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Die Erfindung betrifft eine Strahlungseinheit zur Erzeugung von Bremsstrahlung.
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Eine in Rede stehende Strahlungseinheit wird auch als hochenergetische Strahlungsquelle bezeichnet. Eine solche ist beispielsweise als Modell "SILAC stationär" der Firma Siemens bekannt. Die Strahlungseinheit erzeugt hochenergetische Photonen durch Abbremsung von Elektronen im MeV-Bereich. Die Merkmale des technischen Aufbaus einer derartigen Strahlungseinheit für industrielle Anwendungen liegen in einem modularen Plattformkonzept. Problematisch bei einer derartigen Bauform ist die Größe des Gesamtsystems von beispielsweise L × B × H = 1903 × 1010 × 1960 mm3. Eine Integration der Strahlungseinheit in eine an sich kompakte Anwendungsform – die räumlich maximal die Größenordnung der Strahlungseinheit aufweist – ist mit einem derartig voluminösen Aufbau nicht möglich.
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Eine solche Strahlungseinheit besitzt sowohl einen, die Bremsstrahlung erzeugenden Elektronenbeschleuniger als auch eine diesem zugeordnete Versorgungseinheit, welche über Versorgungsleitungen am Elektronenbeschleuniger angeschlossen ist. Sämtliche Komponenten sind in einem einzigen Gerät, beziehungsweise im Inneren eines Rahmens mit Gehäuse integriert. Die Versorgungseinheit umfasst eine HF-Erzeugungseinheit sowie eine Ansteuereinheit. Die HF-Erzeugungseinheit bei der bekannten Strahlungseinheit erzeugt Leistungen im MW-Bereich für Zeiten im Bereich von 5 μs. der Elektronenbeschleuniger erzeugt Elektronen im Energiebereich von 6 MeV. Eine der Versorgungsleitungen ist beispielsweise ein von der Versorgungseinheit zum Elektronenbeschleuniger führender Hohlleiter, welche dann eine elektromagnetische Welle einer Leistung im Bereich 2 MW für die o.g. Zeit von ca. 5 μs bereitstellt.
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Bekannt ist es, in solche Anwendungsformen tatsächlich das o.g. Gesamtsystem zu integrieren, was jedoch die Kompaktheit der Anwendungsform zerstört und diese raumgreifend werden lässt. Bekannt ist es alternativ, nur einen geschirmten Elektronenbeschleuniger mit der zugehörigen HF-Strecke und einem mechanischen Gestellaufbau in die Anwendungsform zu integrieren und die restliche Strahlungseinheit außerhalb der Anwendungsform zu platzieren. Die HF-Strecke ist hierbei die HF-Quelle, zum Beispiel ein Magnetron und ein HF-Isolator, zum Beispiel ein Zirkulator. So kann die Kompaktheit der Anwendungsform selbst erhalten bleiben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Strahlungseinheit anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Strahlungseinheit gemäß Patentanspruch 1 zur Erzeugung von Bremsstrahlung. Diese weist einen die Bremsstrahlung erzeugenden Elektronenbeschleuniger sowie eine Versorgungseinheit auf. Die Bremsstrahlung ist die nutzbare Ausgangsstrahlung der Strahlungseinheit. Die Versorgungseinheit ist hierbei in einem Grundgerät angeordnet. Weiterhin umfasst die Strahlungseinheit mindestens eine, die Versorgungseinheit und den Elektronenbeschleuniger verbindende Versorgungsleitung. Die Versorgungsleitung kann – in Bezug auf transportierte elektrische Leistung, Signale, logische Informationen, Medien etc. – von der Versorgungseinheit zum Elektronenbeschleuniger führen oder umgekehrt. Die Versorgungsleitung weist einen ersten Längsabschnitt auf, der von der Versorgungseinheit zu einem am Grundgerät angeordneten Anschluss führt. Der Anschluss ist zum Beispiel ein Stecker, eine Buchse, ein Flansch, eine Verschraubung o.ä. Der Elektronenbeschleuniger ist außerhalb des Grundgerätes angeordnet und über einen zweiten Längsabschnitt der Versorgungsleitung am Anschluss angeschlossen. Erster und zweiter Längsabschnitt und Anschluss zusammen bilden gemeinsam die gesamte Versorgungsleitung. Insbesondere sind der zweite Längsabschnitt und der Beschleuniger am Anschluss anschließbar und auch vom Anschluss lösbar. Der Anschluss bildet eine Schnittstelle am Grundgerät für die jeweilige Versorgungsleitung bzw. den Elektronenbeschleuniger. Sind mehrere Versorgungsleitungen enthalten, weist in der Regel jede einen entsprechenden Anschluss am Grundgerät auf. Die Schnittstelle ist dann durch die Gesamtheit der Anschlüsse gebildet.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass im Gegensatz zur oben genannten Größe der bekannten Strahlungseinheit der Elektronenbeschleuniger selbst beispielsweise nur einen Durchmesser von 20cm bei einer Länge von 40cm aufweist. Die Erfindung beruht auf der Idee, nur den Elektronenbeschleuniger aus dem eigentlichen Geräterahmen sowohl mechanisch als auch örtlich herauszulösen. Dieser stellt dann mit den verbleibenden Einbauten das Grundgerät dar, welches dann im Wesentlichen nur noch die Versorgungseinheit, die weiterhin voluminös ist, trägt. Der Elektronenbeschleuniger wird dann außerhalb des Grundgerätes über die mindestens eine Versorgungsleitung versorgt.
