Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahleinheit, die dazu ausgelegt ist, ein flächig ausgedehntes Bestrahlungsfeld zur Elektronenbestrahlung von Bestrahlungsgut zu erzeugen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestrahlung von Bestrahlungsgut mit Elektronen.The invention relates to an electron beam unit, which is designed to generate a flatly extended irradiation field for electron irradiation of irradiation material. Moreover, the invention relates to a method for irradiation of irradiation material with electrons.
Elektronenstrahleinheiten sind dazu ausgelegt, Elektronen zu beschleunigen und ein Bestrahlungsfeld von beschleunigten Elektronen zur Verfügung zu stellen. Die Bestrahlung mit Elektronen kann für eine Vielzahl von unterschiedlichen Einsatzzwecken verwendet werden. Beispielsweise können die beschleunigten Elektronen zur Elektronenstrahlhärtung (ESH) von Druckfarben, Lacken und anderen Beschichtungen eingesetzt werden. Darüber hinaus können die hochenergetischen Elektronen zur Sterilisation von Oberflächen eingesetzt werden.Electron beam units are designed to accelerate electrons and provide an accelerated electron beam radiation field. The irradiation with electrons can be used for a variety of different uses. For example, the accelerated electron for electron beam curing (ESH) of printing inks, paints and other coatings can be used. In addition, the high-energy electrons can be used to sterilize surfaces.
Für derartige Anwendungen ist es von Bedeutung, dass das Bestrahlungsgut während der Elektronenbestrahlung möglichst exakt mit einer vorher festgelegten Bestrahlungsdosis beaufschlagt wird. Allerdings erzeugen viele Elektronenstrahleinheiten des Stands der Technik eine Dosisverteilung, die entlang der Bestrahlungsbreite deutliche Schwankungen aufweist.For such applications, it is important that the irradiation material during the electron irradiation is applied as accurately as possible with a predetermined radiation dose. However, many prior art electron beam units produce a dose distribution that exhibits significant variations along the irradiation width.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Elektronenstrahleinheit zur Verfügung zu stellen, welche entlang der Bestrahlungsbreite eine Elektronenstrahlung von verbesserter Homogenität zur Verfügung stellt.It is an object of the invention to provide an electron beam unit which provides electron radiation of improved homogeneity along the irradiation width.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Elektronenstrahleinheit nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Bestrahlung von Bestrahlungsgut mit Elektronen nach Anspruch 18 gelöst.This object of the invention is achieved by an electron beam unit according to claim 1 and by a method for irradiating irradiation with electrons according to claim 18.
Eine Elektronenstrahleinheit entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung ist dazu ausgelegt, ein flächig ausgedehntes Bestrahlungsfeld zur Elektronenbestrahlung von Bestrahlungsgut zu erzeugen. Das Bestrahlungsgut ist in einer vorgegebenen Transportrichtung durch das Bestrahlungsfeld führbar, und das Bestrahlungsfeld erstreckt sich über eine Bestrahlungsbreite quer zur Transportrichtung. Die Elektronenstrahleinheit umfasst eine Heizkathodenanordnung zur Erzeugung von Elektronen, mindestens ein Gitterelement, das dazu vorgesehen ist, die Elektronen von der Heizkathodenanordnung abzuziehen, zu verteilen und zu beschleunigen, sowie ein Elektronenaustrittsfenster, aus dem die Elektronen nach der Beschleunigung austreten. Das Elektronenaustrittsfenster umfasst eine Stützkonstruktion, wobei innerhalb der Stützkonstruktion eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Kühlkanälen zur Kühlung der Stützkonstruktion verlaufen. Die Kühlkanäle sind relativ zur Transportrichtung um einen vorgegebenen Winkel verdreht ausgerichtet, wodurch sich ein schräger Verlauf der Kühlkanäle relativ zur Transportrichtung ergibt.An electron beam unit according to the embodiments of the invention is designed to generate an areally extended irradiation field for the electron irradiation of irradiation material. The irradiation material can be guided in a predetermined transport direction through the irradiation field, and the irradiation field extends over an irradiation width transversely to the transport direction. The electron beam unit comprises a heating cathode arrangement for generating electrons, at least one grid element which is provided for drawing off, distributing and accelerating the electrons from the heating cathode arrangement and an electron exit window from which the electrons exit after the acceleration. The electron exit window comprises a support structure, wherein within the support structure run a plurality of mutually parallel cooling channels for cooling the support structure. The cooling channels are aligned rotated relative to the transport direction by a predetermined angle, resulting in an oblique course of the cooling channels relative to the transport direction.
An den Stellen, an denen die Kühlkanäle verlaufen, werden die beschleunigten Elektronen von der Stützkonstruktion absorbiert. Daher entstehen an den Stellen, an denen die Kühlkanäle verlaufen, charakteristische Abschattungen. Daher wird vorgeschlagen, die Kühlkanäle relativ zur Transportrichtung um einen vorgegebenen Winkel verdreht ausgerichtet anzuordnen, so dass sich ein schräger Verlauf der Kühlkanäle relativ zur Transportrichtung ergibt. Wenn ein zu bestrahlendes Gut in der Transportrichtung unter dem Elektronenaustrittsfenster und der Stützkonstruktion hindurch bewegt wird, dann verschiebt sich infolge des schrägen Verlaufs der Kühlkanäle die auf das Bestrahlungsgut einwirkende Dosisverteilung mit den von den Kühlkanälen verursachten Abschattungen dem schrägen Verlauf der Kühlkanäle folgend von rechts nach links. In der Summe wirkt während des Durchlaufens der Elektronenstrahleinheit eine gemittelte Dosisverteilung auf das Bestrahlungsgut ein, wobei die Abschattungen infolge des Mittelungsprozesses verringert werden oder verschwinden. Durch diesen Mittelungsprozess werden die von den Kühlkanälen verursachten Abschattungen weggemittelt. Dadurch wird die Homogenität der Dosisverteilung verbessert, und die Bestrahlung kann mit verbesserter Genauigkeit durchgeführt werden.At the points where the cooling channels run, the accelerated electrons are absorbed by the support structure. As a result, characteristic shading occurs at the locations where the cooling channels run. Therefore, it is proposed to arrange the cooling channels aligned relative to the transport direction by a predetermined angle aligned, so that there is an oblique course of the cooling channels relative to the transport direction. If a material to be irradiated is moved in the transport direction under the electron exit window and the support structure, then due to the oblique course of the cooling channels, the dose distribution acting on the material to be irradiated shifts from right to left, following the shadowing caused by the cooling channels, following the oblique course of the cooling channels , In sum, during the passage of the electron beam unit, an averaged dose distribution acts on the irradiation material, whereby shading due to the averaging process is reduced or disappeared. Through this averaging process, the shading caused by the cooling channels is averaged out. This improves the homogeneity of the dose distribution and the irradiation can be performed with improved accuracy.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:The invention will be further described with reference to several embodiments shown in the drawings. Show it:
1 eine Elektronenstrahleinheit zur flächigen Bestrahlung mit Elektronen entsprechend dem Stand der Technik; 1 an electron beam unit for surface irradiation with electrons according to the prior art;
2A eine Draufsicht auf eine Kathodenanordnung entsprechend dem Stand der Technik; 2A a plan view of a cathode assembly according to the prior art;
2B die von der Kathodenanordnung in 3A erzeugte Dosisverteilung; 2 B that of the cathode assembly in 3A generated dose distribution;
3A eine Draufsicht auf eine Kathodenanordnung entsprechend von Ausführungsformen gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung; 3A a plan view of a cathode assembly according to embodiments according to a first aspect of the present invention;
3B unterschiedliche Dosisverteilungen, die beim Durchlaufen einer Elektronenstrahleinheit mit der in 3A gezeigten Kathodenanordnung nacheinander erhalten werden; 3B different dose distributions when passing through an electron beam unit with the in 3A shown cathode arrangement can be obtained sequentially;
4 eine Elektronenstrahleinheit entsprechend von Ausführungsformen gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung; 4 an electron beam unit according to embodiments according to a first aspect of the present invention;
5 einen Überblick über die zur Beschleunigung der Elektronen benötigten Spannungen; 5 an overview of the voltages required to accelerate the electrons;
6A–6C verschiedene Ausführungsformen von Kathodenanordnungen; 6A - 6C various embodiments of cathode assemblies;
7A ein Elektronenaustrittsfenster mit einer Stützkonstruktion und einer auf der Stützkonstruktion aufliegenden Metallfolie; 7A an electron exit window having a support structure and a metal foil resting on the support structure;
7B eine Stützkonstruktion entsprechend dem Stand der Technik, bei der die Kühlkanäle in der Transportrichtung ausgerichtet sind; 7B a support structure according to the prior art, in which the cooling channels are aligned in the transport direction;
7C die entlang der Bestrahlungsbreite ermittelte Dosisverteilung für die in 7B gezeigte Stützkonstruktion; 7C the dose distribution determined along the irradiation width for the in 7B shown supporting construction;
8 eine Stützkonstruktion, bei der die Kühlkanäle relativ zur Transportrichtung schräg angeordnet sind; 8th a support structure in which the cooling channels are arranged obliquely relative to the transport direction;
9 einen Überblick über die zur Beschleunigung der Elektronen benötigten Spannungen; und 9 an overview of the voltages required to accelerate the electrons; and
10A–10C verschiedene Ausführungsformen von Stützkonstruktionen. 10A - 10C various embodiments of support structures.
