DE1185820B - Verfahren zur Erhitzung von Materialien durch Elektronenbeschuss - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 22 b

Deutsche Kl.: 40 a -9/04

Nummer: 1 185 820

Aktenzeichen: T 26314 VI a/40 a

Anmeldetag: 5. Juni 1964

Auslegetag: 21. Januar 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhitzung von Materialien durch Elektronenbeschuß, wie es vielfach bei Vorgängen in Hochvakuumöfen zur Materialbearbeitung, wie Gießen, Aufdampfen, Reinigen von Metallen u. dgl., angewendet wird. Die Erfindung richtet sich insbesondere auf eine Verbesserung der magnetischen Führung von Elektronenbündeln, um Änderungen des Verlaufs der Elektronen beim Auftreffen auf das zu erhitzende Material weitgehend zu erleichtern.

Die Erhitzung von Materialien durch Elektronenbeschuß wird weitgehend in Hochvakuumöfen zur Metallbearbeitung angewandt, bei der verschiedene Prozesse durchlaufen werden. Insbesondere ist für diese Hochvakuumöfen ein geschlossener Behälter typisch, der ständig evakuiert wird, so daß in ihm ein Hochvakuum herrscht. Materialien, die in diesem geschlossenen Behälter geschmolzen werden, werden bestens gereinigt, da alle von dem Material während des Schmelzens entwickelten verdampfungsfähigen Verunreinigungen, wie eingeschlossene Gase u. dgl., durch die dauernde Evakuierung des geschlossenen Behälters abgesaugt werden. Das geschmolzene Material wird in manchen Fällen in eine kalte Gußform eingegossen, in der es am offenen Oberteil der Gußform weitergeheizt wird, um oberhalb des sich verfestigenden Barrens noch schmelzflüssiges Material zu behalten. Der Materialbarren ist von höchster Reinheit und kann fortwährend aus dem unteren Teil der Gußform herausgezogen werden. In anderen Fällen soll das Material in einem Schmelztiegel geschmolzen werden und erschmolzen bleiben, wonach es in eine in dem geschlossenen Behälter vorgesehene Gußform gegossen wird, um ein Gußstück von hohem Reinheitsgrad zu erhalten. In noch anderen Fällen schlagen sich die entzogenen Dämpfe des in dem Schmelztiegel erschmolzenen hochreinen Materials auf eine Oberfläche als Überzug oder Belag nieder. Unabhängig von der besonderen Anordnung der Teile in dem geschlossenen Behälter oder den besonderen Vorgängen darin, wird zum Schmelzen des Materials und/oder zum Erhalten des erschmolzenen Materials innerhalb des geschlossenen Behälters die Heizung höchst wirksam durch den Beschüß des Materials mit Elektronen durchgeführt. Zu diesem Zweck werden die Beschußelektronen von einer oder mehreren Elektronenschleudern erzeugt, von denen jede eine Elektronenabgabekathode und eine Beschleunigungsanode aufweist, zu der die von der Kathode als Elektronenbündel gelieferten Elektronen über den Schmelztiegel, die Gußform oder andere beliebige Ziele geleitet werden. Die Elektronen-Verfahren zur Erhitzung von Materialien durch
Elektronenbeschuß

Anmelder:

Temescal Metallurgical Corporation,
Berkeley, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann, Dipl.-Ing. H. Weickmann und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Charles Wendell Hanks, Orinda, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. Juni 1963 (286 063) --

geschwindigkeit und damit die Energie des Elektronenbündels kann verhältnismäßig einfach auf einen für das Material des besonderen Ziels gewünschten Heizgrad gesteuert werden.

In Verbindung mit der vorgehenden Anwendung von Elektronenschleudern wird die magnetische Führung vorteilhaft zum Fokussieren des Bündels auf das Ziel und zum Steuern des Auftreffmusters der Elektronen darauf angewandt. Zu diesem Zweck ist eine Elektronenschleuder kennzeichnend an eine entfernte Lage, bezogen auf den Schmelztiegel oder ein anderes Ziel, angeordnet, und ein Magnetfeld wird im Raum mit Feldgebieten, die an der Schleuder und dem Ziel anliegen, erzeugt. Die Magnetkraftlinien können im allgemeinen parallel zur Zieloberfläche errichtet sein, und die Elektronen sind von der Schleuder in das Magnetfeld quer zu den Kraftlinien gerichtet. Das Magnetfeld lenkt die Elektronen entlang gekrümmten Flugbahnen zu dem Ziel mit dem Auftreffmuster der Elektronen darauf, das durch die Eigenschaften des Magnetfeldes bestimmbar ist, hin ab. Es sei bemerkt, daß die Auftreffmusterbedingungen sich erheblich in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des besonderen zu beschießenden Zieles ändern können, ebenso wie andere Bedingungen in dem Hochvakuumbehälter.

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Beispielsweise, wenn das Ziel Material im offenen Oberteil eines zylindrischen Schmelztiegels ist und eine einzige Schleuder angewandt wird, um die Elektronen zum Beschüß des Materials zu erzeugen, dann sollen die Magnetfeldeigenschaften so sein, daß die Elektronen in ein weitgehend kreisförmiges Auftreffmuster abgelenkt werden, das ohne Übertritt des Bündels das Schmelztiegeloberteil gleichförmig bedeckt. Bei einer anderen Ausführung können beispielsweise drei Elektronenschleudern zum Beschüß eines kreisförmigen Zieles, wie das offene Oberteil eines zylindrischen Schmelztiegels, angewandt werden. Diese Schleudern können mit getrennten magnetischen Führungssystemen angeordnet sein, um die Elektronenbündel von einzeln um 120 Winkelgrad versetzten Stellungen auf das Ziel zu richten. Auf diese Weise ist für die wirksamste Anwendung der Bündel in der Deckfähigkeit der Zieloberfläche das Auftreffmuster jedes Bündels ein 120°-Sektor der kreisförmigen Zieloberfläche oder ein Dreieck mit einem Spitzenwinkel von 120°. Mit diesen auf der Zieloberfläche jeweils aneinanderliegenden Kreissektoren oder Umfangsdreiecken wird erreicht, daß überall eine wirksame Deckfähigkeit erreicht wird. Um ein Auftreffmusterbündel zu erreichen, das eine solche vorgegebene gewünschte Konfiguration aufweist wie die gerade erwähnte, war es bisher notwendig, das magnetische Führungsfeld zur Anpassung an die besondere Lage zuzuschneiden. Dies ist ziemlich langwierig ausgeführt worden durch Formung des magnetischen Feldes durch empirisch ermittelte Lamellierung der Magnetpolschuhe, bis eine Magnetfeldkonfiguration geliefert wird, die das gewünschte Auftreffmiister auf das Ziel liefert. Auf diese Weise ist neben den auftretenden Schwierigkeiten des Zuschneidens des Feldes in der zuvor erwähnten Weise die Gesamtfeldkonfiguration weitgehend festgelegt und ungeeignet für die Herstellung irgendeines Musters, mit Ausnahme des besonderen Musters, für das es speziell ausgelegt wurde.

Die vorliegende Erfindung überwindet die zuvor erwähnten Nachteile und die mit den vorhergehenden Verfahren des Anpassens des Elektronenbündelauftreffmusters verbundenen Beschränkungen durch die Angabe eines Verfahrens und Mittel zum Erzeugen eines Magnetführungsfeldes, dessen Eigenschaften in solch einer Weise änderbar sind, daß Elektronen dadurch in weitgehend jedes gewünschte Auftreffmuster auf einem Ziel gebündelt werden können.

