DE1589773A1 - Support for electron window - Google Patents
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Description
8 München, den 24.Jan.19678 Munich, January 24, 1967
Mein Zeichen: P0US-5O75My reference: P0US-5O75
Dipl.-Inn. Kar! WsssefDipl.-Inn. Kar! Wsssef
8 wü^en 13
Hohenstaufenstr. 2, Tel. 33 81118 would like 13
Hohenstaufenstrasse 2, Tel. 33 8111
Ford Motor CompanyFord Motor Company
DEARBORN/Michigan USA
The American RoadDEARBORN / Michigan USA
The American Road
"Abstützung für Elektronenfenster1 "Support for electron window 1
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Elektronen-Entladungsvorrichtung und auf ein Verfahren, um den Dauerausgang solcher Vorrichtungen bei kontinuierlichen Bestrahlungsverfahren quantitativ zu steigern.The invention relates to an improved electron discharge device and to a method for the continuous output of such devices in continuous irradiation processes to increase quantitatively.
Die Benutzung von ionisierender Energie din der Form von hochenergetischen Elektronen findet eine gesteigerte An- . wendung bei einer Vielaahl von Verfahren, einschliesslich derjenigen der Strahlenchemie, der Sterilieierung, der Konservierung usw. Die Entwicklung von durch Strahlung trockenbaren Anstrich- oder Überzugs-Gemischen, d.h. Farben, Lacke usw., hat auf dem Gebiet des Überziehens bedeutende Fortschritte möglich gemacht, die ausser qualitativen Vorzügen 009833/0356 The use of ionizing energy in the form of high-energy electrons is increasing. application in a variety of processes including those of radiation chemistry, sterilization, preservation, etc. the non- qualitative advantages 009833/0356
den Vorteil haben, daß die Trocknungszeiten stark reduziert werden und daß die Raumerfordernisse für die Irocknungsausrüstung wesentlich verringert werden. Das Ausmaß, in welchem eine durch Elektronen eingeleitete Polymerisation eine übliche Hitzehärtung oder andere Trocknungsverfahren beim\Lndustriellen überziehen ersetzen können, hängt indessen von der Erreichbarkeit von Elektronen-Emissionsausrüstungen ab, die für einen Dauerbetrieb geeignet sind.have the advantage that the drying times are greatly reduced and that the space requirements for the drying equipment are substantially reduced. The extent to which a polymerization initiated by electrons, a conventional heat curing or other drying process in the industrial sector However, it depends on the availability of electron emission equipment that are suitable for continuous operation.
Eine hochenergetische Elektronenquelle kann dadurch erzielt werden, daß in einer evakuierten Röhre Elektronen auf hohe Energie beschleunigt werden und daß die hochenergetischen Elektronen über ein geeignetes Elektronenfenster auf den zu bestrahlenden Gegenstand abgestrahlt werden. Um eine Fläche zu bedecken, können die hochenergetischen Elektronen auäder Röhre in der Form einer Schicht oder eines Blattes austreten und der Gegenstand kann auf einer Fördervorrichtung liegen, die ihn quer zu der Elektronenschicht bewegt. In einer derartigen Vorrichtung werden Elektronen als achmaler Strahl innerhalb der evakuierten Röhre beschleunigt und alsdann wird dem Elektronenstrahl, ehe er durch das Elektronenfenster hindurchtritt und aus der Röhre herauskommt, eine rasche Tastbewegung erteilt. Bei einer anderen Vorrichtung wird ein Elektronenstrahl in Blattform innerhalb der Röhre durch ein System einer zylindrischen Elektronenoptik ausgerichtet, (siehe ÜS-Patentschrift 2 602 751 und 2 680 814). Sofern eine genaue Ausrichtung nicht erheblich ist, können die die Elektronen emittierende Kathode oder die Kathoden einfach teilweiseA high-energy electron source can be achieved in that electrons in an evacuated tube to high Energy are accelerated and that the high-energy electrons through a suitable electron window towards the irradiating object are emitted. In order to cover an area, the high-energy electrons can be charged Tube in the form of a sheet or sheet emerge and the object can lie on a conveyor, which moves it across the electron layer. In such a device, electrons are called a narrow beam accelerated inside the evacuated tube and then the electron beam before it passes through the electron window and comes out of the tube, given a quick tactile movement. Another device uses an electron beam in the form of a leaf aligned within the tube by a system of cylindrical electron optics, (see ÜS patents 2 602 751 and 2 680 814). Provided an exact Alignment is not significant, the electron-emitting cathode or cathodes can simply be partial
von einem geeigneten Gehäuse innerhalb der Röhre umschlossen 009833/0356 enclosed by a suitable housing within the tube 009833/0356
werden, welches den Elektronenstrahl beschränkt und auf das Elektronenfenster richtet.which restricts the electron beam and directs it to the electron window.
