DE1225310B - Operating method for a device for irradiating with electrons and irradiating device - Google Patents

Operating method for a device for irradiating with electrons and irradiating device

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DE1225310B
DE1225310B DEF39807A DEF0039807A DE1225310B DE 1225310 B DE1225310 B DE 1225310B DE F39807 A DEF39807 A DE F39807A DE F0039807 A DEF0039807 A DE F0039807A DE 1225310 B DE1225310 B DE 1225310B
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electrons
cathode
anode element
needle
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DEF39807A
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Walter Payne Dyke
Frank Jacob Grundhauser
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Field Emission Corp
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Field Emission Corp
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

H05hH05h

Deutsche Kl.: 21g-21/01 German class: 21g-21/01

Nummer: 1225 310Number: 1225 310

Aktenzeichen: F 39807 VIII c/21 gFile number: F 39807 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 21. Mai 1963 Filing date: May 21, 1963

Auslegetag: 22. September 1966Opening day: September 22, 1966

Zum Bestrahlen mit Elektronen ist eine Röhre bekannt, bei welcher die Anode als Strahlenaustrittsfenster in einem evakuierten Gefäß ausgebildet ist, hinter dem eine flächige Glühkathode liegt. Die Beschleunigungsspannung wird mittels eines Transformators, d. h. also impulsförmig an Kathode und Anode gelegt. Es ist auch bekannt, an Spitzen oder Schneiden mit kleinem Krümmungsradius durch Feldemission Elektronen austreten zu lassen. Dazu ist ersichtlich eine Heizung nicht erforderlich, wie dies bei der Glühkathode der Fall ist. Es ist eine nach diesem Prinzip arbeitende und als Gleichrichter eingesetzte Elektronenröhre bekannt, bei der von einer scharfen Kathode eine Feldemissions-Spitzenentladung zur Anode geht.A tube is known for irradiating with electrons, in which the anode acts as a radiation exit window is formed in an evacuated vessel, behind which a flat hot cathode is located. The accelerating voltage is by means of a transformer, i. H. that is, impulsively applied to the cathode and anode. It is also known at tips or Cutting with a small radius of curvature to let electrons escape by field emission. In addition heating is obviously not required, as is the case with the hot cathode. It's one after This principle working and used as a rectifier known electron tube, in the case of a sharp cathode a field emission peak discharge goes to the anode.

Beim Bestrahlen von Proben, beispielsweise Geweben u. dgl., mit Hilfe der eingangs beschriebenen Röhre kann man nur mit sehr geringen Intensitäten arbeiten. Selbst bei Impulsbetrieb mit Impulsen von etwa einer Mikrosekunde Dauer erreicht man wesentlich weniger als eine Dosis von 109 rad. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, wesentlich höhere Dosen in viel kürzerer Zeit zu erreichen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sehr kleine Proben untersucht werden sollen oder wenn nach der Bestrahlung schnell abklingende Prozesse zu untersuchen sind. Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Betriebsverfahren für eine Vorrichtung zum Bestrahlen mit Elektronen, bestehend aus Kathode und als Strahlenaustrittsfenster ausgebildeter Anode in einem evakuierten Gefäß, bei dem die Beschleunigungsspannung zwischen Kathode und Anode impulsförmig angelegt wird, und besteht im wesentlichen darin, daß unter Verwendung einer Kathode mit einer Vielzahl von auf die Anode weisenden Vorsprüngen mit zur Feldemission ausreichend kleinem Krümmungsradius die Impulsdauer und -stärke so gewählt werden, daß bei jedem Impuls an einigen Vorsprüngen Vakuumlichtbögen entstehen. Verfügbare Impulsgeneratoren liefern Rechteckimpulse von 0,03 bis 0,1 Mikrosekunden Dauer bei Stromstärken von 2000 Ampere und einer Spannung von etwa 2 Millionen Volt. Mit Hilfe der Erfindung lassen sich Dosen bis zu 2· 1013 rad je Sekunde erzeugen. Stromstärke und Spannung werden mit Absicht so hoch gewählt, daß an einigen wenigen der die Kathode bildenden Vorsprüngen Vakuumlichtbögen entstehen, so daß also zwischen diesen Vorsprüngen und der Anode ein Elektronenstrom entsteht, der weit höher ist als ein nur durch Feldemission erzeugter Elektronenstrom. Dadurch, daß eine Vielzahl von meist als Nadelspitzen ausgebildeten Vorsprüngen vorgesehenWhen irradiating samples, for example tissues and the like, with the aid of the tube described at the beginning, one can only work with very low intensities. Even with pulsed operation with pulses of about a microsecond duration, significantly less than a dose of 10 9 rad is achieved. The invention aims to achieve much higher doses in a much shorter time. This is particularly advantageous if very small samples are to be examined or if processes that decay rapidly after the irradiation are to be examined. To this end, the invention relates to an operating method for a device for irradiating with electrons, consisting of a cathode and an anode designed as a radiation exit window in an evacuated vessel, in which the acceleration voltage is applied in pulses between the cathode and anode, and essentially consists of using a cathode with a multiplicity of projections pointing towards the anode with a radius of curvature which is sufficiently small for field emission, the pulse duration and strength are selected so that vacuum arcs are produced on some projections with each pulse. Available pulse generators deliver square-wave pulses with a duration of 0.03 to 0.1 microseconds at currents of 2000 amperes and a voltage of around 2 million volts. With the aid of the invention, doses of up to 2 · 10 13 rad per second can be produced. The current and voltage are deliberately chosen to be so high that vacuum arcs are created on a few of the projections forming the cathode, so that an electron current arises between these projections and the anode which is much higher than an electron current generated only by field emission. In that a large number of projections, which are usually designed as needle points, are provided