Insbesondere sieht die Erfindung zur Erzeugung eines Magnetführungsfeldes eine Vielzahl von Polschuhen od. dgl. vor, die über eine Flußbahn mit kleinem magnetischem Widerstand magnetisch untereinander verbunden sind. Es ist Vorkehrung getroffen für die gesteuerte Änderung der Flußdichten in den betreffenden Verbindungsteilen des Flußweges zwischen den verschiedenen Polschuhen, darauffolgend für die Vereinfachung der getrennten Einstellung der Dichten der an den betreffenden Polschuhen anliegenden Kraftlinien. Getrennte Wicklungen, die mit den Verbindungsteilen des Flußweges magnetisch verbunden sind und Mittel zur getrennten Stromflußsteuerung durch diese Wicklungen können beispielsweise angewandt werden, um die Flußdichten in den betreffenden Verbindungsteilen zu ändern. Durch zweckmäßige Steuerung der relativen Verhältnisse der Flußdichte in den betreffenden Verbindungsteilen des Flußweges können die sich zwischen den Polschuhen ausdehnenden Kraftlinien leicht eingestellt werden, um veränderliche Beträge von Schrägstellungen zu erhalten. Der Grad und die Richtung der Schrägstellung der magnetischen Kraftlinien bestimmen die Lagen, bei welchen Elektronen in das Feld gerichtet sind, um auf ein Ziel aufzutreffen. Folglich sind durch Änderung der Schrägstellung die Punkte des Elektronenaufschlages

ίο auf dem Ziel und somit das Auftreffmuster veränderlich. Eine umfassende Auswahl von Auftreffmusterkonfigurationen ist leicht durch Steuerung des Magnetfeldes in der zuvor erwähnten Weise erreichbar. Ferner bewirkt eine stetige Bewegung des Auftreffmusters über dem Ziel durch abwechselnde Veränderung der maximalen Flußdichte zwischen den Verbindungswegstücken des Flußweges eine wechselnde Richtung der Schrägstellung der Magnetkraftlinien. Eine relativ große Zielfläche kann in dieser Weise durch Überstreichung des Auftreffmusters bedeckt werden, vorausgesetzt, daß einige Ungleichmäßigkeiten beim Erhitzen der Zieloberfläche unter Berücksichtigung der Zeit vorteilhaft angewandt oder zumindest geduldet werden können. Die Über-Streichung des Auftreffmusters auf der Zieloberfläche in der zuvor erwähnten Weise kann zusätzlich angewandt werden, um den Wärmeumlauf eines Schmelzbades von geschmolzenem Material, welches die Zielschußfläche mitumfaßt, in einem Schmelztiegel od. dgl. zu vereinfachen. Weiter ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage vorgesehen, die verringerte Sperrung der Evakuierung des Raumes zwischen den Polschuhen, die bei der Erzeugung des Magnetführungsfeldes für die leichte Ausrichtung von Bündelauftreffmustern auf einem Ziel angewandt werden, zu vereinfachen. Demzufolge werden gasförmige Materialien, die normalerweise zwischen den Polschuhen eines Magnetführungssystems in einem Hochvakuumofen existieren, in einem größeren Umfang, als es vormals in konventionellen Anlagen möglich war, abgepumpt, so daß eine verbesserte Steuerung des Auftreffmusters erreicht ist, da eine Störung von Elektronenflugbahnen durch Kollision mit gasförmigen Materialien vermindert ist.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung an Hand der Figuren. Dabei zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Vakuumofen mit einem Elektronenbündel, der eine verbesserte Magnetführungsanlage für ein Elektronenbündel enthält,

F i g. 2 eine Teilschnittansicht von der Linie 2-2 in F i g. 1 aus,

Fig. 3 eine schematische Abbildung der erfindungsgemäßen verbesserten Magnetführungsanlage, durch die Magnetkraftlinien erzeugt werden, wie sie in Hinteransicht dargestellt sind,

F i g. 4 eine schematische Abbildung der Führungsanlage mit dargestellten Magnetkraftlinien, die wie eingezeichnet erzeugt werden,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer auszugsweise schematisch dargestellten Alternativform der Magnetführungsanlage gemäß der Erfindung,

F i g. 6 eine schematische Abbildung der Anlage nach F i g. 5 als Stirnansicht mit eingezeichneten, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren schräg verlaufenden Magnetkraftlinien,

F i g. 7 eine ähnliche Abbildung wie F i g. 6, jedoch mit umgekehrt gezeichneter Richtung der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren schräg verlaufenden Magnetkraftlinien.

Zunächst wird eine Art eines Vakuumofens mit einem Elektronenbündel unter Bezug auf F i g. 1 betrachtet, in welcher ein geschlossener Behälter 11 abgebildet ist, der einen Raum 12 bestimmt, welcher mit Evakuierungsmitteln 13 zu seiner ständigen Auspumpung in Verbindung steht, um darin ein Hochvakuum zu erhalten. In dem Vakuumraum 12 ist ein Behälter angeordnet, in welchem Material, wie Metall, eingesetzt werden kann. Bei der hier beschriebenen besonderen Ausführungsform ist dieser Behälter als Schmelztiegel 14, der aus Kupfer od. dgl. besteht, mit Durchgängen 16 für den Umlauf von Kühlmitteln beschaffen, um die Wandungen des Schmelztiegels bei einer zerstörungsfreien, relativ geringen Temperatur gegenüber der Temperatur des in dem Schmelztiegel zu einer erschmolzenen Masse erhitzten Materials zu halten. In der gezeigten Ausführungsform ist der Schmelztiegel 14 zwischen einer aufrechten Lage, bei der das zu erhitzende Material in das offene Oberteil des Behälters durch einen Abdichtungsverschluß 17 od. dgl., der im Oberteil des geschlossenen Behälters 11 in einer über dem Schmelztiegel liegenden Stellung angeordnet ist, eingeführt werden kann, und einer abwärts drehbaren Ausgießlage, bei der das in dem Schmelztiegel erschmolzene Material in eine zweckmäßig am Boden des geschlossenen Behälters angeordnete Gußform 18 od. dgl. abgegossen wird, bewegbar. Der Schmelztiegel, der über einer Plattform 19 mit in den Wänden des geschlossenen Behälters 11 gelagerten Stummelwellen 21 aufgesetzt ist, ist mit mindestens einer Kurbel 22, die mit einer der Wellen 21 in Verbindung steht, und mit einem fernsteuerbaren Antriebsgestänge gekoppelt. Durch gesteuerte Betätigung eines hier nicht dargestellten pneumatisch angetriebenen Kolbens od. dgl., der mit dem Gestänge gekoppelt ist, kann dieses eingezogen oder ausgedehnt werden, um dadurch den Schmelztiegel zwischen seiner aufrechten Materialaufnahmestellung und der geneigten Ausgießstellung zu drehen. Es sei erwähnt, daß die besondere Abbildung des hier neigbaren und in Beziehung zu der Gußform 18, in die geschmolzenes Material gegossen wird, gestellten Schmelztiegels 14 rein beispielhaft ist und daß der Schmelztiegel für andere Zwecke, wie die Dampfablagerung von darin enthaltenem erschmolzenem Material auf einer zweckmäßig angeordneten Überzugsoberfläche, ebenso befestigt und bedient werden kann. Weiter enthält der bereits erwähnte Materialbehälter nach einem großen Merkmal in Verbindung mit dem Schmelztiegel kalte Gußformen von einer Art, in die erschmolzenes Material fortwährend von einem festen Schmelzgut nach Erhitzung und Schmelzung innerhalb des Raumes 12 eingegossen wird, das sich in den unteren Teilen der kalten Gußform mit einem darüber überlagerten flüssigen Schmelzbad verdichtet, wodurch der verdichtete Teil fortwährend aus der Gußform in Form eines Barrens von hochreinem Material herausgezogen werden kann.