Das Hauptgehäuse, das Fenster und ein mit einer öffnung versehener Fensterhalter mit geeigneten Dichtungen, Befestigungsmitteln usw. umschliessen und bilden eine im wesentlichen gasdichte Emissionskammer, die durhh Leitungen und Pumpvorrichtungen von Gas evakuiert ist, zqB. auf einen Luftdruck von etwa 10 mm Hg. Das Elektronenfenster, durch welches die hochenergetischen Elektronen aus der Beschleunigerröhre abstrahlen, ist ein dünnes Blech aus verhältnismässig leichtem Metall. Das Fenster sollte so dünn wie möglich sein, damit die Elektronen mit minimalem Verlust an Energie hindurchtreten· Andererseits muß das Fenster ausreichend mechanische Festigkeit besitzen, um einer Druckdifferenz von etwa einer Atmosphäre zu widevs· <*h*»"t da die Innenseite der evakuierten Emissionskammer ausgesetzt 1st, während die Aussenseite normalerweise dem umgebenden Luftdruck ausgesetzt ist.The main housing, the window and a window holder provided with an opening enclose with suitable seals, fastening means etc. and form an essentially gas-tight emission chamber which is evacuated from gas by lines and pumping devices, e.g. to an air pressure of about 10 mm Hg. The electron window through which the high-energy electrons emit from the accelerator tube is a thin sheet of relatively light metal. The window should be as thin as possible so that the electrons with minimal loss pass energy · On the other hand, the window sufficient mechanical strength must possess to a pressure difference of about one atmosphere to widevs · <* h * "" t since the inside of the evacuated Emission chamber is exposed, while the outside is normally exposed to the surrounding air pressure.
Die Menge an Strahl-Strom, die durch das Elektronenfenster übertragen werden kann, bestimmt sich aus den physikalischen Eigenschaften des Fensters und der Energie des auftreffenden Strahles. Ein Teil der Strahlenergie ist unvermeidbar in der Form von Wärme gegeben, während die Elektronen durch das Fenster hindurchtreten. Der Strom durch das Fenste-τ kann gesteigert werden, bis die sich ergebende Temperatursteigerung in dem Fenster einen Punkt erreicht, bei welchem die Kombination der angesetzten Kräfte, einschliesslich des erwähntenThe amount of beam current that can be transmitted through the electron window is determined by the physical Properties of the window and the energy of the incident beam. Part of the beam energy is unavoidable in the Given form of heat as the electrons pass through the window. The current through the window τ can be increased be until the resulting temperature increase in the window reaches a point at which the combination the applied forces, including those mentioned
Druckunterschiedes, ausreicht, das Fenster einzuknicken. Der 009833/0356 Pressure difference, sufficient to buckle the window. The 009833/0356
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
mit einer öffnung versehene, das Fenster haltende Teil, der das Fenster umrahmt und bildet, bildet ausserdem ein Mittel für einen Wärmeaustausoh am Umfang mit dem Fenster. Es wurde auch vorgeschlagen, diese übertragung dadurch zu unterstützen, daß der das Fenster haltende Teil mit einem geeigneten Kühlmittel in Berührung gebracht wurde, (siehe z.B. US-Patentschrift 2 722 720). Der Abstand zwischen der Mitte des Fensters und seiner Umfangsberührung und die geringe Stärke des Fensters beschränken diesen Austausch beide. Durch die US-Patentschrift 1 907 507 wurde ausserdem vorgeschlagen, eine physikalische Stütze für die dünnen Metallfenster von Elektronenentladungsvorrichtungen vorzusehen, indem an dasprovided with an opening, the window holding part, the frames and forms the window, also forms a means for a heat exchange at the periphery with the window. It was also proposed to support this transmission in that the part holding the window with a suitable coolant (see e.g. U.S. Patent 2,722,720). The distance between the center of the Window and its perimeter contact and the thinness of the window both limit this exchange. Through the US Patent 1,907,507 has also been proposed to provide physical support for the thin metal windows of To provide electron discharge devices by connecting to the
f.