Betriebsverfahren für eine Vorrichtung
zum Bestrahlen mit Elektronen und
BestrahlungsvorrichtungOperating method for a device
for irradiating with electrons and
Irradiation device

Anmelder:Applicant:

Field Emission Corporation,Field Emission Corporation,

McMinnville, Oreg. (V. St. A.)McMinnville, Oreg. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,Dipl.-Ing. K. A. Brose, patent attorney,

Pullach (Isartal), Wiener Str. 2Pullach (Isar Valley), Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:
Walter Payne Dyke,
Frank Jacob Grundhauser,
McMinnville, Oreg. (V. St. A.)Named as inventor:
Walter Payne Dyke,
Frank Jacob Grundhauser,
McMinnville, Oreg. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Oktober 1962
(232021)Claimed priority:
V. St. v. America October 22, 1962
(232021)

ist, kann die Bestrahlungsvorrichtung relativ oft eingesetzt werden, bis sie — nachdem alle Nadeln abgeschmolzen sind — unbrauchbar wird. Besonders zweckmäßig ist eine Vorrichtung, deren Anode die Gestalt eines einseitig verschlossenen Hohlzylinders hat, der von außen zum Einführen der Probe zugänglich ist und um den herum die Kathode in Form von auf die Anode weisenden Nadeln ausgebildet ist.the irradiation device can be used relatively often until it - after all needles have been melted are - becomes unusable. A device whose anode the Has the shape of a hollow cylinder closed on one side, which is accessible from the outside for inserting the sample and around which the cathode is formed in the form of needles pointing towards the anode.

Bei einer anderen zweckmäßigen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Anode in an sich bekannter Weise als Strahlenaustrittsfenster einen Teil der Gehäusewandung bildet und als Kathode eine mit auf das Fenster weisenden Spitzen versehene Platte im Inneren angeordnet ist.In another expedient device it is provided that the anode is known per se Way as a radiation exit window forms part of the housing wall and as a cathode with one the window-facing plate provided with tips is arranged inside.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigtIn the following the invention is explained with reference to the drawing. In this shows

F i g. 1 im Längsschnitt eine Bestrahlungsvorrichtung, F i g. 1 in longitudinal section an irradiation device,

Fig. 2 die Anodenanordnung der Vorrichtung nach Fig. 1,FIG. 2 shows the anode arrangement of the device according to FIG. 1,

F i g. 3 vergrößert einen Querschnitt nach der LinieIII-III der Fig. 1,F i g. 3 shows an enlarged cross-section along the line III-III in FIG. 1,

F i g. 4 eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Bestrahlungsvorrichtung,F i g. 4 another useful embodiment of the irradiation device,

F i g. 5 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach F i g. 4 von rechts,F i g. 5 is an end view of the device according to FIG. 4 from the right,

609 667/321609 667/321

3 43 4

F i g. 6 die Enden dreier Bestrahlungsvorrichtun- starken Stromimpuls liefern kann. Der von denF i g. 6 can supply the ends of three irradiation devices with a weak current pulse. The one from the

gen nach Fig. 4 in gemeinsamer Halterung, Nadelspitzen kommende Metalldampf wird ionisiert,gene according to Fig. 4 in a common holder, metal vapor coming from the needle tips is ionized,

Fig. 7 eine Halterung nach Fig. 6, wobei jedoch der Hochspannungsimpuls unterbro-7 shows a holder according to FIG. 6, but with the high-voltage pulse interrupted.

