DE1808719B2

DE1808719B2 - Verfahren und Vorrichtung zusn Be handeln von Oberflachen, insbesondere zum Harten von Lackschichten, durch Be strahlung mit Ladungstragerstrahlen

Info

Publication number: DE1808719B2
Application number: DE1808719A
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Dipl.-Phys. 8000 Muenchen Steigerwald
Original assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Current assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Priority date: 1968-11-13
Filing date: 1968-11-13
Publication date: 1973-09-20
Also published as: CH504780A; GB1284784A; BE741623A; NL6917019A; US3687716A; DE1808719A1; DE1808719C3; JPS4910818B1; FR2023187B1; FR2023187A1

Description

Da genügend intensive Ladungsträgerstrahlen im Hochvakuum erzeugt werden müssen, wird bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen der angegebenen Art entweder der in einer Hochvakuumkammer erzeugte Ladungsträgerstrahl in einen unter höherem Druck, beispielsweise Atmosphärendruck, stehenden Bestrahlungsraum ausgeschleust, etwa mit Hilfe von strahlungsdurchlässigen Fenstern, oder es wird der zu bestrahlende Gegenstand in einen unter Vakuum stehenden Bestrahlungsraum eingebracht oder eingeschleust.

Bei der zuerst genannten Verfahrensweise erspart man sich den Aufwand für eine evakuierbare Arbeitskammer und die damit verbundenen Hilfsaggregate wie Vakuumschleusen und Pumpen. Deshalb hat man dieses Verfahren in der Praxis bisher im allgemeinen vorgezogen. Dabei wurde der Arbeitsraum meist unter normalem Atmosphärendruck gehalten, und der Ladungsträgerstrahl wurde aus dem unter Hochvakuum stehenden Strahlerzeuger durch ein möglichst gut strahlendurchlässiges Fenster, beispielsweise aus dünnem Aluminium, ausgeschleust. Dabei mußte man jedoch wegen der unvermeidlichen Strahlungsabsorption im Fenster sehr hohe Beschleunigungsspannungen und Teilchengeschwindigkeiten anwenden, so daß der dafür erforderliche verhältnismäßig hohe bauliche Aufwand den kostenmäßigen Vorteil, der durch den Verzicht auf eine evakuierte Arbeitskammer erzielt wurde, zum Teil wieder aufhob. Außerdem war die

Ausnutzung der Strahlung bei der Behandlung verhältnismäßig dünner Schichten, z. B. Lackschichten, nur gering, da schnelle Teilchen ein hohes Durchdringungsvermögen haben. Darüber hinaus waren bei praktisch brauchbaren Abständen zwischen dem Fenster und dem zu bestrahlenden Gegenstand die Absorptionsverluste und die unerwünschte Streuung in der den Gegenstand umgebenden Atmosphäre auch bei hohen Teilchengeschwindigkeiten bereits recht störend.

Die zweitgenannte Möglichkeit, den zu bestrahlenden Gegenstand in einem evakuierten Arbeitsraum zu bestrahlen, wurde im allgemeinen nur bei verhältnismäßig kleinen und/oder strangförmigen Gegenständen angewendet. Andererseits bietet diese Arbeitsweise jedoch den Vorteil, daß niedrigere Teilchengeschwindigkeiten verwendet werden können und störende Streuungen an Fenstermateriai oder in einer den Gegenstand umgehenden Gasatmosphäre weitgehend vermieden werden. Niedrige Teilchengeschwindigkeiten sind vorteilhaft, weil die Kosten für den Strahlerzeuger sehr stark von der benötigten Teilchenbeschleunigung abhängen und weil die Durchdringungsfähigkeitgeringer ist, so daß auch in dünnen Schichten, beispielsweise Lackschichten, ein erheblicher Teil der Strahlungsenergie absorbiert werden kann und die zur Strahlerzeugung aufgewendete Leistung somit besser ausgenutzt wird.

Mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Behandeln von Oberflächen, und zwar sowohl bei Verfahren der zuerst beschriebenen, in der Praxis eingeführten Art mit strahlungsdurchlässigem Fenster und hohen Teilchengeschwindigkeiten, als auch bei den zuletzt beschriebenen Verfahren mit evakuierbarer Arbeitskammer konnten bisher nur sehr einfache Oberflächenformen behandelt werden, wie sie beispielsweise bei Bändern, Platten oder Folien vorkommen. So sind beispielsweise ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestrahlung eines Kunststoffüberzuges auf einem draht- oder bandförmigen, elektrisch leitenden Träger mit Ladungsträgerstrahlen bekannt (deutsche Auslegeschrift 1025 475). bei denen der Kunststoffträger durch eine kontinuierliche Vakuumschleuse hindurchgeschleust und in deren Hochvakuumraum der Bestrahlung mindestens einer Ladungsträgerstrahlungsquelle ausgesetzt wird, wobei der Kunststoffträger die Endelektrode des Beschleunigungssystems der Strahlquelle bildet. Die Strahlquelle konnte dabei ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu dem Kunststoffträger angeordnet sein, oder es waren mehrere Ladungsträgerstrahlungsqueilen vorgesehen und vorzugsweise gleichmäßig verteilt und konzentrisch in bezug auf die Führung des zu bestrahlenden Kunststoffträgers angeordnet.

Im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen bekannten Verfahren mit hohen Teilchengeschwindigkeiten und strahlungsdurchlässigem Fenster ist ferner schon vorgeschlagen worden, kompliziertere Oberflächenformen wie sie z.B. bei Rohren u.dgl. vorkommen, in der Weise zu behandeln, daß man entweder mehrere Strahlqucllen verwendet oder das slrahlungsdurchlässigc Fenster und die Anode, in der sich dieses Fenster normalerweise befindet, der Oberfläclienform der zu behandelnden Gegenstände anpaßt. Dieser letztgenannte Vorschlag macht deutlich, daß es bei den bekannten Verfahren mit Aussehleusung des Strahls in einen Raum höheren Gasdrucks entscheidend darauf ankommt, den Abstand zwischen dem strahlungsdurchlässigen Fenster und dem Gegenstand so gering wie möglich zu halten, um Absorption und Streuung in der den Gegenstand umgebenden Atmosphäre gering zu halten.

