DE102021130776B4 - DEVICE AND METHOD FOR TREATMENT OF LIQUID - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, aufweisend einen um eine Drehachse drehbaren Bestrahlungsträger (1), wobei der drehbare Bestrahlungsträger (1) folgendes aufweist:eine Expositionsoberfläche (2),zumindest eine Elektrode (8) mit einer Elektrodenoberfläche, wobei die Elektrodenoberfläche in der Expositionsoberfläche (2) angeordnet ist,wobei die Vorrichtung außerdemeine Zuleitung (3), mit der eine Flüssigkeit (4) auf den Bestrahlungsträger (1) leitbar ist, undeine Elektronenbestrahlungsvorrichtung (5), mit der auf den Bestrahlungsträger (1) geleitete Flüssigkeit (4) zumindest bereichsweise mit Elektronen (6) bestrahlbar ist, aufweist.Device for treating liquid, having an irradiation carrier (1) which can be rotated about an axis of rotation, the rotatable irradiation carrier (1) having the following:an exposure surface (2),at least one electrode (8) with an electrode surface, the electrode surface being in the exposure surface ( 2). can be irradiated in some areas with electrons (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeit, wobei auf einen Bestrahlungsträger eine zu behandelnde Flüssigkeit geleitet und mit Elektronen bestrahlt wird. Dabei wird der Bestrahlungsträger gedreht. Der Bestrahlungsträger weist zumindest eine Elektrode auf, mit der gemessen werden kann, wie viele Elektronen auf den Bestrahlungsträger eingefallen sind.The invention relates to a device and a method for treating liquid, in which a liquid to be treated is directed onto an irradiation carrier and irradiated with electrons. The radiation carrier is rotated in the process. The radiation carrier has at least one electrode which can be used to measure how many electrons have hit the radiation carrier.

Die Behandlung von Stoffen mittels Elektronenstrahlung ist ein bekanntes Verfahren, zum Beispiel zum Härten oder Modifizieren von Polymeren und zur Sterilisation. Das Problem liegt darin, dass die meisten industriellen Prozesse einen hohen Durchsatz erfordern. Bei der Verarbeitung von Flüssigkeiten kann der gewünschte Durchsatz durch Behandeln eines dicken Flüssigkeitsfilms mit hoher Strahlungsenergie oder Behandeln eines dünnen Flüssigkeitsfilms mit niedriger Strahlungsenergie erreicht werden. Bei ionisierender Strahlung erfordert die Verarbeitung mit hoher Energie (mehr als 600 keV) eine massive und schwere Abschirmung, die zu hohen Investitionskosten, Raumproblemen und Zugang zu industriellen Prozessen führt. Bei Bestrahlung mit niederenergetischen Elektronenstrahlen (300 keV oder weniger) sind die Größe und Abschirmung der Anlage sowie die Investition deutlich geringer. Dafür ist aber auch die Eindringtiefe der Elektronen in die Materie geringer, bei Wasser z.B. nur einige hundert Mikrometer. Für einen großen Durchsatz sind deshalb bei niedriger Strahlungsenergie hohe Strahlleistungen bei gleichzeitig schneller Behandlung dünner Flüssigkeitsfilme vorteilhaft.Electron beam treatment of fabrics is a well-known technique, for example for curing or modifying polymers and for sterilization. The problem is that most industrial processes require high throughput. In liquid processing, the desired throughput can be achieved by treating a thick liquid film with high radiant energy or treating a thin liquid film with low radiant energy. In the case of ionizing radiation, high-energy processing (more than 600 keV) requires massive and heavy shielding, leading to high investment costs, space problems and access to industrial processes. When irradiated with low-energy electron beams (300 keV or less), the size and shielding of the system and the investment are significantly smaller. On the other hand, the penetration depth of the electrons into the matter is lower, e.g. only a few hundred micrometers in water. For a large throughput, therefore, high beam powers with low radiation energy and, at the same time, rapid treatment of thin liquid films are advantageous.

Die Druckschrift US 4 074 138 A beschreibt eine Vorrichtung in der ein zu behandelndes Gut aus einem Trichter in dünner Schicht auf eine rotierende Trommel fließt und durch eine Bestrahlungszone bewegt wird, die durch einen radial auf die Trommel gerichteten Elektronenstrahl gebildet wird. Der Trichter kann eine einstellbare Dosierkante oder eine drehbare Dosierwalze verwenden, um die Dicke der Materialschicht auf der Trommel zu variieren.The pamphlet U.S. 4,074,138 A describes a device in which a material to be treated flows from a hopper in a thin layer onto a rotating drum and is moved through an irradiation zone formed by an electron beam directed radially onto the drum. The hopper can use an adjustable metering edge or a rotatable metering roller to vary the thickness of the layer of material on the drum.

Die Druckschrift US 3891 855 A beschreibt eine Vorrichtung zur Bestrahlung eines flüssigen Materials mit Elektronen. Dazu ist ein Hohlkörper in einem Behälter für das Material angeordnet und das Material fließt in Form einer dünnen Schicht über eine Oberfläche des Körpers während das Material bestrahlt wird.The pamphlet US 3891 855 A describes a device for irradiating a liquid material with electrons. For this purpose, a hollow body is arranged in a container for the material and the material flows in the form of a thin layer over a surface of the body while the material is being irradiated.

Die Druckschrift US 6 486 481 B1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Polymermaterial wie Polytetrafluorethylen mit Strahlung. Das Polytetrafluorethylen wird auf einem angepassten Rütteltisch unter einem Elektronenstrahl in gleichmäßiger und gleichbleibender Tiefe bewegt. Der Rütteltisch ist abdichtbar abgedeckt, was eine kontrollierte Umgebung ermöglicht.The pamphlet U.S. 6,486,481 B1 describes an apparatus and method for treating polymeric material such as polytetrafluoroethylene with radiation. The polytetrafluoroethylene is moved at an even and constant depth on an adapted vibrating table under an electron beam. The vibrating table is sealably covered, allowing for a controlled environment.

Die Druckschrift US 6 143 805 A beschreibt ein Verfahren zum Sterilisieren einer flüssigen Klebstoffzusammensetzung umfassend das Aussetzen der Zusammensetzung einer Elektronenstrahlbestrahlung, während sie in einem Behälter eingeschlossen ist.The pamphlet U.S. 6,143,805 A describes a method of sterilizing a liquid adhesive composition comprising exposing the composition to electron beam radiation while sealed in a container.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeit anzugeben, die auch bei Verwendung niederenergetischer Elektrodenstrahlen einen hohen Durchsatz ermöglichen.It is the object of the present invention to specify a device and a method for treating liquids which enable a high throughput even when using low-energy electron beams.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit nach Anspruch 1 sowie das Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeit nach Anspruch 19. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens an.The object is achieved by the device for treating liquid according to claim 1 and the method for treating liquid according to claim 19. The respective dependent claims specify advantageous developments of the device according to the invention and the method according to the invention.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit. Die Behandlung kann dabei mittels Elektronen erfolgen, die auf die Flüssigkeit eingestrahlt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen um eine Drehachse drehbaren Bestrahlungsträger auf. Der Bestrahlungsträger kann beispielsweise eine Scheibe, vorzugsweise mit einem kreisförmigen Umfang sein. Sie kann dann als Bestrahlungsscheibe bezeichnet werden. Der drehbare Bestrahlungsträger weist eine Expositionsoberfläche auf. Die Expositionsoberfläche kann eine Oberfläche des Bestrahlungsträgers sein. Ist der Bestrahlungsträger als Scheibe ausgestaltet, so kann die Expositionsoberfläche eine jener Oberfläche der Scheibe sein, die sich parallel zur Scheibenebene erstrecken.The invention relates to a liquid treatment device. The treatment can be carried out using electrons that are radiated onto the liquid. The device according to the invention has a radiation carrier that can be rotated about an axis of rotation. The radiation carrier can be a disk, for example, preferably with a circular circumference. It can then be referred to as a radiation disk. The rotatable irradiation carrier has an exposure surface. The exposure surface can be a surface of the radiation carrier. If the radiation carrier is designed as a disk, the exposure surface can be one of those surfaces of the disk that extend parallel to the plane of the disk.

Der Bestrahlungsträger weist außerdem zumindest eine Elektrode mit einer Elektrodenoberfläche auf. Dabei ist die Elektrodenoberfläche in der Expositionsoberfläche angeordnet und geht vorteilhafterweise stetig in diese über. Sind die Elektrodenoberfläche und die Expositionsoberfläche eben, so kann dies bedeuten, dass diese Oberflächen in der gleichen Ebene liegen. Ist die Expositionsoberfläche gekrümmt, so ist vorteilhafterweise die Elektrodenoberfläche so gekrümmt, dass sie die Expositionsoberfläche im Bereich der Elektrodenoberfläche fortsetzt. Dass die Elektrodenoberfläche stetig in die Expositionsoberfläche übergeht, kann dabei bedeuten, dass die Elektrodenoberfläche ohne eine Stufe oder einen Spalt in die Expositionsoberfläche übergeht.The radiation carrier also has at least one electrode with an electrode surface. In this case, the electrode surface is arranged in the exposure surface and advantageously merges continuously into it. If the electrode surface and the exposure surface are flat, this can mean that these surfaces are in the same plane. If the exposure surface is curved, the electrode surface is advantageously curved in such a way that it continues the exposure surface in the area of the electrode surface. The fact that the electrode surface merges smoothly into the exposure surface can mean that the electrode surface merges into the exposure surface without a step or gap.

Die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit weist außerdem eine Zuleitung auf, mit der eine Flüssigkeit auf den Bestrahlungsträger leitbar ist. Bevorzugt ist mit der Zuleitung die Flüssigkeit auf die Expositionsoberfläche oder eine von dieser durch eine Zwischenschicht, beispielsweise eine isolierende Schicht, getrennte Oberfläche des Bestrahlungsträgers leitbar. Es sei diesbezüglich angemerkt, dass die Expositionsoberfläche nicht notwendig eine äußere Oberfläche des Bestrahlungsträgers sein muss, sondern nach außen durch ein oder mehrere Schichten bedeckt sein kann, wobei die Schichten ebenfalls zum Bestrahlungsträger gerechnet werden können. In einem solchen Fall ist also mit der Zuleitung die Flüssigkeit auf die entsprechende Schicht des Bestrahlungsträgers leitbar, die die Expositionsoberfläche bedecken kann.The device for treating liquid also has a supply line with which a liquid can be fed onto the radiation carrier. The liquid can preferably be conducted with the feed line to the exposure surface or to a surface of the radiation carrier that is separated from it by an intermediate layer, for example an insulating layer. It should be noted in this regard that the exposure surface does not necessarily have to be an outer surface of the radiation carrier, but can be covered on the outside by one or more layers, which layers can also be counted towards the radiation carrier. In such a case, the liquid can be conducted to the corresponding layer of the radiation carrier, which can cover the exposure surface, with the supply line.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Bestrahlung von Flüssigkeit außerdem eine Elektronenbestrahlungsvorrichtung auf, mit der Flüssigkeit, die auf den Bestrahlungsträger geleitet wurde zumindest bereichsweise mit Elektronen bestrahlbar ist. Wird also über die genannte Zuleitung die Flüssigkeit auf den Bestrahlungsträger geleitet, so kann die Flüssigkeit mit der Elektronenbestrahlungsvorrichtung auf dem Bestrahlungsträger zumindest bereichsweise mit Elektronen bestrahlt werden. Die Elektronenbestrahlungsvorrichtung strahlt also vorzugsweise Elektronen in Richtung der Expositionsoberfläche auf den Bestrahlungsträger. Dazu kann die Elektronenbestrahlungsvorrichtung zum Beispiel über der Expositionsoberfläche angeordnet sein.According to the invention, the device for the irradiation of liquid also has an electron irradiation device with which liquid that has been directed onto the irradiation carrier can be irradiated with electrons at least in regions. If the liquid is conducted onto the irradiation carrier via the supply line mentioned, the liquid can be irradiated with electrons at least in regions using the electron irradiation device on the irradiation carrier. That is, the electron irradiation device preferably irradiates electrons toward the exposure surface onto the irradiation substrate. To this end, the electron beam irradiation device can be arranged, for example, above the exposure surface.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit eine isolierende Schicht aufweisen, welche die Elektrodenoberflächen der zumindest einen Elektroden bedeckt. Vorzugsweise ist die isolierende Schicht dabei auf der Expositionsoberfläche und den Elektrodenoberflächen angeordnet, besonders bevorzugt unmittelbar darauf. Vorteilhafterweise ist die der Expositionsoberfläche abgewandte Oberfläche der Isolierenden Schicht stetig, also ohne scharfkantige Erhebungen oder Vertiefungen. Die Schicht ist vorzugsweise gleichmäßig dünn und besonders bevorzugt gegen ionisierende Strahlung, insbesondere die Elektronenstrahlung, resistent. Die isolierende Schicht kann auch bei nur einer Elektrode vorteilhaft sein, da hierdurch Bereiche unterschiedlicher Oberflächeneigenschaften auf der Bestrahlungsfläche, die beispielsweise durch unterschiedliche Oberflächenspannungen zu Unstetigkeiten im Flüssigkeitsfilm an den Übergangsstellen führen würden, vermieden werden können. Sind mehrere der Elektroden vorgesehen, so kann die isolierende Schicht verhindern, dass die zu behandelnde Flüssigkeit einen elektrischen Kurzschluss zwischen den Elektroden verursacht. Als Material kann die Schicht zum Beispiel Parylene aufweisen oder daraus bestehen. Vorzugsweise hat die isolierende Schicht eine Dicke von größer oder kleiner gleich 0,1 µm, vorzugsweise größer oder gleich 0,6 µm und kleiner oder gleich 50 µm, vorzugsweise kleiner oder gleich 10 µm. Die Dicke der isolierenden Schicht ist vorzugsweise so bemessen, dass hinreichend viele Elektronen sie durchtreten können, um in den Elektroden gesammelt zu werden und über einen Ableitwiderstand gegen Masse einen Stromfluss zu erzeugen.In an advantageous embodiment, the device for treating liquid can have an insulating layer which covers the electrode surfaces of the at least one electrode. The insulating layer is preferably arranged on the exposure surface and the electrode surfaces, particularly preferably directly thereon. Advantageously, the surface of the insulating layer facing away from the exposure surface is continuous, ie without sharp-edged elevations or depressions. The layer is preferably uniformly thin and particularly preferably resistant to ionizing radiation, in particular electron beams. The insulating layer can also be advantageous if there is only one electrode, since in this way areas of different surface properties on the irradiation area, which would lead to discontinuities in the liquid film at the transition points, for example due to different surface tensions, can be avoided. If a plurality of the electrodes are provided, the insulating layer can prevent the liquid to be treated from causing an electrical short circuit between the electrodes. The layer can have or consist of parylene, for example, as the material. The insulating layer preferably has a thickness of greater than or equal to 0.1 μm, preferably greater than or equal to 0.6 μm and less than or equal to 50 μm, preferably less than or equal to 10 μm. The thickness of the insulating layer is preferably dimensioned in such a way that a sufficient number of electrons can pass through it in order to be collected in the electrodes and to generate a current flow via a leakage resistance to ground.

