CN103608870B - 电子束装置的阴极壳体悬置机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子束装置的阴极壳体悬置机构，其具有长形的管状体，所述管状体带有在纵向上延伸的出射窗口和处于所述管状体的一个端部中的连接端部。所述电子束装置还包括阴极壳体，所述阴极壳体具有长形形状并且包括自由端部和远离自由端部的固定端部，所述固定端部包括向外延伸的、配置有用于定位螺丝（124）的螺纹孔和用于固定螺栓（122）的非螺纹孔的凸缘（116），以便将所述固定端部固定到所述管状体的相应的承窝（118），其中，构造成使所述固定端部偏离所述承窝的机构（120）布置在所述管状体中。

Description

电子束装置的阴极壳体悬置机构
技术领域
本发明涉及一种电子束装置(EBD)，尤其涉及一种在其阴极壳体方面具有改善的特征的EBD。更加具体的说，本发明涉及一种用于这种EBD的长形阴极壳体的悬置机构。
背景技术
典型的EBD包括真空密封体，其中布置有阴极壳体。所述阴极壳体包括丝状体(filament)，其由电流来加热，以产生电子。由此产生的电子通过高压电位来加速并且穿过所述密封体的出射窗口逸出，典型的是，穿过由支承栅格支承的窗式薄膜。电子束装置可以用于多个目的，例如使涂料或粘合剂固化，或者给体积或表面杀菌。依赖于应用特点，例如加速电压、电子束轮廓，可以改变所述EBD的形状。本发明的教导可以具有优点地应用于如下EBD，其用于给包装材料的卷材杀菌，因为本发明的教导可以显著提高设计用于该目的的EBD的性能。但是，需要理解的是，本发明的教导也可以用于具有类似结构的其他EBD，因为类似结构能够获得类似的优点。
在给包装材料的卷材杀菌的领域中，一旦杀菌质量得以保证，例如稳定性、耐久性和使用寿命等性能因数就是关键问题。可以优化所提到的所有部件和可能更多部件，以便所述EBD在给定的情况下产生理想的电子束形状。
发明内容
本发明涉及用于处理大表面物的长形电子束装置的情形，该大表面物如用于生产包装容器的包装材料的卷材。更具体地说，本发明涉及对这种EBD的在简化EBD安装的同时确保优质的改善。
根据本发明，提供了一种电子束装置的阴极壳体悬置机构，其具有长形的管状体，所述管状体带有在纵向上延伸的出射窗口和处于所述管状体的一个端部中的连接器端部。所述电子束装置还包括阴极壳体，所述阴极壳体具有长形形状并且包括自由端部和远离自由端部的固定端部，所述固定端部包括向外延伸的、配置有用于定位螺丝的螺纹孔和用于固定螺栓的非螺纹孔的凸缘，以便将所述固定端部固定到所述管状体的相应的承窝，其中，构造成使所述固定端部偏离所述承窝的机构布置在所述管状体中。
根据本发明的悬置机构的一个优点在于，它促进了阴极壳体的对准安装。尤其是，它使得阴极壳体能够相对于管状体完美定位，而不需要过小公差的加工结构细节。这反过来能够实现部件的简化生产和所述装置的更快速安装。所产生的悬置机构在其安装方面非常灵活，而在其安装后的状态下稳定。在阴极壳体的位置中即使很小的偏差都可能对电子束装置的功能产生非常大的影响。例如，它可能会影响电子束轮廓，而电子束轮廓中的变动可能反过来影响所述装置的使用寿命。
在一种或者多种实施方式中，所述连接器端部可以包括同中心地布置的圆柱形连接器元件，其由环状陶瓷衬垫隔开，其中，所述陶瓷衬垫以交错的方式布置，从而相邻的衬垫在纵向上相互错开，这产生了在详细说明书中列出的多个优点。在其他实施方式中，每两个陶瓷衬垫在纵向上对准，这进一步增加了悬置机构的稳定性。
在一种或多种实施方式中，所述偏置机构包括布置在所述固定端部与所述承窝之间的板簧。所述板簧将会提供一种可靠的偏置机构，其可以轻易定位在合适的位置中，例如通过使所述板簧具有可被螺丝和螺栓延伸穿过的孔。
