DE1282811B - Einrichtung zur Anzeige der Lage, Form und Groesse einer mittels eines Elektronen-strahles beaufschlagten Flaeche - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Mj9Wl· PATENTAMT Int. Cl.:

H05b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21 h -16/60

Nummer: 1282 811

Aktenzeichen: P 12 82 811.4-34 (V 30478)

Anmeldetag: 26. Februar 1966

Auslegetag: 14. November 1968

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anzeige der Lage, Form und Größe einer mittels eines Elektronenstrahls beaufschlagten Fläche, z. B. der von einem Elektronenstrahl in einem Vakuum-Schmelzofen bestrichenen Kristallisatoroberfläche, wo der Elektronenstrahl von einer Steuereinrichtung geführt wird und die Leistung desselben durch Veränderung der Beschleunigungsspannung einstellbar ist.

Bei der Herstellung von Reinstmetallen im Elektronenstrahlofen wird der Schmelzprozeß im allgemeinen durch ein oder mehrere Fenster beobachtet. Die Anzahl und der Abstand der Beobachtungsfenster richtet sich hauptsächlich nach der Größe des Elektronenstrahlofens. Der Elektronenstrahl wird bei großen Strahlleistungen und damit bei großen Abmessungen des Kristallisators oder des Schmelztiegels meist über einen gewissen Bereich ausgelenkt, so daß das unverflüssigte Metall geschmolzen wird und die Schmelze erhitzt bleibt. Bei größeren Elektronenstrahlofen ist es auch bekannt, mehrere Elektronenstrahlen zum Erhitzen und Schmelzen gleichzeitig einzusetzen. Damit die Beobachtungsfenster durch den entstehenden Metalldampf nicht beschlagen, mußten verschiedene Gegenmaßnahmen getroffen werden. Es wurden z. B. gegen das Beschlagen vor die Beobachtungsfenster drehbare Scheiben angebracht, welche Schlitze aufweisen. Die Drehgeschwindigkeit der Scheiben war so eingestellt, daß sich kein Flimmern ergab. Die Einstellung des Elektronenstrahles wurde vom Bedienungspersonl nach Augenmaß durch das Bedienungsfenster durchgeführt. Besonders bei der Strahleinstellung zu Beginn des Schmelzprozesses macht es sich bei größeren öfen erforderlich, daß mehrere Beobachtungsfenster zur Beurteilung der Strahllage herangezogen werden müssen.

Besonders schwierig wird die Einstellung des Elektronenstrahles bei programmgesteuerter Strahlablenkung oder bei gleichzeitiger Anwendung mehrerer Elektronenstrahlen. Es müssen dabei mehrere Beobachtungsfenster gleichzeitig beobachtet werden, was durch eine Person nicht mehr ausführbar ist. Weiterhin ist es bei dem obengenannten System der Beobachtung nicht möglich, eine unzulässige Strahlabweichung während des Betriebsfalles sofort zu erkennen und in kürzester Zeit zu beheben.

Ferner ist es bekannt, ein Bild der Schmelze eines Elektronenstrahlofens auf ein Bedienungspult zu übertragen.

Auch kann man den Weg des Elektronenstrahles mittels einer Fernsehkamera beobachten. Da aber die

Einrichtung zur Anzeige der Lage,
Form und Größe einer mittels eines Elektronenstrahles beaufschlagten Fläche

Anmelder:

VEB Transformatoren- und
Röntgenwerk Dresden,
Dresden, Overbeckstr. 48

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Siegfried Franke, Dresden

Kameras sowohl gegen den Elektroneneinfall als auch gegen Beschlagen durch Metalldampf geschützt

ao werden müssen, kommt ein Einbau ebenfalls nur in erheblicher Entfernung vom Schmelzbad in Betracht. Deshalb sind derartige Anlagen nicht nur aufwendig, sondern verbessern auch die Einstellmöglichkeiten durch direkte visuelle Beobachtung kaum.