Um bei Vorhandensein mehrerer der Elektroden diese gegeneinander zu isolieren, kann auch der Bestrahlungsträger dort, wo die Elektroden angeordnet sind, selbst elektrisch isolierend sein. Die Elektroden können also isolierend in die Expositionsoberfläche eingebettet sein.In order to insulate these from one another when a plurality of electrodes are present, the radiation carrier can also be electrically insulating itself where the electrodes are arranged. The electrodes can thus be embedded in the exposure surface in an insulating manner.

Bevorzugterweise weist der Bestrahlungsträger zumindest zwei der Elektroden auf, die jeweils eine der Elektrodenoberflächen haben. Hierdurch wird es zum Beispiel möglich, eine der Elektroden als Referenzelektrode zu verwenden.Preferably, the irradiation carrier has at least two of the electrodes, each having one of the electrode surfaces. This makes it possible, for example, to use one of the electrodes as a reference electrode.

Vorzugsweise wird mit der Zuleitung die Flüssigkeit in einem Bereich auf den Bestrahlungsträger geleitet, der von der Drehachse um einen Abstand von größer als Null entfernt ist. Die Drehachse schneidet also vorzugsweise nicht den Bereich, in dem die Flüssigkeit mittels der Zuleitung auf den Bestrahlungsträger geleitet wird. Da sich beim Drehen des Bestrahlungsträgers die Flüssigkeit radial zur Drehachse nach außen bewegt, entsteht hierdurch ein Bereich, der frei von Flüssigkeit bleibt.The liquid is preferably conducted with the supply line onto the radiation carrier in a region which is at a distance greater than zero from the axis of rotation. The axis of rotation therefore preferably does not intersect the area in which the liquid is directed onto the radiation carrier by means of the supply line. Since the liquid moves outwards radially to the axis of rotation when the radiation carrier is rotated, this results in an area that remains free of liquid.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann dann eine der Elektroden als Referenzelektrode in einem Bereich um den Schnittpunkt der Drehachse mit dem Bestrahlungsträger bzw. mit der Expositionsoberfläche angeordnet sein, der näher an diesem Schnittpunkt liegt als der Zuleitungsbereich. Die Referenzelektrode wird dann nicht von der zu bestrahlenden Flüssigkeit bedeckt. Vorzugsweise liegt die Referenzelektrode in einem Bereich, der während einer Umdrehung des Bestrahlungsträgers um die Drehachse zumindest zeitweise mit Elektronen bestrahlt wird.In an advantageous embodiment of the invention, one of the electrodes can then be arranged as a reference electrode in an area around the point of intersection of the axis of rotation with the radiation carrier or with the exposure surface, which is closer to this point of intersection than the feed line area. The reference electrode is then not covered by the liquid to be irradiated. The reference electrode is preferably located in a region which is at least temporarily irradiated with electrons during a rotation of the irradiation carrier about the axis of rotation.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung zumindest einen Signalverstärker, besonders bevorzugt einen Signalverstärker für jede der Elektroden, aufweisen, der mit der entsprechenden Elektrode elektrisch verbunden ist und der eingerichtet ist, einen Spannungsabfall über dem Ableitwiderstand, über den der Strom aus der entsprechenden Elektrode fließt zu verstärken. Vorzugsweise sind der oder die Signalverstärker am Bestrahlungsträger fest angeordnet. Auf diese Weise können auch sehr kleine Ströme im Bereich von pA oder µA als Spannungsabfall über einen Ableitwiderstand gemessen und das Spannungssignal verstärkt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the device can have at least one signal amplifier, particularly preferably a signal amplifier for each of the electrodes, which is electrically connected to the corresponding electrode and which is set up to generate a voltage drop across the bleeder resistor via which the current from the corresponding Electrode flows to reinforce. The signal amplifier or signal amplifiers are preferably arranged in a fixed manner on the radiation carrier. In this way, even very small currents in the pA or µA range can be generated as a voltage drop across a bleeder resistor measured and the voltage signal amplified.

Vorteilhafterweise kann der zumindest eine Signalverstärker zum Beispiel an dem Bestrahlungsträger an einer der Elektronenbestrahlungsvorrichtung abgewandten Rückseite des Bestrahlungsträgers angeordnet sein. Hierdurch wird der Signalverstärker nicht selbst mit Elektronen bestrahlt.The at least one signal amplifier can advantageously be arranged, for example, on the irradiation carrier on a rear side of the irradiation carrier that faces away from the electron irradiation device. As a result, the signal amplifier itself is not irradiated with electrons.

Vorteilhafterweise kann der Bestrahlungsträger jeweils eine Abgriffselektrode für einen, mehrere oder alle der Signalverstärker aufweisen. Die Vorrichtung kann dann außerdem zumindest einen Bürstenkontakt aufweisen. Der zumindest eine Bürstenkontakt und die zumindest eine Abgriffselektrode können dann so zueinander angeordnet sein, dass die Abgriffselektrode den Bürstenkontakt während einer Umdrehung des Bestrahlungsträgers zumindest zeitweise berührt. Auf diese Weise können die durch die Signalverstärker erzeugten Spannungssignale als Messsignale vom Bestrahlungsträger abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Messsignale auch optisch vom Bestrahlungsträger an einen festen Empfänger übertragen werden.The radiation carrier can advantageously have a pick-up electrode for one, several or all of the signal amplifiers. The device can then also have at least one brush contact. The at least one brush contact and the at least one pick-off electrode can then be arranged relative to one another in such a way that the pick-off electrode touches the brush contact at least temporarily during one revolution of the radiation carrier. In this way, the voltage signals generated by the signal amplifier can be derived from the radiation carrier as measurement signals. Alternatively or additionally, the measurement signals can also be transmitted optically from the radiation carrier to a fixed receiver.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die jeweilige Abgriffselektrode den entsprechenden Bürstenkontakt berühren, während sich zumindest eine jener Elektroden in einem Bestrahlungsbereich der Elektronenbestrahlungsvorrichtung befindet, die mit dem entsprechenden Signalverstärker elektrisch verbunden ist. Der Bestrahlungsbereich ist dabei jener Bereich, in den die Elektronenbestrahlungsvorrichtung Elektronen einstrahlt. Dieser Bestrahlungsbereich ist normalerweise fest und der Bestrahlungsträger dreht sich unter dem Bestrahlungsbereich hindurch. Vorteilhaft kann also gerade jene Abgriffselektrode mit dem Bürstenkontakt in Verbindung sein, die mit einem der Signalverstärker elektrisch kontaktiert ist, der Strom aus einer Elektrode verstärkt, die sich zum Zeitpunkt des Kontaktes zwischen Bürstenkontakt und Abgriffselektrode gerade im Bestrahlungsbereich befindet, also mit Elektronen bestrahlt wird.In a preferred embodiment, the respective tapping electrode can touch the corresponding brush contact while at least one of those electrodes is located in an irradiation area of the electron irradiation device, which is electrically connected to the corresponding signal amplifier. The irradiation area is the area into which the electron irradiation device irradiates electrons. This irradiation area is normally fixed and the irradiation carrier rotates under the irradiation area. Advantageously, precisely that pick-up electrode can be connected to the brush contact that is electrically contacted with one of the signal amplifiers, which amplifies the current from an electrode that is in the irradiation area at the time of contact between the brush contact and pick-up electrode, i.e. is being irradiated with electrons.

Bevorzugterweise ist je Elektrode ein geeigneter Signalverstärker vorgesehen, der besonders bevorzugt direkt in Elektrodennähe, jedoch nicht im Bestrahlungsbereich, angebracht ist. Der oder die Signalverstärker können vorteilhafterweise über Schleifkontakte mit Strom versorgt werden oder batteriebetrieben sein.A suitable signal amplifier is preferably provided for each electrode, which is particularly preferably attached directly in the vicinity of the electrode, but not in the irradiation area. The signal amplifier or amplifiers can advantageously be supplied with power via sliding contacts or be battery-operated.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Elektrodenoberflächen von zumindest einigen der zumindest einen Elektroden die Form von konzentrischen Kreissegmenten haben. Das Zentrum, zu dem die Kreissegmente konzentrisch sein können, kann dann die Drehachse des Bestrahlungsträgers sein. Als Kreissegmente können hierbei Flächen angesehen werden, die sich in Umfangsrichtung um die Drehachse in einem bestimmten Winkelbereich erstrecken und in diesem Verlauf in radialer Richtung eine konstante Ausdehnung haben. Vorteilhaft können diese Kreissegmente länglich sein, also in Umfangsrichtung weiter ausgedehnt sein als in radialer Richtung.In an advantageous embodiment of the invention, the electrode surfaces of at least some of the at least one electrode can have the shape of concentric circle segments. The center, to which the circle segments can be concentric, can then be the axis of rotation of the radiation carrier. Areas that extend in the circumferential direction around the axis of rotation in a specific angular range and have a constant expansion in the radial direction can be regarded as segments of a circle. Advantageously, these circular segments can be elongate, that is to say they can extend further in the circumferential direction than in the radial direction.

Vorzugsweise können jeweils drei der Elektrodenoberflächen mit der Formkonzentrischer Kreissegmente sich in Umfangsrichtung um die Drehachse über den gleichen Winkelbereich erstrecken (also vorteilhaft in gleicher radialer Richtung angeordnet sein), aber unterschiedliche Radien haben. Besonders bevorzugt ist dabei ein radialer Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten der jeweils drei Elektrodenoberflächen der gleiche. Die Kreissegmente können aber auch in unterschiedlichen radialen Richtungen angeordnet sein.Preferably, three of the electrode surfaces in the form of concentric circular segments can extend in the circumferential direction around the axis of rotation over the same angular range (ie advantageously be arranged in the same radial direction), but have different radii. A radial distance between two adjacent ones of the three electrode surfaces in each case is particularly preferably the same. However, the circle segments can also be arranged in different radial directions.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest zwei, besonders bevorzugt jeweils drei der Elektrodenoberflächen gleiche Radien haben und besonders bevorzugt äquidistant zueinander angeordnet sein. Diese Elektrodenoberflächen können also den Bestrahlungsbereich nacheinander durchlaufen. Die Ausgestaltung mit drei Elektrodenflächen gleichen Radius kann mit der oben beschriebenen Ausgestaltung mit jeweils drei Elektrodenoberflächen in Form konzentrischer Kreissegmente kombiniert werden. Es ergibt sich dadurch eine Ausgestaltung, in der in zumindest zwei, vorzugsweise drei voneinander beabstandeten Winkelbereichen jeweils drei als konzentrische Kreissegmente ausgestaltete Elektrodenoberflächen vorliegen. Im Fall von drei Winkelbereichen mit jeweils drei konzentrischen Elektrodenoberflächen liegen hier also neun Elektrodenoberflächen vor.In an advantageous embodiment, at least two, particularly preferably three, of the electrode surfaces can have the same radii and particularly preferably be arranged equidistant from one another. These electrode surfaces can thus pass through the irradiation area one after the other. The configuration with three electrode surfaces of the same radius can be combined with the configuration described above with three electrode surfaces each in the form of concentric circular segments. This results in an embodiment in which three electrode surfaces configured as concentric circular segments are present in at least two, preferably three angular regions spaced apart from one another. In the case of three angular ranges, each with three concentric electrode surfaces, there are nine electrode surfaces here.

Vorteilhafterweise können die eine oder mehreren Elektrodenoberflächen mit dem kleinsten Radius jeweils als Referenzelektrode dienen. Hierzu ist dieser kleinste Radius vorzugsweise näher an der Drehachse angeordnet, als die Zuleitung, mit der die Flüssigkeit auf den Bestrahlungsträger leitbar ist.Advantageously, the one or more electrode surfaces with the smallest radius can each serve as a reference electrode. For this purpose, this smallest radius is preferably arranged closer to the axis of rotation than the feed line with which the liquid can be guided onto the radiation carrier.

Vorzugsweise ist jene Oberfläche des Bestrahlungsträgers, auf welche die Flüssigkeit leitbar ist, glatt. Dies kann die Expositionsoberfläche mit den darin angeordneten Elektrodenoberflächen sein oder aber auch eine auf der Expositionsoberfläche angeordnete isolierende Schicht. Hierdurch wird erreicht, dass die Flüssigkeit beim Drehen des Bestrahlungsträgers nicht gestört wird und dadurch eine gleichmäßige, vorzugsweise konstante, Schichtdicke erhält.The surface of the radiation carrier onto which the liquid can be directed is preferably smooth. This can be the exposure surface with the electrode surfaces arranged therein, or else an insulating layer arranged on the exposure surface. The result of this is that the liquid is not disturbed when the radiation carrier is rotated and thus has a uniform, preferably constant, layer thickness.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Sammelsystem aufweisen, mit dem über einen Rand des Bestrahlungsträgers bzw. der Expositionsoberfläche fließende Flüssigkeit sammelbar ist. Bevorzugt umgibt das Sammelsystem den Bestrahlungsträger entlang seines gesamten Umfangs. Vorteilhafterweise kann das Sammelsystem ein Schlauch oder eine Lippe aufweisen, die mit einer Kante die Expositionsoberfläche berührt. Auf diese Weise kann das Sammelsystem Flüssigkeit von der die Flüssigkeit aufweisenden Oberfläche des Bestrahlungsträgers an deren Rand abstreifen.In an advantageous embodiment, the device according to the invention can have a collection system with which liquid flowing over an edge of the radiation carrier or the exposure surface can be collected. The collection system preferably surrounds the radiation carrier along its entire circumference. Advantageously, the collection system may comprise a tube or lip with one edge touching the exposure surface. In this way, the collection system can scrape liquid from the liquid-containing surface of the radiation carrier at its edge.

