DE2606169A1 - Elektronenstrahlquelle mit einem ueber einen fensterflansch verbundenen elektronenaustrittsfenster - Google Patents

Elektronenstrahlquelle mit einem ueber einen fensterflansch verbundenen elektronenaustrittsfenster

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    • H01J33/00Discharge tubes with provision for emergence of electrons or ions from the vessel; Lenard tubes
    • H01J33/02Details
    • H01J33/04Windows

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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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Claims (3)

Patentansprüche
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
DE2606169A 1976-02-17 1976-02-17 Elektronenaustrittsfenster für eine Elektronenstrahlquelle Expired DE2606169C2 (de)

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