Fenster ein Gitter aus Molybden gesetzt oder gelötet würde, welches in Honigwabenform zusammengesetzt war, um das Fenster
zwischen seinem Umfang so abzustützen, daß es in eine Anzahl Einheiten oder Bereiche unterteilt wurde.f.
Window a grid of molybdenum would be set or soldered, which was assembled in a honeycomb shape to support the window between its perimeter so that it was divided into a number of units or areas.
Es wurde jetzt festgestellt, daß die dauernde Ausgangskapazität eines auf ein Fenster beschränkten Elektronenbeschleunigers mannigfach gesteigert werden kann, indem eine wirksame Wärmeübertragung direkt aus einer Anzahl Bereichen eines Elektronenfensters innerhalb seines Umfanges vorgesehen wird, während diese Zwischenbereiche mit einer direkten physikalischen Stütze versehen werden.It has now been found that the sustained output capacitance of a windowed electron accelerator Can be increased in many ways by providing effective heat transfer directly from a number of areas of a Electron window is provided within its perimeter, while these intermediate areas with a direct physical Support are provided.
Die Steigerung des dauernden Schleunigerausstosses wird bewirkt, indem ein neues, das Fenster stützendes Gitter und eine Wärmeabfuhr zwischen der Kathode und dem Elektronenfenster 009833/0356 The increase in the permanent Schleuniger emission is brought about by a new grid supporting the window and heat dissipation between the cathode and the electron window 009833/0356
eingesetzt wird. Die Querteile des Gitters, die zusammen mit der seitlichen Abstützung das Fenster bilden, sind so konstruiert und angeordnet, daß sie die Aufnahme von Elektronen durch das Gitter auf einen kleinen Bruchteil des Strahlstromes beschränken, vorzugsweise auf weniger als etwa 25Ji des gesamten Strahles, der auf das Fenster gerichtet ist.is used. The cross pieces of the lattice that come together with the lateral support forming the window, are constructed and arranged so that they can accommodate electrons through the grid to a small fraction of the beam current, preferably less than about 25Ji of the entire beam directed at the window.
Die Raumeinteilung der Gitterteile bildet einen Kompromiß zwischen den Vorteilen maximaler physikalischer Abstützung und der Wärmeabsorbtion einerseits und den Vorteilen minimaler Aufnahme von Elektronen, die zwischen Kathode und dem Fenster strömen. Das Gitter besteht vorzugsweise aus einer Anzahl quer verlaufender Querteile mit im wesentlichen gleichen Zwischenräumen, sodaß bei jeder gegebenen Grosse der Elektronenaufnahme der maximale Abstand zwischen jeder Stelle an dem Fenster und dem nächsten Teil des Gitters so klein wie möglich wird.The division of space in the lattice parts forms a compromise between the advantages of maximum physical support and the heat absorption on the one hand and the advantages of minimal uptake of electrons between the cathode and the Stream windows. The grid preferably consists of a number of transverse cross members with substantially the same Gaps, so that for any given size of electron uptake, the maximum distance between each point on the window and the next part of the grille becomes as small as possible.
Die Abmessungen und der Abstand der Querteile können je nach den Erfordernissen einer Anwendung geändert werden, wobei die Beanspruchungstoleranzen des Fenstermaterials sowie die Energiemenge, die von dem Fenster in der Zeiteinheit absorbiert wird, berücksichtigt werden müssen, um auf das Werkstück in der Zeiteinheit eine gegebene Elektronenmenge von gegebener Energie einwirken zu lassen. Bei einer Anwendung, bei der die Erfordernisse der Elektronenübertragung so sind, daß die Beanspruchungstoleranzen eines nicht unterstützten Fensters nur durch Grenzbeträge überschritten werden sollen,The dimensions and spacing of the cross members can be changed depending on the needs of an application, with the stress tolerances of the window material as well as the amount of energy absorbed by the window in the unit of time will have to be taken into account to get a given amount of electrons on the workpiece in the unit of time to let the given energy act. In an application where the electron transfer requirements are such, that the stress tolerances of an unsupported window should only be exceeded by limit amounts,
können die Querteile voneinander bis zu etwa 2,5 cm Abstand 009833/0356 009833/0356 , the cross pieces can be spaced up to about 2.5 cm apart