Vorzugsweise weist das Sammelsystem eine entlang eines Randes des Bestrahlungsträgers angeordnete Sammelrinne auf, in der von dem Bestrahlungsträger in radiale Richtung abfließende Flüssigkeit sammelbar ist. Vorteilhafterweise kann die Sammelrinne zum Bestrahlungsträger bzw. dessen Rand hin geöffnet sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Sammelrinne kann alternativ beispielsweise auch nach oben geöffnet sein. In diesem Fall kann sich die Flüssigkeit, die vom Bestrahlungsträger abfließt, auch durch Gravitationswirkung in die Sammelrinne begeben. Wenn, wie beschrieben, ein Schlauch oder eine Lippe vorgesehen ist, kann durch diese die Flüssigkeit auch dann in die Sammelrinne geleitet werden, wenn sie nicht zum Rand des Bestrahlungsträgers hin geöffnet ist.The collection system preferably has a collection channel arranged along an edge of the radiation carrier, in which liquid flowing off the radiation carrier in the radial direction can be collected. Advantageously, the collecting channel can be open towards the radiation carrier or its edge. However, this is not mandatory. Alternatively, the collection channel can also be open at the top, for example. In this case, the liquid draining from the radiation carrier can also go into the collecting trough by gravitational action. If, as described, a tube or a lip is provided, the liquid can also be guided through this into the collection channel if it is not open towards the edge of the radiation carrier.

Ist die Sammelrinne zum Rand des Bestrahlungsträgers hin geöffnet, so kann eine Öffnungsfläche der Sammelrinne, mit der die Sammelrinne zum Rand des Bestrahlungsträgers hin geöffnet ist, in einem nicht verschwindenden Winkel zu einer radial erlaufenden Tangente am Rand der Expositionsoberfläche stehen. Flüssigkeit, die von der Bestrahlungsfläche radial abfließt, kann dadurch in diese Öffnungsfläche und damit in die Sammelrinne geschleudert werden. Die Öffnungsfläche der Sammelrinne kann also angeordnet sein, dass sie durch eine gerade Verlängerung des Bestrahlungsträgers bzw. der Expositionsoberfläche in radialer Richtung geschnitten wird.If the collecting trough is open towards the edge of the radiation carrier, an opening surface of the collecting trough, with which the collecting trough is open towards the edge of the radiation carrier, can be at a non-vanishing angle to a radially running tangent at the edge of the exposure surface. Liquid that flows off the irradiation surface radially can be thrown into this opening surface and thus into the collection channel. The opening surface of the collecting channel can thus be arranged such that it is intersected in the radial direction by a straight extension of the irradiation carrier or the exposure surface.

Vorteilhafterweise weist die Sammelrinne eine Prallwand auf, die durch eine gerade Verlängerung des Bestrahlungsträgers bzw. der Expositionsoberfläche oder der Oberfläche, auf die die Flüssigkeit geleitet wird, in radialer Richtung geschnitten wird. Flüssigkeit, die von der Bestrahlungsfläche in radialer Richtung abfließt, wird dann durch die Prallwand aufgefangen werden und in einen Vertiefungsbereich der Sammelrinne laufen. Hierzu kann die Sammelrinne den Vertiefungsbereich aufweisen, der in radialer Richtung nach außen durch die Prallwand begrenzt werden kann und eine nach unten konkave Rinne bildet, die die Flüssigkeit aufnehmen kann.Advantageously, the collecting trough has a baffle which is intersected in the radial direction by a straight extension of the radiation carrier or the exposure surface or the surface onto which the liquid is directed. Liquid draining from the irradiation surface in the radial direction will then be caught by the baffle and run into a recessed area of the collection trough. For this purpose, the collecting channel can have the depression region, which can be delimited outwards in the radial direction by the baffle and forms a concave channel that can receive the liquid.

Vorteilhafterweise kann der Bestrahlungsträger und/oder jene Oberfläche des Bestrahlungsträgers, auf welche die Flüssigkeit leitbar ist, und/oder die Expositionsoberfläche konvex, konkav oder eben sein. Welche der Formen bevorzugt ist, hängt davon ab, wie die Dickenverteilung des Flüssigkeitsfilmes gewünscht ist und für die Viskosität der Flüssigkeit geeignet ist. Vorzugsweise hat die entsprechende Oberfläche eine streng monotone Krümmung oder im ebenen Fall überall die Krümmung Null. Die entsprechende Oberfläche kann vorteilhafterweise kreisförmig sein. Vorzugsweise durchtritt die Drehachse des drehbaren Bestrahlungsträgers die entsprechende Fläche in ihrem Mittelpunkt. Vorzugsweise steht die Drehachse auf der entsprechenden Oberfläche im Durchtrittspunkt senkrecht.Advantageously, the radiation carrier and/or that surface of the radiation carrier to which the liquid can be directed and/or the exposure surface can be convex, concave or flat. Which of the forms is preferred depends on how the thickness distribution of the liquid film is desired and is suitable for the viscosity of the liquid. Preferably, the corresponding surface has a strictly monotonic curvature or, in the planar case, curvature zero everywhere. The corresponding surface can advantageously be circular. The axis of rotation of the rotatable radiation carrier preferably passes through the corresponding surface at its center. The axis of rotation is preferably perpendicular to the corresponding surface at the point of passage.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeit unter Verwendung einer Vorrichtung, wie die oben beschrieben wurde. Es wird dabei eine Flüssigkeit an einem Zuleitungsbereich auf den Bestrahlungsträger geleitet. Der Zuleitungsbereich ist dabei jener Bereich, in welchen durch die Zuleitung die Flüssigkeit auf den Bestrahlungsträger geleitet wird. Der Zuleitungsbereich kann vorzugsweise fest sein, sich also nicht mit dem Bestrahlungsträger mitdrehen. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, in denen der Zuleitungsbereich sich mit dem Bestrahlungsträger mitdreht.The invention also relates to a method for treating liquid using an apparatus as described above. In this case, a liquid is directed onto the radiation carrier at a supply line area. In this case, the feed line area is that area into which the liquid is fed through the feed line onto the radiation carrier. The feed line area can preferably be fixed, ie it cannot rotate with the radiation carrier. However, configurations are also conceivable in which the supply line area rotates with the radiation carrier.

Die Flüssigkeit wird auf dem Bestrahlungsträger zumindest bereichsweise mit Elektronen bestrahlt. Die Bestrahlung erfolgt dabei durch die Elektronenbestrahlungsvorrichtung.The liquid is at least partially irradiated with electrons on the irradiation carrier. The irradiation is carried out by the electron irradiation device.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird dann zumindest ein Strom aus zumindest einer der zumindest einen Elektroden gemessen und aus dem gemessenen Strom auf eine Eigenschaft der Flüssigkeit geschlossen. Insbesondere kann aus dem gemessenen Strom auf die in die Flüssigkeit eingestrahlte Dosis geschlossen werden. Es kann zum Beispiel zumindest ein Spannungsabfall, den ein Strom aus zumindest einer der zumindest einen Elektroden durch die Ableitung über einen Ableitwiderstand gegen Masse erzeugt, gemessen und aus dem aus dem gemessenen Spannungsabfall berechneten Strom auf eine Eigenschaft der Flüssigkeit geschlossen werden. Es kann aus dem berechneten Strom auf die in die Flüssigkeit eingestrahlte Dosis geschlossen werden.In the method according to the invention, at least one current is then measured from at least one of the at least one electrode and a property of the liquid is inferred from the measured current. In particular, the dose radiated into the liquid can be inferred from the measured current. For example, at least one voltage drop generated by a current from at least one of the at least one electrodes through the derivation via a bleeder resistor to ground can be measured and a property of the liquid can be inferred from the current calculated from the measured voltage drop. The dose radiated into the liquid can be deduced from the calculated current.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich der Bestrahlungsträger so drehen, so dass sich ein Volumenelement der Flüssigkeit von dem Punkt, an dem die Flüssigkeit auf den Bestrahlungsträger geleitet wird, zu einem äußeren Rand des Bestrahlungsträgers bzw. der Expositionsoberfläche bewegt, während der Bestrahlungsträger sich um weniger als 360 Grad dreht. Das Volumenelement erreicht also den Rand bevor sich der Bestrahlungsträger einmal vollständig um die Drehachse gedreht hat.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the irradiation carrier can rotate in such a way that a volume element of the liquid moves from the point at which the liquid is directed onto the exposure support moves to an outer edge of the exposure support or the exposure surface while the exposure support rotates less than 360 degrees. The volume element thus reaches the edge before the radiation carrier has rotated completely around the axis of rotation.

In einer alternativen Verfahrensführung kann die Drehgeschwindigkeit des Bestrahlungsträgers so gewählt werden, dass sich ein gegebenes Volumenelement der Flüssigkeit genau innerhalb einer vollen Umdrehung um 360 Grad bis zum Rand des Bestrahlungsträgers bzw. der Expositionsoberfläche begibt.In an alternative method, the rotational speed of the radiation carrier can be selected such that a given volume element of the liquid moves exactly within a full 360 degree revolution to the edge of the radiation carrier or the exposure surface.

In einer weiteren optionalen Ausgestaltung kann die Drehgeschwindigkeit des Bestrahlungsträgers so gewählt werden, dass sich jedes Volumenelement innerhalb von mehr als einer vollen Umdrehung des Bestrahlungsträgers vom Zuleitungsbereich bis zum Rand bewegt.In a further optional embodiment, the rotational speed of the radiation carrier can be selected in such a way that each volume element moves within more than one full rotation of the radiation carrier from the feed area to the edge.

Der Bestrahlungsbereich, also jener Bereich, der durch die Elektronenbestrahlungsvorrichtung mit Elektronen bestrahlbar ist oder bestrahlt wird, kann optional die gesamte Expositionsoberfläche beinhalten. Alternativ kann der Bestrahlungsbereich deckungsgleich mit der Expositionsoberfläche sein. In einer weiteren Alternative kann der Bestrahlungsbereich ein Teilbereich der Expositionsoberfläche sein, der nicht die gesamte Expositionsoberfläche ist.The irradiation area, ie that area which can be irradiated with electrons or is irradiated by the electron irradiation device, can optionally include the entire exposure surface. Alternatively, the irradiation area can be congruent with the exposure surface. In a further alternative, the irradiation area can be a portion of the exposure surface that is not the entire exposure surface.

Um eine homogene Verteilung der Dosis zu erreichen, ist es, wenn die Drehgeschwindigkeit so gewählt wird, dass sich jedes Volumenelement wie oben beschrieben in weniger als einer ganzen Umdrehung oder genau einer ganzen Umdrehung vom Zuleitungsbereich zum Rand begibt, vorteilhaft wenn der Bestrahlungsbereich die Expositionsoberfläche vollständig enthält oder mit ihr deckungsgleich ist.In order to achieve a homogeneous distribution of the dose, it is advantageous if the rotational speed is chosen so that each volume element, as described above, moves from the feed area to the edge in less than one full revolution or exactly one full revolution, if the irradiation area completely covers the exposure surface contains or is congruent with it.

Überdeckt der Bestrahlungsbereich nur einen Teil der Expositionsoberfläche, nicht die ganze Expositionsoberfläche, so ist es vorteilhaft, wenn sich jedes Volumenelement der Flüssigkeit innerhalb von mehr als einer Umdrehung vom Zuleitungsbereich bis zum Rand der Expositionsoberfläche bewegt, sodass jedes Volumenelement den Bestrahlungsbereich zumindest einmal durchlaufen hat.If the irradiation area covers only part of the exposure surface, not the entire exposure surface, it is advantageous if each volume element of the liquid moves within more than one revolution from the supply area to the edge of the exposure surface, so that each volume element has passed through the irradiation area at least once.

Jene Eigenschaften, auf die aus dem gemessenen oder berechneten Strom geschlossen werden können, sind beispielsweise eine Bestrahlungsdosis (z.B. durch die Bestrahlung mit Elektronen je Volumenelement an die Flüssigkeit mit einer Dichte ρ übertragene Energie), eine Energieabgabe an die Flüssigkeit, ein Fortschritt der Behandlung der Flüssigkeit, eine Schichtdicke, und/oder Schichtdickenverteilung der Flüssigkeit.Those properties that can be inferred from the measured or calculated current are, for example, an irradiation dose (e.g. energy transferred to the liquid with a density ρ by irradiation with electrons per volume element), an energy release to the liquid, a progress in the treatment of the Liquid, a layer thickness, and/or layer thickness distribution of the liquid.

Eine Energie der Elektronen, die auf den Bestrahlungsträger geleitet werden, ist vorzugsweise kleiner oder gleich 600 keV, vorzugsweise kleiner oder gleich 500 keV, vorzugsweise kleiner oder gleich 300 keV, und/oder größer oder gleich 80 keV, vorzugsweise größer oder gleich 150 keV.An energy of the electrons directed onto the radiation carrier is preferably less than or equal to 600 keV, preferably less than or equal to 500 keV, preferably less than or equal to 300 keV, and/or greater than or equal to 80 keV, preferably greater than or equal to 150 keV.

Die erfindungsgemäße Behandlung kann zum Beispiel eine Desinfektion der Flüssigkeit oder eine Inaktivierung von Bestandteilen der Flüssigkeit (z.B. Viren) sein. Für diese Behandlungsbeispiele kommt es auf die eingebrachte Energiedosis an (z.B. gemessen in kGy = kJ/kg). Diese kann in erster Näherung bestimmt werden durch die Anzahl der Elektronen, die ihre kinetische Energie im Volumenelement der Flüssigkeit abgegeben haben. Mit der Kenntnis der Anzahl der Elektronen, die pro Zeiteinheit in das Volumenelement eingedrungen sind und der Detektion der Anzahl der Elektronen, die das Volumenelement auf der gegenüberliegenden Seite wieder verlassen haben, kann bei Kenntnis der Elektronenenergie und der Dichten und Dicken aller auf dem Elektronenweg befindlichen Materialien, sowie der Aufenthaltszeit des Volumenelements in der Bestrahlungszone z.B. die vom Volumenelement absorbierte Energiedosis abgeschätzt werden.The treatment according to the invention can be, for example, disinfection of the liquid or inactivation of components of the liquid (e.g. viruses). For these treatment examples, the applied energy dose is important (e.g. measured in kGy = kJ/kg). In a first approximation, this can be determined by the number of electrons that have given up their kinetic energy in the volume element of the liquid. With the knowledge of the number of electrons that have entered the volume element per unit of time and the detection of the number of electrons that have left the volume element on the opposite side, it is possible with knowledge of the electron energy and the densities and thicknesses of all those on the electron path Materials, as well as the residence time of the volume element in the irradiation zone, e.g. the energy dose absorbed by the volume element can be estimated.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen beschriebenen Merkmale sind auch unabhängig vom konkreten Beispiel realisierbar und zwischen den Beispielen kombinierbar.In the following, the invention is to be explained by way of example with reference to a number of figures. The same reference symbols designate the same or corresponding features. The features described in the examples can also be implemented independently of the specific example and can be combined between the examples.