Fig. 8 eine Ansicht der Halterung nach Fig. 7 chen wird, bevor durch einen Lichtbogen Metall vonFig. 8 is a view of the holder of Fig. 7 Chen before an arc of metal

von unten. 5 dem Anodenelement weggenommen wird. Es wirdfrom underneath. 5 is removed from the anode element. It will

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Bestrahlungs- somit von einigen wenigen Nadelspitzen jedes BlocksThe irradiation shown in FIGS. 1 to 3 thus from a few needle tips of each block

vorrichtung enthält einen evakuierten Glaskolben 10 22 bei jeder Inbetriebsetzung der Röhre Metall ent-device contains an evacuated glass bulb 10 22 each time the tube is started up, metal is

von langgestreckter röhrenartiger Form. Der Kolben fernt. Da jedoch genügend Nadelspitzen vorgesehenof elongated tubular shape. The piston goes away. However, since enough needle points are provided

weist an einem Ende einen einspringenden Abschnitt sind, kann die Röhre eine große Anzahl aufeinander-has a re-entrant section at one end, the tube can be stacked a large number of

12 auf, welcher an seinem inneren Ende durch einen io folgender Arbeitsvorgänge durchführen.
Quetschfuß 14 abgeschlossen ist, durch den sich Die Anodenanordnung enthält ein kreiszylindri-12, which carry out the following operations at its inner end by an io.
Pinch foot 14 is completed, through which the anode arrangement contains a circular-cylindri-

zwei Kathodenzuleitungen 16 erstrecken, welche sches, hohles Anodenelement 30 aus dünnem Me-two cathode leads 16 extend, which cal, hollow anode element 30 made of thin metal

auch als Trägerteile für die Kathodenanordnung 18 tall, das an einem Ende an das offene Ende einer diealso as support parts for the cathode assembly 18 tall, which at one end to the open end of a die

dienen. Anodenanordnung haltenden metallischen Träger-to serve. Metallic carrier holding anode assembly

Die Kathodenanordnung weist die Form eines an 15 röhre 32 befestigt ist, so daß eine freie Verbindung den Enden, offenen, hohlen zylindrischen Teils auf, zwischen dem Inneren des Rohrs 32 und der Andas koaxial zum Kolben 10 gehalten ist und durch odenanordnung 30 geschaffen wird. Das andere Ende vier bogenförmige Elemente 20 aus Metallblech so- des Anodenelements 30 ist durch eine Metallscheibe wie vier Tragblöcken 22 für die Kathodennadeln ge- 34 verschlossen, so daß eine Anodenkammer 36 inbildet ist. Die bogenförmigen Elemente sind kreis- 20 nerhalb des Anodenelements 30 geschaffen wird,
förmig mit Abstand angeordnet. Jedes bogenförmige Das Anodentragrohr 32 erstreckt sich axial zum Element erstreckt sich mit einem etwas geringeren Kolben durch eine Metallkappe 38. Diese Metall-Winkel als 90° um die zylindrische Kathodenanord- kappe 38 ist mit ihren am Umfang liegenden Kanten nung. Die sich axial erstreckenden Kanten der bogen- mit idem inneren Ende eines nach innen eingezogenen förmigen Elemente sind nach außen gebogen, so daß 25 Abschnittes 40 des Kolbens 10 dicht verbunden, das Flansche 24 gebildet werden. Die Tragblöcke für die sich bezüglich des nach innen einspringenden AbNadeln bestehen aus rechteckigen, in Achsrichtung schnittes 12 am anderen Ende des Kolbens befindet, der Kathodenanordnung länglich ausgebildeten Tei- Diese Kappe kann aus einem der verschiedenen len und sind zwischen den einander gegenüberliegen- bekannten oder geeigneten Legierungen bestehen, die den, an den Kanten angeordneten Flanschen 24 der 30 entsprechend ausgewählt wurde, daß sie einen Wärmebenachbarten bogenförmigen Elemente 20 angeord- . ; ausdehnungskoeffizienten aufweist, der dicht an demnet. Diese einander .gegenüberliegenden Flanschkan- jenigen des Glases des zurückspringenden Abschnitten sind zueinander parallel gerichtet und jeweils an tes 40 liegt. Innerhalb der Kappe 38 ist ein das Rohr den einander gegenüberliegenden Seiten eines der 32 umgebender Verstärkungskragen 42 angeordnet. Nadelträgerblöcke in geeigneter Weise, beispiels- 35 Dieser Kragen ist an der Kappe 38 und dem Rohr 32 weise durch Punktschweißung befestigt. Einander . befestigt, um eine starre Halterung für das Rohr und entsprechende Flanschkanten 24 von zwei diametral das von diesem getragenen Anodenelement 28 zu ergegenüberliegenden bogenförmigen Elementen 20 halten. Man bemerkt, daß die Anodenkammer 36 gesind auch noch jeweils an einem der leitenden Katho- genüber dem im Kolben 10 herrschenden Vakuum denträger 16 befestigt. Diese Befestigung kann bei- 40 dicht abgeschlossen ist, jedoch über das Rohr 32 mit spielsweise durch Punktschweißung erfolgen. der Atmosphäre in Verbindung steht. Ein in F i g. 2The cathode assembly is in the form of a tube 32 attached so that a free connection at the ends, open, hollow cylindrical portion, is held between the interior of the tube 32 and the andas coaxial with the piston 10 and is provided by the electrode assembly 30. The other end of four arcuate elements 20 made of sheet metal and the anode element 30 is closed by a metal disk such as four support blocks 22 for the cathode needles, so that an anode chamber 36 is formed. The arcuate elements are circular within the anode element 30,
shaped spaced apart. Each arcuate anode support tube 32 extends axially to the element and extends with a slightly smaller piston through a metal cap 38. This metal angle of 90 ° around the cylindrical cathode assembly cap 38 is provided with its circumferential edges. The axially extending edges of the arcuate with the inner end of an inwardly drawn-in shaped element are bent outward so that 25 section 40 of the piston 10 is tightly connected and the flanges 24 are formed. The support blocks for the inwardly receding needles consist of rectangular, axially section 12 located at the other end of the piston, the cathode assembly elongated parts There are alloys that have been selected according to the flanges 24 of FIG. ; Has expansion coefficient that is close to demnet. These opposing flange edges of the glass of the recessed section are directed parallel to one another and each lie at the point 40. Within the cap 38, a reinforcing collar 42 surrounding the tube on the opposite sides of one of the 32 is arranged. Needle carrier blocks in a suitable manner, for example 35 This collar is attached to the cap 38 and the tube 32 by spot welding. Each other. mounted to hold a rigid support for the tube and corresponding flange edges 24 of two diametrically opposed arcuate members 20 of the anode member 28 carried thereby. It is noted that the anode chambers 36 are also each attached to one of the conductive cathodes opposite the vacuum carrier 16 prevailing in the piston 10. This fastening can be tightly sealed, but can be done via the pipe 32 with, for example, spot welding. is related to the atmosphere. One shown in FIG. 2