Es ist ferner schon vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift 1050459), die Durchstrahlung von dicken Gegenständen mit schnellen Elektronen dadurch zu verbessern, daß man den Elektronenstrahl in zwei Komponenten aufgespaltet und die eine Kom-

ponente direkt auf eine Seite des Gegenstandes auftreffen läßt, während die andere Komponente durch ein Ablenkfeld um 180° umgelenkt und auf die entgegengesetzte Seite des Gegenstandes geleilet wird. Bei diesem bekannten Verfahren müssen ohnehin wegen der Dicke der zu bestrahlenden Gegenstände verhältnismäßig schnelle Elektronen verwendet werden, so daß es verständlich erscheint, daß bei diesem bekannten Verfahren die beschriebene Arbeitsweise mit Ausschleusung des Strahls durch ein strahlendurchlässiges Fenster angewendet wird. Dabei wird ein nur schwach fokussierter Strahl mit verhältnismäßig großem Querschnitt verwendet, der die ganze Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes einschließt. Bei diesem Verfahren ist es nachteilig, daß wegen der hohen Elektronengeschwindigkeit ein verhältnismäßig starkes Ablenkfeld erforderlich ist, und die durch die Umlenkung erforderliche Länge des Strahlweges führt, da keine unter vermindertem Druck stehende Arbeitskammer verwendet wird, notwendigerweise zu verhältnismäßig hohen Verlusten durch Absorption und Streuung in der Gasatmosphäre. In der Praxis konnte sich dieses Verfahren deshalb nicht durchsetzen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen insbesondere zum Härten von Lackschichten, /1 schaffen, die ohne bauliche Änderungen für Gegenstande beliebiger und auch komplizierter Oberflächenformen verwendbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Oberflächen, insbesondere zum Härten von Lackschichten, von Gegenständen durch Bestrahlung mit Ladungsträgerstrahlen, insbesondere Elektronenstrahlen, bei

dem der Gegenstand in eine unter vermindertem Druck gehaltene Arbeitskammer eingebracht und ein von einer Strahlquelle ausgehender Ladungsträgerstrahl abgelenkt und auf die zu behandelnde Oberfläche geleitet wird, wobei das Verfahren dadurch ge-

kennzeichnet ist, daß der in an sich bekannter Weise durch freie Offnungen ausgeblendete Strahl mittels steuerbarer Ablenkfelder auf der Oberfläche entlanggeführt und in Abhängigkeit von der Form des Gegenstandes dosiert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die eingangs beschriebene Arbeitsweise verwendet, bei der der Gegenstand in eine evakuierte Arbeitskammer eingebracht wird. Wie schon weiter vorn angedeutet, ergeben sich dabei gegenüber der Arbeits-

fio weise mit ausgeschleustem Strahl beträchtliche Vorteile durch bessere Ausnutzung der Strahlungsenergie und geringeren Aufwand beim Strahlerzeuger, so daß schon wegen dieser Vorteile der bauliche Mehraufwand für eine evakuierbare Arbeitskammer annehmbar erscheint; die Evakuierung selbst macht bei dem heutigen Stand der Hochvakuumtechnik auch bei verhältnismäßig großen Arbeitskammern keine besonderen Schwierigkeiten. Bei dem erfindungsge-

maßen Verfahren ergeben sich jedoch außer den angegebenen bekannten Vorteilen, die offenbar bisher allein nicht ausreichend waren, um der beschriebenen Arbeitsweise mit evakuierbarer Arbeitskammer eine Verbreitung in der Praxis zu sichern, zusätzliche entscheidende Vorteile, und zwar im Hinblick auf die Behandlung beliebig geformter Oberflächen und exakte Strahlungsdosierung, so daß das erfindungsgemäße Verfahren trotz der Notwendigkeit, eine evakuierte Arbeitskammer zu verwenden, den bisher in der Praxis überwiegend anzutreffenden Verfahren mit Strahlen hoher Teilchengeschwindigkeit und strahlungsdurchlässigem Fenster zweifelsfrei überlegen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als entscheidender Vorteil eine universelle Anpassungsfähigkeit an beliebige Oberflächenformen und Behandlungsvorschriften dadurch erzielt, daß zwei entscheidende Verfahrensschritte ineinandergreifen, nämlich das Weiterführen des Strahls über die zu behandelnde Oberflächenschicht und die dabei erfolgende Dosierung, die entsprechend der in jedem Oberflächenelemen". gewünschten Dosis durch entsprechende Steuerung der Ablenkfelder und/oder der Strahlparameter eingestellt werden kann. Es können somit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenartig geformte Gegenstände und/oder verschiedenartig zu behandelnde Oberflächen mit ein und derselben Apparatur behandelt werden, wobei es lediglich erforderlich ist, die Ablenkung und Dosierung entsprechend dem gewünschten Bestrahlungsprogramm zu steuern oder zu programmieren, um in dem jeweils bestrahlten Bereich der Oberfläche eine gewünschte Absorption von Strahlungsenergie zu erzielen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Strahl von den steuerbaren Ablenkfeldern in erforderlichenfalls komplizierten Bahnen auf jede gewünschte Stelle der zu behandelnden Oberfläche geleitet werden; die dabei vielfach notwendigen verhältnismäßig langen Strahlwege können infolge des in der Arbeitskammer herrschenden niedrigen Drukkes in Kauf genommen werden, ohne daß übermäßige Verluste an Strahlungsenergie auftreten. Die Steuerung der Ablenkfelder und gegebenenfalls auch der Strahlparameter in Abhängigkeit von der Form der zu behandelnden Oberfläche und der gewünschten Absorption von Strahlungsenergie stelät sicher, daß der Strahl alle Stellen des vorgegebenen Umfangsbereichs des Gegenstandes erreicht und den dort befindlichen Oberflächenstellen stets die richtige Menge an Strahlungsenergie zuführt. Da infolge der Verwendung freier Durchtrittsöffnungen für den Strahl und einer unter vermindertem Druck gehaltenen Arbeitskammer verhältnismäßig geringe Teilchengeschwindigkeiten verwendet werden können, bei Elektronenstrahlen beispielsweise Teilchengeschwindigkeiten unter 100 keV, kann man die gewünschten Ablenkungen mit Ablenkfeldern verhältnismäßig niedriger Intensität erzielen und erhält auch in dünnen Oberflächenschichten eine gute Ausnutzung der Strahlungsenergie: außerdem ist auch dte Intensität der beim Auftreffen auf den Gegenstand entstehenden Röntgenstrahlung verhältnismäßig gering. Überdies sind die durch Wechselwirkung mit Gasmole kulen verur sachten unerwünschten Erscheinungen wie Sekundärstrahlung, Streuung und Defokussierung, entsprechend dem in der Arbeitskammer angewandten Vakuum so weit herabgesetzt, daß sie in der Praxis nicht mehr stören. Insgesamt zeichnet sich somit das crfindungsgemäßc Verfahren durch große Anpassungsfähigkeit und eine vollständig kontrollierbare und definierte Bestrahlungssituation aus.