1 zeigt eine Elektronenstrahleinheit 100 entsprechend dem Stand der Technik. Die Elektronenstrahleinheit 100 ist dazu ausgelegt, Bestrahlungsgut mit hoher Dosisleistung flächig zu bestrahlen. Wie in 1 gezeigt ist, kann es sich bei dem Bestrahlungsgut beispielsweise um eine Materialbahn 101 handeln, die an der Elektronenstrahleinheit 100 in einer Transportrichtung 102 vorbeigeführt wird. Die Elektronenstrahleinheit 100 kann aber auch zur Bestrahlung von anderem Bestrahlungsgut eingesetzt werden, das mit einer gewissen Geschwindigkeit unter der Elektronenstrahleinheit 100 hindurchgeführt wird. 1 shows an electron beam unit 100 according to the prior art. The electron beam unit 100 is designed to irradiate irradiation material with high dose rate. As in 1 is shown, it may be in the irradiation material, for example, a material web 101 act on the electron beam unit 100 in a transport direction 102 is passed. The electron beam unit 100 but can also be used for the irradiation of other irradiation, with a certain speed under the electron beam unit 100 is passed.
Zur Erzielung hoher Strahlströme umfasst die Elektronenstrahleinheit 100 eine leistungsfähige Kathodenanordnung 103, die dazu ausgebildet ist, eine ausreichende Anzahl von freien Elektronen für eine flächig ausgedehnte Bestrahlung des Bestrahlungsguts zur Verfügung zu stellen. Die Kathodenanordnung 103 umfasst eine Vielzahl von Heizkathodendrähten 104, die in einer Ebene oberhalb der zu bestrahlenden Bahn angeordnet sind. Die Heizkathodendrähte 104 bestehen vorzugsweise aus Wolfram. Die Heizkathodendrähte 104 sind entlang der Bestrahlungsbreite 105 der Elektronenstrahleinheit 100 parallel zueinander in regelmäßigen Abständen angeordnet, beispielsweise in Abständen von 6–10 cm. Die Bestrahlungsbreite 105 der Elektronenstrahleinheit 100 liegt üblicherweise im Bereich zwischen ca. 30 cm und 3,5 m, abhängig von der Breite des zu bestrahlenden Materials. Bei der in 1 gezeigten Elektronenstrahleinheit 100 sind alle Heizkathodendrähte 104 parallel zueinander in der Transportrichtung 102 orientiert.To achieve high beam currents, the electron beam unit comprises 100 a powerful cathode arrangement 103 , which is designed to provide a sufficient number of free electrons for a widespread irradiation of the irradiation material available. The cathode arrangement 103 includes a plurality of Heizkathodendrähten 104 which are arranged in a plane above the web to be irradiated. The heating cathode wires 104 are preferably made of tungsten. The heating cathode wires 104 are along the irradiation width 105 the electron beam unit 100 arranged parallel to each other at regular intervals, for example, at intervals of 6-10 cm. The irradiation width 105 the electron beam unit 100 is usually in the range between about 30 cm and 3.5 m, depending on the width of the material to be irradiated. At the in 1 shown electron beam unit 100 are all Heizkathodendrähte 104 parallel to each other in the transport direction 102 oriented.
An die Heizkathodendrähte 104 wird eine konstante Spannung angelegt, so dass durch jeden der Heizkathodendrähte 104 ein Strom von mehreren Ampere zu fließen beginnt. Jeder der Heizkathodendrähte 104 wird auf diese Weise mit einer Heizleistung von z. B. 150 W pro Draht aufgeheizt. Infolge dieser Aufheizung werden aus den Heizkathodendrähten 104 Elektronen in großer Zahl freigesetzt, und im Bereich der aufgeheizten Heizkathodendrähte 104 bildet sich eine Elektronenwolke aus.To the Heizkathodendrähte 104 a constant voltage is applied so that through each of the Heizkathodendrähte 104 a current of several amperes begins to flow. Each of the heating cathode wires 104 is in this way with a heating power of z. B. 150 W per wire heated. As a result of this heating are from the Heizkathodendrähten 104 Liberated electrons in large numbers, and in the area of heated Heizkathodendrähte 104 an electron cloud forms.
Die Elektronenstrahleinheit 100 umfasst darüber hinaus ein oder mehrere Gitterelemente, die unterhalb der Kathodenanordnung 103 angeordnet sind. Die Gitterelemente sind dazu vorgesehen, die Elektronen von der Kathodenanordnung 103 abzuziehen und zu verteilen.The electron beam unit 100 further includes one or more grid members disposed below the cathode assembly 103 are arranged. The grating elements are intended to remove the electrons from the cathode assembly 103 deduct and distribute.
Die in 1 gezeigte Elektronenstrahleinheit 100 umfasst zwei Gitterelemente 106 und 107. Zwischen der Kathodenanordnung 103 und den Gitterelementen 106, 107 wird eine Gitterspannung angelegt. Dadurch werden die Gitterelemente 106, 107 relativ zur Kathodenanordnung 103 auf ein positives Potential gesetzt, um die Elektronen von der Kathodenanordnung 103 abzuziehen und zu verteilen.In the 1 shown electron beam unit 100 includes two grid elements 106 and 107 , Between the cathode arrangement 103 and the grid elements 106 . 107 a grid voltage is applied. This will make the grid elements 106 . 107 relative to the cathode assembly 103 set to a positive potential to the electrons from the cathode assembly 103 deduct and distribute.
Die eigentliche Beschleunigung der Elektronen erfolgt jedoch zwischen den Gitterelementen 106, 107 und dem Elektronenaustrittsfenster 108. Hierzu wird eine Beschleunigungsspannung in der Größenordnung von einigen 100 kV zwischen den Gitterelementen 106, 107 und dem Elektronenaustrittsfenster 108 angelegt. Die Elektronen werden durch diese Beschleunigungsspannung auf eine Energie von einigen 100 keV beschleunigt, treten dann durch das Elektronenaustrittsfenster 108 hindurch ins Freie und beaufschlagen die zu bestrahlende Materialbahn 101.The actual acceleration of the electrons, however, takes place between the grid elements 106 . 107 and the electron exit window 108 , For this purpose, an acceleration voltage in the order of a few 100 kV between the grid elements 106 . 107 and the electron exit window 108 created. The electrons are accelerated by this accelerating voltage to an energy of a few 100 keV, then pass through the electron exit window 108 through to the outside and act on the web to be irradiated 101 ,
Wie in 1 zu erkennen ist, erstreckt sich das Elektronenaustrittsfenster 108 der Elektronenstrahleinheit 100 quer zur Transportrichtung 102 über die gesamte Breite der zu bestrahlenden Bahn 101 hinweg. Die Breite des Elektronenaustrittsfensters 108 legt die Bestrahlungsbreite 105 der Elektronenstrahleinheit 100 fest. Dagegen liegt die Länge 109 des Elektronenaustrittsfensters 108 beispielsweise im Bereich von 5–30 cm.As in 1 can be seen, the electron exit window extends 108 the electron beam unit 100 transverse to the transport direction 102 over the entire width of the web to be irradiated 101 time. The width of the electron exit window 108 sets the irradiation width 105 the electron beam unit 100 firmly. In contrast, the length is 109 of the electron exit window 108 for example in the range of 5-30 cm.
Das Elektronenaustrittsfenster 108 umfasst eine dünne Folie sowie eine Stützkonstruktion, auf der die Folie aufliegt. Die Folie muss einerseits hinreichend dünn sein, damit die beschleunigten Elektronen ohne deutliche Energieverluste hindurchtreten können. Zum anderen muss die Folie hinreichend stabil sein, damit sie dem Druckunterschied zwischen dem Vakuum im Inneren der Elektronenstrahleinheit 100 und dem Umgebungsdruck außerhalb standhalten kann. Vorzugsweise wird eine dünne Metallfolie verwendet, beispielsweise eine Titanfolie mit einer Dicke im Bereich zwischen 5 μm und 30 μm. Zur Halterung und Stabilisierung der Metallfolie liegt die Metallfolie auf einem Stützblech auf, das eine Vielzahl von Aussparungen aufweist, durch die die beschleunigten Elektronen hindurchtreten können.The electron exit window 108 includes a thin film and a support structure on which the film rests. On the one hand, the film must be sufficiently thin so that the accelerated electrons can pass without significant energy losses. On the other hand, the film must be sufficient Be stable to match the pressure difference between the vacuum inside the electron beam unit 100 and can withstand the ambient pressure outside. Preferably, a thin metal foil is used, for example a titanium foil having a thickness in the range between 5 μm and 30 μm. For holding and stabilizing the metal foil, the metal foil rests on a support plate having a plurality of recesses through which the accelerated electrons can pass.
Die zu bestrahlende Materialbahn 101 wird von einer Abwicklung 110 entsprechend dem Pfeil 111 abgewickelt und in der Transportrichtung 102 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit am Elektronenaustrittsfenster 108 vorbeigeführt. Die bestrahlte Materialbahn 101 wird auf der Aufwicklung 112 in Richtung des Pfeils 113 aufgewickelt. Bei der Materialbahn 101 kann es sich beispielsweise um eine Bahn aus Papier, Kunststoff oder Textilmaterial handeln. Die Elektronenbestrahlung kann beispielsweise dazu dienen, auf die Materialbahn 101 aufgebrachte Druckfarbe, Lackschichten oder andere Veredelungsschichten zu härten. Dabei hängt die Dosisleistung, mit der die Materialbahn 101 bestrahlt wird, zum einen von Anzahl und Energie der beschleunigten Elektronen und zum anderen von der Geschwindigkeit ab, mit der die Materialbahn 101 unter der Elektronenstrahleinheit 100 hindurchbewegt wird. Die Bestrahlungsdosis wird üblicherweise in Gy (Gray) angegeben, wobei ein Gy = 1 J/kg. Zur Härtung von Lackschichten ist beispielsweise eine Dosis im Bereich von 20–60 kGy erforderlich.The web to be irradiated 101 is from a settlement 110 according to the arrow 111 unwound and in the transport direction 102 at a given speed at the electron exit window 108 past. The irradiated material web 101 will be on the winding 112 in the direction of the arrow 113 wound. At the material web 101 it may be, for example, a web of paper, plastic or textile material. The electron irradiation can serve, for example, to the material web 101 to harden applied printing ink, lacquer layers or other finishing layers. The dose rate depends on the material web 101 is irradiated, on the one hand by number and energy of the accelerated electrons and on the other hand by the speed, with which the material web 101 under the electron beam unit 100 is moved through. The radiation dose is usually given in Gy (Gray), where Gy = 1 J / kg. For curing lacquer layers, for example, a dose in the range of 20-60 kGy is required.