Es zeigt

  • 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit,
  • 2 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit,
  • 3 zeigt eine einfache Messbeschaltung einer Elektrode,
  • 4 einen Verlauf einer relativen Dosis in Abhängigkeit von der Eindringtiefe von Elektronen einer Energie von 150 keV in eine beispielhafte Materialanordnung ohne Flüssigkeitsfilm,
  • 5 einen Verlauf einer relativen Dosis in Abhängigkeit von der Eindringtiefe von Elektronen einer Energie von 200 keV in eine zu 4 identische Materialanordnung ohne Flüssigkeitsfilm,
  • 6 einen Verlauf einer relativen Dosis in Abhängigkeit von der Eindringtiefe von Elektronen einer Energie von 150 keV in eine zu 4 identische Materialanordnung mit zusätzlichem Flüssigkeitsfilm,
  • 7 eine schematische Aufsicht auf eine Expositionsoberfläche mit konzentrisch ringförmigen Elektroden,
  • 8 eine schematische Darstellung eines Spannungssignals, hervorgerufen durch einen Stromfluss aus einer der Elektroden in 7 über einen Ableitwiderstand gegen Masse,
  • 9 ein Beispiel einer Kalibrierungskurve,
  • 10 Veränderung des Spannungssignals, hervorgerufen durch einen Stromfluss aus zwei verschiedenen der in 7 gezeigten Elektroden bei halbiertem Strom der Elektronenbestrahlung,
  • 11a und 11b Veränderung des Flächeninhalts unter einer Tiefendosiskurve im Bereich einer der Elektroden mit und ohne Flüssigkeitsschicht bei gleicher Elektronenenergie,
  • 12 einen Schnitt durch einen Bestrahlungsträger mit auf dem Bestrahlungsträger angeordnetem Dosimeterfolienstapel,
  • 13 eine Aufsicht auf eine Expositionsoberfläche mit über einer der Elektroden angeordneten Dosimeterfolien,
  • 14 Zeitverlauf der Signale der äußeren der in 7 gezeigten Elektroden,
  • 15 Zeitverlauf der Signale von im gleichen Winkelbereich angeordneten Elektroden in 7,
  • 16 ein Beispiel eines Bestrahlungsträgers mit konvexer Expositionsoberfläche und einem Sammelsystem für Flüssigkeit,
  • 17 ein Beispiel einer ebenen Expositionsoberfläche mit einem alternativen Sammelsystem und
  • 18 eine Aufsicht auf eine Expositionsoberfläche mit exzentrisch angeordnetem Zuleitungsbereich sowie einem Sammelsystem mit Abziehlippen.
It shows
  • 1 a schematic representation of an example of a device according to the invention for the treatment of liquid,
  • 2 a further example of a device according to the invention for the treatment of liquid,
  • 3 shows a simple measuring circuit of an electrode,
  • 4 a course of a relative dose as a function of the penetration depth of electrons with an energy of 150 keV in an exemplary material arrangement without a liquid film,
  • 5 a course of a relative dose as a function of the penetration depth of electrons with an energy of 200 keV in a 4 identical material arrangement without liquid film,
  • 6 a course of a relative dose as a function of the penetration depth of electrons with an energy of 150 keV in a 4 identical material arrangement with additional liquid film,
  • 7 a schematic plan view of an exposure surface with concentric ring-shaped electrodes,
  • 8th a schematic representation of a voltage signal caused by a current flow from one of the electrodes in 7 via a bleeder resistor to ground,
  • 9 an example of a calibration curve,
  • 10 Change in the voltage signal caused by a current flow from two different ones of the in 7 electrodes shown with half the current of electron irradiation,
  • 11a and 11b change in the surface area under a depth dose curve in the area of one of the electrodes with and without a liquid layer at the same electron energy,
  • 12 a section through a radiation carrier with a stack of dosimeter foils arranged on the radiation carrier,
  • 13 a plan view of an exposure surface with dosimeter foils placed over one of the electrodes,
  • 14 Time course of the signals of the outer of the in 7 shown electrodes,
  • 15 Time course of the signals from electrodes arranged in the same angular range in 7 ,
  • 16 an example of a radiation carrier with a convex exposure surface and a liquid collection system,
  • 17 an example of a flat exposure surface with an alternative collection system and
  • 18 a top view of an exposure surface with an eccentrically arranged supply area and a collection system with pull-off lips.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist einen Bestrahlungsträger 1 auf, der um eine Drehachse drehbar ist. Die Drehachse verläuft hierbei mittig durch den Bestrahlungsträger 1 hindurch und steht auf diesem senkrecht. Der Bestrahlungsträger 1 weist eine Expositionsoberfläche 2 auf, in der zumindest eine Elektrode, die in dieser Figur nicht eingezeichnet ist, angeordnet ist. Die Bestrahlungsvorrichtung weist außerdem eine Zuleitung 3 auf, mit der eine Flüssigkeit 4 auf den Bestrahlungsträger 1 leitbar ist. Im in 1 gezeigten Beispiel mündet die Zuleitung 3 an einem Schnittpunkt der Drehachse mit der Expositionsoberfläche 2 auf die Expositionsoberfläche 2. Die Zuleitung 3 verläuft dabei durch den Strahlungsträger 1 hindurch und mündet in einer Öffnung in der Expositionsoberfläche 2. Die in 1 gezeigte Vorrichtung weist außerdem eine Elektronenbestrahlungsvorrichtung mit einem Elektronenstrahlaustrittsfenster 5 auf, mit der auf den Bestrahlungsträger 1 geleitete Flüssigkeit 4 zumindest bereichsweise mit Elektronen 6 bestrahlbar ist. Im in 1 gezeigten Beispiel werden die Elektronen 6 innerhalb der Elektronenbestrahlungsvorrichtung von einem linienförmigen Emitter emittiert, in Richtung des Elektronenaustrittsfensters beschleunigt, treten dort als flächiger Elektronenstrom aus der Elektronenbestrahlungsvorrichtung aus und bewegen sich in Vorzugsrichtung zur Expositionsoberfläche 2 nach unten abgelenkt. Der Bestrahlungsträger 1 kann auf seiner der Elektronenbestrahlungsvorrichtung 5 zugewandten Seite mit einer isolierenden Schicht (hier nicht gezeigt) beschichtet sein, welche die Elektrodenoberflächen der Elektroden bedeckt. 1 Fig. 12 shows schematically an apparatus for treating liquid according to the present invention. The device has a radiation carrier 1 which can be rotated about an axis of rotation. The axis of rotation here runs centrally through the radiation carrier 1 and is perpendicular to it. The irradiation carrier 1 has an exposure surface 2 in which at least one electrode, which is not shown in this figure, is arranged. The irradiation device also has a supply line 3 with which a liquid 4 can be fed onto the irradiation carrier 1 . in 1 example shown, the supply line 3 opens at an intersection of the axis of rotation with the exposure surface 2 on the exposure surface 2. The supply line 3 runs through the radiation carrier 1 and opens into an opening in the exposure surface 2. The in 1 The device shown also has an electron irradiation device with an electron beam exit window 5, with which liquid 4 directed onto the irradiation carrier 1 can be irradiated with electrons 6 at least in regions. in 1 In the example shown, the electrons 6 are emitted from a line-shaped emitter within the electron irradiation device, are accelerated in the direction of the electron exit window, exit the electron irradiation device there as a planar stream of electrons and move in the preferred direction to the exposure surface 2, deflected downwards. The irradiation carrier 1 can be coated on its side facing the electron irradiation device 5 with an insulating layer (not shown here), which covers the electrode surfaces of the electrodes.

Im in 1 gezeigten Beispiel verläuft die Zuleitung 3 von unten durch den Bestrahlungsträger 1 hindurch. Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, wo die Zuleitung 3 über der Expositionsoberfläche 2 endet, sodass die Flüssigkeit 4 von oben auf den Bestrahlungsträger 1 leitbar ist. In diesem Fall kann die Zuleitung 3 auch um einen Abstand von größer als Null beabstandet von der Drehachse über dem Bestrahlungsträger 1 münden, so dass die Flüssigkeit 4 in einem von der Drehachse beabstandeten Zuleitungsbereich auf den Bestrahlungsträger 1 geleitet werden kann.in 1 example shown, the supply line 3 runs through the radiation carrier 1 from below. An embodiment in which the supply line 3 ends above the exposure surface 2 is also advantageous, so that the liquid 4 can be guided onto the irradiation carrier 1 from above. In this case, the feed line 3 can also open out above the radiation carrier 1 at a distance greater than zero from the axis of rotation, so that the liquid 4 can be directed onto the radiation carrier 1 in a feed line area spaced apart from the axis of rotation.

2 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit. Im in 2 gezeigten Beispiel weist der Bestrahlungsträger 1 zumindest eine Elektrode 8 auf, die in die Expositionsoberfläche 2 eingelassen ist und deren Elektrodenoberfläche in der Expositionsoberfläche 2 liegt und stetig in diese übergeht. Da die Expositionsoberfläche 2 im in 2 gezeigten Beispiel eben ist, ist auch die Elektrodenoberfläche der Elektrode 8 eben und liegt in der gleichen Ebene wie die Expositionsoberfläche 2. 2 Fig. 12 shows an example of a liquid treatment device according to the invention. in 2 In the example shown, the irradiation carrier 1 has at least one electrode 8 which is embedded in the exposure surface 2 and whose electrode surface lies in the exposure surface 2 and continuously merges into it. Since the exposure surface is 2 in 2 example shown is flat, the electrode surface of the electrode 8 is also flat and lies in the same plane as the exposure surface 2.

Im in 2 gezeigten Beispiel ist auf der Expositionsoberfläche eine isolierende Schicht 7 vorgesehen, die die Elektrodenoberfläche aller der Elektroden 8 bedeckt und im gezeigten Beispiel optional die gesamte Expositionsoberfläche 2 bedeckt. Hierdurch werden zum einen die Elektroden 8 gegeneinander isoliert und zum anderen wird erreicht, dass jene Oberfläche, auf die die Flüssigkeit geleitet wird, homogen ist.in 2 In the example shown, an insulating layer 7 is provided on the exposure surface, covering the electrode surface of all of the electrodes 8 and optionally covering the entire exposure surface 2 in the example shown. In this way, on the one hand, the electrodes 8 are isolated from one another and, on the other hand, it is achieved that the surface onto which the liquid is directed is homogeneous.

Anders als im in 1 gezeigten Beispiel wird in 2 die Flüssigkeit nicht von unten durch den Bestrahlungsträger 1 hindurch auf die Oberfläche des Bestrahlungsträgers geleitet, sondern durch eine hier nicht gezeigte Zuleitung von oben.Unlike the in 1 example shown is in 2 the liquid is not conducted from below through the irradiation carrier 1 onto the surface of the irradiation carrier, but through a supply line, not shown here, from above.

Im in 2 gezeigten Beispiel weist die Vorrichtung einen Signalverstärker 9 auf. Dabei kann vorteilhaft für jede der Elektroden 8 ein eigener Signalverstärker 9 vorgesehen sein. Der Signalverstärker 9 ist mit der Elektrode 8 über eine Leitung 10 elektrisch kontaktiert. Der Signalverstärker 9 ist dabei auf einer der Elektronenbestrahlungsvorrichtung 5 abgewandten Rückseite des Bestrahlungsträgers angebracht. Hierdurch wird der nicht den Elektronen 6 ausgesetzt. Der Signalverstärker 9 ist über eine weitere elektrische Leitung 11 mit einer der Abgriffselektroden 12a bis 12e kontaktiert. Die Vorrichtung weist hier für jeden der Signalverstärker 9 eine Abgriffselektrode 12a bis 12e auf. Es sind also hier fünf Signalverstärker 9 vorgesehen, von denen jedoch nur einer in der 2 gezeigt ist. Jeder der Signalverstärker 9 kann dabei mit genau einer der Abgriffselektroden 12a bis 12e kontaktiert sein.in 2 example shown, the device has a signal amplifier 9 . A separate signal amplifier 9 can advantageously be provided for each of the electrodes 8 . The signal amplifier 9 is in electrical contact with the electrode 8 via a line 10 . The signal amplifier 9 is attached to a rear side of the irradiation carrier that faces away from the electron irradiation device 5 . As a result, the is not exposed to the electrons 6. The signal amplifier 9 is in contact with one of the tapping electrodes 12a to 12e via a further electrical line 11. The device has a tapping electrode 12a to 12e for each of the signal amplifiers 9 here. So there are five signal amplifiers 9 provided here, but only one of them in the 2 is shown. Each of the signal amplifiers 9 can be contacted with exactly one of the tapping electrodes 12a to 12e.

Die Vorrichtung weist darüber hinaus fünf Bürstenkontakte 13a, 13b, 13c, 13d, 13e auf, die jeweils eine der Abgriffselektroden 12a bis 12e berühren.The device also has five brush contacts 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, each of which touches one of the pickup electrodes 12a to 12e.

Im in 2 gezeigten Beispiel wird der Bestrahlungsträger 1 über eine Welle 14 von einem Antrieb 15 gedreht. Vorteilhafterweise können die Abgriffselektroden 12a bis 12e jeweils die Welle 14 vollständig umlaufen. Auf diese Weise können die Bürstenkontakte 13a bis 13e die jeweilige Abgriffselektrode 12a bis 12e während der gesamten Umdrehung des Bestrahlungsträgers 1 und der Welle 14 kontaktieren. Die Bürstenkontakte 13a bis 13e können dann beispielsweise mit einer Auswerteelektronik versehen sein, die es erlaubt eine oder mehrere Eigenschaften der Flüssigkeit 4 aus dem von den Bürstenkontakten 13a bis 13e abgegriffenen Signalen zu bestimmen.in 2 In the example shown, the radiation carrier 1 is rotated by a drive 15 via a shaft 14 . Advantageously, the tapping electrodes 12a to 12e can each completely encircle the shaft 14. In this way, the brush contacts 13a to 13e can contact the respective pick-off electrodes 12a to 12e during the entire rotation of the radiation carrier 1 and the shaft 14. The brush contacts 13a to 13e can then be provided with evaluation electronics, for example, which allow one or more properties of the liquid 4 to be determined from the signals picked up by the brush contacts 13a to 13e.