Die Ablenkung von Korpuskularstrahlen mit Hilfe von Ablenkfeldern ist naturgemäß an sich bekannt. Auch bei der Behandlung von Oberflächen von Gegenständen mit schnellen Elektronen ist es bereits bekannt, den Strahl durch ein Ablenkfeld zellenförmig

ίο über eine im wesentlichen ebene zu behandelnde Oberfläche zu führen. Dies entspricht dem in der Elektronenstrahltechnik allgemein bekannten zellenförmigen Abtasten. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, die Strahlintensität während des Ablenkvorganges so zu verändern, daß die dem Kosinus des Auftreffwinkels entsprechende Abnahme der Bestrahlungsdichte kompensiert wird. Auch dabei war jedoch nicht davon die Rede, daß der Strahl nacheinander durch mehrere unabhängig steuerbare Ablenkfelder geführt und von diesen auf alle Stellen eines vorgegebenen Umfangbereichs eines Gegenstandes mit beliebig geformter Oberfläche geleitet wird. Im übrigen ist natürlich auch bei der erfindungsgemäßen I Arbeitsweise die Berücksichtigung des Auftreffwin- j

kels bei der Einsteuerung der Dosierung ohne weite- \ res möglich und vorgesehen; in jedem Fall kann durch ; entsprechende Steuerung der Ablenkgeschwindigkeit und/oder der .Strahlparameter dafür gesorgt werden, daß pro Flächen- oder Mengeneinheit der zu behandelnden Oberfläche eine vorgegebene, vorzugsweise auch etwa konstante Energiemenge aus dem Strahl absorbiert wird. Dabei besieht überdies die Möglichkeit, auch die die Durchdringungsfähigkeit des Strahls bestimmenden Strahlparameter zu steuern, so daß sich eine gewünschte Verteilung der Energieabsorption aus dem Strahl über die Tiefe einer zu behandelnden Oberflächenschicht ergibt. So kann man beispielsweise beim Härten einer Lackschicht erreichen, daß die Härte der Lackschicht von innen nach außen zunimmt. Eine solche Steuerung der Strahlungsparameter kann in Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise so erfolgen, daß der Strahl impulsartig gesteuert wird, wobei gegebenenfalls die Ablenkfelder synchron mit der Impulssteuerung angepaßt werden müssen, ebenso wie bei anderen Veränderungen der für die Abienkfähigkeit des Strahls maßgebenden Strahlparameter.

Eine ersichtlich vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstandes in einer Koordinatenrichtung durch eine Bewegung des Gegenstandes relativ zur Strahlquelle und in einer anderen Koordinatenrichtung durch Ablenkung des Strahls vom Strahl überstrichen wird.

Eine vielfach günstigere großflächigere Bestrahlung läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, daß der Strahl während seines Weiterwanderns über die Oberfläche periodisch hin- und herbewegt wird. Eine großflächigere Bestrahlung kann auch dadurch erzielt werden, daß der Strahl vor dem Auftreffen auf die Oberfläche aufgefächert wird, beispielsweise bis auf einen Auftreffdurchmesser in der Größenordnung von einem Zentimeter.

Die beschriebene universelle Anpassungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch dazu verwendet werden, um mehrere verschiedene Bestrahlungsvorgänge nacheinander an ein und demselben Gegen-

stand auszuführen, wobei jeweils ein Strahl über die Oberfläche des Gegenstandes geführt und entsprechend den in den jeweils bestrahlten Oberflächenbereichen erforderlichen Strahlungsdosen gesteuert wird. Auf drese Weise können ein zur Vorbereitung einer Beschichtung, insbesondere zur Reinigung der zu beschichtenden Oberfläche, dienender Bestrahlungsvorgang, der eigentliche Beschichtungsvorgang und ein zum Härten der Beschichtung dienender Bestrahlungsvorgang nacheinander ausgeführt werden. wobei vorrichtungsmäßig eine Einrichtung zum Aufbringen der Beschichtung in der Arbeitskammer vorzusehen ist.

Besonders günstig ist es bei dieser Arbeitsweise, wenn der in die Arbeitskammer eingebrachte Gegenstand in einem ersten Purchgang an der Strahlquelle vorbeibewegt und durch Bestrahlung mit einem Strahl gereinigt und danach mit einer aufgebrachten zu behandelnden Oberflächenschicht in einem zweiten Durchgang an der Strahlquelle vorbeibewegt und zwecks Behandlung der Oberflächenschicht mit einem Strahl bestrahlt wird. Dabei ergibt sich eine besonders einfache Arbeitsweise dann, wenn der zum Reinigen dienende Strahl und der zum Behandeln der Beschichtung dienende Strahl aus derselben Strahlquelle entnommen und von den gleichen unabhängig steuerbaren Ablcnkfeldern nacheinander über vorgegebene Bereiche der Oberfläche des Gegenstandes geführt werden, wobei während des Reinigungsvorganges die Ablenkfelder und, falls gewünscht, die Strahlparametcr des Strahls in Abhängigkeit von der Form der zu reinigenden Oberfläche und entsprechend der in dem jeweils bestrahlten Bereich der Oberfläche gewünschten Reinigungswirkung eingestellt werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Ausgestaltungen kann erfindungsgemäß eine Vorrichtung dienen, die eine evakuierbare Arbeitskammer, ein steuerbares Strahlerzeugungssystem, das durch freie Öffnungen mit der Arbeitskammer verbunden ist, und eine im Eintrittsbereich der Arbeitskammer vorgesehene steuerbare Ablenkeinrichtung aufweist, wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrere steuerbare Ablenkeinrichtungen um wenigstens einen Teil des Umfangs der zu behandelnden Oberfläche angeordnet sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorzugsweise zur Steuerung des Strahlerzeugungssystems und der Ablenkeinrichtungen eine Hauptsteuereinrichtung vorgesehen. Mit dieser können die Ablenkeinrichtungen und das Strahlerzeugungssystem in Abhängigkett von der Form der zu behandelnden Oberfläche und der in den einzelnen Oberflachenbert-Khen jeweils gewünschten Bestrahlungsdosen derart gesteuert werden, vorzugsweise nach einem Programm, daß je nach den bei einem Gegenstand zu erfüllenden Bestrahkingsanforderungen ein vorgebbarer Zusammenhang zwischen der die Bestrahlungssteile bestanmendea Einstellung der Ablenkeinrichtungen und des an der jeweiligen Bestrahlungsstelle gewünschten Bestraoteagsbedangujagen besteht. Auf So diese Weise gestattet es die Erfindung, auch komplizierte OberÖäcaenbereiciie aa allen Stellen mit vorgegebenen StraMnngsdosen zu versehen. Besonders vorteilhaft ist es, daß bei der serienweisen Be handking von Gegenständen em einmal festgelegtes Programm bei jedem «rmrehign BestrafekmgSVorgang unverändert wiederholt werden kann. Der einmalige Arbeitsaufwand für die Abfertigung des Programms spielt dann bei einer derartigen Serien-Arbeitsweise keine ins Gewicht fallende Rolle.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Arbeitskammer durch eine Zwischenwand, die einen schmalen Schlitz für den Durchtritt des Strahls aufweist, in eine die Ablcnkeinrichlungcn enthaltende Ablcnkkammer und eine den Gegenstand mit der zu behandelnden Oberflächenschicht aufnehmende Besirahlungskammer unterteilt ist, die beide für sich evakuierbar sind und ein Druckstufensystem bilden. Ein derartiges Druckstufensystein erleichtert die Evakuierung und die Entfernung von eventuell bei der Bestrahlung entstehenden Produkten. Im übrigen kann die Vorrichtung leicht so ausgelegt werden, daß der Strahl stets in ein und derselben Ebene, in der der erwähnte schmale Schlitz anzuordnen ist, auf den zu behandelnden Gegenstand auftriffl. Dabei ergeben sich besonders übersichtliche Verhältnisse.