Die Nadelträgerblöcke 22 weisen jeweils eine Viel- schematisch veranschaulichter Behälter oder eine anzahl von mit Abstand angeordneten scharfen Nadel- dere Halteeinrichtung 44 ist am Ende eines Drahtes spitzen 26 auf, welche auf den Trägerblöcken be- 46 geeigneter Länge befestigt. Der Behälter, welcher festigt sind und gegen die Anodenanordnung 28 zu 45 eine geeignete Substanz enthält oder auf dessen gerichtet sind. Letztere ist ebenfalls hohlzylindrisch äußere Oberfläche eine geeignete Substanz aufgeausgebildet und innerhalb der Kathodenanordnung bracht ist, die der Elektronenbestrahlung ausgesetzt 18 und koaxial zu dieser gelagert. Die Nadelspitzen werden soll, kann über das Rohr 32 in die Anodenkönnen eine Krümmung an der Spitze aufweisen, kammer 36 eingeführt und aus dieser entnommen deren Radius einem Bereich von 10~5 bis 10~3 cm 50 werden.The needle carrier blocks 22 each have a multi-schematically illustrated container or a number of spaced-apart sharp needle holding devices 44 are pointed at the end of a wire 26, which are fastened to the carrier blocks of a suitable length. The containers which are solidified and which contain or face a suitable substance against the anode assembly 28 to 45. The latter is also formed as a hollow cylindrical outer surface with a suitable substance and is brought inside the cathode arrangement which is exposed to the electron radiation 18 and is mounted coaxially to it. To be the needle tips, can via the pipe 32 into the anode can have a curvature at the top, introduced chamber 36 and out of which the radius taken from a range of 10 -5 to 10 -3 cm 50 are.

umfassen kann. Die Nadelspitzen können einen Ab- An der Kappe 38 ist auch noch ein geeignetermay include. The needle tips can be attached to the cap 38 is also a suitable one

stand von 2· 10~3 bis 60 · 10~3 cm aufweisen und von Stecker oder eine geeignete Buchse 48 befestigt, überStand from 2 x 10 -3 to 60 x 10 -3 cm and fastened by plug or suitable socket 48, over

ihren Trägerblöcken 22 einen Abstand von der Grö- die sowie über die Kathodenleitungen 16 eine Ver-their carrier blocks 22 a distance of the size and over the cathode lines 16 a connection