3 zeigt eine einfache Möglichkeit, einen aus der Elektrode 8 fließenden Strom zu messen. Hierzu ist die Elektrode 8 über einen Widerstand 16 mit Erde verbunden. Eine Spannungsmesseinrichtung 17 ist zum Widerstand parallel geschaltet. Jede Elektrode 8 wird in diesem Beispiel über einen Ableitwiderstand 16 gegen Masse geschaltet. Der Stromfluss der aufgefangenen Elektronen 8 gegen Masse führt zu einem Spannungsabfall über dem Widerstand 16. Dabei kann der Widerstand 16 zum Beispiel so dimensioniert werden, dass ein Spannungsabfall von max. 10 V (alternativ 5 V oder 100 mV, je nach Eingangsbegrenzung der Messeinrichtung) entsteht (lässt sich abschätzen über den Anteil an Strahlstrom, den eine Elektrode auffängt). Diese Spannung kann - im einfachsten Fall mit einem Spannungsmessgerät 17 - oder für eine kontinuierliche Überwachung z.B. mit einem Signalverstärker und/oder AD-Wandler gemessen werden, in ein Digitalsignal gewandelt werden, aufgezeichnet und im Zeitverlauf dargestellt werden. In beiden Fällen ist vorzugsweise die Abtastfrequenz der Messeinrichtung so hoch, dass die steilen Signal-Flanken beim Ein- und Austritt der Elektrode in den Bestrahlungsbereich richtig erfasst werden (Abtasttheorem beachten). 3 shows a simple way of measuring a current flowing out of the electrode 8. To this end, the electrode 8 is connected to ground via a resistor 16 . A voltage measuring device 17 is connected in parallel with the resistor. In this example, each electrode 8 is connected to ground via a bleeder resistor 16 . The current flow of the captured electrons 8 to ground leads to a voltage drop across the resistor 16. The resistor 16 can, for example, be dimensioned in such a way that a voltage drop of max. 10 V (alternatively 5 V or 100 mV, depending on the input limitation of the measuring device) arises (can be estimated from the proportion of beam current that an electrode catches). This voltage can be measured—in the simplest case with a voltmeter 17—or, for continuous monitoring, with a signal amplifier and/or AD converter, for example, converted into a digital signal, recorded and displayed over time. In both cases, the scanning frequency of the measuring device is preferably so high that the steep signal edges when the electrode enters and exits the irradiation area are correctly recorded (observe the scanning theorem).

Mit der Kenntnis des genauen Widerstandswerts kann der Strom berechnet werden mit I = U/R .

Figure DE102021130776B4_0001
Knowing the exact resistance value, the current can be calculated using I = U/R .
Figure DE102021130776B4_0001

Eine direkte Strommessung ist alternativ auch möglich, jedoch störanfälliger.A direct current measurement is also possible as an alternative, but is more susceptible to interference.

Alternativ zu störungsanfälligen Schleifkontakten für die Stromversorgung der Messeinrichtung und Signalübertragung gibt es folgende Alternativen

  1. i. Stromversorgung für die Messeinrichtung mit Batterie oder Akku direkt am Ort der Messeinrichtung
  2. ii. Messsignalweiterleitung über eine optische Sender-Empfänger-Kombination (z.B. Infrarot)
As an alternative to failure-prone sliding contacts for the power supply of the measuring device and signal transmission, there are the following alternatives
  1. i. Power supply for the measuring device with battery or rechargeable battery directly at the location of the measuring device
  2. ii. Measurement signal forwarding via an optical transmitter-receiver combination (e.g. infrared)

Ist, wie in 2 gezeigt eine isolierende Schicht 7 auf der Expositionsoberfläche 2 vorgesehen, so erreichen die Elektronen 6 die Oberfläche der isolierenden Schicht 7, werden zum Teil reflektiert und zum Teil innerhalb der isolierenden Schicht 7 (die bereits auch schon in der darüber liegenden Luftschicht) gestreut und absorbiert. Nur ein verbleibender Anteil erreicht die Elektrode 8 und wird dort als Strom gemessen. Der Anteil ist abhängig von

  • - Strom des Elektronenemitters
  • - Größe der bestrahlten Elektrodenfläche
  • - Anfangsenergie der Elektronen 6
  • - Dicke der Luftschicht zwischen Elektronenaustrittsfenster der Elektronenbestrahlungseinrichtung und isolierender Schicht 7
  • - Dicke und Dichte der isolierenden Schicht 7
  • - wenn vorhanden, Dicke und Dichte der Flüssigkeitsschicht 4
is, as in 2 shown, an insulating layer 7 is provided on the exposure surface 2, the electrons 6 reach the surface of the insulating layer 7, are partly reflected and partly scattered and absorbed within the insulating layer 7 (which is already in the overlying air layer). Only a remaining portion reaches the electrode 8 and is measured there as a current. The proportion depends on
  • - Current of the electron emitter
  • - Size of the irradiated electrode area
  • - initial energy of the electrons 6
  • - Thickness of the air layer between the electron exit window of the electron irradiation device and the insulating layer 7
  • - Thickness and density of the insulating layer 7
  • - if present, thickness and density of the liquid layer 4

Beschleunigte Elektronen 6 können in Materie eindringen, wobei die maximal mögliche Eindringtiefe von ihrer Energie und der Dichte der Materie abhängt. Durch die dabei erfolgende Wechselwirkung mit der Materie werden die Elektronen 6 abgebremst und geben Energie ab. Die übertragene Energie wird als Dosis bezeichnet (kGy = kJ/kg) und bezieht sich auf die Masse der bestrahlten Materie. Die 4 bis 6 verdeutlichen anhand eines Beispiels, dass die Effektivität der Energieübertragung durch Stoß- und Streuvorgänge je nach Eindringtiefe unterschiedlich ist.Accelerated electrons 6 can penetrate matter, with the maximum possible penetration depth depending on their energy and the density of the matter. Due to the interaction with the matter that takes place, the electrons 6 are slowed down and release energy. The energy transferred is called the dose (kGy = kJ/kg) and is related to the mass of the irradiated matter. The 4 until 6 use an example to illustrate that the effectiveness of energy transfer through impact and scattering processes varies depending on the penetration depth.

Die Tiefendosisverteilung (Dissertation Olaf Röder, Entwicklung eines Elektronenbandstrahlers für die Polymerisation dünner Kunststoffschichten, Ottovon-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, 1998) kann man für den Energiebereich der Elektronen 10 keV ≤ e*UB ≤ 1 MeV näherungsweise beschreiben mit D ( z ) D m a x = 1 9 4 ( z S 1 3 ) 2

Figure DE102021130776B4_0002
mit S 6,67 10 11 ( U B + k 1 ) 5 3 ρ k 2
Figure DE102021130776B4_0003
wobei: k 1 = 1 V 1
Figure DE102021130776B4_0004
k 2 = 1 8 c m 2
Figure DE102021130776B4_0005

S
maximale Reichweite der Elektronen
UB
Beschleunigungsspannung
ρ
Dichte der zu durchdringenden Medien (für eine normierte Darstellung wird einheitlich von Wasser ausgegangen)
e
Elementarladung
z
Eindringtiefe
D(z)
Energiedosis am Ort der Eindringtiefe
Dmax
Maximalwert der Energiedosis
The depth dose distribution (Olaf Röder’s dissertation, Development of an electron band radiator for the polymerisation of thin plastic layers, Otto von Guericke University Magdeburg, Faculty of Mechanical Engineering, 1998) can be described approximately for the energy range of the electrons 10 keV ≤ e* UB ≤ 1 MeV with D ( e.g ) D m a x = 1 9 4 ( e.g S 1 3 ) 2
Figure DE102021130776B4_0002
with S 6.67 10 11 ( u B + k 1 ) 5 3 ρ k 2
Figure DE102021130776B4_0003
where: k 1 = 1 V 1
Figure DE102021130776B4_0004
k 2 = 1 8th c m 2
Figure DE102021130776B4_0005
S
maximum range of the electrons
UB
acceleration voltage
ρ
Density of the media to be penetrated (water is assumed for a standardized representation)
e
elemental charge
e.g
penetration depth
D(z)
absorbed dose at the location of the penetration depth
Dmax
Maximum absorbed dose

Für die vorliegende Konfiguration bedeutet es aber auch, dass die Anzahl an Elektronen 6, die die Elektrode 8 pro Zeiteinheit erreichen, für eine gegebene Anordnung nur von der Anzahl, Dichte und Dicke der zu durchdringenden Schichten, der Elektronenenergie und dem Elektronenstrom aus dem Elektronenbeschleuniger abhängt.For the present configuration, however, it also means that the number of electrons 6 reaching the electrode 8 per unit time for a given arrangement depends only on the number, density and thickness of the layers to be penetrated, the electron energy and the electron current from the electron accelerator .

4 zeigt die relative Dosis in Prozent in Abhängigkeit von der Eindringtiefe in g/m2. Die Angaben auf der Abszisse sind streng genommen Flächenmassen. Diese Darstellung wird typischerweise auf die Dichte von Wasser normiert. In diesem Fall entspricht eine durchdrungene Flächenmasse von 1 g/m2 einer Eindringtiefe von 1 µm. 4 shows the relative dose in percent as a function of the penetration depth in g/m 2 . Strictly speaking, the data on the abscissa are surface masses. This representation is typically normalized to the density of water. In this case, a penetrated basis weight of 1 g/m 2 corresponds to a penetration depth of 1 µm.

In 4 ist der Zusammenhang für den Fall gezeigt, dass auf der Oberfläche des Bestrahlungsträgers 1 keine Flüssigkeit vorhanden ist und die Elektronen 6 auf eine Energie von 150 keV beschleunigt wurden. In 5 ist der Zusammenhang gezeigt für den Fall, dass ebenfalls auf dem Bestrahlungsträger 1 keine Flüssigkeit 4 vorhanden ist und die Energie der Elektronen 200 keV beträgt. 6 zeigt schließlich den Zusammenhang für den Fall, dass Flüssigkeit 4 auf dem Bestahlungsträger 1 vorliegt und die Elektronen 6 eine Energie von 150 keV haben.In 4 shows the relationship for the case that no liquid is present on the surface of the radiation carrier 1 and the electrons 6 have been accelerated to an energy of 150 keV. In 5 the relationship is shown for the case in which there is also no liquid 4 on the radiation carrier 1 and the energy of the electrons is 200 keV. 6 finally shows the relationship in the event that liquid 4 is present on the radiation carrier 1 and the electrons 6 have an energy of 150 keV.

In den 4 und 5 sind die gezeigten Schichten von links nach rechts zunächst ganz links das Austrittsfenster des Elektronenbeschleunigers (z.B. 10µm Titan), dann rechts davon anschließend eine 5 cm dicke Luftschicht, eine 10µm dicke Schicht Parylene und rechts davon eine 1 Millimeter dicke Elektrode, hier aus Kupfer. Die 6 weist die Schichten der 4 und 5 auf sowie darüber hinaus eine zwischen dem Luftspalt und der Schicht aus Parylene angeordnete Flüssigkeitsschicht mit einer Dicke von 100µm.In the 4 and 5 the layers shown from left to right are first the exit window of the electron accelerator (e.g. 10 µm titanium), on the far left, then to the right of it a 5 cm thick layer of air, a 10 µm thick layer of parylene and to the right of that a 1 millimeter thick electrode, here made of copper. The 6 exhibits the layers of 4 and 5 on and beyond this a liquid layer with a thickness of 100 µm arranged between the air gap and the layer of parylene.

Auf der horizontalen Achse ist die Eindringtiefe in g/m2 aufgetragen. Eine Flächenmasse von 1 g/m2 bedeutet bei einer Dichte von Wasser (1 g/cm3) eine Schichtdicke und Eindringtiefe von 1 µm.The penetration depth in g/m 2 is plotted on the horizontal axis. A mass per unit area of 1 g/m 2 at a density of water (1 g/cm 3 ) means a layer thickness and penetration depth of 1 μm.

Die Kurve gibt den Wert der relativen Dosis bei der entsprechenden Eindringtiefe an. Es ist zu erkennen, dass trotz des Vorhandenseins einer isolierenden Schicht 7, hier der Paryleneschicht und trotz Vorhandenseins des Austrittsfensters des Elektronenbeschleunigers und des Luftspalts ein großer Anteil der Elektronen in die Elektrode eintritt. Der in die Elektrode eintretende Elektronenstrom ist umso größer, je höher die Energie der Elektronen 6 ist, wie der Vergleich der 4 und 5 zeigt.The curve indicates the value of the relative dose at the corresponding penetration depth. It can be seen that despite the presence of an insulating layer 7, here the parylene layer and despite the presence of the exit window of the electron accelerator and the air gap, a large proportion of the electrons enter the electrode. The electron current entering the electrode is greater, the higher the energy of the electrons 6, as compared to FIG 4 and 5 shows.

6 zeigt, dass der Flüssigkeitsfilm über der isolierenden Schicht 7 an die in die Elektrode übertragene Dosis und damit den Strom an Elektronen 6 verringert. Die Verringerung ist abhängig von der Dicke des Flüssigkeitsfilms. Durch Bestimmung der Dosis der in die Elektrode 8 eintretenden Elektronen 6 mit Hilfe des Ableitstroms kann daher auf die Dicke des Flüssigkeitsfilms 4 geschlossen werden. Da der in 6 gezeigte Zusammenhang auch von Eigenschaften der Flüssigkeit 4 abhängen kann, ist es vorteilhaft, wenn der Bestrahlungsträger auch eine Referenzelektrode aufweist, die nicht mit Flüssigkeit bedeckt ist. Für diese würde sich dann der in den 4 und 5 gezeigte Zusammenhang ergeben. Durch Vergleich dieses Zusammenhangs mit der in 6 gezeigten Messung kann dann die Dicke des Films der Flüssigkeit 4 bestimmt werden. Hierzu kann der oben beschriebene Zusammenhang der Dicke des Flüssigkeitsfilms mit der Anzahl der Elektronen pro Zeiteinheit, die die Elektrode erreichen, verwendet werden. 6 shows that the liquid film over the insulating layer 7 reduces the dose transferred into the electrode and thus the current of electrons 6. The reduction depends on the thickness of the liquid film. By determining the dose of the electrons 6 entering the electrode 8 with the aid of the leakage current, the thickness of the liquid film 4 can therefore be inferred. Since the in 6 shown relationship can also depend on properties of the liquid 4, it is advantageous if the radiation carrier also has a reference electrode that is not covered with liquid. For this would then be in the 4 and 5 connection shown. By comparing this relationship with that in 6 The thickness of the film of the liquid 4 can then be determined using the measurement shown. For this purpose, the above-described relationship between the thickness of the liquid film and the number of electrons per unit time that reach the electrode can be used.