Im übrigen verstellt es sich, daß der Strahl auch so abgelenkt werden kann, daß er stets in einer anderen, auch schräg liegenden Ebene verläuft, wie überhaupt die Richtung, in der der Strahl zum Gegenstand hin verläuft, in weilen Grenzen willkürlich vorgebbai ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstcllung nach der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine an dere Ausführungsform der Erfindung im Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 4,

Fig. 4 in schcmatischcr Darstellung einen Längsschnitt durch die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung nach der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung den in Fig. 4 mit einem gestrichenen Kreis eingerahmten Bereich bei einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 6 ebenfalls in vergrößerter Darstellung den in Fig. 4 mit einem gestrichelten Kreis umrahmten Bereich bei einer anderen abgewandelten Ausführungsform.

Die in Fig. i uaigestc'lie Vorrichtung enthält eine Arbeitskammer 1, die auf einem Gestell 2 ruht und über einen Pumpstutzen 3 evakuiert ist. Die dargestellte Arbeitskammer hat etwa die Form eines liegen den Zylinders. Fi g. 1 ist ein Radialst hnitt etwa durch die Mitte dieses Zylinders. An den beiden Enden rs¹ die Arbeitskammer durch (nicht dargestellte) Vor richtungen gasdicht verschlossen. Diese Vorrichtun gen können beispielsweise auch eine Vakuumschleuse bekannter Bauart enthatten. In die Arbeitskammer ] wird der Gegenstand 4 eingebracht, dessen Oberflache behandelt werden soll. In F i g. 1 sind die Vorrichtungen zum Halten und Weiterbewegen des C»egenstandes 4 nicht dargestellt.

Aus einem ganz schema tisch angedeuteten Strahl erzeugungssystem 5 tritt ein Ladungsträgerstrahl ζ. B. ein Elektronenstrahl 6, in die Arbeitskammer 1 ein. Der untere Teil des Strahlerzeuger 5 steif eir an die Arbeitskammer 1 angeschlossenes Verbin dungsstuck 7dar. Der Elektronenstrahl tritt nur draret freie öffnungen, beispielsweise die in Pig. 1 darge stellte feine Blendenöffnung 8, in die Arbeitskammer 1 ein. Oberhalb der Blendenoffnang 8 ist en

zweiter Pumpstutzen 9 vorgesehen, der zur Evakuierung des Strahlcr/.eugcrs 5 dient. Die Blende 10, in der sieh die Blendenöffnung 8 befindet, bildet somit einen Teil eines Drucksüifensystems. Natürlich können in bekannter Weise auch noch weitere Blenden und Pumpstutzen vorgesehen sein.

Der Strahlerzeuger 5 wird über schematisch dargestellte Steucrleihmgen 11 von einer Strahlsteuereinrichtung 12 gesteuert. Diese bestimmt beispielsweise den Strahlsimm und die Beschleunigungsspannung des Ladungsträgerstrahl.

Im I intrittsbereieh der Arbeitskammer 1, wo der im Strahler/.eugungssyslcm 5 erzeugte Ladungsträgerstrahl 6 in die Arbeitskammer eintritt, ist eine magnetische Ablenkeinrichtung 13 vorgesehen, die ein senkrecht zur /eichnungsebene der Fig. 1 verlaufendes steuerbares Magnetfeld erzeugt. Ferner sind weiier·..· steuerbar·..· magnetische Ablenkeinrichtungen 14, 15 und 16 um den Umfang des Gegenstandes 4 herum verteilt in der Arbeitskammer 1 angeordnet. Auch diese Ablenkeinrichtungen erzeugen Magnetfelder, deren Kraftlinien senkrecht zur Ebene der Fi g. 1 stehen.

Der Aufbau einer der weiteren Ablenkeinrichtun- gen, nämlich der Ablenkeinrichtung 16, ist im Zusammenhang mit Fig. 2 genauer zu erkennen: die Able nkeinrichtungen 14 und 15 sind ganz entsprechend aufgebaut. Die Ablenkeinrichtung 16 besteht aus einem ersten Polstück 17 aus magnetisierbarem Material in Form eines länglichen U-Profils. Auf den Innenseiten der Schenkel des U-Profils sitzen insgesamt vier Erregerwicklungen, von denen in Fig. 1 nur die Wicklungen 18 und 19 und in F i g. 2 nur die Wicklungen 18 und 20 zu erkennen sind. Jede Erregerwicklung hat einen Kern und ein daran angesetztes Polstück in Form einer länglichen Platte. Da der in F i g. 1 dargestellte Schnitt durch die in Fig. 2 mit I-I bezeichnete Ebene verläuft, ist in Fig. 1 jeweils nur eines der zweiten Polstücke erkennbar, bei der genauer dargestellten Ablenkeinrichtung 16 also das Polstück 21. Die Vorrichtungen zum Befestigen der Ablenkeinrichtungen und zum Anschließen der Erregerwicklungen sind nicht dargestellt. Die Erregerwicklungen sind so gepolt, daß zwischen den zweiten Polstücken 21, 22 ein nahezu homogenes Magnetfeld aufgebaut wird. Man erkennt, daß bei der dargestellten Vorrichtung die ebene Spalte 23 zwischen den zweiten Polstücken 21 und 22 aller Ablenkeinrichtungen in einer Ebene liegen, so daß ein in dieser Ebene durch die Ablenkeinrichtungen verlaufender Ladungsträgerstrahl eine Ablenkung in dieser Ebene erfährt.

Sämtliche Ablenkeinrichtungen sind in nicht weiter dargestellter Weise an eine Ablenk-Steuereinrichtung

24 angeschlossen. Die Strahlsteuereinrichtung 12 und die Ablenk-Steuereinrichtung 24 sind beide an eine Hauptsteuereinrichtung 25 angeschlossen und werden von dieser synchron gesteuert, beispielsweise in Abhängigkeit von einem in der Hauptsteuereinrichtung

25 einstellbaren festen Programm. In Fig. 1 sind einige Einstellungen des behandelnden Elektronenstrahls 6 angedeutet, wie sie beim Ablauf eines auf die Oberflächenform des Gegenstandes 4 abgestimmten Programms nacheinander durchlaufen werden können. Bei unwirksamer Ablenkeinrichtung 13 (die ähnlich aufgebaut ist wie die weiteren Ablenkeinrichtungen 14, 15, 16) ergibt sich der Strahlverlauf 6a. Durch schwache Erregung der Ablenkeinrichtung 13 kann man den Strahl nach links (oder bei umgekehrter Polarität des Ablenkfeldes nach rechts) ablenken, beispielsweise in die Position 6b; dabei wird ein entsprechender Umfangsbereich des Gegenstandes 4 vom Strahl überstrichen. Da die Erregung der Ablenkeinrichtung 13 über die Ablenk-Steuereinrichtung 24 von der Hauptsteuereinrichtung 25 her synchron mit etwaigen Veränderungen der Strahlsteuereinrichtung 12 nach dem für den Gegenstand abgestimmten Programm eingestellt wird, erhält man

ίο an jeder Stelle der zu behandelnden Oberfläche des Gegenstandes 4die jeweils gewünschte Bestrahlungsintensität und -dauer.

