DE1515240B2 - Verfahren zur Bearbeitung von Materialien mittels eines Strahles geladener Partikel und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Bearbeitung von Materialien mittels eines Strahles geladener Partikel und Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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- H01J37/301—Arrangements enabling beams to pass between regions of different pressure
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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Description
ein magnetischer Linsensatz 16 vorgesehen. Der gebündelte Strahl 12 tritt aus einer Strahlaustrittsöffnung
34 aus.
Zwischen dem Werkstück 14 und der Vakuumkammer 10 ist ein Gehäuse 20 vorgesehen, das auf
seiner Innenseite gegenüberliegende Wandflächen 22, 24 aufweist, die einen Gaszuführungskanal 26 zwi-
3 4
sehen sich einschließen. Der Kanal 26 ist mit einer Strömen eines Teilstroms des Abdichtungsgases durch
Quelle 28 für ein inertes Abdichtungsgas verbunden, die Strahlaustrittsöffnung 34 zum Werkstück 14 hin.
die unter einem Druck P3 steht, und führt zu einer Diese Gasströmung wirkt einem Verstopfen der
Kammer, die zum Vakuumgefäß 10 hin eine Strahl- Strahlaustrittsöffnung 34 entgegen. Die Abzweigung
durchlaßöffnung 29 und zum Werkstück 14 hin die 5 des Teilstroms erfolgt mittels eines Abspalters 38, der
Strahlaustrittsöffnung 34 aufweist. in zwei Richtungen entsprechend den eingezeichneten
Um zu verhindern, daß Abdichtungsgas oder Gas Pfeilen parallel und senkrecht zur Elektronenstrahlaus
der Umgebung des Werkstücks 14 in die richtung verstellbar ist. Hierdurch kann die Stärke
Vakuumkammer 10 eindringt, wird im Abdichtungs- des durch die Strahlaustrittsöffnung 34 abgeleiteten
gas zwischen Strahldurchlaßöffnung 29 und Strahl- io Teilstroms und damit die Reinigungswirkung je nach
austrittsöffnung 34 eine stehende Stoßwelle erzeugt. den Anwendungserfordernissen verändert werden.
Hierzu bilden die Wandflächen 22, 24 eine Über- Es hat sich gezeigt, daß die Reinigungswirkung des schalldüse mit einem Hals 30. Der Druck der Quelle Teilstroms besonders groß ist, andererseits die Ab-28 ist so groß, daß ein Fluß von Überschallgeschwin- zweigung des Teilstroms die Druckverteilung in der digkeit im Gaszuführungskanal 26 stromab des Hai- 15 genannten Kammer am wenigsten stört, wenn der ses 30 über der Strahlaustrittsöffnung 34 erzeugt wird. Teilstrom unter einem schrägen Winkel zur Elektro-An einer Kante 32 reißt der Abdichtungsgasstrom ab. nenstrahlrichtung geführt ist. Hierzu verläuft die dem Durch diese Ausbildung ergibt sich im Abdichtungs- Abdichtungsgasstrom zugewandte Wandung 40 des gasstrom auf der Seite der Wandfläche 22 und an der Abspalters 38 schräg von dem Elektronenstrahl 12 Kante 32 ein in Strömungsrichtung sinkender Druck 20 weg, und der Abspalter 38 ragt in den Abdichtungsentsprechend den in der Zeichnung angedeuteten, in gasstrom mit einer ihm entgegengesetzten Schneide Strömungsrichtung nach unten und von rechts nach hinein.
