DE2606169A1 - Elektronenstrahlquelle mit einem ueber einen fensterflansch verbundenen elektronenaustrittsfenster - Google Patents
Elektronenstrahlquelle mit einem ueber einen fensterflansch verbundenen elektronenaustrittsfensterInfo
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Description
Elektronenstrahlquelle mit einem über einen Fensterflansch verbundenen Elektronenaustrittsfenster
Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlquelle mit einem über einen Fensterflansch verbundenen Elektronenaustrittsfenster,
das im wesentlichen aus dem Fensterrahmen, einem gegebenenfalls mit Kühlleitungen versehenen
Stützgitter für die elektronendurchlässigen Folie und der elektronendurchlässigen Folie besteht.
Elektronenaustrittsfenster für Elektronenstrahlquellen. werden zur Kühlung und Entlastung durch reckeckige Stege,
welche in gutem Wärmekontakt zu ihrer Umgebung stehen, abgestützt. Beim Durchtritt des Elektronenstrahls durch
die dünne elektronendurchlässige Metallfolie des Fensters wird ein Teil der Strahlleistung in der Metallfolie absorbiert
und von dort als Wärme über die Stege abgeführt. Die Stege dienen außerdem zur Abstützung der Metallfolie, welche
als Dichtfolie zwischen Vakuum und Atmosphärendruck fungiert,
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Die Folie wird durch den äußeren Luftdruck auf die Stege des Stützgitters gedrückt. Besonders wichtig sind solche
Stützgitter bei großflächigen Elektronenaustrittsfenstern, wie sie für Elektronenstrahlquellen mit niedriger Dosisleistung
verwendet werden, beispielsweise solchen, die bei Beschleunigungsspannungen von 150 - 280 kV über hunderte
von Stunden einwandfrei arbeiten. Die Anvrendung der Elektronenstrahlquellen
mit solchen Austrittsfenstern geschieht vornehmlich für die Bestrahlung dünner Schichten
zur Vernetzung oder zur Sterilisation von Oberflächen in der Verpackungsmittelindustrie.
Als nachteilig bei all diesen bekannten Elektronenaustrittsfenstern
hat sich die relativ umständliche und damit in der Herstellung aufwendige Konstruktion der Stützgitter erwiesen.
Beispielsweise sind aus der deutschen Auslegeschrift 1 589 773 Sfitzgitter bekannt, bei denen sich die Stege in
vorgefertigten Nuten des Flansches befinden. Wenn ein optimaler Wärmeübergang von den Stegen zum Flansch erreicht
werden soll, müssen die Stege in dem Flansch hart eingelötet werden, was bei der industriellen Herstellung der
Elektronenstrahlaustrittsfenster mit den Abmessungen von 130 cm Länge und mehr und einer Breite von 2,5 - 10 cm zu
Schwierigkeiten und hohen Kosten führt.
Noch größere Schwierigkeiten treten bei einer anderen dort beschriebenen Ausführungsform auf, bei denen die einzelnen
Stege an Rohre angelötet werden, durch die das Kühlmittel geleitet wird. Dieses Anlöten erfordert einen solchen Aufwand,
daß derartige Elektronenstrahlaustrittsfenster nicht wirtschaftlich hergestellt werden können.
Auch ein Ausfräsen der Stege aus einem Vollmaterial führt zu Schwierigkeiten. Beispielsweise werden die freizufräsenden
Stege bei Stegbreiten von üblicherweise 0,5 oder 1 mm
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von dem Fräswerkzeug zum vorhergehenden bereits ausgefrästen Spalt hin weggedrückt. Außerdem werden die Schlitze
am Übergang zum Flansch, bedingt durch den runden Fräser, nicht kantig, sondern erhalten den Radius des Fräswerkzeuges.
Man kann mit dem Kreissägeblatt nicht ganz durch den Schlitz hindurchfahren.
Wie man aus den vorstehenden Ausführungen erkennt, ist es somit für den erfolgreichen Einsatz von Elektronenstrahlquellen
unbedingt notwendig, Elektronenstrahlaustrittsfenster mit Stutzgittern zu entwickeln, die maschinell ohne
großen Aufwand in großen Stückzahlen hergestellt werden können. Außerdem sollten die Elektronenstrahlaustrittsfenster
so konstruiert sein, daß zum Wechseln der dünnen elektronendurchlässigen Folie, welche ein Verschleißteil darstellt,
nicht der ganze Fensterflansch vom Gerät getrennt werden muß, wie dies bei den Elektronenstrahlaustrittsfenstern
des Standes der Technik immer noch der Fall ist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, solche Stützgitter zur Verfügung
zu stellen, die es ermöglichen, daß nach dem Durchbrennen einzelner Stege nicht - wie dies noch heute üblich ist - das
gesamte Stützgitter ausgewechselt werden muß.
Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile durch die Verwendung von speziellen Stegelementen vermieden, die in großtechnischem
Maßstab (ohne das ganze Elektronenstrahlaustrittsfenster bearbeiten zu müssen) leicht herstellbar sind. Ein
Löten oder Schweißen am Elektronenstrahlaustrittsfenster, welches auch zu Spannungen und Verformungen des ganzen Rahmens
führen kann, entfällt. Außerdem lassen sich alle Teile des Elektronenstrahlaustrittsfensters aus einem Werkstoff
mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z.B. Aluminium, das schlecht lot- und schweißbar, aber gut bearbeitbar ist, bei gleichzeitiger
kostensparender Bearbeitungsmöglichkeit herstellen.