Bei stärkerer Erregung der Ablenkeinrichtung 13 kommt der Strahl schließlich in eine Lage 6c, in weleher er mit Hilfe der in geeigneter Weise erregten weiteren Ablenkeinrichtung 14 wieder auf die Oberfläche des Gegenstandes 4 umgelenkt werden kann. Bevorzugt wird jedoch eine Verfahrensweise, bei der der Strahl von der Ablenkeinrichtung 13 noch weiter bis

ao in die Position 6d abgelenkt wird, in welcher der Strahl in den oberen Endbereich der weiteren Ablenkeinrichtung 14 eintritt. Im weiteren Verlauf der Bestrahlung wird dann die Erregung der Ablenkeinrichtung 13 konstant gehalten, und es wird zunächst nur die Erregung der Ablenkeinrichtung 14 verändert, und zwar so, daß nacheinander die als Beispiel herausgegriffenen Strahlzustände 6e, 6/ und 6g durchlaufen werden. Dabei wird der in Fig. 1 linke Umfangsbereich des Gegenstandes 4 bestrahlt, wobei weder die Ablenkdaten (z.B. Ablenkgeschwindigkeit) und gegebenenfalls auch die Strahldaten mit Hilfe der von der Hauptsteuereinrichtung 25 synchron gesteuerten Ablenk-Steuereinrichtung 24 bzw. Strahlsteuereinrichtung 12 so gesteuert werden, daß sich an jeder Stelle des überfahrenen Oberflächenbereichs die gewünschten Bestrahlungsdaten ergeben. In der Position 6g tritt der Strahl in die nächste Ablenkeinrichtung 15 über. Man erkennt, daß man dann auch die Erregung der Ablenkeinrichtung 14 konstant halten und die Weiterführung des Strahls über den in Fi g. 1 unteren Umfangsbereich des Gegenstandes 4 allein durch Verändern der Erregung der Ablenkeinrichtung 15 bewirken kann. Dabei können nacheinander die Strahlpositionen 6h und 6i durchiaufen werden.

Es wäre durchaus möglich, den Strahl, etwa in der Position 6k, in die nächste Ablenkeinrichtung 16 weiterzuleiten, doch wird man es im allgemeinen vorziehen, die in Fig. 1 rechte Hälfte des Umfanges des Gegenstandes 4 dadurch mit dem Strahl zu überstreichen, daß man die Ablenkeinrichtung 13 mit entgegengesetzter Polarität betreibt und den Strahl demgemäß von der Ablenkeinrichtung 13 dann in die Ablenkeinrichtung 16 und danach noch in die Ablenkeinrichtung 15 weiterführt.

Nach einem vollständigen Umlauf des Strahls über den Umfang des Gegenstandes 4 wird der Gegenstand in der zur Ebene der Fig. 1 senkrechten Richtung weitergeführt; diese Bewegung kann natürlich auch kontinuierlich erfolgen, so daß sich eine spiralartige Abtastung der Oberfläche des Gegenstandes 4 ergibt. Es wird also die Oberfläche des Gegenstandes in einet Koordinatenrichtung durch die Bewegung des Gegenstandes relativ zur Strahlquelle und in der anderen Koordinatenrichtung durch Ablenkung des Strahls behandelt. Die Einrichtungen zum Vorschub des Gegenstandes 4 durch die Arbeitskammer sind nicht dargestellt; sie stehen vorzugsweise ebenfalls untei dem Einfluß der Hauptsteuereinrichtung 25, so dai

sich eine gewünschte Synchronisierung mit den Steuervorgängen ergibt, die von der Strahlsteuereinrichtung 12 und der Ablenk-Steuereinrichtung 24 bewirkt weiden.

Bei der Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl werden vorzugsweise Beschleunigungsspannungen bis zu 100 kV verwendet; derartige Beschleunigungsspannungen lassen sich in verhältnismäßig kompakten Strahlerzeugern anwenden und bieten die eingangs beschriebenen Vorteile. Das Durchdringungsvermögen des Elektronenstrahls hängt bekanntermaßen von der Beschleunigungsspannung ab. Man kann demgemäß durch entsprechende Steuerung der Strahlstromstärke (oder der Ablenkgeschw indigkeit) und der Beschleunigungsspannung erreichen, daß an jeder beliebigen Stelle der behandelten Oberfläche ein vorgegebener Elektronenstrom mit vorgegebener Geschwindigkeit auftrifft. Dabei läßt sich beispielsweise ohne Schwierigkeiten erreichen, daß pro Mengeneinheit der die C)berflächenschicht bildenden Substanz ao eine vorgegebene, vorzugsweise konstante Energiemenge aus dem Strahl absorbiert wird. Der Einfluß des Auftreffwinkels auf die Bestrahlungs-Stromdichte kann dabei natürlich berücksichtigt werden. Je nachdem, ob man eine in verschiedenen Tiefen der Ober- «5 flächcnschicht gleichmäßige Bestrahlung oder eine mit der Tiefe veränderliche Bestrahlungswirkung wünscht, kann man die Beschleunigungsspannung, d.h. also die Durchdringungsfähigkeit der Strahlung, entsprechend steuern. Besonders vorteilhaft ist es vielfach, wenn man den Strahl impulsartig steuert, wobei nur während eines Teils der Gesamt-Einwirkungsdauer pro Oberflächenelement eine verhältnismäßig hohe Beschleunigungsspannung zur Anwendung kommt, so daß sich die Bestrahlungswirkung in der äußersten Oberflächenschicht konzentriert. Auf diese Weise kann man z. B. erreichen, daß Lackschichten eine verhältnismäßig harte Außenfläche erhalten, während die Masse der Lackschicht noch geringfügig elastisch bleibt. Man kann diesen Vorgang auch so auffassen oder ausführen, daß zwei oder mehrere Sirahlkomponenten mit verschiedenen Geschwindigkeiten verwendet werden.