voneinander haben und die gesamte Direktauf nähme des Elektronenstrahles kann etwa 2% hiervon betragen· Bei den »eisten Anwendungen ist es indessen vorteilhaft» einen merklich kleineren Abstand zu verwenden, d.h. im Bereich von etwa 1,25 mm bis etwa 6 mm.from each other and the total direct uptake of the electron beam can be about 2% .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Metallgitter eine Umfangsstütze für die Querteile, die als Wärmeabfuhr dient und ausreichend Masse, Oberflächenbereich und Wärmeleitfähigkeit besitzt, um die erforderlichen Wärmemengen aus dem Fenster über die Querteile fortlaufend zu absorbieren, ohne dass eine Wärmeaustauschflüssigkeit angewendet wird. Die Masse dieser Umfangsstütze kann verringert werden, sofern sie in engem Wärmeaustausch mit einemjlüssigen Kühlmittel, wie z.B. Wasser oder Luft steht, indem das Kühlmittel dauernd über den Umfang oder durch das Innere Stütze strömt.In a preferred embodiment, the metal grid has a circumferential support for the cross members, which serves as heat dissipation and sufficient mass, surface area and Has thermal conductivity in order to continuously increase the required amount of heat from the window via the transverse parts absorb without applying a heat exchange fluid. The mass of this circumferential support can be reduced if it is in close heat exchange with a liquid coolant, such as water or air, by the coolant flows continuously over the circumference or through the inner support.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform stehen die Querteile des Metallgitters dauernd unter Wärmeaustausch mit einem flüssigen Kühlmittel, während die Beschleunigungs vorrichtung in Betrieb ist. Bei dieser Ausführungsform tritt das Kühlmittel vorzugsweise durch einen oder mehrere Leitungsquerteile hindurch, die mit dem Fenster in Beruh- ' rung stehen.In a second preferred embodiment, the transverse parts of the metal grid are constantly under heat exchange with a liquid coolant, while the acceleration device is in operation. In this embodiment, the coolant occurs preferably by one or more cross-members through line associated with the window in Beruh- 'tion.
und/oder Legierungen mit einer Wärmeleitfähigkeit verwen-009^33/0356and / or alloys with a thermal conductivity are used
det, die nicht wesentlich unter derjenigen des Kupfers liegt und zwar bei allen Ausführungsformen. Wenn keine tfäraeaustauschflüsslgkelt angewendet wird, ist die Verwendung derartiger Metalle wesentlich. Der Ausdruck"nicht wesentlich unter derjenigen des Kupfers" bedeutet den Einschluß von Aluminium sowie Metalle mit höherer Leitfähigkeit, wie Z-B. Silber.det that is not significantly below that of copper is in all embodiments. If no When fluid exchange fluid is used, the use of such metals is essential. The phrase "don't substantially below that of copper "means the inclusion of aluminum as well as metals with higher conductivity, such as Z-B. silver.
Die Tiefe der Querteile sollte wenigstens zweimal so groß sein, wie die Breite derjenigen Seite, die das Fenster berührt. Der Elektronenaufnahraebereich der Querteile ist vorzugsweise nicht viel größer,- als der das Fenster berührende Bereich. Die größeren Flächenbereiche der Querteile verlaufen vorzugsweise parallel zu dem Strahl. Wenn der Strahl abtastet, so ist es vorteilhaft, die Flucht der Querteile mit Bezug auf ihre EndstOtzen einzustellen, sodafi ein maximaler Vorteil der Abtastung erreicht wird.The depth of the cross members should be at least twice as great as the width of the side that touches the window. The electron pick-up area of the transverse parts is preferably not much larger than that in contact with the window Area. The larger surface areas of the transverse parts preferably run parallel to the beam. When the beam scans, it is advantageous to adjust the alignment of the cross members with respect to their end supports, so that a maximum benefit of scanning is achieved.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steigerung des Auslasses von ionisierender Energie aus einer evakuierten Elektronen-Beschleunigungsröhre zu schaffen, bei dem der Ausgang von der Übertragungskapazität des Elektronenfensters begrenzt wird.An object of the invention is to provide a method for increasing the discharge of ionizing energy from a evacuated electron accelerator tube in which the output is limited by the transmission capacity of the electron window.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Elektronenbeschleunigung zu schaffen, die bei einem kontinuierlichen Bestrahlungsverfahren verwendet werden kann.Another object of the invention is to provide an improved electron accelerating apparatus used in a continuous irradiation process can be used.
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Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, auf der zeigen:These and other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention based on the drawing, on which show:
Fig. 1 eine teilweise schematische Darstellung einer Elektronen-Entladungsvorrichtung gemäss der Erfindung, wobei Teile der Vorrichtung im Schnitt gezeichnet sind. Bei dem Verfahren wird ein Blech, welches sich auf einer Vordervorrichtung quer bewegt, an der Oberfläche bestrahlt.Fig. 1 is a partially schematic representation of an electron discharge device according to the invention, parts of the device being drawn in section. In which In the method, a metal sheet, which moves transversely on a front device, is irradiated on the surface.
