, the high voltage supply 2 ' , the high voltage insulator 2 , the electron gun 3 , the electron beam 20 and the window according to the invention 8th on an axis 100 lie, is in this embodiment of the invention, the electron gun 3 turned 90 ° so that the electron beam 20 substantially perpendicular to the aforementioned axis 100 from the electron emitter 10 through the window according to the invention 8th exit. This design is particularly advantageous in cases where, for reasons of space, an exit of the electron beam 20 perpendicular to said axis 100 it is asked for.

Alle erfindungsgemäßen Kühlmittel können in weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils einzeln oder in einer beliebigen Kombination miteinander zum Abführen der in dem Fenster 5 durch die durchtretende und auftreffende Elektronenstrahlung aufkommende Wärme verwendet werden.All the cooling agents according to the invention can, in further preferred embodiments of the invention, in each case individually or in any combination with one another, be used to discharge the material in the window 5 By the passing and incident electron radiation occurring heat can be used.

Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Fensters 8 ist es möglich, die Leistungsdichte der Elektronenstrahlung zu erhöhen, wodurch bei gleichen Anwendungen, beispielsweise der Sterilisation von Gegenständen, eine kürzere Bestrahlungsdauer und damit eine höhere Produktivität erreichbar sind.By using the window according to the invention 8th it is possible to increase the power density of the electron beam, whereby in the same applications, such as the sterilization of objects, a shorter irradiation time and thus a higher productivity can be achieved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Gehäuse, VakuumbehälterHousing, vacuum tank

22

Isolatorinsulator

2'2 '

HochspannungsverbindungHigh-voltage connection

33

Elektronenkanoneelectron gun

3'3 '

Aussparungrecess

44

Emitteremitter

55

Aussparungrecess

66

StrahlenaustrittsfensterRay window

77

Halterungbracket

88th

Fensterwindow

99

Kühlmittelcoolant

1010

Elektronenstrahlerelectron gun

1111

Fensterrandthe window

1212

Kanalchannel

1313

erstes Kühlmittel, Wärmeleiterfirst coolant, heat conductor

1414

zweites Kühlmittel, Wärmeleitersecond coolant, heat conductor

1515

Zusatzgehäuse, TeilgehäuseAdditional housing, partial housing

1616

Innenraum des ZusatzgehäusesInterior of the additional housing

1717

Röntgen-TargetX-ray target

1818

Ein-/Auslauf für KühlmediumInlet / outlet for cooling medium

1919

Kühlercooler

2020

Elektronenstrahlbündelelectron beam

2121

RöntgenstrahlbündelX-ray beam

100100

Achseaxis

Claims (18)