Die in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gczeigten Vorrichtung im wesentlichen dadurch, daß außer der im Strahl-Eintrittsbereich angeordneten Ablenkeinrichtung noch insgesamt elf weitere Ablenkeinrichtungen um den Umfang des zu behandelnden Gegenstandes herum verteilt angeordnet sind.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung enthält wieder eine zylindrische, liegend angeordnete Arbeitskammer 101, die auf einem Gestell 102 ruht und über einen Pumpstutzen 103 evakuierbar ist. Im Inneren der Kammer ist ein Gegenstand 104 angedeutet, dessen Oberfläche behandelt werden soll. Das Strahlerzeugungssystem 105 ist wieder in der Mitte oberhalb der Arbeitskammer 101 angeordnet; es er zeugt einen Elektronenstrahl 106, der durch ein Ver bindungsstück 107, das von einer Blendenöffnung 108 des Strahlerzeugungssystems 105 ausgeht, in den Ein trittsbereich der Arbeitskammer 101 eintritt. Der oberhalb der Blendenöffnung 108 liegende Teil des Strahlerzeugungssystems kann über einen zweiten Pumpstutzen 109 evakuiert werden, so daß sich durch die Wirkung der Blende 110, in der sich die Blendenöffnung 108 befindet, ein Druckstufensystem ergibt. Das Strahlerzeugungssystem 105 ist über Steuerleitungen 111 an eine Strahlsteuereinrichtung 112 angeschlossen. Im Eintrittsbereich des Elektronenstrahls 106 ist eine elektromagnetische Ablenkeinrichtung 1131 vorgesehen, die ein senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3 stehendes steuerbares Magnetfeld erzeugt. Um den Umfang des Gegenstandes 104 herum sind in der Arbeitskammer eine Anzahl von weiteren Ablcnkeinrichtungen verteilt, hier insgesamt elf Ablenkeinrichtungen, von denen im Verlauf der weiteren Beschreibung nur die der ersten Ablenkeinrichtung 113 unmittelbar benachbarten ersten und zweiten weiteren Ablenkeinrichtungen 114 und 115 sowie die sechste weitere Ablenkeinrichtung 116 im einzelnen erwähnt werden. Wie am Beispiel der sechsten weiteren Ablenkeinrichtung 116 im Zusammenhang mit Fig. 4 ohne weiteres zu erkennen ist, enthält jede der weiteren Ablenkeinrichtungen zwei Polstücke 121, 122, die in ihren einen, vergrößerten und an ihren Kanten abgerundeten Endabschnitten 131,132 enger beieinanderliegen und an ihren anderen, weiter auseinanderliegenden und schmaleren Endabschnitten 133, 134 durch einen Kern 135 miteinander verbunden sind, auf dem sich eine Erregerwicklung 118 befindet. Die zwischen den eng beieinanderliegenden Endabschnitten 131 und 132 gebildeten Spalte 123 sämtlicher Ablenkeinrichtungen liegen gemeinsam in der Radialebene, in der der Elektronenstrahl 106 in die Arbeitskammer 101 eintritt. Die Erregerwicklungen 118 werden aus einer Ablenk-Steuereinrichtung 124 gespeist, die ihrerseits von einer Hauptsteuereinrichtung 125 gesteuert wird. Die Hauptsteuereinrichtung 125 steuert gleichzeitig auch eine Strahlsteuereinrichtung 112, die ihrerseits über nur schematisch angedeutete Steuerleitungen 111 das Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 105 steuert.

Der Aufbau der Ablenkeinrichtung 113 weicht aus; räumlichen Gründen etwas von dem Aufbau der weiteren Ablenkeinrichtungen ab. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, sind auch hier zwei abgewinkelte Polstücke 121a, 122a vorgesehen, die mit ihren einen, vergrößerten und an ihren Kanten abgerundeten Endabschnitten 131a, 132a eng beieinanderliegen und einen Spalt 123a für den Durchtritt des Elektronenstrahls 106 bilden, während die anderen Endabschnitte weiter auseinhnderliegen. Diese anderen Endabschnitte sind hier in zwei Teilabschnitte verzweigt, die beiderseits des Verbindungsstücks 1OT durch die Wand der Arbeitskammer 101 treten. In Fig. 3 sind die Verzweigungen 133a und 133b des Polstücks 121a zu erkennen, wahrend in Fig. 4 jeweils die einen Verzweigungen 133a bzw. 134a del beiden Polstücke 121a bzw. 122a zu erkennen sind Statt einer einzigen Erregerwicklung, wie bei den wei teren Ablenkeinrichtungen, sind bei der Ablenkein richtung 113 zwei Erregerwicklungen 118a und 118i vorgesehen. Im übrigen ist die Funktion der Ablenk einrichtung 113 die gleiche wie bei den weiteren Ab' lenkeinrichtungen.

Die Ablenkung des Elektronenstrahls erfolgt be der Vorrichtung nach den F i g. 3 und 4 grundsätzlicl in gleicher Weise wie bei der Vorrichtung nach Fi g. 1 In F i g. 3 sind mehrere Strahlpositionen 106a... 106/ angedeutet, die vom Strahl nacheinander durchlaufet werden. In der Position 106a ist die Ablenkeinrich tung 113 abgeschaltet. In der Ablenkposition 1061 ist allein die Ablenkeinrichtung 113 wirksam. In de Position 106c ist die Ablenkeinrichtung 113 auf einei starken Ablenkwert eingestellt, so daß der Strahl au

der Ablenkeinrichtung 113 in die nächstfolgende Ablenkeinrichtung 114 überführt wird, die auf einen verhältnismäßig starken Ablenkwert eingestellt ist, so daß der Strahl die Bearbeitung im Anschluß an die Bearbeitungsstelle fortsetzt, die als letzte von dem allein durch die Ablenkeinrichtung 113 gegangenen Strahl erreicht wurde. Durch fortschreitende Abschwächung des in der Ablenkeinrichtung 114 erzeugten Ablenkfeldes werden dann die Strahlpositionen 106d und 106e durchlaufen, und danach wird bei konstant bleibender geringer Ablenkung der Strahl weiter in die nächste weitere Ablenkeinrichtung 115 überführt, wo er zunächst verhältnismäßig stark (Position 106/) und dann fortschreitend schwächer abgelenkt wird, bis er in die nächstfolgende Ablenkeinrichtung übergeht, usw. Auch hier ist es möglich, abschnittsweise jeweils nur die Ablenkwirkung einer Ablenkeinrichtung zu steuern, während die Wirkung der übrigen Ablenkeinrichtungen konstant gehalten wird. Die Verwendung einer größeren Anzahl von Ablenkeinrichtungen, entsprechend der Darstellung nach Fig. 3, bietet den Vorteil, daß der in der Arbeitskammer zur Verfugung stehende Platz besser ausgenutzt werden kann. Nachteilig ist jedoch dabei, daß die Steuerung komplizierter wird und an den Rändern der von den einzelnen Ablenkeinrichtungen erzeugten Ablenkfelder Inhomogenitäten auftreten, die unter Umständen zu einer zu starken Defokussierung führen können. Vielfach wird ein Kompromiß zweckmäßig sein, wobei z. B. auch Polstücke in Form von Ringscheibensektoren verwendet werden können. In F i g. 3 ist eine mögliche Arbeitsweise der Steuereinrichtungen näher dargestellt. Die Hauptsteuereinrichtung 125 enthält als wesentlichen Bestandteil einen bandförmigen Informationsträger 136, beispielsweise ein Magnetband, der in mehreren Spuren getrennte Informationen für die einzelnen Ablenkeinrichtungen und die Strahlparameter enthält. In F i g. 3 ist nur die Spur 137 näher bezeichnet. Der Informationsträger 136 wird von einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung mit vorgegebener Geschwindigkeit angetrieben; dieser Antrieb kann auch mit einer Vorschubbewegung des Gegenstandes 104 durch die Arbeitskammer 101 synchronisiert sein. Die Ablenk-Steuereinrichtung 124 enthält für jede Ablenkeinrichtung 113, 114... einen Ablesekopf 138, 139..., der die zugeordnete Spur des Informationsträgers 136 abliest, und eine vom Ablesekopf gesteuerte Verstärkereinheit 140,141..., die den Erregerstrom der Erregerwicklung der zugeordneten Ablenkeinrichtung 113, 114... bestimmt. Die Strahlsteuereinrichtung 112 enthält ebenfalls Ableseköpfe 142,143..., die aus entsprechenden Spuren des Informationsträgers 136 Steuerinformationen für die einzelnen Strahlparameter ablesen und über Verstärker das Strahlerzeugungssystem 105 entsprechend steuern. In dieser oder ähnlicher Weise können beliebige, fest vorgegebene Zusammenhänge zwischen den für die Bewegung und Einwirkung des Strahls maßgebenden Parametern in einfacher Weise nach einem festen Programm zum Ablauf gebracht werden.