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Die Versorgungsleitungen sind dann die HF-Strecke in Form eines Hohlleitersystems, sowie weitere Versorgungsleitungen wie Kühlschläuche, ein Gun-Kabel, das heißt eine Hochspannungsleitung für den Elektroneneinschuss, Versorgungsleitungen für Temperaturfühler und eine Vakuumpumpe am Elektronenbeschleuniger. Über die Schnittstelle, d.h. die entsprechenden Anschlüsse werden die genannten Signale, Medien, etc. aus dem Grundgerät nach außen bzw. in dieses hineingeführt. Der Elektronenbeschleuniger kann dann beispielsweise in einer Entfernung von bis zu 2 bis 10 Metern vom Grundgerät platziert werden. Gegenüber dem bekannten Gerät erfolgt lediglich eine Verlängerung der HF-Strecke, das heißt eine Hohlleiterverlängerung, sowie der Versorgungsleitungen wie der Kühlschläuche, des Gun-Kabels, der Zuleitungen zu Temperaturfühler und Vakuumpumpe. Die Verlängerungen führen vom Grundgerät in eine dann kompakte und separierte beliebige Kundenanlage, in die der Elektronenbeschleuniger integriert ist. Eine Kundenanlage ist zum Beispiel eine solche für CT-Anwendungen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt also eine Separierung des Elektronenbeschleunigers mit Hilfe von am Grundgerät angeordneten Anschlüssen, die die benötigten Schnittstellen bilden und gegenüber der bekannten Strahlungseinheit verlängerten Versorgungsleitungen. Das bisher benutzte Plattformsystem für die bekannte Strahlungseinheit kann hier weiterverwendet werden. So ist kein komplett neuer Entwicklungsprozess für eine Strahlungseinheit notwendig. Durch die Anschlüsse ist eine klare Schnittstellendefinition zwischen Grundgerät und Elektronenbeschleuniger möglich. Durch die Bereitstellung der Schnittstelle, das heißt der Anschlüsse am Grundgerät, können je nach Anforderung verschiedene zweite Längsabschnitte von Versorgungsleitungen und Elektronenbeschleuniger verwendet werden. So ergibt sich eine für Anwendungen flexibel nutzbare Strahlungseinheit. Es ergibt sich eine einfache Möglichkeit, den Elektronenbeschleuniger aus der eigentlichen Strahlungseinheit zu separieren. Durch den einen eher kleinen Bauraum benötigenden Elektronenbeschleuniger mit entsprechenden Versorgungsleitungen ist eine kompakte Integration in eine Kundenanlage möglich. In der Strahlungseinheit ist die Verwendung erprobter und bestehender Komponenten zur Leistungs- und Energieübertragung möglich. Es ergibt sich ein vereinfachter Gesamtaufbau und eine kostengünstige Entwicklung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Versorgungsleitung eine Medienleitung und/oder eine elektrische Leitung und/oder ein Hohlleiter. Ein in einer Medienleitung transportiertes Medium ist zum Beispiel Kühlwasser. Die genannten Versorgungsleitungen und deren Funktion wurden bereits oben erläutert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Anschluss auf einer am Grundgerät befestigten Flanschplatte angeordnet. Bei mehreren Versorgungsleitungen sind z.B. sämtliche, den jeweiligen Versorgungsleitungen zugehörige Anschlüsse auf der Flanschplatte angeordnet. So ergibt sich am Grundgerät eine einzige Schnittstelle im Bereich der Flanschplatte, an der der Elektronenbeschleuniger durch seine zweiten Abschnitte der Versorgungsleitungen anschließbar ist.
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In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform bildet die Flanschplatte eine Außenseite des Grundgerätes. Die Flanschplatte und damit auch die Anschlüsse sind dann von der Außenseite des Grundgerätes zugänglich, ohne dort ein Gehäuse o.ä. entfernen zu müssen. Die Anschlüsse bilden dann gleichzeitig eine Gehäusedurchführung für die Anschlussleitungen, wenn sie die Flanschplatte durchsetzen. Insbesondere besteht die Flanschplatte aus Edelstahl. Edelstahl weist zum Beispiel im Gegensatz zu Aluminium verbesserte mechanische Festigkeit und EMV-Schutz auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Anschluss staub- und wassergeschützt ausgeführt. Beispielsweise werden dann als Anschlüsse solche mit IP66-Dichtigkeit verwendet.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
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Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigt in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 eine Strahlungseinheit mit Anwendungsform.