在多种实施方式中，固定螺栓的数量可以是三个，其提供了一种简单而又非常灵活的解决方案，并且为了尽可能对称，所述固定螺栓可以均匀分布在所述凸缘上。不管固定螺栓的数量如何，所述定位螺丝可以位于相邻的固定螺栓之间。在一些实施方式中，所述定位螺丝可以与相邻固定螺栓等距地布置(处于两个固定螺栓之间)，并且在其他实施方式中，定位螺丝可以靠近一个固定螺栓地布置。后一种布置方式的原因可以是，应使对置的力之间的横向距离最小化(在第一个示例中其已被最大化了)，这可能是理想的，具体取决于凸缘的尺寸，等等。
在一种或者多种实施方式中，连接器端部通过焊接到所述管状体上的圆柱形区段来限定，其中，所述承窝同中心地悬置在钎焊到所述圆柱形区段的内周边上的陶瓷绝缘片中。这种结构使得针对阴极壳体悬置机构的全方位调节都能够在EBD的约束范围之外进行，这在需要的时候仍然是可行的。
为了降低产生过量电场强度和产生电火花的风险，所述承窝可以在远离所述阴极壳体的侧上具有曲面。
本发明还涉及一种用于使阴极壳体悬置在电子束装置的连接器端部中的方法，其包括如下步骤：
-将偏置机构布置在所述阴极壳体的固定端部与所述电子束装置的连接器端部的相应承窝之间；
-通过从所述阴极壳体延伸出来的并且嵌入到承窝的螺纹孔中的固定螺栓部分地压缩所述偏置机构，或者反过来也一样；
-调整所述固定螺栓直到所述阴极壳体具有所需的倾角；
-通过拧紧定位螺丝来固定所述阴极壳体的位置。
本方法也可以包括将连接器端部焊接到EBD的管状体的端部上的步骤。在一种或多种实施方式中，本方法也可以包括抽空所述管状体并且将它密封起来的步骤，以便形成密封的电子束装置，其中并不需要真空泵来维持EBD中适当程度的真空。
附图说明
图1示出电子束装置的示意性侧视图，其可以包括根据本发明的一种实施方式的悬置机构。
图2示出图1的电子束装置的是示意性横截面。
图3示出根据本发明的一种实施方式的从悬置机构的侧面观察的示意性分解图。
图4示出类似于图3的分解图，但是以透视图和一些更加详细的细节示出所述分解图。
图5示出类似于图1的电子束装置的透视图，但是以一些更加详细的细节示出所述透视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的第一种实施方式的电子束装置的侧视图。附图的目的是简单地示出电子束装置的基本部件，并且需要强调的是，所述目的并非提供真实的结构图或者以任何方式限制本发明。
图1的电子束装置100包括具有出射窗口布局104的管状体102。所述出射窗口布局104进而包括与本发明不相关的子组件，但是该子组件具有保持所述管状体102内真空的同时提供电子的溢出窗口的特点。所述管状体102内部的部件通过虚线示出。阴极壳体106从所述管状体102的连接端部108延伸出来。在该背景下，需要提及的是，所述连接端部108可以是可移动的或者刚性固定到管状体102的其他部分上。在本实施方式中，所述连接端部108的外部圆柱形区段焊接到管状体102上，所述管状体102的更多细节参考图3至图5。
在所述阴极壳体106的约束之内布置有丝状体110。控制栅112(在图1中未示出)也可以作为阴极壳体106的一部分来布置，所述控制栅112用于更好地控制电子发射。将独立的并且可变的电位应用于所述控制栅112使得能够用它来有效塑造电子束的形状。在最简单的应用中可以使用负电位，以便阻止电子离开阴极壳体。为了该目的，可以将所述控制栅112电气连接到独立的电源(未示出)上。
在应用中，通过使用电流加热所述丝状体并且通过利用高压电位使电子朝向出射窗口104加速来产生电子束。
阴极壳体106的固定端部114包括向外延伸的凸缘116。所述凸缘116通过螺丝连接到连接端部108的承窝118上，并且将参考图3更加详细地阐述该悬置机构。首先，图2是一个端部视图，其进一步示出了图1的EBD的形状。再者，目的是简单地示出本发明，而并非以任何不合理的方式限制本发明，通过阅读本发明，本领域技术人员会意识到存在本发明的多个应用情况，就像在权利要求中所限定的那样。所述承窝118可以由不锈钢制成。