Bei der in den Fi g. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung befinden sich die Erregerwicklungen außerhalb der Arbeitskammer 101. Die Arbeitskammer muß aus nicht oder nur schwach magnetisierbarem Material ^»geführt sein. Statt dessen kann natürlich auch eine r^onstruktion ähnlich wie in F i g. 1 verwendet werden,

^e er die gesamten Ablenkeinrichtungen einschließlich ihrer Erregerwicklungen innerhalb der Arbeitskammer liegen.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung ist die Arbeitskammer 101 durch eine aus zwei

zylindrischen Abschnitten 144,145 bestehende zylindrische Zwischenwand in eine die Ablenkeinrichtungen enthaltende ringförmige Ablenkkammer 146 und eine den Gegenstand enthaltende Bestrahlungskammer 147 unterteilt. Die Bestrahlungskammer 147 ist

ίο über einen eigenen Pumpstutzen 148 evakuierbar, so daß die beiden Kammern ein Druckstufensystem bilden. Zwischen den benachbarten Rändern der Zylinderabschnitte 144 und 145 ist ein Schlitz 149 für den Durchtritt des Elektronenstrahls 106 in die Bestrahlungskammer 147 freigelassen. Dieser Schlitz 149 liegt in derselben Ebene wie die zwischen den Polstükken der Ablenkeinrichtungen gebildeten Spalten 123, 123«. Die einander gegenüberliegenden Ränder der Zylinderabschnitte 144 und 145 sind mit nach innen

so abgebogenen Fiansehabichnittcn 150, 151 versehen, die den Strömungswiderstand zwischen der Bestrahlungskammer 147 und der Ablenkkammer 146 in gewünschter Weise vergrößern. Diese Flanschabschnitte können auch zur Erzeugung einer zusätzlichen, quer

»5 zur Umfangsrichtungdes Gegenstandes 104 gerichteten Ablenkung dienen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise (nicht dargestellt) auf dem einen Flanschabschnitt ein gegen den Flanschabschnitt elektrisch isolierter Belag aufgebracht sein, der mit einer Ablenkspannung gespeist wird. Eine andere Ausführungsmöglichkeit einer solchen zusätzlichen Ablenkeinrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. An den aus nichtmagnetisierbarem Material bestehenden Flanschabschnitten 150, 151 sind in Umf angsrichtung verlaufende Elektromagnete 152 bzw. 153 angeordnet, die im Schlitz 149 ein zusätzliches steuerbares Ablenkfeld hervorrufen können. Mit derartigen zusätzlichen Ablenkeinrichtungen ist es beispielsweise ohne weiteres möglich, den Strahl nach dem Eintritt in die Bestrahlungskammer 147 zusätzlich quer zur Strahlrichtung periodisch abzulenken, so daß der bestrahlte Umfangsbereich des Gegenstandes 104 verbreitert wird. Statt der zusätzlichen Ablenkung quer zur Strahlrichtung kann eine Verbreiterung des bestrahlten Bereichs auch durch Auffächern oder Defokussieren des Strahls erzielt werden. Dabei ist es zweckmäßig, die Auffächerung oder Defokussierung erst nach dem Durchtritt durch die Ablenkeinrichtungen, also kurz vor dem Auftreffen des Strahls auf den Gegenstand 104, vorzunehmen. Eine solche zwischen den Ablenkfeldern und der zu bestrahlenden Oberfläche angeordnete Defokussiereinrichtung kann ähnlich aufgebaut sein wie die in F i g. 5 dargestellte zusätzliche Ablenkeinrichtung. Vielfach wird es genügen, ei-

_5g nen entlang des Schlitzes 149 verlaufenden Defokussiermagneten zu verwenden. In Fig. 6 ist eine Ausführungsmöglichkeit dargestellt, bei der die Flanschabschnitte 150,151 mit je einem ringförmigei Fokussiermagneten 154 bzw. 155 belegt sind. Die De

(S₀ fokussiermagneten sind hier als Dauermagnete ausge führt, die in Radialrichtung magnetisiert sind. Es be steht natürlich auch die Möglichkeit, den Strahl a anderer Stelle, beispielsweise vor dem Eintritt in di Ablenkeinrichtungen, zu defokussieren oder ihm ein

6_S zusätzliche Ablenkbewegung zu erteilen. Dieser Zweck kann beispielsweise die in Fig. 3 angedeutei zusätzliche Ablenkeinrichtung 156 dienen, die in dei Verbindungsstück 107 angeordnet ist. Die zusätzl

is ¹⁶

chen Ablenkeinrichtungen können auch synchron mit weise an ^ Oberflächeiiformd« Gegenstand« 104 den übrigen Ablenkeinricatungen betrieben werden; *^α^^^ΟΙααω^^Λ^^^ΐα rsehen

chen Ablenkeinrichtungen kön y ^ e

den übrigen Ablenkeinricatungen betrieben werden; *^α^^.^ΟΙααω^^Λ^^^ΐα vorgesehen

dies ist in Fig. 3 durch die zusätzlichen Steuerleitun- render Halterung 166 und Zuleitung io/ vo g

^nF^f3uid4sindeinige weitere Einrichtun- 5 ^ genangedeufet.Zurgesteuerten Weiterbewegung des nach links Gegenstandes 104 durch die Arbeitskammer dient

genangedeufet.Zurgesteuerten Weiterbgg ^^

Gegenstandes 104 durch die Arbeitskammer dient gf^ne^^OD^^a*^en^^e^_n " f ?J ^p

einlvorschubeinrichtung.DiesebestehtausSchienen einer Lack-Auftngf™JJ«*gS Skiereinrichtung

i i Lärih dh di Abitk weise auch als ^kfjgSTtoGband 104

einlvorschubeinrichtung.DiesebestehtausSch gfJJg Skiereinrichtung

158,159, die in Längsrichtung durch die Arbeitskam- weise auch als ^kfjgSeTctoGegenband 104 mer verlaufen, einem auf den Schienen rollenden io ausgebildet se in kann · ™<*^deinJ**V» _Durchgang TransportgestellieOundeinemAntriebselementlöl, indem nach links veAjJj^JJSSmeS·" beispielsweise in Form einer Kette oder eines Seüs, vo lstandigan der ^-A^g^o^cn g das über Rollen 162, 163 von einem Antriebsmotor beibewegt worden ist, *«f *^?«Sd der Ge-164inBewegunggesetztwird.AlsAntriebsmotorl64 der Vorschubeinnch^n umgekehrt una kann beispielsweise ein selbstsynchronisierender Mo- 15 genstand wird m einem z™**^™^e™149 vorbeitor verwendet werden, so daß die Vorschubbewegung laufenden Durchgang,erneut am£Jta™ des Gegenstandes 104 durch die Arbeitskammer ohne bewegt und dabei wird ^^"JJ^Ste Lackweitere^ mit der Abfeuereinrichtung synchro- %£™£™££ £«£ Ä beide