Alternativ zu der in 1 gezeigten Ausführungsform, bei der eine Materialbahn 101 mit Elektronen bestrahlt wird, ist es auch möglich, starre Platten unter der Elektronenstrahleinheit 100 hindurchzubewegen und mit Elektronen zu bestrahlen. Dabei werden die zu bestrahlenden Platten mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in einer Transportrichtung am Elektronenaustrittsfenster 108 vorbeibewegt. Auf diese Weise ist es möglich, auf die Platten aufgebrachte Farbschichten, Lackschichten und sonstige Veredelungsschichten zu härten. Bei den Platten kann es sich beispielsweise um Holzplatten oder Laminatplatten handeln, welche beispielsweise im Bereich der Möbelfertigung benötigt werden.Alternatively to the in 1 shown embodiment in which a material web 101 is irradiated with electrons, it is also possible, rigid plates under the electron beam unit 100 move through and irradiate with electrons. The plates to be irradiated are at a predetermined speed in a transport direction at the electron exit window 108 moved past. In this way it is possible to harden on the plates applied paint layers, paint layers and other finishing layers. The plates may be, for example, wood panels or laminate panels, which are needed, for example, in the field of furniture production.
In 2A ist die Kathodenanordnung 103 der in 1 gezeigten Elektronenstrahleinheit 100 in Draufsicht dargestellt. Zu erkennen sind die entlang der Bestrahlungsbreite 105 parallel nebeneinander in regelmäßigen Abständen angeordneten Heizkathodendrähte 104, welche die benötigten freien Elektronen zur Verfügung stellen. Typischerweise sind die Heizkathodendrähte 104 entlang der gesamten Bestrahlungsbreite 105 der Elektronenstrahleinheit in regelmäßigen Abständen von ca. 6–10 cm angeordnet. In 2A sind die Heizkathodendrähte 104 in der Transportrichtung 102 ausgerichtet.In 2A is the cathode arrangement 103 the in 1 shown electron beam unit 100 shown in plan view. You can see them along the irradiation width 105 parallel to each other at regular intervals arranged Heizkathodendrähte 104 which provide the required free electrons. Typically, the Heizkathodendrähte 104 along the entire irradiation width 105 the electron beam unit arranged at regular intervals of about 6-10 cm. In 2A are the Heizkathodendrähte 104 in the transport direction 102 aligned.
Als Heizkathodendrähte werden üblicherweise Wolfram-Drähte mit einem Durchmesser von ca. 0,3 mm eingesetzt. Die verschiedenen Heizkathodendrähte 104 der Kathodenanordnung 103 weisen typischerweise kleine Unterschiede in ihrer Dicke und Struktur auf, welche zu Emissionsunterschieden im Hinblick auf die freigesetzten Elektronen führen. Beispielsweise können die Heizkathodendrähte 104 geringfügig unterschiedliche Dicken aufweisen.As Heizkathodendrähte tungsten wires are usually used with a diameter of about 0.3 mm. The different heating cathode wires 104 the cathode arrangement 103 typically have small differences in their thickness and structure, which lead to emission differences with respect to the released electrons. For example, the Heizkathodendrähte 104 have slightly different thicknesses.
Darüber hinaus können die Heizkathodendrähte 104 Riefen oder Spitzen aufweisen, so dass der sogenannte Spitzeneffekt auftritt. Außerdem neigt das Material Wolfram zu einem Auskristallisieren in Teilbereichen, wobei die auskristallisierten Bereiche dann ebenfalls einen Einfluss auf das Emissionsverhalten haben. Infolge dieser Effekte ist die Elektronenemission über die Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit hinweg nicht konstant, sondern weist vielmehr Schwankungen auf, die durch die genannten Unterschiede in Dicke und Struktur der Heizkathodendrähte 104 hervorgerufen werden.In addition, the Heizkathodendrähte 104 Have grooves or peaks, so that the so-called peak effect occurs. In addition, the material tungsten tends to crystallize in partial areas, wherein the crystallized areas then also have an influence on the emission behavior. As a result of these effects, the electron emission over the irradiation width of the electron beam unit is not constant, but rather has variations due to the mentioned differences in thickness and structure of the Heizkathodendrähte 104 be caused.
In 2B ist die zur Kathodenanordnung 103 gehörige Dosisverteilung entlang der Bestrahlungsbreite 105 der Elektronenstrahleinheit aufgetragen. Auf der Hochachse ist die Dosis in kGy aufgetragen, und auf der Rechtsachse ist die Position entlang der Bestrahlungsbreite 105 aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass die Unterschiede in Dicke und Struktur der Heizkathodendrähte 104 zu einer inhomogenen Dosisverteilung entlang der Bestrahlungsbreite 105 führen. Die Dosisverteilung kann Einbrüche und Erhebungen aufweisen, so dass sich meist kein gleichmäßiges Wellenbild ergibt. Daraus resultiert eine ungleichmäßige Bestrahlung des zu bestrahlenden Guts.In 2 B is the to the cathode arrangement 103 Corresponding dose distribution along the irradiation width 105 applied to the electron beam unit. On the vertical axis, the dose is plotted in kGy, and on the right axis is the position along the irradiation width 105 applied. It can be seen that the differences in thickness and structure of the Heizkathodendrähte 104 to an inhomogeneous dose distribution along the irradiation width 105 to lead. The dose distribution may have burglary and elevations, so that there is usually no uniform wave pattern. This results in an uneven irradiation of the material to be irradiated.
Wenn entlang der Bestrahlungsbreite beispielsweise Inhomogenitäten des Strahlstroms in der Größenordnung von ±20 mA auftreten, dann würde sich bezogen auf einen Gesamtstrahlstrom von 1.000 mA eine relative Schwankung von ±2% ergeben. In der Praxis muss jedoch eher von etwa 7%–12% Inhomogenität ausgegangen werden.If, for example, inhomogeneities of the beam current in the order of ± 20 mA occur along the irradiation width, a relative fluctuation of ± 2% would result with respect to a total beam current of 1000 mA. In practice, however, it is more likely that about 7% -12% inhomogeneity can be expected.
Es gibt jedoch auch Produkte, die mit kleineren Dosen bestrahlt werden müssen, und bei denen der Gesamtstrahlstrom der Elektronenstrahleinheit dann entsprechend heruntergeregelt werden muss. Bei heruntergeregeltem Gesamtstrahlstrom fallen dann die Schwankungen des Strahlstroms umso störender ins Gewicht. Wenn man Strahlstromschwankungen in der Größenordnung von 20 mA in Bezug setzt zu einem heruntergeregelten Gesamtstrahlstrom von beispielsweise 100 mA, dann ergeben sich Schwankungen in der Größenordnung von ±20%, die entsprechende Dosisschwankungen entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit zur Folge haben.However, there are also products that must be irradiated with smaller doses, and in which the total beam current of the electron beam unit then has to be adjusted down accordingly. When the total beam current is regulated down, the fluctuations of the beam current are all the more disturbing. If one relates beam beam fluctuations of the order of 20 mA to a down-regulated total beam current of, for example, 100 mA, then variations of the order of magnitude result ± 20%, which result in corresponding dose fluctuations along the irradiation width of the electron beam unit.
Erster Aspekt: Schräg zur Transportrichtung angeordnete HeizkathodendrähteFirst aspect: Heizkathodendrähte arranged obliquely to the transport direction
Zur Verbesserung der Dosishomogenität wird entsprechend einem ersten Aspekt vorgeschlagen, die Heizkathodendrähte relativ zur Transportrichtung um einen vorgegebenen Winkel verdreht anzuordnen, so dass sich ein schräger Verlauf der Heizkathodendrähte relativ zur Transportrichtung ergibt.To improve the Dosiesomogenität is proposed according to a first aspect, the Heizkathodendrähte relative to the transport direction to be rotated by a predetermined angle, so that there is an oblique course of the Heizkathodendrähte relative to the transport direction.
In 3A ist eine entsprechend ausgebildete Kathodenanordnung 300 gezeigt, die eine Mehrzahl von entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit nebeneinander angeordneten Heizkathodendrähten 301 umfasst. Die Heizkathodendrähte 301 sind in einer Ebene oberhalb der zu bestrahlenden Bahn angeordnet. Die Heizkathodendrähte 301 sind im regelmäßigen Abstand voneinander entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit angeordnet. Sämtliche Heizkathodendrähte 301 verlaufen parallel zueinander und sind in dieselbe Richtung orientiert. Allerdings sind im Unterschied zu 2A sämtliche Heizkathodendrähte 301 relativ zur Transportrichtung 302 um einen vorgegebenen Winkel α verdreht angeordnet. Der Winkel α liegt beispielsweise im Bereich zwischen ca. 2° und 60°. Insbesondere bevorzugt ist ein Bereich für den Winkel α zwischen 5° und 30°.In 3A is a correspondingly formed cathode arrangement 300 shown having a plurality of Heizkathodendrähten next to each other along the irradiation width of the electron beam unit 301 includes. The heating cathode wires 301 are arranged in a plane above the web to be irradiated. The heating cathode wires 301 are arranged at regular intervals from each other along the irradiation width of the electron beam unit. All heating cathode wires 301 are parallel to each other and oriented in the same direction. However, unlike 2A all Heizkathodendrähte 301 relative to the transport direction 302 arranged rotated by a predetermined angle α. The angle α is for example in the range between about 2 ° and 60 °. Particularly preferred is a range for the angle α between 5 ° and 30 °.