Die Erhitzung von Material in dem Vakuumraum 12, in dem es zu schmelzen ist und in dem das geschmolzene Material zu verschiedenen Phasen irgendeines gewünschten, darin ausgeführten Prozesses erhältlich ist, wird vorteilhaft durch Elektronenbeschußerhitzung durchgeführt. Dazu sind eine oder mehrere Elektronenschleudern vorgesehen, um Elektronenbündel auf das Material, das dadurch verschiedene Verfahrensstellungen durchläuft, zu richten. Wo das Verfahren die Materialaufnahme in dem Schmelztiegel einschließt, sind eine oder mehrere Elektronenschleudern vorgesehen, um Elektronenbündel in das offene Oberteil des Schmelztiegels zu

ίο richten, in welchem das Material zu schmelzen und/ oder im erschmolzenen Zustand zu halten ist. Ähnlich wird vielfach Material, das durch Elektronenbeschußerhitzung geschmolzen ist, in den Gußformen oder anderen Behältern erhalten, während in anderen Beispielen Beschußelektronenbündel auf das Material, das in den Raum in Form eines ortsfesten Schmelzgutes eingebracht ist, gerichtet sind, um es zu schmelzen und ein fortwährendes Ausströmen in eine kalte Gußform oder einen anderen Behälter zu bewirken.

Unabhängig von der besonderen Ausführungsform des Materials bei einer Verfahrensstellung, bei der das Material der Erhitzung durch Elektronenbeschuß ausgesetzt ist, ist das Bestimmungsziel die obenliegende Oberfläche des Materials, auf die die Elektronen gerichtet sind. In der besonderen Ausführungsform eines Ofens, wie er in den Figuren gezeigt und hier beschrieben ist, ist das Ziel die obenliegende, mit 24 bezeichnete Oberfläche des Materials, das in dem oben geöffneten zylindrischen Schmelztiegel 14 enthalten ist. Im vorliegenden Beispiel sind die Elektronen auf die Oberfläche 24 von einer einzigen Elektronenschleuder 26 gerichtet, die beispielsweise baulich so beschaffen sein kann und die so arbeitet, wie es in der USA.-Patentanmeldung 37 615 angegeben ist. Die Schleuder ist vorteilhaft, obgleich nicht notwendig, von dem Schmelztiegel abgerückt und unterhalb von dessen offener Oberfläche angeordnet. Wie bekannt, ist mit solcher Anordnung der Schleuder 26 die Verunreinigung des Elektrodengebildes 27 durch kondensierende Dämpfe, die von dem im Schmelztiegel erschmolzenen Material aufsteigen, stark vermindert. Weiterhin bildet bei der vorliegenden Ausführungsform die Schleuder 26 mit dem Schmelztiegel 14 eine Einheit, wobei die Schleuder über eine an ihr angebrachte Bügelanordnung 28 von dem Schmelztiegel getragen wird. Folglich sind die Schleuder und der Schmelztiegel als eine Einheit neigbar.

Es sei bemerkt, daß zur Elektronenerzeugung von dem Elektrodengebilde 27 der Schleuder 26 zwecks Beschießung der Zieloberfläche 24 des in dem Schmelztiegel 14 befindlichen Materials Mittel vorgesehen sein müssen, um die Elektronen entlang gekrümmten Flugbahnen, die zwischen der Schleuder und der Zieloberfläche verlaufen, zu führen. Um dies zu erreichen, sind Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit Kraftlinien, die über dem offenen Oberteil des Schmelztiegels und an dem Elektrodengebilde27 der Schleuder anliegend sowie quer zur Bewegungsrichtung der von dem Elektrodengebilde abgegebenen Elektronen verlaufen, vorgesehen. Vorzugsweise enthalten diese Magnetfelderzeugungsmittel ein Paar parallel unterteilter Polschuhe 29, 31, die auf gegenüberliegenden Seiten des Schmelztiegels 14 in Beziehung stehend angeordnet sind. Diese Polschuhe sind vorteilhaft von weitgehend flacher, senkrecht verlaufender, rechteckiger Gestalt und erheben