Hierzu bilden die Wandflächen 22, 24 eine Über- Es hat sich gezeigt, daß die Reinigungswirkung des schalldüse mit einem Hals 30. Der Druck der Quelle Teilstroms besonders groß ist, andererseits die Ab-28 ist so groß, daß ein Fluß von Überschallgeschwin- zweigung des Teilstroms die Druckverteilung in der digkeit im Gaszuführungskanal 26 stromab des Hai- 15 genannten Kammer am wenigsten stört, wenn der ses 30 über der Strahlaustrittsöffnung 34 erzeugt wird. Teilstrom unter einem schrägen Winkel zur Elektro-An einer Kante 32 reißt der Abdichtungsgasstrom ab. nenstrahlrichtung geführt ist. Hierzu verläuft die dem Durch diese Ausbildung ergibt sich im Abdichtungs- Abdichtungsgasstrom zugewandte Wandung 40 des gasstrom auf der Seite der Wandfläche 22 und an der Abspalters 38 schräg von dem Elektronenstrahl 12 Kante 32 ein in Strömungsrichtung sinkender Druck 20 weg, und der Abspalter 38 ragt in den Abdichtungsentsprechend den in der Zeichnung angedeuteten, in gasstrom mit einer ihm entgegengesetzten Schneide Strömungsrichtung nach unten und von rechts nach hinein.
links verlaufenden Drucklinien. Dagegen bleibt der Der nicht durch die Strahlaustrittsöffnung 34 ab-
Druck auf der Seite der Wandfläche 24 und der geleitete Teil des Abdichtungsgasstroms wird stromab
Strahlaustrittsöffnung 34 relativ hoch. 25 der Strahlaustrittsöffnung 34 unter einem Druck P4
Der relativ hohe Druck des Abdichtungsgases abgeführt. Zur Abführung kann eine Pumpe ange-
oberhalb der Strahlaustrittsöffnung 34 führt zu einem schlossen sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Bearbeitung von Materialien mittels eines Strahles geladener Partikeln, die in
einem Bereich relativ niedrigen Druckes erzeugt und gegen das zu bearbeitende Material gerichtet
werden, das in einem Bereich relativ höheren Druckes liegt, bei dem zwischen den beiden Bereichen
unterschiedlichen Druckes durch einen Fluß von unter Druck stehendem Abdichtungsgas
ein Druckgefälle erzeugt wird, das kontinuierlich in Richtung von dem Bereich niedrigen Druckes
zu dem Bereich höheren Druckes ansteigt, wobei
von der Strahlaustrittsöffnung und nach Material des Werkstücks verschieden starke Verschmutzungsneigung
ist hierbei jedoch nicht möglich. Der Teilstrom wird daher im allgemeinen so stark zu bemessen sein,
daß die Reinigungswirkung für alle Betriebsfälle ausreicht. Ein sehr starker abgezweigter Teilstrom kann
jedoch die gewünschte Ausbildung der Stoßwelle in dem mit Überschallgeschwindigkeit fließenden Abdichtungsgas
erschweren.
Es ist aus der schweizerischen Patentschrift 344 142 bekannt, bei der Bearbeitung von Materialien
mittels eines Strahls geladener Partikeln mittels Druckluft Gasströmungen zu erzeugen, die in der Strahlaustrittsöffnung
einen abdichtend wirkenden Unter-
das Druckgefälle durch eine raumfeste, die bei- 15 druck erzeugen und gleichzeitig dazu beitragen, eine
den Bereiche voneinander trennende Stoßwelle Verstopfung dieser Öffnung zu vermeiden. Eine Anpassung
der Reinigungswirkung dieser Gasströmungen an verschiedene Betriebsfälle ist hierbei ebenfalls
in einem mit Überschallgeschwindigkeit im wesentlichen quer zur Strahlachse fließenden Abdichtungsgas
erzeugt wird sowie von dem Ab- nicht möglich, dichtungsgasstrom ein Teilstrom abgezweigt und 20 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei
unter einem schrägen Winkel zur Elektronen- einem Bearbeitungsverfahren der eingangs genannten
Strahlrichtung durch eine von dem Strahl durchsetzte, zu der Bearbeitungskammer führende Öff
nung abgeleitet wird, nach Patent 1 298 850, d a -
kante in den Abdichtungsgasstrom hineinragt und zum Bereich relativ höheren Druckes hin schräg
von dem Strahl (12) weg verläuft.