Fig. 2 ein Blech, welches als Elektronenfenster für die Vorrichtung nach Fig. 1 dient.Fig. 2 is a sheet metal which is used as an electron window for the Device according to Fig. 1 is used.
Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform der Kombination des das Fenster stützenden Gitters mit einer Wärmeableitung, die bei einer Vorrichtung nach Fig. 1 verwndet werden können.3 is a diagrammatic representation of an embodiment of the combination of the grille supporting the window with a heat dissipation that can be used in a device according to FIG.
Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung des mit einer öffnung versehenen Halteteiles für das Fenster, der das Fenster nach Fig. 2 umrahmt und es in Berührung mit dem Gitterstützteil und der Wärmeableitung nach Fig. 3 hält.4 shows a diagrammatic representation of the with an opening provided holding part for the window, which frames the window of Fig. 2 and it in contact with the grid support part and the heat dissipation of Fig. 3 holds.
Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung einer anderen Ausführungsform der Kombination des Fenstergitters mit der Wärmeableitung die bei iiner Vorrichtung nach Fig. 1 benutzt werden kann.Fig. 5 is a diagrammatic representation of another embodiment the combination of the window grille with the heat dissipation used in the device according to FIG can be.
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Pig. 1 zeigt das untere Ende einer Elektronen-Beschleunigerröhre, bestehend aus einem Hauptgehäuse 1 mit einer Kathodenvorrichtung 3. Die Kathodenvorrichtung 3 besteht aus einem Kathodengehäuse 5 mit einer länglichen öffnung 7» die sich über den grössten Teil der unteren Seite erstreckt. In dem Gehäuse 5 sitzen zwei Sammelschienen 9 und 11, die zwischen sich in elektrischer Verbindung eine Anzahl Wolframdraht-Fäden 13 halten, die als Kathoden dienen. Die öffnung 7 hat eine Abmessung und Ausbildung, sodaß sie eine Schicht Elektronen aus den Fäden 13 in den Fensterbereich richtet. Bei Ausführungsformen, bei denen ein abgetasteter Strahl benutzt wird, wird ein sich änderndes magnetisches Feld verwendet, um den Elektronenstrahl so auszurichten, daß er die gewünschte Verteilung der Elektronen über die Fensteroberfläche bewirkt. In elektrischer Verbindung mit den Sammelschienen 9 und 11 stehen Leiter 15 und 17, die im Betrieb elektrisch mit dem negativen Anschluss einer-nicht dargestellten elektrischen Gleichstromquelle verbunden sind und die von dem Gehäusejl und dem Gehäuse 5 isoliert sind. Der Strom, der den negativen Enden 15 und 17 zugeführt wird, wird durch übliche elektrische Mittel gesteuert, sodaß eine geringe Potentialdifferenz, z.B. 5 Volt, zwischen den negativen Enden 15 und 17 besteht, um einen Strom durch die Fäden 13 zu schicken.Pig. 1 shows the lower end of an electron accelerator tube, consisting of a main housing 1 with a cathode device 3. The cathode device 3 consists of a cathode housing 5 with an elongated opening 7 » which extends over most of the lower side. In the housing 5 sit two busbars 9 and 11, which hold a number of tungsten wire threads 13 in electrical connection between them, which serve as cathodes. The opening 7 has a dimension and design so that it directs a layer of electrons from the threads 13 into the window area. In embodiments in which a scanned beam is used, a changing magnetic field is used to direct the electron beam to cause the desired distribution of electrons over the window surface. In electrical connection with the busbars 9 and 11 are conductors 15 and 17 which, during operation, are electrically connected to the negative connection of an electrical direct current source (not shown) and which are insulated from the housing 1 and the housing 5. The current supplied to the negative ends 15 and 17 is controlled by conventional electrical means so that there is a small potential difference, for example 5 volts, between the negative ends 15 and 17 in order to send a current through the threads 13.
Eine Leitung 19 bildet das positive Ende und steht elektrisch in Verbindung mit dem Gehäuse 1 und mit Masse.A line 19 forms the positive end and is electrically connected to the housing 1 and to ground.