Dadurch, dass die Heizkathodendrähte 301 relativ zur Transportrichtung 302 verdreht sind, ergibt sich in Transportrichtung 302 gesehen ein schräger Verlauf der Heizkathodendrähte 301. Auch in 3A führen die Unterschiede in Dicke und Struktur der Heizkathodendrähte 301 zu entsprechenden Unterschieden in der Elektronenemission, die dann über die Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit hinweg entsprechende Schwankungen der Bestrahlungsdosis hervorruft.Because of the Heizkathodendrähte 301 relative to the transport direction 302 are twisted, results in the transport direction 302 seen an oblique course of Heizkathodendrähte 301 , Also in 3A cause the differences in thickness and structure of Heizkathodendrähte 301 to corresponding differences in the electron emission, which then causes across the irradiation width of the electron beam unit across corresponding variations in the irradiation dose.
Wenn ein zu bestrahlendes Gut in der Transportrichtung 302 unter der Elektronenstrahleinheit hindurchbewegt wird, verschiebt sich wegen des schrägen Verlaufs der Heizkathodendrähte 302 die auf das Bestrahlungsgut einwirkende Dosisverteilung von links nach rechts. Zwar ergibt sich bezogen auf die Heizkathodendrähte 301 dieselbe Dosisverteilung wie in 2A, allerdings verschiebt sich die auf das Bestrahlungsgut einwirkende Dosisverteilung entsprechend dem schrägen Verlauf der Heizkathodendrähte 301 während der Bestrahlung von links nach rechts.When a good to be irradiated in the transport direction 302 is moved under the electron beam unit, shifts due to the oblique course of the Heizkathodendrähte 302 the dose distribution acting on the irradiation material from left to right. Although results based on the Heizkathodendrähte 301 the same dose distribution as in 2A , however, the dose distribution acting on the irradiation material shifts according to the oblique course of the Heizkathodendrähte 301 during the irradiation from left to right.
Wegen des schrägen Verlaufs der Heizkathodendrähte 301 kommt es daher zu einem Mittelungsprozess in Bezug auf die Dosisverteilung. Auf das zu bestrahlende Gut wirkt eine gemittelte Dosisverteilung ein. Im Vergleich zu der in 2B gezeigten Dosisverteilung sind die Schwankungen bei der gemittelten Dosisverteilung deutlich geringer ausgeprägt, so dass sich durch die schräge Anordnung der Heizkathodendrähte 301 insgesamt eine deutlich homogenere Bestrahlung ergibt als bei den Ausführungsformen des Stands der Technik, bei denen die Heizkathodendrähte in der Transportrichtung orientiert waren.Because of the oblique course of Heizkathodendrähte 301 Therefore, there is an averaging process in relation to the distribution of doses. On the material to be irradiated, an average dose distribution acts. Compared to the in 2 B shown dose distribution, the variations in the average dose distribution are significantly less pronounced, so that the oblique arrangement of Heizkathodendrähte 301 overall results in a much more homogeneous irradiation than in the embodiments of the prior art, in which the Heizkathodendrähte were oriented in the transport direction.
Diese dem schrägen Verlauf der Heizkathodendrähte 302 folgende Verschiebung der Dosisverteilung von links nach rechts soll im Folgenden anhand eines Beispiels beschrieben werden. Hierzu wird ein vorgegebener Punkt auf einer zu bestrahlenden Materialbahn betrachtet, die in der Transportrichtung 302 unter der Kathodenanordnung 300 hindurchbewegt wird. Zuerst erreicht der vorgegebene Punkt die Position 303A. Etwas später erreicht der Punkt die Position 303B, und noch etwas später die Position 303C.This the oblique course of Heizkathodendrähte 302 The following shift of the dose distribution from left to right will be described below by means of an example. For this purpose, a predetermined point on a material web to be irradiated is considered, which in the transport direction 302 under the cathode arrangement 300 is moved through. First, the given point reaches the position 303A , A little later, the point reaches the position 303B , and a little later the position 303C ,
Die an den Positionen 303A, 303B, 303C auf das zu bestrahlende Gut einwirkenden Dosisverteilungen sind in 3B dargestellt. Entlang der Hochachse ist die Bestrahlungsdosis in kGy aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Position entlang der Bestrahlungsbreite des Elektronenstrahlers aufgetragen.The at the positions 303A . 303B . 303C on the product to be irradiated dose distributions are in 3B shown. Along the vertical axis the irradiation dose is plotted in kGy, and along the right axis the position along the irradiation width of the electron emitter is plotted.
Wenn sich der vorgegebene Punkt der Materialbahn bei der Position 303A befindet, wirkt die Dosisverteilung 304A auf die Materialbahn ein. Wenn sich der vorgegebene Punkt zur Position 303B weiterbewegt hat, wirkt an dieser Position 303B die nach rechts verschobene Dosisverteilung 304B auf die Materialbahn ein. Wegen des schrägen Verlaufs der Heizkathodendrähte 301 hat sich die Dosisverteilung 304B relativ zur Dosisverteilung 304A etwas nach rechts verschoben. Wenn sich der vorgegebene Punkt zur Position 303C weiterbewegt hat, wirkt an dieser Position 303C die noch weiter nach rechts verschobene Dosisverteilung 304C auf die Materialbahn ein. Beim Durchlaufen der Elektronenstrahleinheit ist der vorgegebene Punkt auf der Materialbahn einer sich von links nach rechts verschiebenden Dosisverteilung ausgesetzt. Im Mittel wirkt daher beim Durchlaufen der Elektronenstrahleinheit auf jeden Punkt der Materialbahn eine gemittelte Dosisverteilung 305 ein, die in 3B als gestrichelte Linie eingezeichnet ist.When the given point of the material web at the position 303A is located, the dose distribution is effective 304A on the material web. When the given point to the position 303B has moved, acts at this position 303B the dose distribution shifted to the right 304B on the material web. Because of the oblique course of Heizkathodendrähte 301 has the dose distribution 304B relative to the dose distribution 304A moved slightly to the right. When the given point to the position 303C has moved, acts at this position 303C the even further to the right shifted dose distribution 304C on the material web. When passing through the electron beam unit, the predetermined point on the material web is exposed to a dose distribution which shifts from left to right. On average, therefore, an average dose distribution acts on each point of the material web when passing through the electron beam unit 305 one in 3B is shown as a dashed line.
Anhand von 3B ist zu erkennen, dass die Dosisschwankungen der gemittelten Dosisverteilung 305 deutlich geringer sind als die Dosisschwankungen der ursprünglichen Dosisverteilungen 304A, 304B, 304C. Die durch den schrägen Verlauf der Heizkathodendrähte 301 bewirkte Mittelung der Dosisverteilungen 304A, 304B, 304C bewirkt eine Verringerung der Dosisschwankungen entlang der Bestrahlungsbreite, so dass die Homogenität der Elektronenbestrahlung deutlich verbessert werden kann. Während sich die Dosisschwankungen der ursprünglichen Dosisverteilungen 304A, 304B und 304C im Bereich von ca. 5,1–5,5% bewegen, weist die gemittelte Dosisverteilung 305 bei dem gezeigten Fallbeispiel nur mehr eine Dosisschwankung von 3,7% auf. Insbesondere bei heruntergeregeltem Gesamtstrahlstrom und bei geringen Strahlungsdosen wird daher durch die schräge Anordnung der Heizkathodendrähte die Genauigkeit, mit der eine gewünschte Bestrahlungsdosis appliziert werden kann, deutlich verbessert.Based on 3B it can be seen that the dose fluctuations of the averaged dose distribution 305 are significantly lower than the dose fluctuations of the original dose distributions 304A . 304B . 304C , The by the oblique course of Heizkathodendrähte 301 effecting averaging of the dose distributions 304A . 304B . 304C causes a Reduction of the dose fluctuations along the irradiation width, so that the homogeneity of the electron irradiation can be significantly improved. While the dose fluctuations of the original dose distributions 304A . 304B and 304C in the range of about 5.1-5.5%, the averaged dose distribution indicates 305 in the case shown, only a dose fluctuation of 3.7%. In particular, with down regulated total beam current and low radiation doses, the accuracy with which a desired irradiation dose can be applied, therefore significantly improved by the oblique arrangement of the Heizkathodendrähte.