图3是根据本发明的一种实施方式的悬置机构的分解侧视图。已经参考图1和图2引入的附图标记将会被用于类似部件。板簧120夹在固定端部114的凸缘116与承窝118之间。板簧120的用途是，使阴极壳体106在其自由端部的方向上远离承窝118地偏移。所述凸缘116通过三个固定螺栓122(参见图4)固定到承窝118上，所述固定螺栓延伸穿过凸缘116的通孔并且与承窝118中的螺纹孔嵌接。所述固定螺栓122优选等距地围绕凸缘116的周边分布。在所示的实施方式中，固定螺栓122延伸穿过板簧120的孔，所述孔也起到了使所述板簧120准确定位的作用。在凸缘116中并且在相邻的固定螺栓122之间布置有定位螺丝124(也参见图4)。所述定位螺丝124布置在凸缘116的螺纹孔中并且延伸穿过板簧120的相应孔。与固定螺栓122不同的是，定位螺丝124通常并不延伸到承窝118中。
在组装过程中，用固定螺栓122将阴极壳体106固定到承窝118上。固定螺栓122被拧紧，从而板簧120仅仅部分地被压缩。在这一点上，千分表或者各种其它技术可以被用于验证阴极壳体106的位置。如果必须调整所述位置的话，则调整所述固定螺栓122中的一个或者多个，因为所述板簧120将会使得凸缘116朝向所述螺栓122的头部偏移，因此每次这种调整都会使得阴极壳体106的位置发生变动。一旦阴极壳体106的位置(倾角)合适，所述定位螺丝124就被拧紧。当所述定位螺丝124被拧紧的时候，它们会使得凸缘116朝向固定螺栓122的头部被施加力。因此，它们会使得凸缘116固定在合适的位置上。
所述承窝118必须能承载包括阴极壳体106的重量在内的机械负荷，并且也提供密封件以便能够在温度变化的情况下维持管状体102内部的真空。同中心地布置的圆柱形连接器126布置在承窝118中。使用环状隔离器128，优选使用钎焊到相邻的连接器126上的陶瓷隔离器，使得圆柱形连接器126电气隔离。所述环状隔离器128以错开的结构布置，其中每两个隔离器128在纵向上移位。这种结构使得承窝118能够吸收由阴极壳体106的重量所产生的负荷以及由温度变化产生的影响，例如材料膨胀。但是，所述负荷的大部分都由所述连接器的最外面的环来吸收，并且所述错开结构的主要目的是为了避免在钎焊隔离器128的过程中的应力过大，在该过程中，温度可能达到900摄氏度，其通常远高于操作所述装置时的普遍温度。用于所述连接器的材料可以是铁镍钴(FeNiCo)，它的热膨胀系数处于陶瓷与不锈钢之间。
所述承窝118的远端(相对于阴极壳体106)沿着大的陶瓷片130的内周边被钎焊到所述大的陶瓷片130上。所述陶瓷片130的外周边被有效钎焊到圆柱形区段132的内直径上(所述圆柱形区段132反过来被焊接)并且形成管状体102的一部分(这在前面已经讨论过)。陶瓷片130的主要用途是，提供连接单元126与管状体102之间的电绝缘，并且同时也传递和承载来自阴极壳体106的负荷。所述圆柱形区段132可以由热膨胀系数处于管状体102与陶瓷材料之间的材料形成，建议使用铁镍钴。这将降低由电子束装置内部的温度变化产生的应力。陶瓷片130的主要成分可以是氧化铝(Al2O3)。
图4对应于图3，然而它以不那么示意性的方式示出悬置机构和周围部件的一些详细细节。承窝118在远离阴极壳体106的一侧上具有曲面的蘑菇形状(其在该附图中是可见的)是优选的，因为它降低了过大的电场密度和电火花的产生，它们会妨碍EBD的运行。所述曲面可以具有围绕EBD的中心纵轴旋转对称的结构，如在相同视图中可见的那样。
本发明所描述的任何电子束装置均可以是密封的电子束装置，其中所述电子束装置内的真空在EBD内部得以维持，而无需连续使用真空泵。在一个组装步骤中，在EBD内部产生真空，此后，所述真空会通过它消失的开口被永久性地密封起来。