Am unteren Ende des Gehäuses 1 ist durch geeignete Befesti-009833/0356 At the lower end of the housing 1 is 009833/0356
guöngsmittel, z.B. Bolzen, Klemmen, Schrauben usw. das das Fenster tragende Gitter und die Wärmeableitung 21 nach Flg. befestigt. Das Gitter 21 besteht aus Kupfer und besitzt eine In der Mitte angeordnete, In Längsrichtung verlaufende öffnung 23. In Schlitzen 27 sitzen eine Anzahl kupferne Querteile 25 und verlaufen quer zur öffnung 23· Das Gitter 21 besitzt ausserdem eine Anzahl mit Gewinde versehener öffnungen 29, deren Zweck noch beschrieben wird. Ausserdem besitzt das Gitter 21 eine Umfangsnut 31, die so gestaltet ist, daß sie eine Leitung 33 aufnehmen kann, um ein Wärmeaustauschmittel wie z.B. Wasser in Wärmeaustausch mit dem Gitter 21 zu bringen.Guöngsmittel, e.g. bolts, clamps, screws, etc. that that Window-bearing grids and the heat dissipation 21 according to Flg. attached. The grid 21 is made of copper and has a Opening arranged in the middle and running in the longitudinal direction 23. A number of copper cross members 25 are seated in slots 27 and run transversely to the opening 23. The grid 21 also has a number of threaded openings 29, the purpose of which will be described. The grid also has 21 a circumferential groove 31 designed to receive a conduit 33 for a heat exchange medium such as water to bring in heat exchange with the grid 21.
Unter dem Gitter 21 sitzt ein das Fenster bildendes Blech 41 und zwar ein dünnes Metallblech aus Aluminium, Litium, Titan, Beryllium, einer Legierung z.B. Aluminium und Kupfer, Aluminium und Beryllium, Magnesium und Thorium, nicht rostendem Stahl und so weiter. Es sitzt so, daß es die öffnung 23 des Gitters 21 an der einen Seite der öffnung 23 abdeckt in ausreichendem Abstand, daß es an dem Gitter 21 durch den das Fenster haltenden Block 51 befestigt werden kann. Das das Fenfeter bildende Blech 41 steht elektrisch mit dem Gehäuse 1 In Verbindung und dient als Anode. Der das Fenster haltende Block 51 besitzt eine mittlere öffnung 53 von gleicher Grosse f und Gestalt wie die öffnung 23 sowie eine Anzahl mit Gewinde versehener Bohrungen 55. Die öffnung 53 umrahmt das Fenster sachgemäss. Die öffnungen 55 bilden ein Mittel zur Befestigung des das Fenster haltenden Blockes 51 an dem Gitter 21, so daß das das Fenster bildende Blech 41 mit dem Gitter verklemmt wird. Der das Fenster haltende Block 51» das Fenster 009833/0356 A sheet metal 41 forming the window sits under the grille 21, namely a thin metal sheet made of aluminum, lithium, titanium, beryllium, an alloy such as aluminum and copper, aluminum and beryllium, magnesium and thorium, stainless steel and so on. It sits in such a way that it covers the opening 23 of the grille 21 on one side of the opening 23 at a sufficient distance so that it can be attached to the grille 21 by the block 51 holding the window. The sheet metal 41 forming the window is electrically connected to the housing 1 and serves as an anode. The window holding block 51 has a central opening 53 f of the same size and shape as the opening 23 and a plurality of threaded bores 55. The opening 53 frames the windows properly. The openings 55 form a means for fastening the block 51 holding the window to the grid 21, so that the sheet metal 41 forming the window is clamped to the grid. The block 51 holding the window »the window 009833/0356
Blech Hl9 das Gitter und die Wärmeableitung 21 sowie das Gehäuse 1 sind, wie beschrieben, aneinander befestigt, wobei, wenn notwendig, geeignete Dichtungen, Dichtungsringe usw., die nicht dargestellt sind, verwendet werden können, um eine vakuumdichte Abdichtung des unteren Endes des Gehäuses 1 zu erreichen· Die Fig. 1 zeigt ausserdem ein Förderband 61 sowie ein Furnierblatt 63» welches durch angedeutete Elektronenstrahlen hindurchgeführt wird.Sheet Hl 9, the grid and the heat dissipation 21 and the housing 1 are, as described, attached to one another, whereby, if necessary, suitable seals, sealing rings, etc., which are not shown, can be used to create a vacuum-tight seal of the lower end of the To reach the housing 1. FIG. 1 also shows a conveyor belt 61 and a veneer sheet 63 which is passed through indicated electron beams.