4 zeigt eine Elektronenstrahleinheit 400, die mit einer entsprechend 3A ausgebildeten Kathodenanordnung 300 ausgestattet ist. Wie bereit anhand von 3A beschrieben worden ist, umfasst die Kathodenanordnung 300 eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Heizkathodendrähten 301, welche relativ zur Transportrichtung 302 jeweils um einen vorgegebenen Winkel α verdreht angeordnet sind. Die Elektronenstrahleinheit 400 umfasst darüber hinaus ein erstes Gitterelement 401 sowie ein zweites Gitterelement 402, welche dazu ausgebildet sind, die von den Heizkathodendrähten 301 erzeugten freien Elektronen abzuziehen und zu verteilen. Die Elektronen werden zwischen dem zweiten Gitterelement 402 und dem Elektronenaustrittsfenster 403 einer starken Beschleunigung unterworfen. Die hochenergetischen Elektronen treten dann durch das Elektronenaustrittsfenster 403 hindurch. Die Materialbahn 404 wird von der Abwicklung 405 abgewickelt und in der Transportrichtung 302 unter dem Elektronenaustrittsfenster 403 vorbeigeführt. Dort wird die Materialbahn 404 mit hochenergetischen Elektronen beaufschlagt. Die bestrahlte Materialbahn 404 wird anschließend auf der Aufwicklung 406 aufgewickelt. 4 shows an electron beam unit 400 that with a corresponding 3A trained cathode arrangement 300 Is provided. How ready by 3A has been described comprises the cathode assembly 300 a plurality of juxtaposed Heizkathodendrähten 301 which are relative to the transport direction 302 are each arranged rotated by a predetermined angle α. The electron beam unit 400 moreover comprises a first grid element 401 and a second grid element 402 , which are adapted to that of the Heizkathodendrähten 301 remove and distribute generated free electrons. The electrons become between the second grid element 402 and the electron exit window 403 subjected to a strong acceleration. The high-energy electrons then pass through the electron exit window 403 therethrough. The material web 404 is from the settlement 405 unwound and in the transport direction 302 under the electron exit window 403 past. There is the material web 404 charged with high-energy electrons. The irradiated material web 404 will then be on the rewind 406 wound.
Durch die schräge Orientierung der Heizkathodendrähte 301 relativ zur Transportrichtung 302 wird erreicht, dass die Materialbahn 404 beim Passieren des Elektronenaustrittsfensters 403 mit einer gemittelten Dosisverteilung beaufschlagt wird. Dadurch wird die Homogenität der Elektronenbestrahlung verbessert.Due to the oblique orientation of the Heizkathodendrähte 301 relative to the transport direction 302 is achieved that the material web 404 when passing the electron exit window 403 is applied with an average dose distribution. This improves the homogeneity of the electron irradiation.
Anstatt zur Bestrahlung von Materialbahnen kann die Elektronenstrahleinheit 400 auch zur Bestrahlung von anderen Werkstücken verwendet werden, die mit einer vorgegebenen Transportgeschwindigkeit in einer bestimmten Transportrichtung unter der Elektronenstrahleinheit 400 hindurchbewegt werden. Beispielsweise kann die Elektronenstrahleinheit zur Bestrahlung von Platten eingesetzt werden, die in einer bestimmten Transportrichtung unter der Elektronenstrahleinheit vorbeigeführt werden.Instead of irradiating material webs, the electron beam unit 400 also be used for the irradiation of other workpieces, with a predetermined transport speed in a particular transport direction under the electron beam unit 400 be moved through. For example, the electron beam unit can be used for the irradiation of plates, which are guided in a certain transport direction under the electron beam unit.
In 5 sind die zur Beschleunigung der Elektronen benötigten Spannungen im Überblick dargestellt. Die Heizkathodendrähte 301 der Kathodenanordnung 300 sind in einer Ebene oberhalb der zu bestrahlenden Bahn angeordnet. Sämtliche Heizkathodendrähte 301 der Kathodenanordnung 300 verlaufen parallel zueinander und sind in dieselbe Richtung orientiert. Relativ zur Transportrichtung 302 sind die Heizkathodendrähte 301 um den vorgegebenen Winkel α verdreht angeordnet, so dass sich in Transportrichtung 302 gesehen ein schräger Verlauf der Heizkathodendrähte 301 ergibt.In 5 are the voltages required to accelerate the electrons in an overview. The heating cathode wires 301 the cathode arrangement 300 are arranged in a plane above the web to be irradiated. All heating cathode wires 301 the cathode arrangement 300 are parallel to each other and oriented in the same direction. Relative to the transport direction 302 are the Heizkathodendrähte 301 arranged twisted by the predetermined angle α, so that in the transport direction 302 seen an oblique course of Heizkathodendrähte 301 results.
Wenn durch die Heizkathodendrähte 301 ein Strom in der Größenordnung von einigen Ampere fließt, heizen sich die Heizkathodendrähte 301 stark auf, und es bildet sich rund um die Heizkathodendrähte 301 eine Wolke von freien Elektronen. Zwischen den Heizkathodendrähten 301 und den Gitterelementen 401 und 402 wird eine Gitterspannung UG in der Größenordnung von einigen hundert Volt angelegt. Die Gitterspannung ist so gepolt, dass sich die beiden Gitterelemente 401, 402 relativ zu den Heizkathodendrähten 301 auf positivem Potential befinden. Die Gitterspannung UG ist dazu ausgelegt, die freien Elektronen von den Heizkathodendrähten 301 abzuziehen, zu verteilen und zu den Gitterelementen 401, 402 hin zu beschleunigen. Die beiden Gitterelemente 401 und 402 befinden sich auf demselben Potential.If through the Heizkathodendrähte 301 a current of the order of a few amps flows, heating the Heizkathodendrähte 301 strong, and it forms around the Heizkathodendrähte 301 a cloud of free electrons. Between the Heizkathodendrähten 301 and the grid elements 401 and 402 a grid voltage U G of the order of a few hundred volts is applied. The grid voltage is poled so that the two grid elements 401 . 402 relative to the Heizkathodendrähten 301 are at positive potential. The grid voltage U G is adapted to the free electrons from the Heizkathodendrähten 301 peel off, distribute and to the grid elements 401 . 402 to accelerate. The two grid elements 401 and 402 are at the same potential.
Zwischen den Gitterelementen 401, 402 einerseits und dem Elektronenaustrittsfenster 403 andererseits wird die Beschleunigungsspannung UB angelegt, die sich in einer Größenordnung von etwa 60 kV bis einige hundert kV bewegt. Die Beschleunigungsspannung UB ist so gepolt, dass sich das Elektronenaustrittsfenster 403 relativ zu den Gitterelementen 401, 402 auf positivem Potential befindet. Insofern werden die Elektronen auf der Wegstrecke zwischen dem zweiten Gitterelement 402 und dem Elektronenaustrittsfenster 403 einer starken Beschleunigung in Richtung zum Elektronenaustrittsfenster 403 hin ausgesetzt. Das Elektronenaustrittsfenster 403 ist Teil des Gehäuses der Elektronenstrahleinheit 400 und wird daher geerdet.Between the grid elements 401 . 402 on the one hand and the electron exit window 403 on the other hand, the acceleration voltage U B is applied, which is on the order of about 60 kV to several hundred kV. The acceleration voltage U B is poled so that the electron exit window 403 relative to the grid elements 401 . 402 is at positive potential. In this respect, the electrons are on the path between the second grid element 402 and the electron exit window 403 a strong acceleration towards the electron exit window 403 exposed. The electron exit window 403 is part of the housing of the electron beam unit 400 and is therefore grounded.
In 5 ist in der Darstellung des Elektronenaustrittsfensters 403 auch die Struktur der Stützkonstruktion 500 mit eingezeichnet. Die Stützkonstruktion 500 ist als Lochblech ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 501, durch die die beschleunigten Elektronen hindurchtreten können. Darüber hinaus sind eine Mehrzahl von Kühlkanälen 502 zu erkennen, die sich innerhalb der Stützkonstruktion von der Vorderseite zur Rückseite des Elektronenaustrittsfensters 403 erstrecken. Die Richtung, in der die in 5 gezeigten Kühlkanäle 502 verlaufen, entspricht der Transportrichtung 302 der Materialbahn 404.In 5 is in the representation of the electron exit window 403 also the structure of the supporting structure 500 marked with. The support structure 500 is formed as a perforated plate and includes a plurality of openings 501 through which the accelerated electrons can pass. In addition, a plurality of cooling channels 502 to be seen within the support structure from the front to the back of the electron exit window 403 extend. The direction in which the in 5 shown cooling channels 502 run, corresponds to the transport direction 302 the material web 404 ,
In den 6A–6C sind drei Ausführungsformen von Kathodenanordnungen gezeigt, die jeweils schräg zur Transportrichtung angeordnete Heizkathodendrähte aufweisen. In the 6A - 6C three embodiments of cathode assemblies are shown, each having obliquely arranged to the transport direction Heizkathodendrähte.
Die in 6A gezeigte Kathodenanordnung 600 umfasst eine Mehrzahl von Heizkathodendrähten 601, die schräg zur Transportrichtung 602 angeordnet sind. In 6A sind die Heizkathodendrähte 601 so angeordnet, dass der Endpunkt 603 eines Heizkathodendrahts in Transportrichtung 602 betrachtet jeweils hinter dem Anfangspunkt 604 eines benachbarten Heizkathodendrahts liegt, wie dies in 6A durch die gestrichelten Linien 605 veranschaulicht ist. Durch diese Anordnung der Heizkathodendrähte 601 wird erreicht, dass jeder Punkt entlang der in 6A ebenfalls eingezeichneten Bestrahlungsbreite 606 durch genau einen Heizkathodendraht 601 abgedeckt wird. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Beschickung des Flächenstrahlers mit Elektronen erreicht.In the 6A shown cathode arrangement 600 includes a plurality of heating cathode wires 601 , which are oblique to the transport direction 602 are arranged. In 6A are the Heizkathodendrähte 601 arranged so that the endpoint 603 a Heizkathodendrahts in the transport direction 602 considered behind the starting point respectively 604 of a neighboring Heizkathodendrahts, as in 6A through the dashed lines 605 is illustrated. By this arrangement, the Heizkathodendrähte 601 is achieved that every point along in 6A also marked irradiation width 606 through exactly one Heizkathodendraht 601 is covered. This achieves a particularly uniform charging of the surface radiator with electrons.