sich mit ihren oberen Enden über das offene Oberteil vollständige Abdeckung der Zieloberfläche 24 zu erdes Schmelztiegels, wobei ihre senkrechten Seiten- reichen, müßte das Bündelauftreffmuster hinreichend kanten an ein zwischen dem Schmelztiegel und einer vergrößert werden, damit dessen geringeres Ausmaß von dem Elektrodengebilde 27 der Schleuder 26 ab- zwischen den gegenüberliegenden eingezogenen gerückten Stelle liegendes Gebiet in Beziehung 5 Teilen ebenso groß ist wie der Durchmesser der stehend anliegen. Auf diese Weise sind ein abgerück- kreisförmigen Zielfläche. Das Ergebnis wäre ein ter Teil des Schmelztiegels und das Elektroden- weitgehender Übertritt des Bündels über die Zielgebilde der Elektronenschleuder in einem quer ab- oberfläche, entlang der großen Achse des Schlüsselgegrenzten räumlichen Gebiet zwischen den Pol- lochmusters. Diese über die Zielfläche hinauslaufenschuhen 29, 31 angeordnet. Weiterhin sind Mittel io den Elektroden dienen natürlich keinem nützlichen vorgesehen, um die unteren Enden der Polschuhe Zweck und beeinträchtigen die Leistung, mit der durch einen Flußweg mit geringem magnetischem das Bündel zur Beschußerhitzung der Zieloberfläche Widerstand zu verbinden, und vorzugsweise solche benutzt wird. Wie vorhergehend angegeben, sind Mittel, die ein weitgehend U-förmiges Joch 32 von Versuche gemacht worden, um den Wirkungsgrad hochpermeablem Material, wie Weicheisen, ent- 15 der Bündelnutzung durch zweckmäßige Formung des halten. Dieses Joch enthält ein Querstegteil 33, das Magnetführungsfeldes zu erhöhen, und zwar durch sich zwischen den unteren Enden der aufrecht Änderung des Auftreffmusters an dem Ausscheistehenden parallelen Schenkelstücke 34, 36, die in dungsende der eingezogenen Gebiete, wodurch das magnetischer Koppelung zu den Grundkanten der Muster mehr einem Kreis ähnelt. Die vorhergehen-Polschuhe 29, 31 befestigt sind, befindet. Die ganze zo den Versuche zur Erlangung eines weitgehend kreis-Polschuh- und Jochverbindung ist am Schmelztiegel förmigen Auftreffmusters durch Formung des Füh-14 durch einen Bügel 37 befestigt, der quer zwischen rungsfeldes haben ein ziemlich langwieriges Verden Polschuhen verläuft und dessen Außenseite an fahren von empirischem Lamellieren der Polschuhe, dem abgerückten Teil des Schmelztiegels 14 befestigt bis das gewünschte Auftreffmuster auf dem Ziel ist. Das Joch 32 verbindet die Magnetwicklungs- 25 erreicht ist, zur Folge. Ähnlich ist eine empirische mittel zur Induzierung eines Magnetflusses in dem Lamellierung der Polschuhe angewendet worden, Joch. Ein geschlossener magnetischer Kreis ist dabei um andere als kreisförmige gewünschte Auftreffdurch das Joch, die Polschuhe und den Luftraum, musterkonfigurationen für verschiedene andere Ander sich quer zwischen letzteren ausdehnt, bestimmt. Wendungen zu liefern. Unabhängig von den vor-Damit verlaufen die Magnetkraftlinien weitgehend 30 stehenden Nachteilen, die durch die langwierige Art quer zwischen den Polschuhen und verteilen sich in des Feldformverfahrens entstehen, ist festzustellen, einem äußeren, an dem Elektrodengebilde 27 der daß das zur Lieferung eines vorgegebenen Auftreff-Schleuder 26 anliegenden und von dem Schmelz- musters einmal geformte Feld nicht leicht umgeformt tiegel 14 abgerückten Gebiet seitlich nach oben ge- werden kann, um ein unterschiedliches Auftreffrichtet. In Draufsicht sind die an den senkrechten 35 muster zu liefern. Folglich ist bei dem alten, in Ver-Seitenkanten der Polschuhe anliegenden, aus den bindung mit der Magnetführung von Elektronen für Polschuhkanten austretenden Kraftlinien von allge- eine in Hochvakuumöfen vorgenommene Beschußmein konvexer Konfiguration. Diese konvexen Kraft- erhitzung angewandten Feldformverfahren eine gelinien bilden Randgebiete des Magnetfeldes, die an ringe oder keine Steuerung vorhanden,
longitudinal gegenüberliegenden Enden eines weit- 40 Erfindungsgemäß ist Vorkehrung getroffen, um die gehend gleichförmigen Zentralfeldgebietes, in wel- Formung des Magnetführungsfeldes in einer relativ chem die Kraftlinien im allgemeinen geradlinig und einfachen, leicht steuerbaren Weise zu vereinfachen, dichter verteilt sind, angeordnet sind. Die Magnet- um eine Einstellung des Auftreffmusters eines Befeldstärke in dem Randfeldgebiet ist kleiner als die schußbündels von Elektronen vorzusehen und dieses im Zentralfeldgebiet, und das Elektrodengebilde 27 45 mit einer Auswahl von Zielkonfigurationen in Uberder Elektrodenschleuder ist in einem Randfeld an- einstimmung zu bringen und/oder eine Auswahl von geordnet, während die die Zieloberfläche 24 bildende Beschußerhitzungsanwendungen mit verhältnismäßig Oberfläche des Schmelztiegels in dem anderen Rand- optimaler Leistung des Nutzungsbündels anzupassen, feld angeordnet ist. Auf diese Weise treten von dem Beispielsweise kann das vorliegende Verfahren in der Elektrodengebilde 27 abgegebene Elektronen quer 50 vorhergehenden Situation angewendet werden, um zu den Kraftlinien in ein Randfeld ein und werden das Feld zwischen den Polschuhen 29, 31 in solch entlang gekrümmten Flugbahnen, die durch das einer Weise zu steuern, daß ein mit der Oberfläche Zentralfeldgebiet von relativ großer Feldstärke und des Schmelztiegels übereinstimmendes kreisförmiges dann durch das andere Randfeld verlaufen, in das Auftreffmuster erzeugt wird. Im allgemeinen wird Oberteil des Schmelztiegels 14 abgelenkt. Durch eine 55 ein Verfahren zur Veränderung des Auftreffmusters zweckmäßige Einstellung der Stärke des zwischen gebraucht, das in verschiedener Weise in einem den Polschuhen angelegten Feldes werden die Elek- Hochvakuumschmelzofen angewendet werden kann, tronen zur Formung eines die Zieloberfläche 24 um eine Beschußerhitzung von darin befindlichem weitgehend abdeckenden Auftreffmusters, das durch Material mit den vorstehenden Vorteilen, unabhändie Umgebung 38 des Elektronenbündels bezeichnet 60 gig von der besonderen Form des Materials und dem ist, gebündelt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das besonderen Stadium des Prozesses, den es durch-Auftreffmuster auf der Zieloberfläche 24 mit verhält- läuft, zu vereinfachen. Beispielsweise kann das nismäßig optimaler Bündelnutzleistung nicht kreis- Material in Form eines festen Barrens von Schmelzförmig zu bekommen ist, um mit der Konfiguration gut fortwährend in den Ofen eingeführt werden, um der Zieloberfläche übereinzustimmen. Statt dessen 65 es an seinem freien Ende einer Erhitzung zu unterenthält das Auftreffmuster gegenüberliegende einge- ziehen und damit das Material zu schmelzen und in zogene Teile, so daß die Auftreffmusterkonfiguration eine kalte Gußform, einen Schmelztiegel od. dgl. zu weitgehend einem Schlüsselloch ähnelt. Um eine gießen. In Alternative dazu kann das Material ge-

ϊ 1*8 5 82 O

schmolzen werden und in dem Schmelztiegel, der kalten Gußform od. dgl. behalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ebenso gut in anderen Fällen anwenden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein magnetisches Führungsfeld in der Nähe des durch das Material, das, gleich in welcher Form (wie festes Schmelzgut, in dem Behälter od. dgl. enthaltenes erschmolzenes Material), in dem Hochvakuumgebiet des Vakuumofens zu behandeln ist, dargestellten Zieles erzeugt. In diesem erzeugten Feld ist ein Flußweg mit geringem magnetischem Widerstand angeordnet, der eine Vielzahl von an dem Ziel anliegenden Polschuhen miteinander verbindet. Ein Magnetfluß wird dann in dem Flußweg induziert, um ein Magnetfeld zu erzeugen, dessen Kraftlinien zwischen den Polschuhen verlaufen und von hier aus ein an dem Ziel anliegendes Gebiet einnehmen. Die Elektronen werden dann zur Bündelung auf das das Ziel darstellende Material in das Feld, quer zu dessen zwischen den Polschuhen verlaufenden Flußlinien, gerichtet. Schließlich sind die Flußdichten in den Teilen des Flußweges, der die betreffenden Polschuhe verbindet, steuerbar, um die Richtungen der zwischen den Polschuhen verlaufenden Kraftlinien gesondert in Schrägstellungen zu ändern. Es hat sich gezeigt, daß durch solche steuerbare Änderung des Grades und der Richtung der' Schrägstellung der Feldlinien in der Hauptsache jedes gewünschte Auftreffmuster auf dem Ziel durch quer in das Feld gerichtete Elektronen erzeugt werden kann.

In bezug auf den besonders hervorragenden Verfahrensschritt der getrennten steuerbaren Änderung der Flußdichten in den Verbindungsteilen des Flußweges zwischen den betreffenden Polschuhen sei bemerkt, daß dieser sehr leicht durch elektromagnetische Induktion durchgeführt werden kann. Insbesondere besteht dieser Verfahrensschritt vorzugsweise in einem getrennten und steuerbaren Induktionsfluß mit gesteuerten Anteilen in den betreffenden Verbindungsteilen des Flußweges, die im richtigen Verhältnis zu der Ausdehnung eines Auftreffmusters, das eine gewünschte Konfiguration aufweist, stehen. Das Vorstehende kann durch nachstehend im Detail beschriebene Muster durchgeführt werden. Ferner kann dieser Verfahrensschritt, falls gewünscht, etwas modifiziert werden, um ein sich ausdehnendes überstrichenes Auftreffmuster zu liefern. Dazu kann der Magnetfluß entweder abwechselnd in_ einem der betreffenden Verbindungsteile des Flußweges induziert werden ober abwechselnd in der Richtung in einem .Verbindungsteil umgekehrt werden, um dadurch die Kraftlinien des Magnetfeldes in gegenüberliegenden Richtungen abwechselnd schräg zu stellen und folglich eine dauernde Bewegung und Änderung der Konfiguration des Auf treff musters der Elektronen auf dem Ziel zu bewirken. Das Ergebnis ist eine Wärmebewegung oder -erregung in dem das Ziel bildenden Material, welches beschossen wird, wie sie manchmal sehr wünschenswert ist.

. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenso dann angewendet werden, wenn ein Ziel aus einer Vielzahl verschiedener Richtungen gegenüber einer einzigen Richtung durch getrennt gebündelte Elektronen beschossen wird. Dazu ist eine Vielzahl von Flußwegen mit geringem magnetischem Widerstand, von denen jeder eine Vielzahl von Polschuhen miteinander verbindet, bei von einem Punkt auf dem Ziel gleichförmig am Umfang, unterteilter Umkreisausstrahlung aus vorgesehen. Der Magnetfluß wird getrennt und steuerbar in den betreffenden Teilen zwischen den betreffenden Pplschuhen, die mit jeder der Vielzahl von Flußwegen verbunden sind, induziert, um dadurch Magnetfelder, die Kraftlinien zwischen den betreffenden Gruppen von Polschulen in winklig unterteilten, an dem Ziel anliegenden Stellungen aufweisen, zu errichten. Elektronen werden zur Bündelung auf das Ziel aus vielen winklig versetzten Richtungen in die betreffenden Magnetfelder, quer zu deren Kraftlinien, eingeleitet. Die Flußdichten in den betreffenden Verbindungsteilen jedes Flußweges werden dann durch einen getrennten und steuerbaren elektromagnetischen Induktionsfluß in den betreffenden Verbindungsteilen relativ zueinander eingestellt, um eine Vielzahl von Auftreffmustern von Elektronen, die entsprechend aus vielen winklig versetzten Richtungen gebündelt werden, zu liefern. Diese Auftreffmuster liegen an dem Ziel winklig aneinander an und haben Konfigurationen, die für ein zusammengesetztes Auftreffmuster, das eine vorbestimmte Zielfläche überdeckt, angemessen sind. Zum Beispiel, wenn das Ziel durch Material gebildet ist, das sich in einem offenen Oberteil eines zylindrischen Schmelztiegels befindet, und es erwünscht ist, daß das zusammengesetzte Auftreffmuster die obenliegende Fläche des Materials bedeckt, mit anderen Worten eine kreisförmige Oberfläche, dann sind die Flußdichten in den betreffenden Verbindungsteilen jedes Flußweges so gewählt, daß die Elektronen dadurch in sektorielle oder dreieckige Auftreffmuster auf die obenliegende Fläche des Materials mit unbedeutenden Überschneidungen zwischen den betreffenden anliegenden Mustern gebündelt werden. Auf diese Weise ist das zusammengesetzte Muster weitgehend kreisförmig und bedeckt wirksam die obenliegende Fläche des Materials. Es sei bemerkt, daß das vorstehend bezeichnete Verfahren hauptsächlich eine Vielseitigkeit in seiner Anwendung besitzt. Das Verfahren schließt Fälle ein, bei denen das Magnetfeld hauptsächlich in einem ein Ziel, wie die Oberfläche eines Schmelztiegels od. dgl., einschließendes räumliches Gebiet angeordnet ist, das seitlich an dem zu erhitzenden Material anliegt oder das verschiedene andere räumliche Stellungen, bezogen auf das zu erhitzende Zielmaterial, aufweist. Weiterhin können die Elektronen in irgendeine denkbare räumliche Stelle des Feldes von über, unter, seitlich usw. dem zu beschießenden Material liegenden Stellungen aus eingeführt werden.

Es sei nun das vorstehend als bevorzugt bezeichnete Beschußerhitzungsführungsverfahren in Einzelheiten bezüglich einer speziellen Anwendung bei einer besonderen Ausführungsform der Anlage unter erneuter Bezugnahme auf F i g. 1 und 2 betrachtet. Gemäß F i g. 1 und 2 ist das Magnetführungsfeld, in das die Elektronen von der Elektronenschleuder 26, die sich an einer von der Oberfläche des Schmelztiegels abgerückten und darunterliegenden Stelle befindet, gerichtet werden, zwischen den Polschuhen 29,31 in einem den Schmelztiegel 14 miteinschließenden räumlichen Gebiet angeordnet, und es verläuft abgerückt und unterhalb der Oberfläche dieses Tiegels.

Bei dieser Ausführungsform ist die gesteuerte Änderung der Schrägstellung von Magnetkraftlinien durch die Einstellung der relativen Flußdichten auf gegenüberliegenden Seiten eines die Polschuhe 29, 31 mit-

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einander verbindenden, als Joch 32 gebildeten Flußweges mit geringem magnetischem Widerstand vereinfacht. Mit anderen Worten, die gegenüberliegenden Seiten oder Schenkel 34, 36 des Joches bilden das Verbindungsteil des zuvor in bezug auf das Verfahren erwähnten Flußweges. Insbesondere wenn die Flußdichte in dem Schenkel 34 des Joches größer als die in dem Schenkel 36 herrschende gemacht wird, verlaufen die Kraftlinien zwischen den Polschuhen 29, 31 in schräger oder geneigter Richtung zu dem mit dem Schenkelstück 34, in dem die größte Flußdichte herrscht, verbundenen Polschuh 29. Wenn umgekehrt in dem Schenkel 36 eine größere Flußdichte herrscht als in dem Schenkel 34, dann sind die Kraftlinien zwischen den Polschuhen in entgegengesetzter Richtung zu dem mit dem Schenkel 36, in dem die größte Flußdichte herrscht, verbundenen Polschuh 31 geneigt. Wenn die Flußdichten in den Schenkeln 34, 36 gleich sind, dann verlaufen die Kraftlinien zwischen den Polschuhen 29, 31 weitgehend parallel zu dem Stegteil 33 des Joches und weisen dementsprechend weitgehend die Null-Schrägstellung auf.

Eine Änderung der relativen Flußdichten zwischen den betreffenden Schenkeln des Flußweges wird vorzugsweise durch ein Spulenpaar 67, 68, das mit getrennten Schenkeln magnetisch miteinander verbunden ist, vereinfacht. Diese Spulen 37, 38 können insbesondere vorteilhaft am Steg 33 des Joches anliegend konzentrisch auf den unteren Enden der Kernteile der Schenkel 34, 36 angeordnet werden. Diese Spulen werden getrennt von Quellen 39,41, die zweckmäßig an die Spulen angeschlossen sind, gespeist, so daß durch die Speisung in den betreffenden Schenkeln des Joches ein Fluß in additiven Richtungen induziert wird. Die Dichten des in den betreffenden Schenkeln induzierten Flusses hängen natürlich von den Amplituden der den Spulen getrennt zugeführten Ströme ab. Somit können durch Steuerung der relativen Amplituden der die Spulen durchfließenden Ströme die relativen Verhältnisse der Flußdichten in den betreffenden Schenkeln des Joches über einen großen Bereich entsprechend geändert werden, um die Kraftlinien zwischen den Polschuhen um weitgehend jeden gewünschten Betrag in jede Richtung schräg zu stellen.