ßenordnung von 100 bis 120-1O-3 cm aufweisen. Die bindung mit einer elektrischen Energiequelle herge-of the order of 100 to 120-10 -3 cm. The connection with an electrical energy source

inneren oder nadeltragenden Abschnitte der Blöcke 55 stellt werden kann, die hohe Spannungen und hoheinner or needle-bearing portions of the blocks 55 can be placed, the high stresses and high

22 stehen vorzugsweise nach innen gegenüber der Ströme liefert. Es ist klar, daß die übliche Getterpille22 preferably stand inwardly opposite the currents supplies. It is clear that the usual getter pill

inneren rundzylindrischen Fläche der Kathodenan- (nicht dargestellt) zwischen den Kathodenleitungeninner round cylindrical surface of the cathode (not shown) between the cathode leads

Ordnung vor, welche durch die bogenförmigen EIe- 16 angeschlossen und während des Evakuierens desOrder, which is connected by the arch-shaped EIe- 16 and during the evacuation of the

mente 20 gebildet wird. Dadurch ergibt sich eine Kolbens 10 mit Energie beaufschlagt werden kann.
Elektronen emittierende und den Elektronenstrom 60 Die Vorrichtung kann in verschiedenen Abmes-ments 20 is formed. This results in a piston 10 that can be energized.
Electron-emitting and electron flow 60 The device can be of various dimensions

fokussierende Anordnung, welche durch eine korn- sungen ausgeführt werden. Als spezielles Beispielfocussing arrangement, which is carried out by a grain. As a specific example

binierte Wirkung der Feldemission und eines Va- kann der Durchmesser des Anodenelements 30 1 cmThe combined effect of the field emission and a Va-, the diameter of the anode element 30 can be 1 cm

kuumlichtbogenbetriebs eine große Anzahl Elektro- und dessen Länge 2 cm betragen. Die Wanddickevacuum arc operation a large number of electric and its length are 2 cm. The wall thickness

nen aus den Nadelspitzen 26 freigibt und mit hoher dieses Elements kann in der Größenordnung vonnen from the needle tips 26 releases and with high this element can be of the order of

Geschwindigkeit zur Anodenanordnung 28 hinlenkt, 65 2,5-1O-3 cm liegen. Das Material dieses ElementsHinlenkt speed to the anode assembly 28, 65 are 2,5-1O -3 cm. The material of this element

wenn zwischen die Kathodenanordnung und die An- kann aus einer Anzahl von Metallen, beispielsweiseif between the cathode assembly and the ancillary can be made of a number of metals, for example

odenanordnung ein Hochspannungsimpuls angelegt Beryllium, Titan oder Molybdän, ausgewählt werden,ode arrangement a high voltage pulse applied beryllium, titanium or molybdenum, can be selected,

wird, der von einer Quelle geliefert wird, die den Jeder Kathoden-Nadelträgerblock 22 kann beispiels-each cathode-needle carrier block 22 may be, for example,

Claims (1)