7 zeigt eine beispielhafte Möglichkeit der Anordnung von Elektroden 8aa bis 8cc auf dem Bestrahlungsträger 1. 7 zeigt dabei die Aufsicht auf die Expositionsoberfläche 2. Eine gegebenenfalls vorhandene isolierende Schicht 7 ist hier nicht dargestellt, da sie die Elektroden 8aa bis 8cc überdecken würde. 7 shows an example of the arrangement of electrodes 8aa to 8cc on the radiation carrier 1. 7 12 shows the top view of the exposure surface 2. An insulating layer 7 that may be present is not shown here, since it would cover the electrodes 8aa to 8cc.

Im in 7 gezeigten Beispiel haben die Elektroden 8aa bis 8cc die Form von konzentrischen Kreissegmenten um einen gemeinsamen Mittelpunkt, der jener Punkt ist, an dem die Drehachse die Expositionsoberfläche 2 durchtritt. Die Bezugszeichen 8aa bis 8cc können hier je nach Kontext die Elektroden oder die Elektrodenoberflächen kennzeichnen. Da im gezeigten Beispiel die Expositionsoberfläche 2 kreisförmig ist, ist dies gerade der Kreismittelpunkt. Die Elektroden 8aa bis 8cc verlaufen alle mit ihrer Längsrichtung parallel zum Umfang der Expositionsoberfläche 2.in 7 In the example shown, the electrodes 8aa to 8cc are in the form of concentric segments of a circle about a common center point, which is the point at which the axis of rotation passes through the exposure surface 2. The reference numbers 8aa to 8cc can here indicate the electrodes or the electrode surfaces, depending on the context. Since the exposure surface 2 is circular in the example shown, this is precisely the center point of the circle. The electrodes 8aa to 8cc all extend with their longitudinal direction parallel to the periphery of the exposure surface 2.

Jeweils drei der Elektrodenoberflächen 8aa, 8ab, 8ac sowie 8ba, 8bb, 8bc sowie 8ca, 8cb, 8cc haben unterschiedliche Radien und erstrecken sich in Umfangsrichtung um die Drehachse jeweils über den gleichen Winkelbereich. Each three of the electrode surfaces 8aa, 8ab, 8ac and 8ba, 8bb, 8bc and 8ca, 8cb, 8cc have different radii and each extend in the circumferential direction around the axis of rotation over the same angular range.

Außerdem haben jeweils drei der Elektrodenoberflächen 8aa, 8ba, 8ca sowie 8ab, 8bb, 8cb sowie 8ac, 8bc, 8cc jeweils den gleichen Radius. Jene Elektroden im gleichen Winkelbereich haben im in 7 gezeigten Beispiel in radialer Richtung den gleichen Abstand voneinander und solche benachbarten Elektrodenoberflächen mit gleichem Radius haben im gezeigten Beispiel in Umfangsrichtung den gleichen Abstand voneinander.In addition, three of the electrode surfaces 8aa, 8ba, 8ca and 8ab, 8bb, 8cb and 8ac, 8bc, 8cc each have the same radius. Those electrodes in the same angular range have in the in 7 the same distance from one another in the radial direction in the example shown, and such adjacent electrode surfaces with the same radius have the same distance from one another in the circumferential direction in the example shown.

7 zeigt außerdem einen Bestrahlungsbereich 18, welcher der Bereich ist, in den kommend vom Elektronenaustrittsfenster 5 Elektronen 6 eingestrahlt werden. Der Bestrahlungsbereich 18 überdeckt die Expositionsüberfläche 2 teilweise und hat auch einen Bereich, in dem die Expositionsoberfläche 2 nicht vorliegt, was jedoch nicht erforderlich ist. Der Bestrahlungsbereich 18 erstreckt sich in zur Drehachse radialer Richtung über einen solchen Bereich, dass er alle Radien von Elektrodenoberflächen 8aa bis 8cc überdeckt. Auf diese Weise passieren alle Elektrodenoberflächen 8aa bis 8cc bei einer Umdrehung den Bestrahlungsbereich 18. 7 FIG. 12 also shows an irradiation area 18, which is the area into which electrons 6 coming from the electron exit window 5 are irradiated. The irradiation area 18 partially covers the exposure surface 2 and also has an area where the exposure surface 2 does not exist, but this is not required. The irradiation area 18 extends in a direction radial to the axis of rotation over such an area that it covers all radii of electrode surfaces 8aa to 8cc. In this way, all electrode surfaces 8aa to 8cc pass the irradiation area 18 in one revolution.

Im in 7 gezeigten Beispiel mündet die Zuleitung 3 (nicht gezeigt) beabstandet von der Drehachse auf den Bestrahlungsträger 1. Hierdurch entsteht um die Mitte des Bestrahlungsträgers 1 ein Bereich 19, der nicht von Flüssigkeit 4 bedeckt wird. Der Radius dieses Bereichs 19, der gleich dem Abstand der Zuleitung 3 von der Drehachse ist, wird so groß gewählt, dass die innersten der Elektroden 8ac, 8bc, und 8cc innerhalb des Bereichs 19 liegen, also radial näher an der Drehachse als die Zuleitung 3. Hierdurch sind die Elektrodenoberflächen 8ac, 8bc und 8cc nicht von Flüssigkeit bedeckt und können als Referenzelektroden verwendet werden. Insbesondere kann innerhalb eines der Winkelbereiche jeweils diese innere Elektrodenoberfläche 8ac, 8bc, 8cc als Referenzelektrode für die Messung der jeweils äußeren beiden Elektrodenoberflächen des entsprechenden Winkelbereichs verwendet werden.in 7 In the example shown, the supply line 3 (not shown) opens out onto the radiation carrier 1 at a distance from the axis of rotation. The radius of this area 19, which is equal to the distance between the feed line 3 and the axis of rotation, is chosen so large that the innermost electrodes 8ac, 8bc, and 8cc lie within the area 19, i.e. radially closer to the axis of rotation than the feed line 3 As a result, the electrode surfaces 8ac, 8bc and 8cc are not covered by liquid and can be used as reference electrodes. In particular, within one of the angular ranges, this inner electrode surface 8ac, 8bc, 8cc can be used as a reference electrode for measuring the respective outer two electrode surfaces of the corresponding angular range.

Die in 7 gezeigte Konfiguration erlaubt verschiedene Messmöglichkeiten.In the 7 The configuration shown allows various measurement options.

8 zeigt idealisiert das von der Elektrode 8aa gelieferte Signal, also den aus dieser Elektrode 8aa fließenden Strom oder das verstärkte Signal der über den Ableitwiderstand abfallenden Spannung des aus dieser Elektrode fließenden Stroms. Die Frequenz dieses Signals erlaubt ein Rückschluss auf die Drehzahl der Oberfläche. 8th shows the idealized signal supplied by the electrode 8aa, ie the current flowing out of this electrode 8aa or the amplified signal of the voltage drop across the bleeder resistance of the current flowing out of this electrode. The frequency of this signal allows conclusions to be drawn about the rotational speed of the surface.

Die Höhe dieses Signals (ohne Flüssigkeitsfilm 4) zeigt eine (idealisiert) lineare Abhängigkeit vom Strahlstrom der Elektronenquelle der Elektronenbestrahlungsvorrichtung, so die Anzahl der Elektronen pro Zeit, und ist abhängig von der gleichzeitig bestrahlten Elektrodenfläche und der Gleichmäßigkeit der Elektronenstromdichte innerhalb der Bestrahlungsfläche. Deshalb sind bei gleichem Strahlstrom die Signale der innersten Elektroden 8ac, 8bc, 8cc immer kleiner als die Signale der äußeren Elektroden 8aa, 8ba, 8ca, 8ab, 8bb, 8cb, wenn die gleichzeitig bestrahlbare Elektrodenfläche der Elektroden 8ac, 8bc, 8cc immer kleiner ist als der Elektroden 8aa, 8ba, 8ca, 8ab, 8bb, 8cb. In der Realität kann die Abhängigkeit etwas vom linearen Verhalten abweichen, da Elektronenquellen bei unterschiedlichen Strahlströmen unterschiedliche interne Verlustströme aufweisen können und sich auch die Verteilung der Elektronenstromdichte im Bestrahlungsbereich 18 inhomogen sein kann. Die genaue Abhängigkeit lässt sich jedoch durch Kalibrierungsmessungen bei unterschiedlichen Strahlströmen ermitteln. Hierzu zeigt 9 ein Beispiel einer Kalibrierungskurve, wo auf der horizontalen Achse der Strahlstrom, also die von der Elektronenbestrahlungsvorrichtung insgesamt gelieferten Elektronen pro Zeit und auf der vertikalen Achse das Signal, also beispielsweise der Strom oder gemessene Spannungsabfall des Ableitstroms einer Elektrode über einen Ableitwiderstand gegen Masse, aufgezeichnet sind.The level of this signal (without liquid film 4) shows an (idealized) linear dependence on the beam current of the electron source of the electron irradiation device, i.e. the number of electrons per time, and depends on the simultaneously irradiated electrode area and the uniformity of the electron current density within the irradiation area. Therefore, with the same beam current, the signals from the innermost electrodes 8ac, 8bc, 8cc are always smaller than the signals from the outer electrodes 8aa, 8ba, 8ca, 8ab, 8bb, 8cb, if the electrode area of the electrodes 8ac, 8bc, 8cc that can be irradiated at the same time is always smaller than the electrodes 8aa, 8ba, 8ca, 8ab, 8bb, 8cb. In reality, the dependency can deviate somewhat from the linear behavior since electron sources can have different internal leakage currents with different beam currents and the distribution of the electron current density in the irradiation region 18 can also be inhomogeneous. However, the exact dependency can be determined by calibration measurements at different beam currents. For this shows 9 an example of a calibration curve, where the beam current, i.e. the total number of electrons delivered by the electron irradiation device per time, is plotted on the horizontal axis and the signal, i.e. for example the current or measured voltage drop of the leakage current of an electrode via a leakage resistor to ground, is plotted on the vertical axis .

10 zeigt beispielhaft die Signale in Abhängigkeit von der Zeit, die bei einer Anordnung nach 7 durch die Elektroden 8aa und 8ac bei unterschiedlichen Strahlströmen aufgenommen werden. Die in der 10 gezeigten Bezugszeichen kennzeichnen dabei die Elektrode in 7, die die entsprechende Kurve ergibt. Die durchgezogenen Linien sind dabei bei einem Strahlstrom von Eins in willkürlichen Einheiten ermittelt und die gepunkteten Linien bei dem Halben dieses Strahlstroms. 10 shows an example of the signals as a function of time in an arrangement according to 7 are picked up by the electrodes 8aa and 8ac at different beam currents. The one in the 10 shown reference numerals identify the electrode in 7 , which gives the corresponding curve. The solid ones Lines are determined at a beam current of one in arbitrary units and the dotted lines at half this beam current.

Das Signal der flüssigkeitsbedeckten Elektroden gibt nach der o.g. Kalibration einen Bezug zur Dicke des Flüssigkeitsfilms. Mit Flüssigkeitsbedeckung verringert sich das Signal der Elektrode im Verhältnis der Flächeninhalte unter der berechneten Dosiskurve mit und ohne Flüssigkeitsbedeckung. Mit den gemessenen Signalhöhen lässt sich das Integral unter der Tiefendosiskurve anfitten, um die Lage der Elektrodenoberfläche im Tiefendosisdiagramm zu ermitteln. Diese Abschätzung ergibt dann eine zusätzliche Flächenmasse zwischen Elektronenstrahler und Elektrode, aus der bei bekannter Dichte der Flüssigkeit eine Schichtdicke errechnet werden kann. Da die Tiefendosiskurve einen theoretischen Verlauf darstellt, ist auch hier eine Kalibrierung der Elektrodensignale bei bekannter Schichtdicke (z.B. Messung durch Laserinterferenz) empfehlenswert, wenn die Ermittlung des genauen Wertes der Schichtdicke gewünscht ist. Für eine Prozessüberwachung ist das meist nicht erforderlich, da nur Schichtdickenschwankungen detektiert werden sollen, ohne den genauen Absolutwert zu kennen.After the above calibration, the signal from the liquid-covered electrodes provides a reference to the thickness of the liquid film. With liquid coverage, the signal from the electrode decreases in relation to the areas under the calculated dose curve with and without liquid coverage. The integral under the depth dose curve can be fitted with the measured signal heights in order to determine the position of the electrode surface in the depth dose diagram. This estimate then results in an additional mass per unit area between the electron gun and the electrode, from which a layer thickness can be calculated if the density of the liquid is known. Since the depth dose curve represents a theoretical progression, calibration of the electrode signals with a known layer thickness (e.g. measurement by laser interference) is also recommended here if the exact value of the layer thickness is to be determined. This is usually not necessary for process monitoring, as only layer thickness fluctuations are to be detected without knowing the exact absolute value.

Dies ist in 11a und 11b beispielhaft dargestellt. 11a zeigt die in 4 gezeigte Kurve, wobei der Flächeninhalt unter der Tiefendosiskurve im Bereich der Elektrode schraffiert ist. 11b zeigt die in 6 gezeigte Tiefendosis, ebenfalls mit schraffiertem Flächeninhalt unter der Tiefendosiskurve im Bereich der Elektrode. In 11a ist, wie in 4, keine Flüssigkeit auf der Elektrodenoberfläche vorhanden, in 11b liegt Flüssigkeit auf der Elektrodenoberfläche vor.this is in 11a and 11b shown as an example. 11a shows the in 4 curve shown, with the area under the depth dose curve in the region of the electrode being hatched. 11b shows the in 6 depth dose shown, also with shaded area under the depth dose curve in the area of the electrode. In 11a is, as in 4 , no liquid present on the electrode surface, in 11b there is liquid on the electrode surface.