Die erfindungsgemäß gesteuerte Schrägstellung der Magnetkraftlinien zwischen den Polschuhen geschieht prinzipiell in den längsverlaufenden Stirnflächen der Polschuhe. Mit anderen Worten, bei der besonderen Ausführungsform der hier beschriebenen und an Hand der Figuren gezeigten Erfindung geschieht die Schrägstellung der Feldlinien in erster Linie in Quervertikalebenen zwischen den Polschuhen, wie es in F i g. 3 dargestellt ist. Die Schrägstellung der Feldlinien kann in geringerem Maß auch in Querebenen senkrecht zu den vorgenannten Querebenen geschehen, das ist in horizontalen Querebenen zwischen den Polschuhen. Um die Schrägstellung der Feldlinien in den horizontalen Ebenen zu vereinfachen, sind die Schenkelstücke des Joches an den senkrechten Seitenkanten der Polschuhe, die an das zwischen dem Schmelztiegel 14 liegende Gebiet anliegend angeordnet sind, befestigt. Die Polschuhe enthalten damit Abschnitte, die von den Schenkeln des Joches abstehen. Durch diese Anordnung kann die Schrägstellung der Feldlinien in horizontalen Querebenen zwischen den Polschuhen bewirkt werden, wobei solch eine Schrägstellung nicht geliefert werden könnte, wenn die an den Wechselpunkten der Polschuhe zu befestigenden Schenkel des Joches lediglich auf einer Seite befestigt wären.
Es sei weiterhin bemerkt, daß von den Speisequellen 39, 41 gleich große Ströme in den Spulen 67, 68 geliefert werden, so daß die Flußdichten in den Schenkeln 34, 36 des Joches gleich groß sind und die Kraftlinien zwischen den Polschuhen 29, 31, wie

ίο in den F i g. 3 und 3 durch ausgezogene Linien dargestellt, verlaufen. Es sei erwähnt, daß die Feldlinien in bezug auf eine senkrechte Längsebene der Mittellinie 42 symmetrisch weitgehend in der Mitte zwischen den Polschuhen befindlich (s. F i g. 3 und 4) und ebenso gut in bezug auf eine Vertikalebene quer zur Mittellinie 43 zwischen den Polschuhen (s. F i g. 4) angeordnet sind. Die vorstehende Anordnung der Feldlinien in bezug auf die Ebenen 42 und 43 stellt, wie zuvor erwähnt, den Zustand der Null-Schrägstellung dar. Es sei nun angenommen, daß die Speisequelle 39 abgeschaltet wird, während die Quelle 41 die Spule 68 weiterhin speist. Dadurch ist die Flußdichte im Schenkel 36 größer als im Schenkel 34, und die zwischen den Polschuhen verlaufenden

as Kraftlinien werden zum Polschuh 31, wie es in den F i g. 3 und 4 durch gestrichelte Linien dargestellt ist, schräg oder geneigt gestellt. In beiden Fällen werden Elektronen in das Magnetfeld von dem Elektrodengebilde 27 der Schleuder 26 abgegeben. Die Elektronen werden in das Feld quer zu dessen Kraftlinien gerichtet, wozu das Elektrodengebilde 27 vorzugsweise eine oder mehrere gerade Kathoden enthält, die in bezug auf die Mittellinien 42, 43 parallel angeordnet sind. Es sei bemerkt, daß die in die Feldquerwege, die einmal senkrecht zu den betreffenden Mittellinien der Fig. 3 und 4 stehen, eintretenden Elektronen, um senkrecht zu den Feldlinien aufzutreffen, von diesen Mittellinien verschoben werden. Auf diese Weise wird das Auftreffmuster von Elektronen unter dem Zustand der schräggestellten Feldlinien, wie es durch die gestrichelten Linien in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist, auf den Polschuh 31 zu verschoben, und das Feldmuster ist, verglichen mit der Lage und der Konfiguration des Auftreffmusters bei Null-Schrägstellung der Kraftlinien, wie es in den F i g. 3 und 4 durch ausgezogene Linien dargestellt ist, in dieser Richtung verlängert. Ähnlich wird mit den in Richtung des Polschuhes 29 entgegengesetzt schräggestellten Kraftlinien das Auftreffmuster des Bündels verschoben oder auf diese Polschuhe zu gestreckt sein. Die genaue zusammengesetzte Auftreffmusterkonfiguration, die durch Schrägstellen der Feldlinien entsteht, kann nicht einfach durch eine einfache mathematische Bestimmung einer einzigen Teilchenbewegung in Magnetfeldern, in Verbindung mit den hierzu allgemein bekannten physikalischen Gesetzen, vorherbestimmt werden. Dies ist, wenn mehr als ein einziges Teilchen zu berücksichtigen ist, anderen dort vorliegenden Faktoren, wie den Coulomb-Kräften zwischen den betreffenden das Gesamtbündel bildenden Elektronen, zuzuschreiben. Es dürfte sich jedoch zeigen, daß durch experimentelle Betrachtung weitgehend jedes gewünschte Auftreffmuster, das von dem Grad und der Richtung, mit denen die Kraftlinien schräg gestellt werden, abhängt, erzeugt werden kann.

Wenn es gewünscht wird, das bei dem Verfahren bezeichnete Auftreffmuster zu überstreichen, dann

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können die Spulen 67, 38 abwechselnd aus den bindenden Flußweg mit geringem magnetischem Speisequellen 39, 41 gespeist werden. Die Flußdich- Widerstand zu schaffen. Das Joch enthält insbesonten in den betreffenden Schenkeln 34, 36 des Joches dere einen die Parallelschenkel 54, 56 miteinander erreichen dadurch abwechselnd ihren Maximalwert, verbindenden Steg 53, der auf deren gegenüberliegenum die Feldlinien abwechselnd in gegenüberliegen- 5 den Enden übersteht. Die Schenkel 54, 56 sind ihrerden Richtungen schräg zu stellen und damit das Auf- seits mit ihren freien Enden an den betreffenden treffmuster zu überstreichen. Enden der Palschuhe 48, 51 mit ihren äußeren an-Die Polschuhe 29, 31 der bevorzugten erfindungs- liegenden Längskanten befestigt. Der Steg 53 ist mit gemäßen Vorrichtung können auch als feste Platten dem in gleicher Ebene liegenden Polschuh 49, der ausgebildet sein, die vorteilhafterweise aus einer Viel- io längs von dem Steg abstehend an dem Schenkel 54 zahl von senkrecht gestreckten, längsunterteilten des Polschuhes 48 auf gegenüberliegenden Enden an-Lamellensegmenten 46 bestehen. Diese Lamellen- liegt, verbunden. Auf diese Weise bildet der Schensegmente bestehen insbesondere aus hochpermeablem kel 54 ein Verbindungsteil des Jochflußweges zwi-Material und sind mit ihren unteren Enden an ein sehen den Polschuhen 48, 49. Der Schenkel 56 bildet Querstück 47 aus dem gleichen Material befestigt. 15 mit dem Steg 59 ein Verbindungsteil des Flußweges Das Querstück 47 ist seinerseits an den Schenkel- zwischen den Polschuhen 49, 51. Ebenso bilden die stücken 34, 36 des Joches 32 befestigt. Mit den aus Schenkel 54, 56 zusammen mit dem Steg 53 ein VerSegmenten aufgebauten Polschuhen kann stets ein bindungsteil des Jochflußweges zwischen den Pol-Magnetfeld zwischen den Polschuhen erzeugt wer- schuhen 48 und 51.