In 6B ist eine weitere Ausführungsform einer Kathodenanordnung 607 gezeigt. Die Kathodenanordnung 607 umfasst eine Mehrzahl von Heizkathodendrähten 608, die parallel zueinander und schräg zur Transportrichtung 609 angeordnet sind. Die Anordnung der Heizkathodendrähte 608 ist dabei so gewählt, dass sich der Endabschnitt 610 eines Heizkathodendrahts in Transportrichtung 609 betrachtet jeweils mit dem Anfangsabschnitt 611 eines benachbarten Heizkathodendrahts überlappt. Durch diese in Transportrichtung 609 gesehen überlappende Anordnung der Heizkathodendrähte 608 wird erreicht, dass jeder Punkt entlang der Bestrahlungsbreite 612 von mindestens einem Heizkathodendraht 608 der Kathodenanordnung 607 mit Elektronen beschickt wird.In 6B is another embodiment of a cathode assembly 607 shown. The cathode arrangement 607 includes a plurality of heating cathode wires 608 , which are parallel to each other and oblique to the transport direction 609 are arranged. The arrangement of Heizkathodendrähte 608 is chosen so that the end section 610 a Heizkathodendrahts in the transport direction 609 considered in each case with the beginning section 611 overlaps a neighboring Heizkathodendrahts. Through this in the transport direction 609 seen overlapping arrangement of Heizkathodendrähte 608 is achieved that every point along the irradiation width 612 of at least one Heizkathodendraht 608 the cathode arrangement 607 is charged with electrons.
In 6C ist eine weitere Ausführungsform einer Kathodenanordnung 613 gezeigt, welche wiederum eine Vielzahl von Heizkathodendrähten 614 umfasst, die relativ zur Transportrichtung 615 schräg angeordnet sind. Anhand von 6C ist zu erkennen, dass ein Heizkathodendraht 614 in Transportrichtung 615 gesehen überlappend mit dem benachbarten Heizkathodendraht 614 ausgebildet ist. Dabei sind die Heizkathodendrähte 614 so angeordnet, dass der Endpunkt 616 eines Heizkathodendrahts in Transportrichtung 615 gesehen jeweils hinter dem Anfangspunkt 617 des übernächsten Heizkathodendrahts 614 liegt, wie dies in 6C durch die gestrichelten Linien 618 veranschaulicht ist. Durch eine derartige Überlappung der Heizkathodendrähte 614 wird erreicht, dass jeder Punkt entlang der gesamten Bestrahlungsbreite 619 jeweils von zwei Heizkathodendrähten 614 abgedeckt wird. Dadurch wird eine gleichmäßige und intensive Beschickung der Elektronenstrahleinheit mit Elektronen gewährleistet.In 6C is another embodiment of a cathode assembly 613 shown, which in turn a variety of Heizkathodendrähten 614 includes, relative to the transport direction 615 are arranged obliquely. Based on 6C it can be seen that a Heizkathodendraht 614 in the transport direction 615 seen overlapping with the adjacent Heizkathodendraht 614 is trained. Here are the Heizkathodendrähte 614 arranged so that the endpoint 616 a Heizkathodendrahts in the transport direction 615 seen respectively behind the starting point 617 the next but one heating cathode wire 614 lies, as in 6C through the dashed lines 618 is illustrated. By such an overlap of Heizkathodendrähte 614 It is achieved that every point along the entire irradiation width 619 each of two Heizkathodendrähten 614 is covered. This ensures a uniform and intensive charging of the electron beam unit with electrons.
Zweiter Aspekt: Schräg zur Transportrichtung verlaufende KühlkanäleSecond aspect: Cooling channels running obliquely to the transport direction
Im Folgenden wird ein zweiter Aspekt beschrieben, der ebenfalls zu einer verbesserten Homogenität der Bestrahlungsdosis beiträgt. Bei diesem zweiten Aspekt handelt es sich um eine eigenständige Maßnahme, die unabhängig von der bislang beschriebenen schrägen Anordnung der Heizkathodendrähte implementiert werden kann. Dieser zweite Aspekt kann allerdings auch auf vorteilhafte Weise mit dem ersten Aspekt, nämlich der schrägen Anordnung der Heizkathodendrähte kombiniert werden.In the following, a second aspect is described, which also contributes to an improved homogeneity of the irradiation dose. This second aspect is a stand-alone measure that can be implemented independently of the previously described oblique arrangement of the Heizkathodendrähte. However, this second aspect can also be combined in an advantageous manner with the first aspect, namely the oblique arrangement of Heizkathodendrähte.
In 7A ist ein Elektronenaustrittsfenster 700 entsprechend dem Stand der Technik gezeigt. Das Elektronenaustrittsfenster 700 umfasst eine Metallfolie 701 und eine Stützkonstruktion 702, auf der die Metallfolie 701 aufliegt. Die Metallfolie 701 und die Stützkonstruktion 702 erstrecken sich über die gesamte Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit. Innerhalb der Elektronenstrahleinheit herrscht ein Vakuum, während außerhalb der Elektronenstrahleinheit der normale Atmosphärendruck herrscht. Die Metallfolie 701 liegt an der Außenseite der Stützkonstruktion 702 an. Durch die Druckdifferenz zwischen dem Vakuum im Inneren der Elektronenstrahleinheit und dem Umgebungsdruck außerhalb der Elektronenstrahleinheit wird die Metallfolie 701 von außen gegen die Stützkonstruktion 702 gedrückt.In 7A is an electron exit window 700 shown according to the prior art. The electron exit window 700 includes a metal foil 701 and a support structure 702 on which the metal foil 701 rests. The metal foil 701 and the support structure 702 extend over the entire irradiation width of the electron beam unit. Inside the electron beam unit there is a vacuum, while outside the electron beam unit the normal atmospheric pressure prevails. The metal foil 701 lies on the outside of the support structure 702 at. By the pressure difference between the vacuum inside the electron beam unit and the ambient pressure outside the electron beam unit becomes the metal foil 701 from the outside against the supporting structure 702 pressed.
Die Metallfolie 701 muss einerseits hinreichend stabil sein, um dieser Druckdifferenz standhalten zu können. Andererseits muss die Metallfolie 701 hinreichend dünn ausgebildet sein, damit die beschleunigten Elektronen beim Durchtritt durch die Metallfolie 701 nur geringfügig geschwächt werden. Vorzugsweise weist die Metallfolie 701 eine Dicke im Bereich zwischen beispielsweise 5 μm und 20 μm auf. Beispielsweise kann eine dünne Titanfolie mit einer Dicke im Bereich zwischen 5 μm und 20 μm verwendet werden.The metal foil 701 On the one hand, it must be sufficiently stable to be able to withstand this pressure difference. On the other hand, the metal foil needs 701 be made sufficiently thin so that the accelerated electrons in passing through the metal foil 701 only slightly weakened. Preferably, the metal foil 701 a thickness in the range between, for example, 5 microns and 20 microns. For example, a thin titanium foil having a thickness in the range between 5 μm and 20 μm can be used.
Die Stützkonstruktion 702 ist typischerweise nach Art eines Lochblechs ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 703 und Stegen 704. Durch die Öffnungen 703 der Stützkonstruktion 702 können die beschleunigten Elektronen ungehindert hindurchtreten und werden dann lediglich durch die Metallfolie 701 geschwächt. Im Bereich der Stege 704 werden die beschleunigten Elektronen dagegen absorbiert. Die Stege 704 sind notwendig, um über die gesamte Bestrahlungsbreite hinweg eine hinreichend hohe Stabilität der Stützkonstruktion 702 zu erhalten.The support structure 702 is typically formed in the manner of a perforated plate and includes a plurality of openings 703 and jetties 704 , Through the openings 703 the support structure 702 The accelerated electrons can pass through unhindered and then only through the metal foil 701 weakened. In the area of the bridges 704 On the other hand, the accelerated electrons are absorbed. The bridges 704 are necessary to ensure a sufficiently high stability of the support structure over the entire irradiation width 702 to obtain.
Durch die Stützkonstruktion 702 werden eine Vielzahl von hochenergetischen Elektronen absorbiert. Dadurch heizt sich die Stützkonstruktion 702 stark auf. Zur Kühlung der Stützkonstruktion 702 sind eine Mehrzahl von Kühlkanälen 705 innerhalb der Stützkonstruktion 702 vorgesehen. Durch diese Kühlkanäle 705 wird Kühlmittel gepumpt, und auf diese Weise wird die von den absorbierten Elektronen verursachte Hitze abtransportiert. Bei der in 7A gezeigten Ausführungsform verlaufen die Kühlkanäle 705 in Längsrichtung. Die Kühlkanäle 705 sind also in der Transportrichtung 706 des zu bestrahlenden Guts ausgerichtet. Dies führt jedoch zu einigen Problemen, die in den 7B und 7C veranschaulicht sind.Through the support structure 702 a large number of high-energy electrons are absorbed. This heats up the support structure 702 strong. For cooling the support structure 702 are a plurality of cooling channels 705 within the supporting structure 702 intended. Through these cooling channels 705 Coolant is pumped, and in this way the heat caused by the absorbed electrons is removed. At the in 7A In the embodiment shown, the cooling channels run 705 longitudinal. The cooling channels 705 So are in the transport direction 706 aligned to the irradiated good. However, this leads to some problems in the 7B and 7C are illustrated.