Claims (9)

1.一种电子束装置，其具有长形的管状体(102)，所述管状体带有在纵向上延伸的出射窗口(104)和处于所述管状体端部中的连接端部(108)，所述电子束装置还包括阴极壳体(106)，所述阴极壳体具有长形形状并且包括自由端部和远离所述自由端部的固定端部(114)，其特征在于，
所述电子束装置具有阴极壳体悬置机构，所述阴极壳体悬置机构包括：
在所述管状体的所述连接端部(108)中配置的承窝(118)；
在所述阴极壳体的所述固定端部(114)中向外延伸的凸缘(116)，所述凸缘(116)配置有用于定位螺丝(124)的螺纹孔和用于固定螺栓(122)的非螺纹孔；以及
在所述承窝(118)与所述凸缘(116)之间配置的偏置机构(120)，所述偏置机构(120)构造成使所述凸缘(116)偏离所述承窝(118)，其中，所述固定螺栓(122)布置用于将所述凸缘(116)固定到所述承窝(118)，所述定位螺丝(124)用于通过朝向所述承窝(118)的表面运转来拧紧所述凸缘(116)，从而使得所述凸缘(116)朝向所述固定螺栓(122)的头部被施加力。
2.根据权利要求1所述的电子束装置，其中，所述连接端部包括同中心地布置的圆柱形连接器元件，其由环状陶瓷衬垫隔开，其中，所述陶瓷衬垫以交错的方式布置，从而相邻的衬垫在纵向上相互错开。
3.根据权利要求2所述的电子束装置，其中，每两个陶瓷衬垫在纵向上对准。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电子束装置，其中，所述偏置机构包括板簧。
5.根据权利要求4所述的电子束装置，其中，所述板簧具有被螺丝和螺栓延伸穿过的孔。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的电子束装置，其中，存在三个固定螺栓。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的电子束装置，其中，所述连接端部包括焊接到所述管状体上的圆柱形区段，并且其中，所述承窝同中心地悬置在钎焊到所述圆柱形区段的内周边上的陶瓷绝缘片中。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的电子束装置，其中，所述承窝在远离所述阴极壳体的侧上具有曲面。
9.一种在电子束装置中用于使阴极壳体悬置在所述电子束装置的连接端部中的方法，所述电子束装置具有长形的管状体(102)，所述管状体带有在纵向上延伸的出射窗口(104)并且具有处于所述管状体端部中的连接端部(108)，所述电子束装置还包括阴极壳体(106)，所述阴极壳体具有长形形状并且包括自由端部和远离所述自由端部的固定端部(114)，所述方法的特征在于如下步骤：
在所述管状体的所述连接端部(108)中配置承窝(118)；
在所述阴极壳体的所述固定端部(114)中配置向外延伸的凸缘(116)，所述凸缘(116)配置有用于定位螺丝(124)的螺纹孔和用于固定螺栓(122)的非螺纹孔；
将偏置机构布置在所述阴极壳体的所述凸缘(116)与所述电子束装置的所述连接端部的所述承窝(118)之间；
通过从所述凸缘延伸出来的并且嵌入到所述承窝的螺纹孔中的所述固定螺栓部分地压缩所述偏置机构，或者反过来也一样；
调整所述固定螺栓直到所述阴极壳体具有所需的倾角；
通过拧紧所述定位螺丝来固定所述阴极壳体的位置，所述定位螺丝通过朝向所述承窝(118)的表面运转来拧紧所述位置，从而使得所述凸缘(116)朝向所述固定螺栓(122)的头部被施加力。
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