12 zeigt einen Schnitt durch den Bestrahlungsträger 1 im Bereich der Elektrode 8, beispielsweise wie in 2. Es ist hierbei jedoch zusätzlich die Elektrode 8ba eine wie oben beschrieben kalibrierte Elektrode mit einem Stack 20 von Filmdosimeter-Folien mit einer Gesamtdicke, die der zur simulierenden Flüssigkeitsfilmdicke entspricht. Die konkrete Tiefendosisverteilung für die Bestrahlungsanordnung und die Abhängigkeit zwischen Schichtdicke und Elektrodensignal lässt sich so experimentell bestimmen. 12 shows a section through the radiation carrier 1 in the area of the electrode 8, for example as in FIG 2 . In this case, however, the electrode 8ba is also an electrode calibrated as described above with a stack 20 of film dosimeter foils with a total thickness that corresponds to the liquid film thickness to be simulated. The specific depth dose distribution for the irradiation arrangement and the dependency between layer thickness and electrode signal can thus be determined experimentally.

Hierzu zeigt 13 eine Anordnung wie die in 7 gezeigte, wobei die gesamte Elektrodenoberfläche 8ba mit dem Stack von Filmdosimeter-Folien 20 bedeckt ist. Die rotierende Expositionsoberfläche 2 wird der Elektronenstrahlung ausgesetzt (ein oder auch mehrere Durchläufe durch den Bestrahlungsbereich 18).For this shows 13 an arrangement like that in 7 shown, wherein the entire electrode surface 8ba is covered with the stack of film dosimeter foils 20. The rotating exposure surface 2 is exposed to the electron beam (one or more passes through the exposure area 18).

Während der Bestrahlung kann das Elektrodensignal bei der gewählten zusätzlichen Flächenmasse (Dichte der Dosimeterfolie 20, Dicke je Folie 20 im Beispiel RIS∅ B3 18 µm) bestimmt werden. Mit mehreren unterschiedlich dicken Stacks 20, z.B. mit verschiedenen Anordnungen nacheinander oder auch auf den Elektroden 8aa und 8ca kann eine Kalibrierkurve für die jeweilige Elektrodengeometrie und -lage erstellt werden. Es kann auch die gesamte Bestrahlungsfläche 2 und damit alle Elektroden gleichzeitig abgedeckt werden. Die RIS∅-Auswerteeinheit gestattet eine ortsaufgelöste Dosimetrie der Dosimeterfolien 20 und damit auch eine Auswertung an den jeweiligen Orten der Elektroden. Nach der Bestrahlung kann die applizierte Dosis Dµ (nach einer internationalen Konvention erfolgt die Dosimeterkalibration, vorteilhaft für Elektronenenergien < 300 keV, so, dass die Angabe der Dosis für den obersten Mikrometer der Folie gilt) für jede einzelne Dosimeterfolie 20 für die gewählte Anzahl von Bestrahlungsdurchläufen mit einem geeigneten kalibrierten Messsystem ermittelt werden. Damit kann eine Kalibrierkurve für die Tiefendosisverteilung je Bestrahlungsdurchlauf mit Messpunktabständen von z.B. 18 µm im Bereich der zu behandelnden Flüssigkeit erstellt und mit der theoretisch berechneten Kurve verglichen werden.During the irradiation, the electrode signal can be determined with the selected additional basis weight (density of the dosimeter foil 20, thickness of each foil 20 in the example RIS∅ B3 18 μm). A calibration curve for the respective electrode geometry and position can be created with several stacks 20 of different thicknesses, e.g. with different arrangements one after the other or also on the electrodes 8aa and 8ca. The entire irradiation area 2 and thus all the electrodes can also be covered at the same time. The RIS0 evaluation unit permits a spatially resolved dosimetry of the dosimeter foils 20 and thus also an evaluation at the respective locations of the electrodes. After the irradiation, the applied dose Dµ (according to an international convention, the dosimeter calibration is carried out, advantageously for electron energies <300 keV, in such a way that the indication of the dose applies to the uppermost micrometer of the film) for each individual dosimeter film 20 for the selected number of irradiation runs be determined with a suitable calibrated measuring system. With this, a calibration curve for the depth dose distribution per irradiation run with measuring point distances of e.g. 18 µm in the area of the liquid to be treated can be created and compared with the theoretically calculated curve.

14 zeigt die von den Elektroden 8aa, 8ba, und 8ca gelieferten Signale in Abhängigkeit von der Zeit. Diese Zeitabhängigkeit gibt zusätzlich Rückschluss auf die Gleichmäßigkeit der Flüssigkeitsschichtdicke über den Umfang. Unterschiedliche Schichtdicken würden zur unterschiedlichen Höhe der Signale 8aa, 8ba, 8ca führen (es kennzeichnen wieder die Bezugszeichen jene der Elektroden in 13. Auch hier sind wieder die Bezugszeichen jene derjenigen Elektrode, deren Signal dargestellt ist. 14 12 shows the signals provided by the electrodes 8aa, 8ba and 8ca as a function of time. This time dependence also provides information about the uniformity of the liquid layer thickness over the circumference. Different layer thicknesses would lead to different heights of the signals 8aa, 8ba, 8ca (again, the reference numbers indicate those of the electrodes in 13 . Again, the reference numbers are those of the electrode whose signal is shown.

15 zeigt die Signale der Elektroden 8aa, 8ab und 8ac in Abhängigkeit von der Zeit. Diese Messung gibt zusätzlich Rückschluss auf die radiale Schichtdickenverteilung der Flüssigkeit. Vorzugsweise werden die Elektrodensignale wie oben beschrieben kalibriert. Die Referenzelektrode 8ac (ohne Flüssigkeitsbedeckung) erlaubt eine Überwachung, ob Signalschwankungen durch Strahlstromschwankungen der Elektronenquelle 5 verursacht werden, in welchem Fall die Signale aller drei Elektroden gleichförmig schwanken würden, oder durch Schichtdickenschwankungen, wo das Signal der Elektrode 8ac stabil bliebe und nur die Signale der Elektroden 8ab und 8aa schwanken würden. 15 shows the signals of the electrodes 8aa, 8ab and 8ac as a function of time. This measurement also provides information about the radial layer thickness distribution of the liquid. Preferably, the electrode signals are calibrated as described above. The reference electrode 8ac (without liquid coverage) allows one to monitor whether signal fluctuations are caused by beam current fluctuations of the electron source 5, in which case the signals from all three electrodes would fluctuate uniformly, or by layer thickness fluctuations, where the signal from the electrode 8ac would remain stable and only the signals from the Electrodes 8ab and 8aa would fluctuate.

16 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, hier nur die Welle 14 zur Drehung sowie den Bestrahlungsträger 1 mit der Expositionsoberfläche 2. Die in 16 gezeigte Ausgestaltung weist darüber hinaus eine Sammelrinne 21 auf, die zum Rand des Bestrahlungsträgers 1 hin geöffnet ist, wobei die Öffnungsfläche der Sammelrinne 21, mit der die Sammelrinne 21 zum Rand des Bestrahlungsträgers 1 hin geöffnet ist, von einer geraden Verlängerung des Bestrahlungsträgers 1 bzw. seiner Expositionsoberfläche 2 in radialer Richtung geschnitten wird. Flüssigkeit 4, die über den Rand des Bestrahlungsträgers 1 tritt, wird durch die Rinne 21 aufgefangen. Die Rinne 21 kann einen Ablauf 22 haben, mit dem die Flüssigkeit 4 aus der Rinne 21 ableitbar ist. 16 shows an example of a section of a device according to the invention for the treatment of liquid, here only the shaft 14 for rotation and the radiation carrier 1 with the exposure surface 2. The in 16 The configuration shown also has a collecting channel 21 which leads to the edge of the radiation carrier 1 is open, the opening surface of the collecting trough 21 with which the collecting trough 21 is open towards the edge of the irradiation carrier 1 being intersected by a straight extension of the irradiation carrier 1 or its exposure surface 2 in the radial direction. Liquid 4 that overflows the edge of the radiation carrier 1 is caught by the channel 21 . The channel 21 can have an outlet 22 with which the liquid 4 can be drained from the channel 21 .

Im in 16 gezeigten Beispiel ist die Expositionsoberfläche 2 konvex, sie liegt daher im Bereich der Drehachse der Elektronenbestrahlungsvorrichtung 5 am nächsten und entfernt sich zum Rand hin von der Elektronenbestrahlungsvorrichtung 5. Im gezeigten Beispiel folgt ihr Verlauf im Schnitt einem Kreissegment.in 16 shown example, the exposure surface 2 is convex, it is therefore in the region of the axis of rotation of the electron beam device 5 closest and away from the electron beam device 5 towards the edge. In the example shown, its course follows a circle segment in section.

17 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Sammelsystem 21. In diesem Beispiel ist die Expositionsoberfläche 2 eben. Die Sammelrinne 21 weist hier eine Prallwand 23 auf, welche durch eine gerade Verlängerung des Bestrahlungsträgers 1 und/oder der Expositionsoberfläche 2 geschnitten wird. 17 Figure 12 shows another example of a collection system 21. In this example the exposure surface 2 is flat. The collection channel 21 has a baffle 23 here, which is cut through a straight extension of the radiation carrier 1 and/or the exposure surface 2 .

Das Sammelsystem weist hier einen Querschnitt in einer Ebene auf, in der die Drehachse verläuft, in dem die Sammelrinne 21 eine U-Form hat, an dessen radial inneren Ende sich ein vom Schenkel des U ausgehend in Richtung der Bestrahlungsfläche nach oben geneigter Kragen anschließt, dessen radial innerer Rand näher an der Drehachse liegt, als der Rand der Expositionsoberfläche. Auf diese Weise wird Flüssigkeit, die vom Rand der Expositionsoberfläche 2 senkrecht nach unten tropft, von dem Kragen aufgefangen und fließt durch Gravitationswirkung in die Rinne 21. Der radial äußere Rand der U-Form der Sammelrinne 21 ist gegenüber dem inneren Schenkel verlängert und erstreckt sich auf eine Höhe, die in Richtung parallel zur Drehachse über der Expositionsoberfläche 2 liegt. Der verlängerte Rand bildet hier die Prallwand 23. Auf diese Weise würden auch Flüssigkeitstropfen, die auf Höhe der Expositionsoberfläche 2 auf die Prallwand 23 treffen, von dieser aufgefangen. An die Prallwand 23 schließt sich am an der Sammelrinne 21 gegenüberliegenden Ende nach oben eine ringförmige Fläche an, die hier horizontal liegt, also parallel zur Ebene, in der sich die Expositionsoberfläche erstreckt. Diese ringförmige Fläche kann sich radial nach innen bis zum äußeren Rand der Expositionsoberfläche 2 erstrecken und verhindert so, dass Flüssigkeit am Rand der Expositionsoberfläche 2 nach oben spritzen kann. Von der Sammelrinne 21 aufgenommene Flüssigkeit kann wieder durch einen Abfluss 22 abgeleitet werden.The collection system here has a cross-section in a plane in which the axis of rotation runs, in which the collection channel 21 has a U-shape, at the radially inner end of which there is a collar which is inclined upwards from the leg of the U in the direction of the irradiation area, whose radially inner edge is closer to the axis of rotation than the edge of the exposure surface. In this way, liquid dripping vertically downward from the edge of the exposure surface 2 is caught by the collar and flows into the chute 21 by gravity. The radially outer edge of the U-shape of the collection chute 21 is elongated and extends from the inner leg to a height above the exposure surface 2 in the direction parallel to the axis of rotation. The extended edge forms the baffle 23 here. In this way, drops of liquid that hit the baffle 23 at the level of the exposure surface 2 would also be caught by the baffle. At the opposite end of the collection channel 21, the impact wall 23 is followed by an annular surface which is horizontal here, ie parallel to the plane in which the exposure surface extends. This annular surface can extend radially inwards to the outer edge of the exposure surface 2 and thus prevents liquid from being able to splash upwards at the edge of the exposure surface 2 . Liquid taken up by the collecting channel 21 can be drained off again through a drain 22 .

Die in den 16 und 17 gezeigten Sammelsysteme sind für verschiedene Anwendungsfälle vorteilhaft. Ist die Drehzahl des Bestrahlungsträgers 1 so klein, dass die Fliehkräfte nicht ausreichen, den Flüssigkeitsfilm radial nach außen zu bewegen, dann kann die in 16 gezeigte konvexgeformte Expositionsoberfläche 2 eine Flüssigkeitsbewegung in Richtung des Randes durch die Schwerkraft bewirken.The in the 16 and 17 collection systems shown are advantageous for various applications. If the speed of the radiation carrier 1 is so low that the centrifugal forces are not sufficient to move the liquid film radially outwards, then the 16 convex-shaped exposure surface 2 shown cause liquid movement towards the edge by gravity.

Befindet sich die Drehzahl in einem Bereich, in dem die Fliehkräfte für eine radiale Bewegungskomponente des Flüssigkeitsfilms sorgen, die Flüssigkeit durch Tropfenbildung am Rand aber im Wesentlichen durch die Schwerkraft nach unten tropft, so kann die in 16 gezeigte Rinne 21 auch in Verbindung mit der in Verbindung gezeigten ebenen Expositionsoberfläche verwendet werden.If the speed is in a range in which the centrifugal forces ensure a radial movement component of the liquid film, but the liquid drips down due to droplet formation at the edge but essentially due to gravity, the in 16 gutter 21 shown can also be used in conjunction with the planar exposure surface shown in connection .

Ist die Drehzahl so groß, dass die Flüssigkeit am Rand tangential als Tropfen oder Film abreißt, so ist die in 17 gezeigte Ausgestaltung des Sammelsystems vorteilhaft.If the speed is so high that the liquid breaks off tangentially as a drop or film at the edge, the in 17 shown embodiment of the collection system advantageous.

Sowohl in 16 als auch in 17 kann vorteilhaft die Sammelrinne 21 geneigt sein und der Ablauf 22 an der tiefsten Stelle angeordnet sein. Auf diese Weise fließt unter dem Einfluss der Schwerkraft die Flüssigkeit zum Ablauf 22 und (beispielweise ein Rohr oder Schlauch) und kann über diesen einem Sammelgefäß zugeleitet werden.As well in 16 as well as in 17 the collection channel 21 can advantageously be inclined and the outlet 22 can be arranged at the lowest point. In this way, under the influence of gravity, the liquid flows to the outlet 22 and (for example a pipe or hose) and can be fed via this to a collection vessel.