In 7B ist das Elektronenaustrittsfenster 700 in Draufsicht gezeigt, wobei auch die Stützkonstruktion 702 zu erkennen ist. Die beschleunigten Elektronen können durch die Öffnungen 703 der Stützkonstruktion 702 hindurchfliegen. Zu erkennen sind außerdem die Kühlkanäle 705, die in der Transportrichtung 706 ausgerichtet sind. An den Stellen, an denen die Kühlkanäle 705 verlaufen, befinden sich keine Öffnungen 703.In 7B is the electron exit window 700 shown in plan view, with the support structure 702 can be seen. The accelerated electrons can pass through the openings 703 the support structure 702 fly through. You can also see the cooling channels 705 in the transport direction 706 are aligned. In the places where the cooling channels 705 run, there are no openings 703 ,
7C zeigt die Dosisverteilung 707 der Bestrahlungsdosis, die entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit an das zu bestrahlende Gut abgegeben wird. Entlang der Rechtsachse von 7C ist die Position entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit aufgetragen, und auf der Hochachse ist die Bestrahlungsdosis in kGy aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass die Dosisverteilung 707 an den Stellen 708, an denen die Kühlkanäle 705 verlaufen, charakteristische Absenkungen 709 aufweist. An den Stellen 708, an denen die Kühlkanäle 705 verlaufen, können die beschleunigten Elektronen die Stützkonstruktion 702 nicht durchdringen. Dort entstehen daher charakteristische Abschattungen, die in der Dosisverteilung 707 als Absenkungen 709 zu erkennen sind. Wegen dieser entlang der Bestrahlungsbreite auftretenden Abschattungen wird die auf das Bestrahlungsgut aufgebrachte Dosis inhomogen und somit ungenau. 7C shows the dose distribution 707 the irradiation dose, which is delivered along the irradiation width of the electron beam unit to the material to be irradiated. Along the legal axis of 7C the position along the irradiation width of the electron beam unit is plotted, and on the vertical axis the irradiation dose is plotted in kGy. It can be seen that the dose distribution 707 in the places 708 at which the cooling channels 705 run, characteristic subsidence 709 having. In the places 708 at which the cooling channels 705 run, the accelerated electrons, the support structure 702 do not penetrate. There arise therefore characteristic shadowing, which in the dose distribution 707 as reductions 709 can be seen. Because of these shades occurring along the irradiation width, the dose applied to the irradiation material becomes inhomogeneous and thus inaccurate.
Entsprechend von Ausführungsformen der Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt sind die Kühlkanäle relativ zur Transportrichtung des Bestrahlungsguts um einen vorgegebenen Winkel verdreht orientiert, so dass sich relativ zur Transportrichtung ein schräger Verlauf der Kühlkanäle ergibt.According to embodiments of the invention according to the second aspect, the cooling channels are oriented rotated relative to the transport direction of the irradiation by a predetermined angle, so that there is an oblique course of the cooling channels relative to the transport direction.
In 8 ist ein Elektronenaustrittsfenster 800 mit einer entsprechend ausgebildeten Stützkonstruktion 801 gezeigt. Die Stützkonstruktion 801 weist eine Vielzahl von Öffnungen 802 auf, durch die die beschleunigten Elektronen hindurchtreten können. Darüber hinaus weist die Stützkonstruktion 801 eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Kühlkanälen 803 auf, die entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit nebeneinander angeordnet sind. Wie anhand von 8 zu erkennen ist, sind die Kühlkanäle 803 relativ zur Transportrichtung 804 um einen vorgegebenen Winkel β verdreht angeordnet. Die Kühlkanäle 803 verlaufen daher schräg zur Transportrichtung 804. Der Winkel β kann beispielsweise im Bereich zwischen ca. 2° und 60° liegen. Insbesondere bevorzugt ist ein Bereich für den Winkel β zwischen 5° und 30°.In 8th is an electron exit window 800 with a correspondingly formed support structure 801 shown. The support structure 801 has a variety of openings 802 through which the accelerated electrons can pass. In addition, the support structure points 801 a plurality of mutually parallel cooling channels 803 which are juxtaposed along the irradiation width of the electron beam unit. As based on 8th can be seen, are the cooling channels 803 relative to the transport direction 804 arranged rotated by a predetermined angle β. The cooling channels 803 therefore run obliquely to the transport direction 804 , The angle β can be, for example, in the range between approximately 2 ° and 60 °. Particularly preferred is a range for the angle β between 5 ° and 30 °.
Wenn ein zu bestrahlendes Gut in der Transportrichtung 804 unter dem Elektronenaustrittsfenster und der Stützkonstruktion 801 hindurch bewegt wird, dann verschiebt sich infolge des schrägen Verlaufs der Kühlkanäle 803 die auf das Bestrahlungsgut einwirkende Dosisverteilung 707 mit ihren charakteristischen Absenkungen 709 dem schrägen Verlauf der Kühlkanäle 803 folgend von rechts nach links. In der Summe wirkt während des Durchlaufens der Elektronenstrahleinheit eine gemittelte Dosisverteilung auf das Bestrahlungsgut ein, wobei die Abschattungen infolge des Mittelungsprozesses verschwinden bzw. reduziert werden.When a good to be irradiated in the transport direction 804 under the electron exit window and the support structure 801 is moved through, then shifts due to the oblique course of the cooling channels 803 the dose distribution acting on the irradiation material 707 with their characteristic subsidence 709 the oblique course of the cooling channels 803 following from right to left. In sum, during the passage of the electron beam unit, an averaged dose distribution acts on the irradiation material, whereby the shadowing due to the averaging process disappears.
Dies soll im Folgenden anhand eines Beispiels erläutert werden. Es wird ein Punkt auf dem Bestrahlungsgut betrachtet, der in der Transportrichtung 804 unter dem Elektronenaustrittsfenster der Elektronenstrahleinheit hindurch bewegt wird. Auf diesen Punkt wirkt während des Durchlaufens der Bestrahlung eines Dosisverteilung ein, die sich – dem schrägen Verlauf der Kühlkanäle 803 folgend – von rechts nach links verschiebt, wobei sich insbesondere auch die von den Kühlkanälen 803 verursachten Abschattungen von rechts nach links verschieben.This will be explained below with reference to an example. It is considered a point on the irradiation, in the transport direction 804 is moved under the electron exit window of the electron beam unit. At this point, during the course of the irradiation, a dose distribution acts, which is the oblique course of the cooling channels 803 following - from right to left shifts, in particular, those of the cooling channels 803 shift shadowing from right to left.
Beispielsweise wirkt an einer ersten Position 805 eine erste Dosisverteilung auf den betrachteten Punkt ein. Wenn der Punkt dann zu einem späteren Zeitpunkt eine zweite Position 806 erreicht, dann wirkt dort eine um ein Stück weit nach links verschobene Dosisverteilung auf den betrachteten Punkt ein. Während der Bestrahlungsdauer verschiebt sich die Dosisverteilung 707 mit den Absenkungen 709 also kontinuierlich von rechts nach links, so dass in der Summe eine gemittelte Dosisverteilung auf das Bestrahlungsgut einwirkt. Durch diesen Mittelungsprozess werden die von den Kühlkanälen 803 verursachten Abschattungen weggemittelt.For example, acts at a first position 805 a first dose distribution to the point under consideration. If the point then at a later time a second position 806 reached, then acts there a shifted a bit to the left dose distribution on the point under consideration. During the irradiation period, the dose distribution shifts 707 with the subsidence 709 that is, continuously from right to left, so that in total acts an average dose distribution on the irradiation. Through this averaging process are those of the cooling channels 803 Shadowings averaged out.
Durch die relativ zur Transportrichtung 804 schräge Anordnung der Kühlkanäle 803 wird im Vergleich zum Stand der Technik eine deutlich verbesserte Homogenität der Elektronenbestrahlung entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit erzielt. Dadurch wird eine genauere Dosierung der Bestrahlung ermöglicht.By relative to the transport direction 804 oblique arrangement of the cooling channels 803 In comparison with the prior art, a significantly improved homogeneity of the electron irradiation along the irradiation width of the electron beam unit is achieved. This allows a more accurate dosage of the irradiation.
In 9 sind die zur Beschleunigung der Elektronen benötigten Spannungen im Überblick dargestellt. Die Heizkathodendrähte 104 der Kathodenanordnung 103 sind in einer Ebene oberhalb der zu bestrahlenden Bahn angeordnet. Die Heizkathodendrähte 104 der Kathodenanordnung 103 sind parallel zueinander angeordnet. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel sind die Heizkathodendrähte 104 in der Transportrichtung 804 orientiert.In 9 are the voltages required to accelerate the electrons in an overview. The heating cathode wires 104 the cathode arrangement 103 are in a plane above the arranged irradiating web. The heating cathode wires 104 the cathode arrangement 103 are arranged parallel to each other. At the in 9 shown example are the Heizkathodendrähte 104 in the transport direction 804 oriented.
Beim Aufheizen der Heizkathodendrähte 104 bildet sich um die Heizkathodendrähte 104 eine Wolke von freien Elektronen.When heating the Heizkathodendrähte 104 Forms around the Heizkathodendrähte 104 a cloud of free electrons.
Zwischen den Heizkathodendrähten 104 und den Gitterelementen 106 und 107 wird eine Gitterspannung UG in der Größenordnung von einigen hundert Volt angelegt. Die Gitterspannung UG dient dazu, die freien Elektronen von den Heizkathodendrähten 104 abzuziehen, zu verteilen und zu den Gitterelementen 106, 107 hin zu beschleunigen. Die Gitterspannung ist so gepolt, dass sich die beiden Gitterelemente 106, 107 relativ zu den Heizkathodendrähten 104 auf positivem Potential befinden.Between the Heizkathodendrähten 104 and the grid elements 106 and 107 a grid voltage U G of the order of a few hundred volts is applied. The grid voltage U G serves to free electrons from the Heizkathodendrähten 104 peel off, distribute and to the grid elements 106 . 107 to accelerate. The grid voltage is poled so that the two grid elements 106 . 107 relative to the Heizkathodendrähten 104 are at positive potential.