In Flg. 5 1st eine zweite Ausführungsform des das Fenster tragenden Gitters und der Wärmeableitung dargestellt, die aus einem ümfangsträger 71 mit einer Anzahl Gewindeöffnungen 73 zur Befestigung des Gitters an einem Fensterträger und/oder einer Beschleunigerröhre besteht, wobei eine Anzahl quer verlaufender Leitungen 75 für Kühlmittel und eine Anzahl längs verlaufender Querteile 77 vorgesehen sind, die zwischen die Leitungen 75 und zwischen die Endlider oder die Leitungen und den Umfangsträger 71 eingesetzt sind.In Flg. 5 is a second embodiment of the window bearing grille and the heat dissipation that comes from a circumferential support 71 with a number of threaded openings 73 for fastening the grille to a window support and / or an accelerator tube, with a number of transverse lines 75 for coolant and a number longitudinal extending cross members 77 are provided which between the lines 75 and between the end lids or the lines and the circumferential carrier 71 are used.
Die Vorteile- der beschriebenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus folgendem Beispiel:The advantages of the described invention result in particular from the following example:
Es wurden Metallfolienfenster, eine Aluminium-Kupferlegierung von 0,025 mm Dicke, enthaltend 11,5 t Kupfer, 1,5 % Magnesium, 0,6% Mangan, Rest im wesentlichen Aluminium, auf WiderstandThere were metal foil window, an aluminum-copper alloy of 0.025 mm thickness, containing 1 1.5 tonnes of copper, 1.5% magnesium, 0.6% manganese, balance essentially aluminum, resistance
gegen Beanspruchung in einer evakuierten Elektronenröhre ge-009833/0356 against stress in an evacuated electron tube 009833/0356
testet. Die Aussenseitender Fenster waren dem atmosphärischen Druck ausgesetzt. Der innere Druck lag im Bereich von 2,5 x 10"^ bis etwa 5 χ ΙΟ* jnm Hg.tests. The outside of the windows were atmospheric Exposed to pressure. The internal pressure ranged from 2.5 x 10 "^ to about 5 χ ΙΟ * jnm Hg.
Es wurde zunächst ein Fenster getestet, wobei die Stütze and der Wärmeaustausch auf seinen ümfangs-Halteblock beschränkt waren. Ein Taststrahl mit einem Potential von 150 KV wurde gegen das Fenster gerichtet. Die Aufnahmefläche des Fensters betrug 3 cm2 . Das Fenster hielt den Elektronenstrom nicht aufrecht, der am Fenster eine Dichte von 28 W/cm hatte.A window was first tested with the support and heat exchange limited to its circumferential support block. A probe beam with a potential of 150 KV was directed towards the window. The receiving area of the window was 3 cm 2 . The window did not maintain the flow of electrons, which at the window had a density of 28 W / cm.
Es wurde ein zweites Fenster aus der gleichen Folie in der gleichen Weise getestet, mit der Ausnahme, daß eine Fensterabstützung und Wärmeableitung nach Fig. 3 zwischen das Fenster und die Elektronenemissionseinrichtung eingesetzt wurde und in Kontakt mit dem Fenster gebracht wurde. Die Aussenabmessungen des Gitters, dh» der ümfangsabstützung für die Querteile des Gitters war etwa 38 cm in der Länge, etwa 7,5 cm in der Breite und etwa 6,3 mm in der Dicke. Die öffnung hatte etwa 10 cm Länge und etwa 9»5 mm Breite. Die Querteile waren etwa 12,5 mm lang, etwa 6,3 mm tief (ihre Fläche paralell zu dem Elektronenstrahl) und etwa 0,5 mm breit.(Die das Fenster berührende Fläche und die Aufnahmefläche für den Strahl). Die Querteile sassen etwa 1,6 mm in Schlitzen zu jeder Seite der öffnung der Umfangsstütze und hatten einen Abstand von etwa 2,5 mm. Unter dan gleichen Bedingungen, bei denen das unabgestützte Fenster versagte, hatte der Strahl keine bemerkenswerte Wirkung auf das Fenster. Die Fläche für die Strahlaufnahme wurde aufA second window made from the same film was tested in the same way, with the exception of a window support and heat sink as shown in Fig. 3 was inserted between the window and the electron emission device and was brought into contact with the window. The external dimensions of the grid, ie »the circumferential support for the transverse parts of the Lattice was about 38 cm in length, about 7.5 cm in width and about 6.3 mm in thickness. The opening was about 10 cm long and about 9 »5 mm wide. The cross pieces were about 12.5 mm long, about 6.3 mm deep (its surface parallel to the electron beam) and about 0.5 mm wide (the one touching the window Area and the receiving area for the beam). The cross-pieces sat about 1.6 mm in slots on each side of the opening of the Circumferential support and were about 2.5 mm apart. Under the same conditions as the unsupported window failed, the beam had no noticeable effect on the window. The area for the beam recording was on
2
10 mm vermindert und das Fenster wurde einer Beanspruchung "2
10 mm reduced and the window was subjected to a stress "
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von allmählich steigender Intensität unterworfen, um ein Versagen hervorzurufen. Nachdem es wiederholten Steigerungen der Kraftdichte widerstand, konnte es einen Elektronenstrom nicht mehr aushalten, der an dem Fenster eine Kraftdichte von etwasubjected to gradually increasing intensity to cause failure. After there are repeated increases in Resisted force density, it could no longer withstand a stream of electrons, which at the window a force density of about
2
315 W/cm hervorrief. Es kann also eine zehnfache Steigerung im übertragenden Strom mit vergleichbaren Penstern erreicht
werden, wenn nach der Erfindung verfahren wird.2
315 W / cm. A ten-fold increase in the transmitted current can therefore be achieved with comparable pensters if the method is used according to the invention.