5 65 6 weise aus Kupfer bestehen, 15,0 cm lang sein und Größenordnung von 500 Ampere je Quadratzentieine in der Größenordnung von 100 liegende Anzahl meter liegen, und daß sogar bei Impulslängen von von Nadelspitzen 26 tragen, welche selbst aus Wolf- 0,1 Mikrosekunde oder kürzer eine beträchtliche ram oder einem anderen Metall bestehen. Diese Erhitzung des Anodenelements eintritt.
Nadelspitzen können beispielsweise 1,3 cm von der 5 Diese Erhitzung steigt mit der Dichte des verwen-Oberfläche des Anodenelements 30 entfernt gehaltert deten Metalls an. Beispielsweise steigt die Temperasein, und die von den Nadelspitzen emittierten Elek- tür eines 2,5 · 10~3 cm starken Molybdänelements bis tronen werden teilweise durch die bogenförmigen auf 400° C an, wenn es ein einziges Mal von einem Elemente 20 gegen das Anodenelement zu gerichtet, derartigen Elektronenstrahl durchstrahlt wird. Bei wobei die bogenförmigen Elemente 20 als Fokussier- io einem Material geringerer Dichte, wie beispielsweise elemente wirken, so daß die von den Gruppen der Beryllium, ist diese Temperatur geringer als 100° C. Kathodennadelspitzen ausgehenden Strahlen in Rieh- Die obere Begrenzung des Elektronenstromes hoher tung auf das Anodenelement konvergieren und auf Spannung stellt somit die Erwärmung dar, welche dieses Anodenelement auftreffen. auftritt, wenn ein spezielles Material als Anodenele-wise made of copper, be 15.0 cm long and on the order of 500 amperes per square centimeter are in the order of 100 number of meters, and that even with pulse lengths of needle tips 26 carry, which themselves from Wolf 0.1 microsecond or less consist of a sizeable ram or some other metal. This heating of the anode element occurs.
Needle tips may, for example, be 1.3 cm from the surface. This heating increases with the density of the metal used. For example, the temperature rises and the elec- tron emitted by the needle tips of a 2.5 x 10 -3 cm thick molybdenum element rises partially through the arcuate shape to 400 ° C when it is pushed once by an element 20 against the anode element to directed, such electron beam is irradiated. When the arcuate elements 20 act as a focusing io a material of lower density, such as elements, so that the groups of beryllium, this temperature is less than 100 ° C. Cathode needle tips emanating rays in Rieh- The upper limit of the electron flow is higher converge on the anode element and on voltage thus represents the warming that occurs on this anode element. occurs when a special material is used as the anode element Die in den Fig. 4 bis 6 veranschaulichte Bestrah- 15 ment Verwendung findet. Eine Grenze ist auch durch lungsvorrichtung enthält ein rohrförmiges Glasteil die Temperatur gegeben, die ein solches Metall ohne 50, das einen Teil eines Glaskolbens bildet und an Zerstörung des Anodenelements 28 aushält. Natüreinem Ende einen nach innen einspringenden Ab- Hch tritt als weiterer begrenzender Faktor 'diejenige schnitt 52 aufweist, in den zwei Kathodenzuleitungen Temperatur hinzu, die von dem besonderen, zu be-54 eingeschmolzen sind, die an ihren Enden inner- 20 handelnden Material vertragen wird,
halb des Kolbens einen Trägerblock 56 für Katho- Aus der vorstehenden Erörterung geht auch herdennadeln halten, der im allgemeinen gleich ausge- vor, daß ein Teil der Energie der mit hoher Geführt ist wie die vorstehend beschriebenen Nadelträ- schwindigkeit ausgestatteten Elektronen durch nicht gerblöcke 22. Der Nadelträgerblock ist mit in Ab- elastischen Zusammenprall mit den Atomen des Mestand angeordneten Nadelspitzen 26 versehen, die 25 tails des Anodenelements verlorengeht, wenn die ebenfalls nach Art der vorstehend besprochenen aus- Elektronen dieses Anodenelement passieren. Tatgeführt sind. Die Nadelspitzen 26 der Röhre gemäß sache ist, daß nicht alle dieser Elektronen durch das der F i g. 4 bis 6 sind jedoch gegen das Röhrenende Element hindurchgehen. Beispielsweise gehen bei 58 zu gerichtet, das entgegengesetzt zu dem nach Molybdän etwa 83 Vo der Elektronen mit einer Aninnen eingezogenen Abschnitt 52 liegt. 30 fangsenergie von 600 000 Elektronenvolt durch einThe irradiation illustrated in FIGS. 4 to 6 is used. A limit is also given by the treatment device containing a tubular glass part, the temperature that such a metal without 50, which forms part of a glass bulb and can withstand the destruction of the anode element 28. At one end there is, of course, an inwardly protruding step as a further limiting factor which has the section 52 in the two cathode supply lines, which are melted down by the special material to be treated, which is tolerated at their ends ,