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Die elektronendurchlässige Folie ist in einem separaten Rahmen eingespannt und kann ohne Drehen des Fensterflansches
durch einen Schnellverschluß auf das Sützgitter aufgesetzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Elektronenstrahlquelle
mit einem über einen Fensterflansch verbundenen
Elektronenaustrittsfenster, das im wesentlichen aus dem Fensterrahmen, einem gegebenenfalls mit Kühlleitungen versehenen
Stützgitter für die elektronendurchlässige Folie und der elektronendurchlässigen Folie besteht, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das Stützgitter aus einem oder mehreren doppelkammartigen Stegelementen gebildet ist, die mit
dem Fensterrahmen lösbar verbunden sind, wobei die doppelkammartigen Stegelemente vorzugsweise mit rohrförmigen
Bohrungen zur Durchleitung von Kühlmitteln versehen sind. Die elektronendurchlässige Folie ist in einem separaten
Folienrahmen eingespannt, der mittels eines durch den Fensterflansch und den Fensterrahmen hindurchgehenden Schnellverschlusses
mit dem Fensterrahmen verbunden ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit
den beigefügten Zeichnungen. Die Zeichnungen, anhand derer die Erfindung weiterhin erläutert wird, verkörpern nur bevorzugte
Ausführungsformen. Die Erfindung selbst ist daher nicht auf ödiese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein nur teilweise mit den erfindungsgemäßen Stegelementen bestücktes Elektronenstrahlaustrittsfenster
von unten.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Elektronenstrahlaustrittsfenster.
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Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Stegelement.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Steg.
Das in der Regel rechteckige Elektronenstrahlaustrittsfenster besteht aus einem Rahmen 2, welcher am Scannergehäuse 1
durch Schrauben 3 befestigt ist. Das die dünne Metallfolie tragende Stützgitter besteht aus Stegelementen 4, welche
zur besseren Wärmeableitung in ihrem Hauptsteg 5 zur Aufnahme von Kühlwasser durchbohrt sind. Diese Stegelemente können
zu mehreren zusammen gleichzeitig mit einem Fräsersatz (Kreissägeblattsatz), welcher genauso viele Sägeblätter
enthält wie Schlitze notwendig sind, in einem Arbeitsgang von der einen und in einem anderen Arbeitsgang von der
Gegenseite gefräßt werden. Die Anzahl der Stegelemente richtet sich nach der Arbeitsbreite der Elektronenstrahleinrichtung.
Diese Stegelemente werden in den Fensterrahmen 2 eingesetzt und nicht festgelötet, sondern lediglich durch vier
Schrauben mit dem Rahmen verbunden. Das Kühlwasser läuft durch Kanäle 6, welche an den Übergangsstellen vom Fensterrahmen
zum Stegelement mit O-Ringen abgedichtet werden. Das
frische Kühlwasser läuft in der einen Seite des Fensterrahmens in einem Kanal. Der Rückfluß des erwärmten Wassers
erfolgt auf der anderen Seite.
Das Auswechseln der elektronendurchlässigen Folie wird dadurch erleichtert, daß diese separat vom Rahmen 2 und Stützgitter
in einem Folienrahmen 7 eingespannt ist. Dieser Folienrahmen wird mit Hilfe der Schnellverschlüsse 8 gegen den Dichtring
gepreßt. Dies ist ausreichend für eine einwandfreie Abdichtung zum Hochvakuum hin, da nach Anpumpen der äußere Luftdruck
diesen Anpreßdruck noch unterstützt. Im übrigen wird durch den Folienrahmen 7 eine Faltenbildung der Folie beim
Einschalten des Vakuums unterbunden.
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In der Praxis richtet sich die Stegbreite, die Steglänge und der Abstand von Steg zu Steg nach den angewandten
Beschleunigungsspannungen und dem Eiektronenstrom. Bei
niedriger Beschleunigungsspannung und hohem Elektronenstrom müssen die Stege enger angelegt sein, da in der
Metallfolie mehr Leistung verlorengeht und diese abgeführt werden muß. Die Breite der Stegelemente 4, also deren Ausdehnung
senkrecht zu der längeren Seite des Elektronenstrahlablenkfensters,
richtet sich nach der Dosisrate des Strahlers, welche für bestimmte Anwendungsgebiete erforderlich
ist.
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Leerseite
COPY
Claims (3)
1./'Elektronenstrahlquelle mit einem über einen Fensterflansch verbundenen Elektronenaustrittsfenster, das im
wesentlichen aus dem Fensterrahmen, einem gegebenenfalls mit Kühlleitungen versehenen Stützgitter für die elektronendurchlässige
Folie und der elektronendurchlässigen Folie besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützgitter aus einem oder mehreren doppelkammartigen Stegelementen
(4) gebildet ist, die mit dem Fensterrahmen (2) lösbar verbunden sind.
2. Elektronenstrahlquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die doppelkammartigen Stegelemente (4) rohrförmige Bohrungen (6) zur Durchleitung von Kühlmitteln
aufweisen.
3. Elektronenstrahlquelle nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronendurchlässige Folie in
einem separaten Folienrahmen (7) eingespannt ist, der mittels eines durch den Fensterflansch und den Fensterrahmen
(2) hindurchgehenden SchnellVerschlusses (8) mit dem
Fensterrahmen verbunden ist.
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ORIGINAL INSPECTED
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ID=5970032
Family Applications (1)
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