den, das weitgehend dem bei Verwendung von eo Um die getrennte steuerbare Änderung der Flußmassiven Polschuhen erzeugten Feld ähnlich ist. dichten in den betreffenden Verbindungsteilen des Durch die Unterteilung der Polschuhe in Lamellen- Flußweges zu vereinfachen, ist ein Spulenpaar 57, 58 Segmente können die Polschuhe jedoch wirksamer vorzugsweise konzentrisch um die Schenkel 54, 56 durch die zwischen den Lamellenstücken Vorhände- angeordnet. Diese Spulen werden aus mit ihnen vernen wirksamen Lufträume gekühlt werden. Von as bundenen, einen änderbaren Gleichstrom liefernden weiterer Bedeutung ist, daß die einzeln unterteilten Speisequellen 59, 61 getrennt und steuerbar gespeist. Polschuhsegmente ein minimales Hemmnis für die Durch Änderung der Richtung und der Amplitude Evakuierung des Raumes zwischen den Polschuhen der von den Spedsequellen 59, 61 gelieferten und in darstellen. Bei Anwendungen, bei denen die Pol- den Spulen 57, 58 fließenden Ströme werden die schuhe unmittelbar am Schmelztiegel oder einem 30 Flußdichten in den Verbindungsteilen der Flußwege anderen zur Aufbewahrung von geschmolzenem bzw. zwischen den verschiedenen Polschuhen 48, 49, Material dienenden Behälter anliegend angeordnet 51 entsprechend geändert. Damit werden die zwischen sind, wie im Fall der besonderen Ausführungsform den Polschuhen verlaufenden Kraftlinien des Magnetnach F i g. 1 und 2, ist diese verbesserte Evakuierung feldes durch geänderte Beträge in jede Richtung des Raumes zwischen den Polschuhen höchst wün- 35 schräg gestellt. Durch insbesondere von den Speiseschenswert, insofern nämlich, als eine reichliche quellen 59, 61 den Spulen 57, 58 gelieferte Energie Menge Moleküle, Ionen u. dgl. von dem sich in die- und durch in diesen Spulen fließende Ströme von sem räumlichen Gebiet in dem Schmelztiegel od. dgl. solch geeigneter Richtung, daß beispielsweise Nordbefindenden geschmolzenen Material entwickelt wird. pole an den Polschuhen 48, 51 und ein Südpol am Wenn das räumliche Gebiet des Magnetführungs- 40 Polschuh 49 erhalten werden, verlaufen die Kraftfeldes durch weitgehende Mengen von gasförmigen linien des Magnetfeldes zwischen den Polschuhen Materialien der vorerwähnten Art angefüllt ist, wer- weitgehend so, wie es in F i g. 6 durch die gestrichelden die Flugbahnen der Beschußelektronen wegen ten Linien dargestellt ist. Dabei sei erwähnt, daß die der zwischen den Elektronen und dem gasförmigen Magnetkraftlinien in Querebenen zwischen den Pol-Material vorkommenden Kollisionsvorgänge durch 45 schuhen 48, 51 und dem Polschuh 49 schräg nach das Magnetfeld schädlich beeinflußt, wodurch das rechts unten (wie in F i g. 6 gezeigt) in ein Gebiet 62 Auftreffmuster der Elektronen auf dem Ziel uner- des Raumes zwischen den Polschuhen geneigt sind wünscht verzerrt werden kann. Mit dem erfindungs- und am Polschuh 48 anliegen. Der Grad der Schräggemäß lamellierten Polschuhaufbau ist die Menge stellung hängt natürlich von den relativen Amplituden der gasförmigen Bestandteile innerhalb des Raumes 50 der durch die Spulen 57, 58 fließenden Ströme ab. zwischen den Polschuhen durch dessen wirksame Wenn die Richtung des in der Spule 58 fließenden Abpumpung aus den Räumen zwischen den Pol- Stromes beispielsweise umgekehrt wird, um dadurch gchuhlamellen wesentlich vermindert, wodurch die am Polschuh 51 einen Südpol zu erhalten, während unerwünschten Vorgänge der Elektronenkollision Nord- und Südpol an den Polschuhen 48, 49 unverhöchst wirksam vermieden sind. 55 ändert erhalten bleiben, dann sind die Magnetkraft-Das erfindungsgemäße Verfahren kann alternativ linien in dem Gebiet 62 schräg nach rechts oben gemit einer geänderten Anlage zur Erzeugung eines neigt, wie es in F i g. 7 durch die gestrichelten Linien selektiv schrägstellbaren Feldes, wie in F i g, 5 ge- dargestellt ist. Auch hierbei hängt der Grad der zeigt, durchgeführt werden. Wie dort gezeigt ist, ist Schrägstellung von den relativen Amplituden der eine Vielzahl von Polschuhen 48, 49, 51 an Stelle 60 durch die Spulen fließenden Ströme ab. Es sei aber eines Paares von Polschuhen der in F i g. 1 bis 4 ge- festgestellt, daß der Grad und die Richtung der zeigten Anlage vorgesehen. Die Polschuhe 48,49 sind Schrägstellung der Magnetkraftlinien in dem Gebiet in gegenüberliegender quer unterteilter Stellung an- 62 durch zweckmäßige Einstellung der von den geordnet, während der Polschuh 51 in unterteilter Speisequellen 59, 61 den Spulen 57, 58 gelieferten Parallelstellung zum Polschuh 48 in einer mit diesem 65 Ströme leicht steuerbar geändert werden kann. Wenn gemeinsam längsverlaufenden Ebene angeordnet ist. das Feldgebiet 62 am Ziel anliegend angeordnet ist Ein Joch 52 von hochpermeablem Material ist an die und Elektronen quer zu den Feldlinien in dieses Ge-Polschuhe befestigt, um einen diese miteinander ver- biet gerichtet werden, dann ist das Auftreffmuster der

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Elektronen auf dem Ziel, wie gewünscht, durch die in der zuvor beschriebenen Weise gesteuerte Schrägstellung der Feldlinien entsprechend geändert.

Die Erfindung ist nun nicht nur auf die zuvor angegebenen Ausführungsformen der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Vorrichtungen beschränkt, sondern kann ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken noch in verschiedener Weise geändert werden.