Elektronenstrahler (10) zur Erzeugung von Elektronenstrahlen mit einer Energie kleiner oder gleich 300 keV, aufweisend ein evakuiertes Gehäuse (1) mit einem durch ein, für die Elektronenstrahlen durchlässiges, Fenster (8) abgedeckten Strahlenaustrittsfenster (6) welches das Gehäuse (1) gegenüber dem atmosphärischen Druck verschließt und wobei das Fenster (8) eine Dicke zwischen 1 und 100 µm aufweist und zum Abführen der durch die durch das Fenster durchtretende und/oder auftreffende Elektronenstrahlung erzeugten Wärme aus einem hoch wärmeableitenden Material besteht, wobei das wärmeableitende Material des Fensters (8) aus einem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) ausgebildet ist und eine derartige räumliche Ausrichtung seiner Struktur aufweist, dass eine für die Wärmeübertragung besonders gut wärmeleitende Strukturausrichtung mit der Hauptausbreitungsrichtung der Ebene des Fensters übereinstimmt.Electron emitter ( 10 ) for generating electron beams having an energy of less than or equal to 300 keV, comprising an evacuated housing ( 1 ) with a window permeable by electron beams ( 8th ) covered radiation exit window ( 6 ) which the housing ( 1 ) closes against the atmospheric pressure and wherein the window ( 8th ) has a thickness between 1 and 100 microns and for dissipating the heat generated by the passing through the window and / or incident electron radiation heat from a highly heat dissipating material, wherein the heat dissipating material of the window ( 8th ) is formed from a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) and has such a spatial orientation of its structure that a heat conduction particularly good heat-conducting structural alignment with the main propagation direction of the plane of the window coincides. Elektronenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters (6) als ein erstes wärmeableitendes Mittel zum Ableiten der an dem Rand des Fensters (8) auftreffenden Wärme ausgebildet ist.Electron beam according to claim 1, characterized in that a window edge of the beam exit window ( 6 ) as a first heat-dissipating means for deriving at the edge of the window ( 8th ) is formed incident heat. Elektronenstrahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den als erstes wärmeableitendes Mittel zum Ableiten der an dem Rand des Fensters (8) auftreffenden Wärme verwendeten Fensterrand wenigstens ein weiteres zweites wärmeableitendes Mittel (9, 13, 14) angekoppelt ist.Electron beam according to claim 2, characterized in that the first heat-dissipating means for deriving at the edge of the window ( 8th ) incident heat used at least one further second heat-dissipating agent ( 9 . 13 . 14 ) is coupled. Elektronenstrahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite wärmeableitende Mittel (14) wenigstens einen Wärmeleiter (14) aufweist, der aus Kupfer-, Aluminium- oder einer anderen wärmeleitenden Metalllegierung ausgebildet ist.Electron beam according to claim 3, characterized in that the second heat dissipating means ( 14 ) at least one heat conductor ( 14 ) formed of copper, aluminum or another thermally conductive metal alloy. Elektronenstrahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite wärmeableitende Mittel (14) wenigstens einen Wärmeleiter (14) aufweist, der aus dem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) ausgebildet ist.Electron beam according to claim 3, characterized in that the second heat dissipating means ( 14 ) at least one heat conductor ( 14 ) formed of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite). Elektronenstrahler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite wärmeableitende Mittel (14) wenigstens einen Wärmeleiter (14) aufweist, der als eine flüssigkeitsgefüllte Röhre (Heat Pipe) ausgebildet ist.Electron beam according to Claim 5, characterized in that the second heat-dissipating means ( 14 ) at least one heat conductor ( 14 ) formed as a liquid-filled tube (heat pipe). Elektronenstrahler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite wärmeableitende Mittel (14) wenigstens einen Wärmeleiter (14) aufweist, der als ein Peltierelement ausgebildet ist.Electron beam according to Claim 5, characterized in that the second heat-dissipating means ( 14 ) at least one heat conductor ( 14 ), which is formed as a Peltier element. Elektronenstrahler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das erste oder das zweite wärmeableitende Mittel (13, 14) in Gestalt von wenigstens einem Kanal (12) ausgebildet ist, welches von einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel durchströmt ist, wobei der Kanal insbesondere nahe dem Fensterrand vorgesehen ist.Electron beam according to at least one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that at least the first or the second heat-dissipating means ( 13 . 14 ) in the form of at least one channel ( 12 ), which is flowed through by a liquid or gaseous coolant, wherein the channel is provided in particular near the window edge. Elektronenstrahler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (8) mit dem Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters (6) vakuumdicht und wärmeleitend zusammengefügt ist.Electron beam according to at least one of the preceding claims, characterized in that the window ( 8th ) with the window edge of the beam exit window ( 6 ) is vacuum-tight and heat-conductive joined together. Elektronenstrahler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Fensters (8) zwischen 1 und 30 μm oder zwischen 1 und 15 μm beträgt.Electron beam according to at least one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the window ( 8th ) is between 1 and 30 μm or between 1 and 15 μm. Elektronenstrahler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der Elektronenstrahlung außerhalb des Gehäuses (1) des Elektronenstrahlers (10) ein Röntgen-Target (17) angeordnet ist, das durch die auf ihm auftreffende Elektronenstrahlung eine Röntgenstrahlung erzeugt.Electron beam according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the beam path of the electron beam outside the housing ( 1 ) of the electron emitter ( 10 ) an X-ray target ( 17 ) is arranged, which generates an X-radiation by the incident thereon electron radiation. Elektronenstrahler (10) zur Erzeugung von Elektronenstrahlen mit einer Energie kleiner oder gleich 300 keV und Röntgenstrahlen, aufweisend ein evakuiertes Gehäuse (1) mit einem durch ein, für die Elektronenstrahlen durchlässiges, Fenster (8) abgedeckten Strahlenaustrittsfenster (6), wobei das Fenster (8) eine Dicke zwischen 1 und 100 μm aufweist und das Gehäuse (1) gegenüber einem weiteren gasgefüllten Teilgehäuse (15) verschließt und zum Abführen der, durch die das Fenster durchtretende und/oder auftreffende Elektronenstrahlung erzeugten Wärme aus einem hoch wärmeableitenden Material besteht, wobei das wärmeableitende Material des Fensters (8) aus einem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) ausgebildet ist und eine derartige räumliche Ausrichtung seiner Struktur aufweist, dass eine für die Wärmeübertragung besonders gut wärmeleitende Strukturausrichtung mit der Hauptausbreitungsrichtung der Ebene des Fensters übereinstimmt und das Teilgehäuse (15) derart angeordnet ist, dass die durch das Fenster (8) aus dem Elektronenstrahler (10) austretende Elektronenstrahlung in dieses Teilgehäuse (15) eintritt und in dem Teilgehäuse (15) im Strahlengang der Elektronenstrahlung ein Röntgen-Target (17) angeordnet ist, so dass durch die darauf auftreffende Elektronenstrahlung eine Röntgenstrahlung erzeugbar ist.Electron emitter ( 10 ) for generating electron beams with an energy of less than or equal to 300 keV and X-rays, comprising an evacuated housing ( 1 ) with a window permeable by electron beams ( 8th ) covered radiation exit window ( 6 ), the window ( 8th ) has a thickness between 1 and 100 microns and the housing ( 1 ) with respect to another gas-filled part housing ( 15 ) closes and for discharging the, through the window passing and / or incident electron radiation heat generated from a highly heat dissipating material, wherein the heat dissipating material of the window ( 8th ) is formed of a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) and has such a spatial orientation of its structure that a heat conduction particularly good heat-conducting structural alignment with the main propagation direction of the plane of the window matches and the sub-housing ( 15 ) is arranged such that through the window ( 8th ) from the electron emitter ( 10 ) exiting electron radiation in this sub-housing ( 15 ) and in the sub-housing ( 15 ) in the beam path of the electron beam an X-ray target ( 17 ) is arranged, so that an X-radiation is generated by the incident thereon electron radiation. Elektronenstrahler nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des Fensters (8) mit dem Fensterrand des Strahlenaustrittsfensters (6) mithilfe einer materialschmelzenden Verbindung wie Hartlöten oder Schweißen oder durch Verkleben zusammengefügt sind, wobei die Fügestelle ausgelegt ist, Zugkräfte und Wärme zu übertragen.Electron beam according to at least one of the preceding claims, characterized in that the edge of the window ( 8th ) with the window edge of the beam exit window ( 6 ) are joined together by means of a material-melting connection such as brazing or welding or by gluing, wherein the joint is designed to transmit tensile forces and heat. Fenster (8) für ein Strahlenaustrittsfenster (6) eines in einem Gehäuse (1) angeordneten Elektronenstrahlers (10) zur Erzeugung von Elektronenstrahlen mit einer Energie kleiner oder gleich 300 keV, wobei das Fenster (8) eine Dicke zwischen 1 und 100 μm aufweist und das Gehäuse (1) entweder gegenüber dem atmosphärischen Druck oder gegenüber einem weiteren gasgefüllten Teilgehäuse (15) verschließt und das Fenster (8) zum Abführen der durch die, durch das Fenster durchtretenden und/oder auftreffenden Elektronenstrahlen erzeugte Wärme aus einem Wärme ableitenden Material hergestellt ist und das wärmeableitende Material des Fensters (8) aus einem hochorientierten pyrolytischen Graphit (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) ausgebildet ist und das wärmeableitende Material des Fensters (8) eine derartige räumliche Ausrichtung seiner Struktur aufweist, dass eine für die Wärmeübertragung besonders gut wärmeleitende Strukturausrichtung mit der Hauptausbreitungsrichtung der Ebene des Fensters übereinstimmt.Window ( 8th ) for a beam exit window ( 6 ) one in a housing ( 1 ) arranged electron beam ( 10 ) for generating electron beams having an energy of less than or equal to 300 keV, said window ( 8th ) has a thickness between 1 and 100 microns and the housing ( 1 ) either to the atmospheric pressure or to another gas-filled part housing ( 15 ) and closes the window ( 8th ) for removing the heat generated by the, passing through the window and / or incident electron beams generated heat from a heat dissipating material and the heat dissipating material of the window ( 8th ) is formed of a highly oriented pyrolytic graphite (HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite) and the heat-dissipating material of the window ( 8th ) has such a spatial orientation of its structure that a particularly good heat transfer for the heat transfer structure alignment with the main propagation direction of the plane of the window coincides. Fenster nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Fensters (8) zwischen 5 und 100 μm oder zwischen 5 und 30 μm oder zwischen 5 und 15 μm beträgt.Window according to claim 14, characterized in that the thickness of the window ( 8th ) is between 5 and 100 μm or between 5 and 30 μm or between 5 and 15 μm. Verwendung des Elektronenstrahlers nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 in medizinischen und/oder lebensmitteltechnischen Vorrichtungen zum Sterilisieren von Erzeugnissen und/oder Gegenständen durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlung.Use of the electron emitter according to at least one of the preceding claims 1 to 11 in medical and / or food-technical devices for sterilizing products and / or articles by irradiation with electron radiation. Verwendung des Elektronenstrahlers nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 für die Polymerisation von Lacken und/oder Kunststoffen durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlung.Use of the electron emitter according to at least one of the preceding claims 1 to 11 for the polymerization of paints and / or plastics by irradiation with electron radiation. Verwendung des Elektronenstrahlers nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 zur Erzeugung von Röntgenstrahlen außerhalb des Elektronenstrahlers durch Bestrahlung eines Röntgen-Targets.Use of the electron emitter according to at least one of the preceding claims 1 to 11 for generating X-rays outside the electron emitter by irradiation of an X-ray target.

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