Half of the piston is a support block 56 for cathodic needles, which generally assumes that part of the energy of the electrons, which are carried at high speeds, such as the needle-carrying velocity described above, is not carried by blocks 22. The needle carrier block is provided with needle tips 26 which are arranged in elastic collision with the atoms of the stand and which are lost 25 tails of the anode element when the electrons also pass through this anode element in the manner of the previously discussed from electrons. Are committed. The point about the needle tips 26 of the tube is that not all of these electrons pass through the FIG. 4 through 6, however, are going through against the tube end member. For example, go to directional at 58, which is opposite to the molybdenum about 83 Vo of the electrons with a recessed portion 52. 30 catching energy of 600,000 electron volts through Das Ende 58 der Glasrohre 50 ist zu einem läng- Anodenelement von 2,5 · 10~3 cm hindurch, währendThe end 58 of the glass tubes 50 is to a longitudinal anode element 2.5 x 10 -3 cm through while liehen Oval abgeplattet und mit einer ovalen Kolben- der Energiebereich der restlichen durchlaufendenborrowed oval flattened and with an oval bulb- the energy range of the remaining continuous abschlußkappe 60 dicht verbunden. Die Abschluß- Elektronen zwischen 550 000 und 570 000 Elektro-end cap 60 tightly connected. The final electrons between 550,000 and 570,000 electrical kappe 60 besteht aus einem geeigneten Material, des- nenvolt liegt. Elemente mit einer niedrigeren Ord-cap 60 is made of a suitable material that has volts. Elements with a lower order sen Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich dem- 35 nungszahl als Molybdän lassen bei gleicher Dicke desWith the same thickness, the coefficient of thermal expansion is similar to that of molybdenum jenigen des Glases des Endes 58 ist. Die Abschluß- Anodenelements eine größere Anzahl von Elektro-those of the glass of the end 58 is. The final anode element a larger number of electrical kappe 60 weist eine rechteckige öffnung 62 auf, die nen durch, wobei auch die Energie der durchgelasse-cap 60 has a rectangular opening 62 through which the energy of the mit den Nadelspitzen 26 fluchtet. Die Öffnung 62 ist nen Elektronen weniger vermindert wird. Die in deraligned with the needle tips 26. The opening 62 is less electrons are decreased. The one in the durch ein Fenster 64 aus dünnem Metall verschlossen, Anodenkammer behandelten Materialien werden da-closed by a window 64 made of thin metal, materials treated with anode chamber are wobei als Material eins der Metalle in Frage kommt, 40 her nicht einem wirklich monoenergetischen Elektro-whereby one of the metals comes into question as material, 40 not a really monoenergetic electrical die in Zusammenhang mit dem Anodenelement 30 nenstrahl ausgesetzt. Dies ist jedoch in keinem Fallexposed in connection with the anode element 30 nenstrahl. However, this is by no means der F i g. 1 bis 3 besprochen wurden. Das Fenster 64 möglich, da eine Energiestreuung hervorgerufen wird,the F i g. 1 to 3 were discussed. The window 64 possible because an energy spread is caused, ergibt ein Anodenelement und kann die gleiche oder sobald die Elektronen in das zu behandelnde Mate-results in an anode element and can have the same or as soon as the electrons in the material to be treated sogar noch geringere Dicke aufweisen als das An- rial eindringen. Da die Elektronen das zu behan-even have an even smaller thickness than penetrate the annulus. Since the electrons have to handle that odenelement30 gemäß Fig. 1 bis 3. 45 delnde Material von verschiedenen Richtungen ausodenelement30 according to FIGS. 1 to 3. 45 deliant material from different directions Mehrere der Röhren der in den F i g. 4 und 5 ge- erreichen, wird die Substanz gleichmäßiger behan-Several of the tubes of the in Figs. 4 and 5, the substance is treated more evenly. zeigten Art können mit ihren fensterseitigen Enden delt, als dies bei den früheren Systemen der Fall war,shown type can delt with their window-side ends than was the case with the earlier systems, aneinanderliegend befestigt werden, beispielsweise bei denen nur ein von einer Richtung kommenderbe attached to each other, for example where only one coming from one direction indem die Abschlußkappen 60 dieser drei Röhren in Elektronenstrahl verwendet wurde,
ovale Sockel 66 eingesteckt werden, die in den drei 50by using the end caps 60 of these three tubes in electron beam,
oval sockets 66 are inserted, which are inserted into the three 50 Seiten einer aus Blech bestehenden Halterung 68 aus- Patentansprüche:
gebildet sind. Die Sockel 66 nehmen die Kappen 60Pages of a bracket made of sheet metal 68 from claims:
are formed. The sockets 66 take the caps 60 auf und sind an diese angepaßt. Es ist klar, daß die 1. Betriebsverfahren für eine Vorrichtung zum Röhren der F i g. 6 parallel zueinander betrieben wer- Bestrahlen mit Elektronen, bestehend aus Kaden rund daß geeignete Kathoden- und Anoden- 55 thode und als Strahlenaustrittsfenster ausgebildeanschlüsse vorgesehen sind. Das von den Elektronen - ter Anode in einem evakuierten Gefäß, bei dem zu bestrahlende Material wird in der Kammer 70 an- die Beschleunigungsspannung zwischen Kathode geordnet, die durch die Abschlußkappen 60 gebildet und Anode impulsförmig angelegt wird, d a wird. Das Material kann in geeigneten dünnwandigen durch gekennzeichnet, daß unter VerBehältern gelagert werden, oder es kann, wenn dies 60 wendung einer Kathode mit einer Vielzahl von auf die Eigenschaften des Materials erlauben, durch die Anode weisenden Vorsprüngen mit zur Feldeinen der Glaskolbenverschlüsse getragen werden, emission ausreichend kleinem Krümmungsradius den die Kappe 60 und das Fenster 64 bilden, ohne die Impulsdauer und -stärke so gewählt werden, daß für das Material ein besonderer Behälter zur daß bei jedem Impuls an einigen Vorsprüngen Anwendung gelangt. 65 Vakuumlichtbögen entstehen.and are adapted to this. It is clear that the 1st operating method for an apparatus for Tubes of fig. 6 are operated in parallel with each other. Irradiation with electrons, consisting of cadas around that suitable cathode and anode method and connections designed as a radiation exit window are provided. That of the electron - the anode in an evacuated vessel, in which Material to be irradiated is applied in the chamber 70 to the acceleration voltage between the cathode ordered, which is formed by the end caps 60 and anode is applied in a pulsed manner, d a. The material can be in suitable thin-walled, characterized in that under containers be stored, or it can, if this is done using a cathode with a variety of on the properties of the material allow projections pointing through the anode with the field one the glass flask closures are worn, emission sufficiently small radius of curvature which the cap 60 and the window 64 form, without choosing the pulse duration and strength so that that for the material a special container for that at each impulse on some projections Application. 65 vacuum arcs are created. Es ist klar, daß die an früherer Stelle erwähnten 2. Vorrichtung, die nach Anspruch 1 betriebenIt is clear that the previously mentioned second device operated according to claim 1 hohen Strahlendosismengen hohe Stromdichten des wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodehigh current densities of the high radiation dose, characterized in that the anode Elektronenstrahls erfordern, die beispielsweise in der (28) die Gestalt einer hohlen Kammer hat, derenRequire electron beam, for example in the (28) has the shape of a hollow chamber, their Innenraum zur Aufnahme von Proben von außen zugänglich ist.Inner space for receiving samples is accessible from the outside. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode die Gestalt eines an einer Stirnseite (34) abgeschlossenen Hohlzylinders (30) hat, der an einem koaxial dazu angeordneten Rohr (32), welches sich durch die Gefäßwand (38) hindurch erstreckt, nach außen offen ist, innerhalb einer zylindrischen Hülse (20) gehalten ist, welche die Anode mit radialem Abstand umgibt und an welcher die Kathode bildende Nadeln (26) auf die Anode zuweisend angeordnet sind.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the anode has the shape of a an end face (34) closed hollow cylinder (30), which is arranged on a coaxial therewith Tube (32), which extends through the vessel wall (38), open to the outside is held within a cylindrical sleeve (20) which radially spaced the anode and on which the cathode-forming needles (26) are arranged facing the anode are. 4. Vorrichtung, die nach Anspruch 1 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode in an sich bekannter Weise das Strahlenaustrittsfenster (64) in einem Teil der Gefäßwandung (50, 58) bildet und als Kathode eine mit auf das Fen-4. Device which is operated according to claim 1, characterized in that the anode in in a manner known per se, the radiation exit window (64) in a part of the vessel wall (50, 58) and as a cathode a »5»5 ster (64) weisenden Spitzen (26) versehenen Platte (56) vorgesehen ist.ster (64) facing tips (26) provided plate (56) is provided. 5. Bestrahlungsvorrichtung mit mehreren nach Anspruch 4 ausgebildeten Vorrichtungen, die mittels einer Halterung (68) derart fest miteinander verbunden sind, daß ihre Strahlrichtungen sich in einem Punkt kreuzen.5. Irradiation device with a plurality of devices formed according to claim 4, which are firmly connected to one another by means of a holder (68) in such a way that their beam directions cross at one point. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschriften Nr. 395 823, 869 099,
541710;German patent specifications No. 395 823, 869 099,
541710; deutsche Auslegeschrift Nr. 1090 337;German Auslegeschrift No. 1090 337; österreichische Patentschriften Nr. 213 508,
099;Austrian patent specifications No. 213 508,
099; schweizerische Patentschrift Nr. 227433;Swiss Patent No. 227433; M. v. Ardenne, Tabellen der Elektronenphysik, Ionenphysik und Ubermikroskopie, Bd. I, 1956,
Berlin, S. 146 und 147.M. v. Ardenne, Tables of Electron Physics, Ion Physics and Ubermikoskopie, Vol. I, 1956,
Berlin, pp. 146 and 147. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 667/321 9.66 © Bundesdruckerei Berlin609 667/321 9.66 © Bundesdruckerei Berlin
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