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1 zeigt eine Strahlungseinheit 2 mit einer Anwendungsform, d.h. eine Integration in eine Kundenanlage 4, hier mit einer Bleikabine 6. Die Strahlungseinheit 2 enthält einen Bremsstrahlung 8 erzeugenden Elektronenbeschleuniger 10 sowie ein Grundgerät 12, das insbesondere eine Versorgungseinheit 14 enthält. Der Elektronenbeschleuniger 10 ist mit der Versorgungseinheit 14 über Versorgungsleitungen 16a–d verbunden. Im Betrieb erzeugt die Strahlungseinheit 2 im Elektronenbeschleuniger 10 die Bremsstrahlung 8 in der Bleikabine 6, um ein Prüfobjekt 7 zu durchleuchten und mit Hilfe eines Detektors 9 entsprechende Durchleuchtungsinformationen zu gewinnen.
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Das Grundgerät 12 weist ein Gehäuse 18 auf, das eine Außenseite 20 des Grundgerätes 12 bildet. Ein Teil der Außenseite 20 ist in Form einer am Grundgerät 12 befestigten Flanschplatte 22 ausgeführt. Auf der Flanschplatte 22 sind mehrere Anschlüsse 24a–d angeordnet. Jeder der Anschlüsse 24 a bis d ist einer entsprechenden Versorgungsleitung 16a–d zugeordnet und unterteilt diese in jeweilige erste Längsabschnitte 26 und zweite Längsabschnitte 28. Die ersten Längsabschnitte 26 der Versorgungsleitungen 16a–d führen von der Versorgungseinheit 14 hin bis zum jeweiligen Anschluss 24a–d. Die zweiten Längsabschnitte 28 führen vom jeweiligen Anschluss 24a–d bis zum Elektronenbeschleuniger 10. Mit anderen Worten verlaufen die ersten Längsabschnitte 26 innerhalb, die zweiten Längsabschnitte 28 außerhalb des Grundgerätes 12 dessen Gehäuses 18.
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Die zweiten Längsabschnitte 28 der Versorgungsleitungen 16a–d sind von den jeweiligen Anschlüssen 24a–d lösbar beziehungsweise wieder an diesen anschließbar. So kann bei Bedarf der Elektronenbeschleuniger 10 zusammen mit seinen zweiten Längsabschnitten 28 der Versorgungsleitungen 16a–d vom Grundgerät 12 abgekoppelt oder wieder angeschlossen werden.
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Durch die modulare Platzierung des Elektronenbeschleunigers 10 ohne das zusätzliche Grundgerät 12 in der Bleikabine 6 entsteht dort eine durch eine Linie angedeutete Integrationsschnittstelle 30. Die Bleikabine kann klein gehalten werden, da sie nur den Elektronenbeschleuniger 10, jedoch nicht das Grundgerät 12 aufnehmen muss.
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In einer alternativen Ausführungsform ist der Elektronenbeschleuniger 10 von einem Schirmungs- und Kollimationsmodul 32 umgeben.
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Im Beispiel ist die Versorgungsleitung 16b ein Hohlleiter, der Anschluss 24b ist ein Hohlleiterdurchgangsflansch Typ CPR 284. Dies gewährleistet einen verlustfreien Übergang zwischen erstem Längsabschnitt 26 und zweitem Längsabschnitt 28 und eine IP66 Dichtigkeit gegen Staub, Schmutz und Wasser.
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Die Anschlussleitungen 16c, d sind Kühlschläuche (Hin- und Rücklauf) zur Target- und Beschleunigerkühlung. Die zugehörigen Anschlüsse 24c, d sind in der Flanschplatte 22 fest eingeschweißte Fittinge, welche ebenfalls gemäß IP-66 aus dem Gehäuse 18 des Grundgerätes 12 herausgeführt sind. Die Versorgungsleitung 16a steht stellvertretend für weitere, nicht dargestellte Leitungen. Lediglich zusätzliche, nicht näher bezeichnete Anschlüsse auf der Flanschplatte 22 sind in 1 symbolisiert.
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Dieses ist ein HV-Kabel zur Versorgung einer Ionengetterpumpe im Elektronenbeschleuniger 10. Der zugehörige Anschluss 24a ist eine IP-66 Kabelverschraubung und führt von einem in der Versorgungseinheit 14 angeordneten Netzteil direkt zu einer Vakuumpumpe am Elektronenbeschleuniger 10.
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Dies ist weiter ein PT-100 Kabel zur Temperaturüberwachung am Elektronenbeschleuniger 10 mit einer entsprechenden IP-66 Kabelverschraubung als Anschluss 24a, welche dann zu einem nicht dargestellten Messumformer in der Versorgungseinheit 14 führt.
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Weiter ist dies ein Gun-Kabel, um von einem in der Versorgungseinheit 14 angeordneten Injektorboard zum Beschleuniger zu führen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