^ 2^

^L^HärvonLackschi vordem Auf- *o 2^**^™ZS£S£S?£ bringen der Lackschicht eine vorbereitende Oberflä- diesem Fall kann der Gegenstand auch^nach links a chenbehandlung zweckmäßig ist, kann man diese der Arbeitskammer herausbewegt wert en. U J zweckmäßigerweise in der ohnehin benötigten evaku- F i g. 4 schematisch «"gedeutete T^169 ka,nndann ierbaren Arbeitskammer mit dem Ladungsträger- gegebenenfalls durch eine ^^j^i^ strahl ausführen. In Fig. 4 sind sowohl Einrichtungen «5 werden. In jedem Fall können samthcheArbeitsgarige zum Aufbringen einer Lackschicht als auch Einrich- von der ^umsteuereinrichtung125 soJ^uertwer tungen zur Ausführung von vorbereitenden Oberflä- den, daß sie nut der richtigen Segej^^S chenbehandlungen angedeutet. Als Beispiel sei fol- nung und mit den jeweils ^⁰ gender Arbeitsablauf erläutert. Ein Gegenstand 104 rametern ablaufen. Der zu soll mit einer Lackschicht versehen werden, und da- 30 und der zum Behandeln der nach soll die Lackschicht gehärtet werden. Der Ge- nende Strahl werden dabei »^ genstand 104 wird in die Vorrichtung nach F i g. 4 von entnommen und unter Verwendung de rechts her eingeführt, beispielsweise durch eine (nicht lenkeinncntungen nachemande^ Ober JWgJ dargestellte) Vakuumschleuse, und von der Vor- Bereiche der Oberflache des Gegenstandes gefuhrt, schubeinrichtung nach links durch die Arbeitskammer 35 Während des Reinigungsvorganges werden die Ab 101 bewegt. Beim Weiterbewegen des Gegenstandes lenkfelder und, falls gewünscht ^ch die Strahlpara 104 nach links am Schlitz 149 vorbei kann mit Hilfe meter des Strahls in A^.⁸"^* ^^nd^der in des Elektronenstrahls 106 die noch unbeschichtete zu reinigenden Oberflache und ^en^^h^^d °^er *ⁿ Oberfläche des Gegenstandes 104 in ganz ähnlicher dem jeweils bestrahlten Bereich der Oberfläche ge Weise bestrahlt werden wie später bei der Härtung 40 wünschten Reinigungswirkung <^g^est^,· _

der aufgebrachten Oberflächenschicht. Auch die Syn- Es ist im Rahmen der Erfindung auch meghch

chronisierung der Steuerung des Strahls mit der Vor- mehrere Strahlerzeugungssysteme um>dlen Umfang Schubbewegung des Gegenstandes kann in der glei- der Arbeitskammer herum verteilt anordnen we chen Weise erfolgen wie bei der späteren Behandlung gen der größeren Einfachheit undi der^g«mgeren deraufgebrachtenOberflächenschicht.ZurReinigung 45 Kosten wird man jedoch » *?2^ⁿ^ der Oberfläche kann auch zusätzlich eine über den Verwendung eines einzigen Strahlerzeugers vor Umfang der Arbeitskammer verlaufende, Vorzugs- ziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von Oberflächen, insbesondere zum Härten von Lackschichten, von Gegenständen durch Bestrahlung mit Ladungsträgerstrahlen, insbesondere Elektronenstrahlen, bei dem der Gegenstand in eine unter vermindertem Druck gehaltene Arbeitskammer eingebracht und ein von einer Strahlquelle ausgehender Ladungsträgerstrahl abgelenkt und auf die zu behandelnde Oberfläche geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise durch freie öffnungen ausgeblendete Strahl mittels steuerbarer Ablenkfelder auf der Oberfläche entlang geführt und in Abhängigkeit von der Form des Gegenstandes dosiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl impulsartig gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstandes in einer Koordinatenrichtung durch eine Bewegung des Gegenstandes relativ zur Strahlquelle und in einer anderen Koordinatenrichtung durch Ablenkung des Strahls vom Strahl überstrichen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl während seines Weiterwanderns über die Oberfläche quer zur Wanderungsrichtung periodisch hin und her bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl vor dem Auftreffen auf die Oberfläche aufgefächert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß in zeitlich nacheinander an demselben Gegenstand auszuführenden verschiedenen Bestrahlungsvorgängen jeweils ein Strahl über die Oberfläche des Gegenstandes geführt und entsprechend den bei dem jeweiligen Bestrahlungsvorgang in den jeweils bestrahlten Oberflächenbereichen erforderlichen Strahlungsdosen gesteuert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Vorbereitung einer Beschichtung, insbesondere zur Reinigung der zu beschichtenden Oberfläche dienender Bestrahlungsvorgang, der Beschichtungsvorgang und ein zum Härten der Beschichtung dienender Bestrahlungsvorgang nacheinander ausgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Arbeitskammer eingebrachte Gegenstand in einem ersten Durchgang an der Strahlquelle vorbeibewegt und durch Bestrahlung mit einem Strahl gereinigt und danach mit einer aufgebrachten zu behandelnden Oberflächenschicht in einem zweiten Durchgang an der Strahlquelle vorbeibewegt und zwecks Behandlung der Oberflächenschicht mit einem Strahl bestrahlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Reinigen dienende Strahl und der zum Behandeln der Oberflächenschicht dienende Strahl aus derselben Strahlquelle entnommen und von den gleichen unabhängig steuerbaren Ablenkfeldern nacheinander auf der Oberfläche entlanggeführt und in Abhängigkeit

von der Form der Oberfläche dosiert wird.

10. Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer evakuierbaren Arbeitskammer, einem steuerbaren Strahlerzeugungssystem, das durch freie öffnungen mit der Arbeitskammer verbunden ist, und einer im Eintrittsbereich der Arbeitskammer vorgesehenen steuerbaren Ablenkeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere steuerbare Ablenkeinrichtungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115, 116...) um wenigstens einen Teil des Umfangs der zu behandelnden Oberfläche angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Strahlerzeugungssystems und der Ablenkeinrichtungen eine Hauptsteuereinrichtung (25; 125) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch lOoder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (101) durch eine Zwischenwand (144, 145), die einen schmalen Schlitz (49) für den Durchtritt des Strahls (106) aufweist, in eine die Ablenkeinrichtungen (113, 114, 115, 116...) enthaltende Ablenkkammer (146) und eine den Gegenstand mit der zu behandelnden Oberfläche aufnehmende Bestrahlungskammer (147) unterteilt ist, die beide für sich evakuierbar sind und ein Druckstufensystem bilden.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitskammer (101) eine Einrichtung (168) zum Aufbringen einer zu behandelnden Oberflächenschicht auf den Gegenstand (104) vorgesehen ist.