Art die Reinigungswirkung des abgezweigten Teilstroms an die Arbeitsbedingungen in der Weise anzupassen,
daß ein günstiger Kompromiß zwischen
durch gekennzeichnet, daß die Abzwei- 25 den Belangen der Abdichtung des Hochvakuumraugung
des Teilstroms mittels eines parallel und mes und der Freihaltung der Austrittsöffnung von
senkrecht zur Elektronenstrahlrichtung verstell- Verunreinigungen geschlossen wird,
baren Abspalters erfolgt. Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein-
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- gangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch
rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 30 gelöst, daß die Abzweigung des Teilstroms mittels
daß der Abspalter (38) mit einer scharfen Vorder- eines parallel und senkrecht zur Elektronenstrahlrichtung
verstellbaren Abspalters erfolgt.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann durch die Verstellung des Abspalters in einfacher
Weise die Stärke des Teilstroms so eingestellt werden, daß einerseits eine genügende Reinigungswirkung er-
zielt wird, daß andererseits aber die Abdichtungswirkung des mit Überschallgeschwindigkeit fließenden
Abdichtungsgasstromes möglichst weitgehend unge-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 40 stört erhalten bleibt. Der Verbrauch an Abdichtungs-Bearbeitung
von Materialien mittels eines Strahles ge- gas kann damit auf das für den jeweiligen Anwenladener
Partikeln, die in einem Bereich relativ niedri- dungsfall erforderliche Mindestmaß beschränkt bieigen
Druckes erzeugt und gegen das zu bearbeitende ben.
Material gerichtet werden, das in einem Bereich rela- Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah-
tiv höheren Druckes liegt, bei dem zwischen den bei- 45 rens gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
den Bereichen unterschiedlichen Druckes durch einen daß der Abspalter mit einer scharfen Vorderkante in
Fluß von unter Druck stehendem Abdichtungsgas ein
Druckgefälle erzeugt wird, das kontinuierlich in Richtung von dem Bereich niedrigen Druckes zu dem
Bereich höheren Druckes ansteigt, wobei das Druck- 5°
gefälle durch eine raumfeste, die beiden Bereiche
voneinander trennende Stoßwelle in einem mit Überschallgeschwindigkeit im wesentlichen quer zur
Strahlachse fließenden Abdichtungsgas erzeugt wird
Druckgefälle erzeugt wird, das kontinuierlich in Richtung von dem Bereich niedrigen Druckes zu dem
Bereich höheren Druckes ansteigt, wobei das Druck- 5°
gefälle durch eine raumfeste, die beiden Bereiche
voneinander trennende Stoßwelle in einem mit Überschallgeschwindigkeit im wesentlichen quer zur
Strahlachse fließenden Abdichtungsgas erzeugt wird
sowie von dem Abdichtungsgasstrom ein Teilstrom 55 in einer Vakuumkammer 10 enthaltenen, nicht näher
abgezweigt und unter einem schrägen Winkel zur dargestellten Elektronenstrahlerzeugers ein Elektro-Elektronenstrahlrichtung
durch eine von dem Strahl nenstrahl 12 erzeugt. Mit diesem wird ein Werkstück durchsetzte, zu der Bearbeitungskammer führende 14 bearbeitet. Das Werkstück 14 befindet sich in
öffnung abgeleitet wird, nach Patent 1 298 850. einem Bereich von verhältnismäßig hohem Druck P1,
Der abgezweigte Teilstrom verhütet bei dem Ver- 6o während in der Vakuumkammer 10 ein niedrigerer
fahren nach dem Hauptpatent ein Verstopfen der ge- Druck P9 herrscht. Zur Bündelung des Strahls 12 ist
nannten öffnung durch vom Strahlauftreffpunkt auf " ' " ~
dem Werkstück herrührende Verunreinigungen und darüber hinaus auch chemische Reaktionen an der
Werkstückoberfläche, wenn das Gas ein inertes Gas ist. Eine Anpassung der Reinigungswirkung des abgezweigten
Teilstroms an die je nach Arbeitsbedingungen, insbesondere nach Abstand des Werkstücks
den Abdichtungsgasstrom hineinragt und zum Bereich relativ höheren Druckes hin schräg von dem Strahl
weg verläuft.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung als Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Bei der dargestellten Vorrichtung wird mittels eines
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