Die Beschleunigungsspannung UB, die sich in einer Größenordnung von etwa 60 kV bis einige hundert kV bewegt, wird zwischen den Gitterelementen 106, 107 und dem Elektronenaustrittsfenster 800 angelegt. Die Beschleunigungsspannung UB ist so gepolt, dass sich das Elektronenaustrittsfenster 800 relativ zu den Gitterelementen 106, 107 auf positivem Potential befindet. Die Beschleunigungsspannung UB dient zur Beschleunigung der Elektronen auf der Wegstrecke zwischen dem zweiten Gitterelement 107 und dem Elektronenaustrittsfenster 800. Das Elektronenaustrittsfenster 800 ist Teil des Gehäuses der Elektronenstrahleinheit 100 und wird daher geerdet.The acceleration voltage U B , which is on the order of about 60 kV to several hundred kV, becomes between the grating elements 106 . 107 and the electron exit window 800 created. The acceleration voltage U B is poled so that the electron exit window 800 relative to the grid elements 106 . 107 is at positive potential. The acceleration voltage U B serves to accelerate the electrons on the path between the second grid element 107 and the electron exit window 800 , The electron exit window 800 is part of the housing of the electron beam unit 100 and is therefore grounded.
In 9 ist in der Darstellung des Elektronenaustrittsfensters 800 auch die Struktur des Stützkonstruktion 801 mit eingezeichnet. Die Stützkonstruktion 801 ist als Lochblech ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 802, durch die die beschleunigten Elektronen hindurchtreten können. Darüber hinaus sind eine Mehrzahl von Kühlkanälen 803 zu erkennen, die sich innerhalb der Stützkonstruktion 801 von der Vorderseite zur Rückseite des Elektronenaustrittsfensters 800 erstrecken. Es ist zu erkennen, dass die Kühlkanäle 803 relativ zu der Transportrichtung 804 um einen Winkel β verdreht angeordnet sind und somit schräg zur Transportrichtung 804 verlaufen.In 9 is in the representation of the electron exit window 800 also the structure of the supporting structure 801 marked with. The support structure 801 is formed as a perforated plate and includes a plurality of openings 802 through which the accelerated electrons can pass. In addition, a plurality of cooling channels 803 to recognize themselves within the supporting structure 801 from the front to the back of the electron exit window 800 extend. It can be seen that the cooling channels 803 relative to the transport direction 804 are arranged rotated by an angle β and thus obliquely to the transport direction 804 run.
In den 10A–10C sind drei Ausführungsformen von Stützkonstruktionen gezeigt, die jeweils schräg zur Transportrichtung angeordnete Kühlkanäle aufweisen.In the 10A - 10C three embodiments of supporting structures are shown, each having obliquely arranged to the transport direction cooling channels.
Die in 10A gezeigte Stützkonstruktion 1000 umfasst eine Mehrzahl von Kühlkanälen 1001, die schräg zur Transportrichtung 1002 angeordnet sind. In 10A sind die Kühlkanäle 1001 so angeordnet, dass der Endpunkt 1003 eines Kühlkanals in Transportrichtung 1002 betrachtet jeweils hinter dem Anfangspunkt 1004 eines benachbarten Kühlkanals liegt, wie dies in 10A durch die gestrichelten Linien veranschaulicht ist. Durch diese Anordnung der Kühlkanäle 1001 wird erreicht, dass jeder Punkt entlang der in 10A ebenfalls eingezeichneten Bestrahlungsbreite 1005 durch genau einen Kühlkanal 1001 abgedeckt wird. Dadurch werden die von den Kühlkanälen verursachten Abschattungen gleichmäßig entlang der Bestrahlungsbreite 1005 verteilt.In the 10A shown support structure 1000 includes a plurality of cooling channels 1001 , which are oblique to the transport direction 1002 are arranged. In 10A are the cooling channels 1001 arranged so that the endpoint 1003 a cooling channel in the transport direction 1002 considered behind the starting point respectively 1004 a neighboring cooling channel, as in 10A is illustrated by the dashed lines. By this arrangement of the cooling channels 1001 is achieved that every point along in 10A also marked irradiation width 1005 through exactly one cooling channel 1001 is covered. As a result, shading caused by the cooling channels becomes uniform along the irradiation width 1005 distributed.
In 10B ist eine weitere Ausführungsform einer Stützkonstruktion 1006 gezeigt. Die Stützkonstruktion 1006 umfasst eine Mehrzahl von Kühlkanälen 1007, die parallel zueinander und schräg zur Transportrichtung 1008 angeordnet sind. Die Anordnung der Kühlkanäle 1007 ist dabei so gewählt, dass sich der Endabschnitt 1009 eines Kühlkanals in Transportrichtung 1008 betrachtet jeweils mit dem Anfangsabschnitt 1010 eines benachbarten Kühlkanals überlappt. Durch diese in Transportrichtung 1008 gesehen überlappende Anordnung der Kühlkanäle 1007 werden die von den Kühlkanälen verursachten Abschattungen gleichmäßig entlang der Bestrahlungsbreite 1011 verteilt.In 10B is another embodiment of a support structure 1006 shown. The support structure 1006 includes a plurality of cooling channels 1007 , which are parallel to each other and oblique to the transport direction 1008 are arranged. The arrangement of the cooling channels 1007 is chosen so that the end section 1009 a cooling channel in the transport direction 1008 considered in each case with the beginning section 1010 an adjacent cooling channel overlaps. Through this in the transport direction 1008 Seen overlapping arrangement of the cooling channels 1007 The shadowing caused by the cooling channels become uniform along the irradiation width 1011 distributed.
In 10C ist eine weitere Ausführungsform einer Stützkonstruktion 1012 gezeigt, welche wiederum eine Vielzahl von Kühlkanälen 1013 umfasst, die relativ zur Transportrichtung 1014 schräg angeordnet sind. Anhand von 10C ist zu erkennen, dass ein Kühlkanal 1013 in Transportrichtung 1014 gesehen überlappend mit dem benachbarten Kühlkanal 1013 ausgebildet ist. Dabei sind die Kühlkanäle 1013 so angeordnet, dass der Endpunkt 1015 eines Kühlkanals in Transportrichtung 1014 gesehen jeweils hinter dem Anfangspunkt 1016 des übernächsten Kühlkanals liegt, wie dies in 10C durch die gestrichelten Linien veranschaulicht ist. Durch diese Anordnung der Kühlkanäle 1007 werden die von den Kühlkanälen verursachten Abschattungen gleichmäßig entlang der Bestrahlungsbreite 1017 verteilt.In 10C is another embodiment of a support structure 1012 shown, which in turn has a variety of cooling channels 1013 includes, relative to the transport direction 1014 are arranged obliquely. Based on 10C it can be seen that a cooling channel 1013 in the transport direction 1014 seen overlapping with the adjacent cooling channel 1013 is trained. Here are the cooling channels 1013 arranged so that the endpoint 1015 a cooling channel in the transport direction 1014 seen respectively behind the starting point 1016 the next but one cooling channel, as in 10C is illustrated by the dashed lines. By this arrangement of the cooling channels 1007 The shadowing caused by the cooling channels become uniform along the irradiation width 1017 distributed.
Gemäß dem soeben beschriebenen zweiten Aspekt sind die Kühlkanäle relativ zur Transportrichtung des Bestrahlungsguts um einen vorgegebenen Winkel verdreht orientiert, so dass sich relativ zur Transportrichtung ein schräger Verlauf der Kühlkanäle ergibt. Bei dem zweiten Aspekt handelt es sich um eine eigenständige Maßnahme, die unabhängig von dem ersten Aspekt für sich allein implementiert werden kann.According to the second aspect just described, the cooling channels are oriented rotated relative to the transport direction of the irradiation by a predetermined angle, so that there is an oblique course of the cooling channels relative to the transport direction. The second aspect is a standalone measure that can be implemented on its own, independently of the first aspect.
Entsprechend dem eingangs beschriebenen ersten Aspekt sind die Heizkathodendrähte relativ zur Transportrichtung um einen vorgegebenen Winkel verdreht angeordnet, so dass sich ein schräger Verlauf der Heizkathodendrähte relativ zur Transportrichtung ergibt. Auch bei diesem ersten Aspekt handelt es sich um eine eigenständige Maßnahme, die unabhängig von dem zweiten Aspekt für sich allein implementiert werden kann.According to the first aspect described above, the Heizkathodendrähte are arranged rotated relative to the transport direction by a predetermined angle, so that there is an oblique course of the Heizkathodendrähte relative to the transport direction. Also in this first aspect is an independent measure that can be implemented independently of the second aspect alone.
Es ist aber auch von Vorteil, den ersten Aspekt mit dem zweiten Aspekt zu kombinieren. Entsprechend dem ersten Aspekt sind die Heizkathodendrähte relativ zur Transportrichtung um einen vorgegebenen ersten Winkel verdreht angeordnet, und entsprechend dem zweiten Aspekt sind die Kühlkanäle relativ zur Transportrichtung des Bestrahlungsguts um einen vorgegebenen zweiten Winkel verdreht orientiert. Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen lässt sich eine noch weiter verbesserte Homogenität der Elektronenstrahlung entlang der Bestrahlungsbreite der Elektronenstrahleinheit erzielen. Jeder der beiden Aspekte lässt sich jedoch auch einzeln einsetzen.However, it is also advantageous to combine the first aspect with the second aspect. According to the first aspect, the Heizkathodendrähte are arranged rotated relative to the transport direction by a predetermined first angle, and according to the second aspect, the cooling channels are oriented relative to the transport direction of the irradiated by a predetermined second angle. By combining these two measures, it is possible to achieve a further improved homogeneity of the electron beam along the irradiation width of the electron beam unit. Each of the two aspects, however, can also be used individually.