Zweck der Erfindung ist es, den Elektronenstrahl eines Elektronenstrahlofens besser und einfacher zu überwachen, um damit eine Senkung des Ausschusses und eine Steigerung der Arbeitsproduktivität zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die eine schnelle und sichere Kontrolle sowie Einstellung des Elektronenstrahles bzw. mehrerer Elektronenstrahlen auf ein Schmelzgut und auf eine flüssige oder zu erhitzende Schmelze, die sich in einem Kristallisator oder Schmelztiegel befindet, durch nur eine Bedienungsperson ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Bildröhre vorgesehen ist, auf deren Schirm die Fläche, z. B. die Kristallisatoroberfläche, abgebildet ist und an deren Ablenksystem eine vom Ablenkstrom des Elektronenstrahles des Ofens abhängige Größe angelegt ist, während die Beschleunigungsspannung der Bildröhre in Abhängigkeit von der eingestellten Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahles des Ofens veränderbar ist. Wird ein mehrstrahliger Elektronenstrahlofen verwendet, so ist es vorteilhaft, die Auslenkung jedes Elektronenstrahles auf der Bildröhre anzuzeigen. Weiterhin kann die gleichzeitige Darstellung des Kristallisators auf der Bildröhre erfolgen, indem einfach die Koordinaten aufgezeichnet werden oder eine durchsichtige

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Schablone mit eingezeichneten Abmessungen des Kristallisators vor dem Schirm der Bildröhre angebracht wird. Bewegt sich der Elektronenstrahl mit einer bestimmten Pendelfrequenz über die Schmelze und über das zu schmelzende Material, so ist ein lang nachleuchtender Schirm günstig.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die Leistung eines Elektronenstrahlofens" wird durch stufenweises "Ändern der Hochspannung der Elektronenstrahlquelle variiert. Im einfachsten Fall wird dies durch ein Hochspannungs-Hochleistungsgerät erreicht, dem ein Leistungstransformator mit Stufenschaltwerk vorgeschaltet ist. Die Ablenkung des Elektronenstrahles im Schmelzofen erfolgt elektromagnetisch. Wird nun eine Kathodenstrahlröhre mit ebenfalls elektromagnetischem Ablenksystem·verwendet, so sind die Ablenkwege in beiden Systemen proportional, wenn die Ablenkströme und die Beschleunigungsspannungen in jedem Betriebsfall proportional sind. Um dieses zu erreichen, wird der Ablenkstrom des Strahlsystems oder ein Teil davon durch die Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre geleitet. Die Beschleunigungsspannung der Kathodenstrahlröhre wird durch einen umschaltbaren Netztransformator in gleichen proportionalen Spannungsstufen geändert, wie die Beschleunigungsspannung der Elektronenquelle durch den Leistungstransformator mit Stufenschaltwerk. Dadurch ist gewährleistet, daß die tatsächlichen Ablenkverhältnisse des Elektronen-Strahles im Schmelzofen auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre wiedergegeben werden.

Die Innenmaße des Kristallisators werden auf dem Bildschirm markiert, was einen einmaligen Abgleich der Abbildungsverhältnisse erfordert. Die richtige Einstellung erfolgt durch die Einstellung der Strombzw. Spannungsteiler oder bei Einsatz von Verstärkern durch Einstellung des Verstärkungsgrades.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anzeige der Lage, Form und Größe einer mittels eines Elektronenstrahls beaufschlagten Fläche, z. B. der von einem Elektronenstrahl in einem Vakuum-Schmelzofen bestrichenen Kristallisatoroberfläche, wo der Elektronenstrahl von einer Steuereinrichtung geführt wird und.die Leistung desselben durch Veränderung der Beschleunigungsspannung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildröhre vorgesehen ist, auf deren Schirm die Fläche, z. B. die Kristallisatoroberfläche, abgebildet ist und an deren Ablenksystem eine vom Ablenkström des Elektrönensträhles des' Ofens abhängige Größe angelegt ist, während die Beschleunigungsspannung der Bildröhre in Abhängigkeit von der eingestellten Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahles des Ofens veränderbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mehrstrahligen Elektronenstrahlofen eine einstrahlige Bildröhre verwendet ist, deren Ablenksysteme durch eine zeitmultiplexe Fortschaltung mit den einzelnen Ablenksystemen des Elektronenstrahlofens galvanisch verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrstrahlige Bildröhre verwendet ist. '

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildröhre oder die Kathodenstrahlröhre mit einer lang nachleuchtenden Schicht versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Vakuum-Technik«, 1963, April, S. 65

bis 73;
Zeitschrift »Industrial Electronics«, Dezember

1964, S. 581 bis 583.

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