18 zeigt eine Aufsicht auf eine Expositionsoberfläche 2, wie sie in der Erfindung zum Einsatz kommen kann. Hier sind zwei Abstreifer 24a, 24b vorgesehen, beispielsweise aus einem flexiblen Material mit einer Dichtlippe, die den Flüssigkeitsfilm 4 auf der Expositionsoberfläche 2 unterbricht. Die Dichtlippen 24a und 24b schließen mit dem äußeren Rand der Expositionsoberfläche 2 am Ort der entsprechenden Dichtlippe 24a, 24b einen stumpfen Winkel ein, wodurch auf die Dichtlippe 24a, 24b treffende Flüssigkeit nach außen in Richtung der Sammelrinne 21 abgelenkt wird. 18 shows a top view of an exposure surface 2 as can be used in the invention. Two scrapers 24a, 24b are provided here, for example made of a flexible material with a sealing lip, which interrupts the liquid film 4 on the exposure surface 2. The sealing lips 24a and 24b enclose an obtuse angle with the outer edge of the exposure surface 2 at the location of the corresponding sealing lip 24a, 24b, as a result of which liquid striking the sealing lip 24a, 24b is deflected outwards towards the collection channel 21.

Im in 18 gezeigten Beispiel mündet die Zuleitung 3 von oben mit einem nicht verschwindenden Abstand zur Drehachse auf den Bestrahlungsträger 1.in 18 example shown, the supply line 3 opens from above at a non-negligible distance from the axis of rotation onto the radiation carrier 1.

Claims (24)

Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, aufweisend einen um eine Drehachse drehbaren Bestrahlungsträger (1), wobei der drehbare Bestrahlungsträger (1) folgendes aufweist: eine Expositionsoberfläche (2), zumindest eine Elektrode (8) mit einer Elektrodenoberfläche, wobei die Elektrodenoberfläche in der Expositionsoberfläche (2) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung außerdem eine Zuleitung (3), mit der eine Flüssigkeit (4) auf den Bestrahlungsträger (1) leitbar ist, und eine Elektronenbestrahlungsvorrichtung (5), mit der auf den Bestrahlungsträger (1) geleitete Flüssigkeit (4) zumindest bereichsweise mit Elektronen (6) bestrahlbar ist, aufweist.Device for treating liquid, having an irradiation carrier (1) which can be rotated about an axis of rotation, the rotatable irradiation carrier (1) having the following: an exposure surface (2), at least one electrode (8) with an electrode surface, the electrode surface being in the exposure surface ( 2) is arranged, wherein the device also has a supply line (3) with which a liquid (4). the radiation carrier (1) can be guided, and an electron irradiation device (5) with which the liquid (4) directed onto the radiation carrier (1) can be irradiated with electrons (6) at least in regions. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, außerdem eine isolierende Schicht (7) aufweisend, welche die Elektrodenoberflächen aller der zumindest einen Elektroden (8) bedeckt.Device according to the preceding claim, further comprising an insulating layer (7) covering the electrode surfaces of all the at least one electrodes (8). Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die isolierende Schicht (7) eine Dicke von größer oder gleich 0,1 µm, vorzugsweise größer oder gleich 0,6 µm und/oder kleiner oder gleich 50 µm, vorzugsweise kleiner oder gleich 10 µm hat und/oder wobei die isolierenden Schicht (7) eine solche Dicke hat, dass sie zusammen mit einem Austrittsfenster der Elektronenbestrahlungsvorrichtung (5), einem Luftspalt zwischen dem Austrittsfenster und der Flüssigkeit (4) und der Flüssigkeit (4) eine Absorption von weniger oder gleich 3/4 der Energie der Elektronen (6) bewirkt.Device according to the preceding claim, wherein the insulating layer (7) has a thickness of greater than or equal to 0.1 µm, preferably greater than or equal to 0.6 µm and/or less than or equal to 50 µm, preferably less than or equal to 10 µm and/or or wherein the insulating layer (7) has such a thickness that together with an exit window of the electron beam device (5), an air gap between the exit window and the liquid (4) and the liquid (4) it has an absorption of less than or equal to 3/ 4 of the energy of the electrons (6). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenoberflächen der zumindest einen Elektroden (8) stetig in die Expositionsoberfläche (2) übergehen.Device according to one of the preceding claims, wherein the electrode surfaces of the at least one electrode (8) merge continuously into the exposure surface (2). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bestrahlungsträger (1) zumindest zwei der Elektroden (8) mit jeweils einer Elektrodenoberfläche aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which the radiation carrier (1) has at least two of the electrodes (8), each with an electrode surface. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit der Zuleitung (3) die Flüssigkeit (4) in einem von einem Schnittpunkt der Drehachse mit dem Bestrahlungsträger (1) um einen Abstand von größer als Null entfernten Zuleitungsbereich auf den Bestrahlungsträger (1) leitbar ist.Device according to one of the preceding claims, wherein with the supply line (3) the liquid (4) can be conducted onto the radiation carrier (1) in a supply line region which is at a distance greater than zero from an intersection of the axis of rotation with the radiation carrier (1). Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, weiter aufweisend eine Referenzelektrode, die in einem Bereich um den Schnittpunkt der Drehachse mit dem Bestrahlungsträger (1) angeordnet ist, der näher an diesem Schnittpunkt liegt als der Zuleitungsbereich.Device according to the preceding claim, further comprising a reference electrode which is arranged in an area around the point of intersection of the axis of rotation with the radiation carrier (1) which is closer to this point of intersection than the feed line area. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend zumindest einen Signalverstärker (9), vorzugsweise einen Signalverstärker (9) für jede der Elektroden, der mit der entsprechenden Elektrode elektrisch verbunden ist und eingerichtet ist, eine Spannung zu verstärken, die bei Ableiten eines aus der entsprechenden Elektrode fließenden Strom über einen Ableitwiderstand an dem Ableitwiderstand abfällt.Device according to one of the preceding claims, further comprising at least one signal amplifier (9), preferably a signal amplifier (9) for each of the electrodes, which is electrically connected to the corresponding electrode and is arranged to amplify a voltage which occurs when a voltage is derived from the corresponding electrode current flowing through a bleeder resistor at the bleeder resistor drops. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zumindest eine Signalverstärker (9) an dem Bestrahlungsträger (1) an einer der Elektronenbestrahlungsvorrichtung (5) abgewandten Rückseite des Bestrahlungsträgers (1) angebracht ist.Device according to the preceding claim, wherein the at least one signal amplifier (9) is attached to the irradiation carrier (1) on a rear side of the irradiation carrier (1) facing away from the electron irradiation device (5). Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bestrahlungsträger (1) jeweils eine Abgriffselektrode für einen, mehrere oder alle der Signalverstärker (9) aufweist, wobei die Vorrichtung außerdem zumindest einen Bürstenkontakt aufweist, wobei der Bürstenkontakt und die zumindest eine Abgriffselektrode so zueinander angeordnet sind, dass die Abgriffselektode den Bürstenkontakt während einer Umdrehung des Bestrahlungsträgers (1) berührt, vorzugsweise während sich zumindest eine jener Elektroden (8) in einem Bestrahlungsbereich der Elektronenbestrahlungsvorrichtung (5) befindet, die mit dem entsprechenden Signalverstärker (9) elektrisch verbunden ist, wobei der Bestrahlungsbereich ein Bereich ist, der durch die Elektronenbestrahlungsvorrichtung (5) mit Elektronen (6) bestrahlbar ist.Device according to one of the two preceding claims, wherein the radiation carrier (1) has a pick-off electrode for one, several or all of the signal amplifiers (9), the device also having at least one brush contact, wherein the brush contact and the at least one pick-off electrode are arranged relative to one another in such a way that the pick-off electrode touches the brush contact during one revolution of the irradiation carrier (1), preferably while at least one of those electrodes (8) is in an irradiation area of the electron irradiation device (5) which is is electrically connected to the corresponding signal amplifier (9), the irradiation area being an area which can be irradiated with electrons (6) by the electron irradiation device (5). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenoberflächen von zumindest einigen der zumindest einen Elektroden (8) die Form von konzentrischen Kreissegmenten haben.Device according to any one of the preceding claims, wherein the electrode surfaces of at least some of the at least one electrode (8) are in the form of concentric segments of a circle. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest zwei, vorzugsweise jeweils drei der Elektrodenoberflächen mit der Form konzentrischer Kreissegmente unterschiedlichen Radien haben und sich in Umfangsrichtung um die Drehachse über den gleichen Winkelbereich erstrecken.Device according to the preceding claim, wherein at least two, preferably three of the electrode surfaces in the form of concentric circular segments have different radii and extend in the circumferential direction around the axis of rotation over the same angular range. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei, vorzugsweise jeweils drei, der Elektrodenoberflächen mit der Form konzentrischer Kreissegmente gleiche Radien haben und besonders bevorzugt äquidistant zueinander angeordnet sind.Device according to one of the two preceding claims, wherein at least two, preferably three, of the electrode surfaces with the shape of concentric circular segments have the same radii and are particularly preferably arranged equidistantly from one another. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jene Oberfläche des Bestrahlungsträgers (1), auf welche die Flüssigkeit (4) leitbar ist, glatt ist.Device according to one of the preceding claims, wherein that surface of the radiation carrier (1) onto which the liquid (4) can be directed is smooth. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend ein Sammelsystem, mit welchem über einen Rand des Bestrahlungsträgers (1) fließende Flüssigkeit (4) sammelbar ist, wobei vorzugsweise das Sammelsystem einen Schlauch oder eine Lippe aufweist, die mit einer Kante die Expositionsoberfläche (2) berührt.Device according to one of the preceding claims, having a collection system with which liquid (4) flowing over an edge of the irradiation carrier (1) can be collected, the collection system preferably having a hose or a lip which touches the exposure surface (2) with one edge . Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sammelsystem eine entlang eines Randes des Bestrahlungsträgers (1) angeordnete Sammelrinne aufweist, die zum Rand des Bestrahlungsträgers (1) hin geöffnet ist, wobei eine Öffnungsfläche der Sammelrinne, mit der die Sammelrinne zum Rand des Bestrahlungsträgers (1) hin geöffnet ist, in einem nicht verschwindenden Winkel zu einer in radialer Richtung geraden Fläche liegt, die zum Bestrahlungsträger (1) an dessen Rand tangential liegt.Device according to the preceding claim, wherein the collection system along a an edge of the radiation carrier (1) and which is open towards the edge of the radiation carrier (1), an opening surface of the collecting channel with which the collection channel is open towards the edge of the radiation carrier (1) being at a non-vanishing angle lies on a surface which is straight in the radial direction and which is tangential to the radiation carrier (1) at its edge. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Sammelrinne eine Prallwand aufweist, welche durch eine gerade Verlängerung des Bestrahlungsträgers (1) geschnitten wird, wobei die Sammelrinne außerdem einen Vertiefungsbereich aufweist, der in radialer Richtung nach außen durch die Prallwand begrenzt wird und eine nach unten konkave Rinne bildet.Apparatus according to the preceding claim, wherein the collecting trough has a baffle which is intersected by a straight extension of the irradiation carrier (1), the collecting trough also having a recessed area bounded radially outwards by the baffle and a downwardly concave gutter forms. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bestrahlungsträger (1) und/oder jene Oberfläche des Bestrahlungsträgers (1), auf welche die Flüssigkeit (4) leitbar ist, konvex, konkav oder eben ist.Device according to one of the preceding claims, in which the radiation carrier (1) and/or that surface of the radiation carrier (1) onto which the liquid (4) can be guided is convex, concave or flat. Verfahren zu Behandlung von Flüssigkeit, wobei in einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche eine Flüssigkeit (4) an einem Zuleitungsbereich auf den Bestrahlungsträger (1) geleitet wird, die Flüssigkeit (4) auf dem Bestrahlungsträger (1) zumindest bereichsweise mit Elektronen (6) bestrahlt wird, zumindest ein Strom aus zumindest einer der zumindest einen Elektroden (8) gemessen wird und aus dem gemessenen Strom auf eine Eigenschaft der Flüssigkeit (4) geschlossen wird.A method of treating liquid, wherein in an apparatus according to any one of the preceding claims a liquid (4) is directed onto the radiation carrier (1) at a feed line area, the liquid (4) on the radiation carrier (1) is irradiated with electrons (6) at least in certain areas, at least one current is measured from at least one of the at least one electrode (8) and a property of the liquid (4) is deduced from the measured current. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich der Bestrahlungsträger (1) so dreht, dass sich ein Volumenelement der Flüssigkeit (4) von dem Punkt, an dem sie auf den Bestrahlungsträger (1) geleitet wird, zu einem äußeren Rand des Bestrahlungsträgers (1) bewegt, während der Bestrahlungsträger (1) sich um weniger oder gleich 360° dreht.Method according to the preceding claim, wherein the radiation carrier (1) rotates in such a way that a volume element of the liquid (4) moves from the point at which it is directed onto the radiation carrier (1) to an outer edge of the radiation carrier (1). moves while the irradiation carrier (1) rotates by less than or equal to 360°. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei die gesamte Oberfläche, vorzugsweise gleichzeitig, mit Elektronen (6) bestrahlt wird.Procedure according to one of claims 19 or 20 , wherein the entire surface, preferably simultaneously, is irradiated with electrons (6). Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Eigenschaft der Flüssigkeit (4) eine Bestrahlungsdosis, eine Energieabgabe an die Flüssigkeit (4), ein Fortschritt der Behandlung der Flüssigkeit (4), eine Schichtdicke der Flüssigkeit (4) und/oder eine Schichtdickenverteilung der Flüssigkeit (4) ist.Procedure according to one of claims 19 until 21 , wherein the property of the liquid (4) is an irradiation dose, an energy output to the liquid (4), a progress of the treatment of the liquid (4), a layer thickness of the liquid (4) and/or a layer thickness distribution of the liquid (4). Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Elektronen (6) mit einer Energie von kleiner oder gleich 600 keV, vorzugsweise kleiner oder gleich 500 keV, vorzugsweise kleiner oder gleich 300 keV und/oder größer oder gleich 80 keV, vorzugsweise größer oder gleich 150 keV eingestrahlt werden.Procedure according to one of claims 19 until 22 , wherein the electrons (6) are irradiated with an energy of less than or equal to 600 keV, preferably less than or equal to 500 keV, preferably less than or equal to 300 keV and/or greater than or equal to 80 keV, preferably greater than or equal to 150 keV. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgeführt wird.Procedure according to one of claims 19 until 23 , The method using a device according to one of Claims 1 until 18 is performed.
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