Es wurde ein drittes Fenster aus der gleichen Folie mit einem nicht tastenden Strahl getestet. Das Fenster-Stützgitter und die Wärmeableitung hatte eine gleiche Ausbildung, maß indessen etwa 43 cm in der Länge, 12,5 cm in der Breite und 1,25 cm in der Dicke. Die Querteile sassen etwa mit ^^7 mm Abstand in der öffnung von etwa 30 cm Länge und etwa 2,5 cm Breite. Die Querteile massen etwa 2,9 cm in der Länge, 1,25 cm in der Tiefe und wiederum o,5 mm in der Breite. Sie saßen etwa 1,6 mm in Schlitzen an jeder Seite der öffnung in der Umfangsabstützung. Es wurde ein Potential von 170 KV benutzt. Die Fensterfläche, die der Elektronenstrahl traf, hatte 22cm . Das Fenster hielt ohne den Anschein eines Versagens eine Kraftdichte von 66 W/cm bei Testläufen von etwa acht Stunden aus, bis mehrere hundert Betriebsstunden angesammelt waren.A third window made from the same film was tested with a non-probing beam. The window support grille and heat sink were of the same design, but measured approximately 43 cm in length, 12.5 cm in width and 1.25 cm in thickness. The transverse parts sat about 7 mm apart in the opening, about 30 cm long and about 2.5 cm wide. The cross sections measured about 2.9 cm in length, 1.25 cm in depth and again 0.5 mm in width. They sat about 1.6 mm in slots on each side of the opening in the circumferential support. A potential of 170 KV was used. The window area that the electron beam hit was 22 cm. The window withstood a power density of 66 W / cm without the appearance of failure in test runs of about eight hours until several hundred hours of operation were accumulated.
Als Wärmeaustauschmittel am Umfang des Fenster-Stützgitters und zur Senkung der Wärme bei den Tests, bei denen die Gitter verwendet wiirden, wurde Anzapfwasser benutzt. Ausserdem wurden grosse Steigerungen in der Aufrechterhaltung dei&raftdichtenAs a means of heat exchange around the perimeter of the window support grille and to lower the heat in the tests where the grille is used were used, tap water was used. Also were great increases in the maintenance of density
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mit Kupfergittern erreicht, ohne daß ein flüssiges Kühlmittel verwendet wurde.achieved with copper grids without the use of a liquid coolant.
Die hier beschriebenen Elektrdtnenentladungs vorrichtungen können über einen grossen Bereich von Potentialen betrieben werden. Für die Polymerisation von in Strahlung härtbaren, olefinisch ungesättigten übörzugsmaterialien sind Potentiale im Bereich von etwa 150 bis etwa 450 KV vorteilhaft.The electrode discharge devices described here can operated over a wide range of potentials. For the polymerization of radiation-curable, olefinic unsaturated coating materials are potentials im Range from about 150 to about 450 KV is advantageous.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen und auf das Beispiel, vielmehr sind Abänderungen in der Konstruktion und im Betrieb der Vorrichtung möglich, ohne aus dem Rahmen des Erfindungsgedankens herauszutreten. The invention is not limited to the described embodiments and to the example, but rather are modifications possible in the construction and operation of the device without going beyond the scope of the inventive concept.
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