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Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erhitzung von Materialien durch Elektronenbeschuß, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte, daß ein Magnetfeld erzeugt wird, das einem in einem Hochvakuumbehälter zu erhitzenden Material anliegt, daß Elektronen quer zu diesem Feld gerichtet werden und dabei in Richtung auf das Material hin abgelenkt werden und daß durch eine steuerbare Richtungsänderung der Feldkraftlinien gegenüber ihren ursprünglichen Richtungen das Auftreffmuster der Elektronen auf dem Material geändert wird, im Sinne der Erreichung einer Steuerung der Heizung des Materials.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem als Ziel dienenden Material anliegende Magnetfeld in einem zwischen einer Vielzahl untereinander verbundener Polschuhe (29, 31 bzw. 48, 49, 51) angeordneten Zweig mit geringem magnetischem Widerstand, in dem ein magnetischer Fluß induziert wird, aufrechterhalten wird und daß das magnetische Feld zwischen den Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 49, 51) verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftlinien durch getrennte Änderung der Flußdichte in Verbindungsteilen zwischen den betreffenden Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 49, 51) schräg gesteuert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flußweg mit geringem magnetischem Widerstand ein parallel unterteiltes Schenkelstück (34, 36 bzw. 54, 56) aufweist, das in parallel unterteilte, am Ziel anliegende Polschuhe (29, 31 bzw. 48, 49, 51) endet, und daß durch getrennte Änderung der Flußdichte in den betreffenden Schenkeln (34, 36 bzw. 54, 56) des Flußweges die Kraftlinien schräg gestellt werden und dadurch eine Änderung des Auf treffmusters der Elektronen auf dem Ziel erreicht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in einem Behälter (14) mit offenem Oberteil gehalten wird und daß die magnetischen Feldkraftlinien quer über das Oberteil des Behälters (14) und in einem am äußeren Umfang des Behälters (14) liegenden räumlichen Gebiet verteilt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen von einer an dem Behälter (14) anliegenden und unter dessen Oberteil liegenden äußeren Stellung aus quer in das Feld gerichtet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die unterteilten Schenkelstücke (34, 36 bzw. 54, 56) ein Nutzraum bestimmt wird, der an dem Material anliegt, und daß die Kraftlinien des Magnetfeldes durch den Nutzraum zwischen den Schenkelstücken (34, 36 bzw. 54, 56) des Flußweges verlaufen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (29, 31 in F i g. 2 bzw. 48, 49 in F i g. 5) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Behälters (14), über dessen offenes Oberteil hinauslaufend und ein Stück von dessen Außenseite abgerückt angeordnet sind und daß Elektronen von einer in dem räumlichen Gebiet unterhalb der Oberfläche des Behälters (14) liegenden und ein Stück von dessen Außenseite abgerückten Stellung in das Magnetfeld quer zu dessen Kraftlinien gerichtet werden und daß die Flußdichten der Schenkel (34, 36 bzw. 54, 56) elektromagnetisch geändert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß abwechselnd in einem der betreffenden Schenkelstücke (34, 36 bzw. 54, 56) des Flußweges elektromagnetisch induziert wird, um ein Magnetfeld mit Kraftlinien, die zwischen den Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 49, 51) abwechselnd von gegenüberliegenden Schrägstellungen verlaufen, anzulegen, und daß die Elektronen in das Magnetfeld quer zu dessen Kraftlinien gerichtet werden und in einem sich drehenden Auftreffmuster auf das Material abgelenkt werden, um es zu erhitzen.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem einen geschlossenen Behälter (11) enthaltenden Hochvakuumbehälter Mittel (13) zur Evakuierung dieses geschlossenen Behälters (11) vorgesehen sind, daß in dem geschlossenen Behälter (11) das zu erhitzende Material angeordnet ist, daß eine Vielzahl von parallel unterteilten Polschuhen (29, 31 in Fig. 2 bzw. 48, 49, 51 in F i g. 5), die in dem geschlossenen Behälter (11) an dem Material anliegen, vorgesehen sind, daß Mittel, die die Polschuhe (29, 31 in F i g. 2 bzw. 48, 49, 51 in F i g. 5) mitsamt den die betreffenden Polschuhe verbindenden Wegstücken durch einen Flußweg mit geringem magnetischem Widerstand verbinden, vorgesehen sind, daß Mittel zur Induzierung eines Magnetflusses in den Verbindungswegstücken des Flußweges durch entsprechende steuerbare Grade und Richtungen vorgesehen sind, um damit ein Magnetfeld zwischen den Polschuhen (29, 31 in Fig. 2 bzw. 48, 49, 51 in Fig. 5) anzulegen, das in Schrägstellung steuerbare Kraftlinien aufweist, und daß an den Polschuhen (29, 31 in Fig. 2 bzw. 48, 49, 51 in F i g. 5) anliegende Mittel angeordnet sind, um Elektronen in das Magnetfeld quer zu dessen Kraftlinien zur Bündelung auf das Material zu richten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,. dadurch gekennzeichnet, daß der einen Ofen bildende Hochvakuumbehälter ein Paar von Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 51) hat, von denen jedes ein Parallelschenkelstück (34, 36 bzw. 54, 56) enthält bzw. das in diesen Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 51) endet, daß ein Paar von Magnetspulen (37, 38 bzw. 57, 58), die die Schenkelstücke (34,

36 bzw. 54, 56) in Beziehung stehend verbinden, nach Erregung ein Magnetfeld mit Kraftlinien, die zwischen den Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 51) verlaufen, erzeugt und daß Mittel an diese Spulen (37, 38 bzw. 57. 58) zur getrennten Steuerung der Erregung dieser Spulen (37, 38 bzw. 57, 58) gekoppelt sind, um das Auftreffmuster der Elektronen auf dem Material einstellen und dessen Heizung steuern zu können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des zu erhitzenden Materials ein Behälter (14) mit offenem Oberteil in dem geschlossenen Behälter (11) angeordnet ist, um das Paar der parallel unterteilten Polschuhe (29, 31 bzw. 48, 51) auf gegenüberliegenden Seiten des Behälters (14) angeordnet ist und Teile aufweist, die oberhalb des offenen Oberteils des Behälters (14) und ein Stück von dessen Außenseite abgerückt verlaufen, daß Speisequellen (39,41 bzw. 59,61) mit den Spulen (37, 38 bzw. 57, 58) zu deren getrennten Erregung verbunden sind, um dadurch ein Magnetfeld mit Kraftlinien, die zwischen den Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 51) verlaufen, herzustellen, und daß die die Elektronen aus einer geraden Kathode liefernde Elektronenquelle (26, 27) auf einer Seite des Behälters (14) angeordnet ist und sich in der gleichen allgemeinen Richtung wie die Kraftlinien ausdehnt, um Elektronen quer in die Kraftlinien zur Bündelung auf das in dem Oberteil des Behälters (14) befindliche und durch Elektronenbeschuß zu erhitzende Material abzugeben.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Polschuhe (29, 31 bzw. 48, 49, 51) eine Vielzahl von parallel auseinanderliegenden Polschuhsegmenten (46) enthält, deren eines Ende mit dem entsprechenden einen der Schenkelstücke (34, 36 bzw. 54, 56) des Flußweges gekoppelt ist, wodurch die Zwischenräume zwischen den Polschuhsegmenten (46) der Polschuhe (29, 31 bzw. 48, 49, 51) wirksam ausgepumpt werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Joch (32 bzw. 52) von hochpermeablem Material mit parallelen nach oben gerichtet verlaufenden Schenkelstücken (34, 36 bzw. 54, 56) vorgesehen ist, die an ihren Enden mit den Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 49, 51) bei an das zwischenliegende Gebiet des Behälters (14) anliegenden Stellungen magnetisch gekoppelt sind, wodurch die Polschuhe (29, 31 bzw. 48, 49, 51) von den Schenkelstücken (34, 36 bzw. 54, 56) des Joches (32 bzw. 52) abgerückt abstehende Teile besitzen, daß das Spulenpaar (37, 38 bzw. 57, 58) auf den parallelen Schenkelstücken (34, 36 bzw. 54, 56) des Joches (32 bzw. 52) in Beziehung stehend angeordnet ist und daß zwischen den Polschuhen (29, 31 bzw. 48, 49, 51) von dem Behälter (14) abgerückt und abwärts von dessen Oberteil die die Elektronen abgebende Elektronenquelle (26, 27) mit der Kathode angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Ofen bildende Hochvakuumbehälter erste und zweite Polschuhe (49, 48) enthält, die in entgegengesetzter unterteilter Verbindung am Material anliegend angeordnet sind, daß er einen dritten Polschuh (51) enthält, der in gemeinsamer Ebene mit dem zweiten Polschuh (48) in parallel unterteilter Verbindung dazu angeordnet ist, daß er ein Joch (52) von hochpermeablem Material enthält, welches einen Steg (53) mit von seinen gegenüberliegenden Enden abstehenden parallelen Schenkeln (54, 56) enthält, daß diese Schenkel (54, 56) mit ihren freien Enden an den zweiten und dritten Polschuhen befestigt sind, daß der Steg (53) an dem ersten Polschuh befestigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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