DE1808719C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen, insbesondere zum Härten von Lackschichten, durch Bestrahlung mit Ladungsträgerstrahlen - Google Patents

Description

^o Da genügend intensive Ladungsträgerstrahlen im Hochvakuum ei/eugt werden müssen, wird bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen der angegebenen Art entweder der in einer Hochvakuumkammer erzeugte Ladungsträgerstrahl in einen unter höherem Druck, beispielsweise Atmosphärencru^k, siehenden be*:rahlungsraum ausgeschleust, etwa mit Hilfe von strahlungsdurchlässigen Fenstern, oder es wird der zu bestrahlende Gegenstand in einen unter V;.kuum stehenden Bestrahlungsraum eingebracht oder eingeschleust.

Bei der zuerst genannten Verfahrensweise erspari man sich den Aufwand für eine cvakuierbarc Arbeitskammer und die damit verbundenen Hilfsaggregatc wie Vakuumschleusen und Pumpen. Deshalb hat mar dieses Verfahren in der Praxis bisher im allgemeiner vorgezogen. Dabei wurde der Arbeitsraum meist unter normalem Atmosphärendruck gehalten, und dei Ladungsträgerstrahl wurde aus dem unter Hochvakuum stehenden Strahlerzeuger durch ein möglichs gut strahlendurchlässiges Fenster, beispielsweise au; dünnem Aluminium, ausgeschleust. Dabei mußte mar jedoch wegen der unvermeidlichen Strahlungsabsorp tion im Fenster sehr hohe Beschleunigungsspanuun gen und Teilchengeschwindigkeiten anwenden, so dat der dafür erforderliche verhältnismäßig hohe baulicht Aufwand den kostenmäßigen Vorteil, der durch dei Verzicht auf eine evakuierte Arbeitskammer erziel wurde, zum Teil wieder aufhob. Außerdem w;ir di(

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 zweitgenanntc 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 I LÜchengeschwindigkeiten verwendet werden können und störende Streuungen an Fenste.material oder in einer den Gegenstand umgebenden Gasatmosphäre iveiigehend vermieden werden. Niedrige Teilchengeschwiiidigkeiten 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 Sirahlerzeugung aufgewendete Leistung somit besser ausgenutzt wird.

Mit den bekannten Verfahren und Vorrichuingen zum Behandeln von Oberflächen, und zwar sowohl bei Verfahren der zuerst beschriebenen, in der Praxis eingeführten Art mit strahlungsdurchlässigcm Fenster und hohen Teilchengeschwindigkeiten, als auch bei den zuletzt beschriebenen Verfahren mii evakuierbarer Arbeitskammer konnten bisher nur sehr einfache Oberflächenformen behandelt werden, wie sie beispielsweise bei Bändern, Platten oder Foliei. forkommen. So sind beispielsweise ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestrahlung eines Kunststoffüberzuges auf einem draht- oder bandförmigen, elektrisch leitenden Träger mit Ladungsträgerstrahlcn bekannt (deutsche Auslegeschrift 1025 47¹S), bei denen der Kunststoffträger durch eine kontinuierliche Vakuumschleuse hindurchgcschleust und in deren Hochvakuumraum der Bestrahlung mindestens einer Ladungsträgerstrahlungsquelle ausgesetzt wird, wobei der Kunststoffträger die Endelektrode des Beschleunigung:, .ystems der Strahlquelle bildet. Die Strahlquelte konnte dabei ringförmig ausgebildet und konzentrisch zu dem Kunststoffträger angeordnet sein, oder es waren menrere Ladungsträgerstrahlungsquellen vorgesehen und vorzugsweise gleichmäßig verteilt und konzentrisch in beug auf die Führung des zu bestrahlenden Ki'nststoffträgers 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 Sirahlqucllen verwendet oder das strahlungsdurchlässige Fenster und die Anode, in der sich dieses Fenster normalerweise befindet, der Oberflächenfor. ι der zu behandelnden Gegenstände anpaßt. Dieser letztgenannte Vorschlag macht deutlich, daß es bei den bekannten Verfahren mit Ausschleusung des Strahls in einen Raum höheren Gasdrucks entscheidend darauf ankommt, den Abstand /wischen 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 1050 459), die Durchstrahlung vor dicken Gegenständen mit schnellen Elektronen dadurch zu verbessern, daß man den Elektronenstrahl in zwei Komponenten aufgespaltet und die eine Komponente 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 geleitet wird. Bei diesem bekannten Verfahren müssen ohnehin wegen vier 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 Strahis durch ein strahJendurch-

ao lässiges 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, notwendigerwcise 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, ?u schaffen, die ohne bauliche Änderungen für Gegenstände beliebiger und auch komplizierter Oberflächenformen verwendbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Ober
flächen, insbesondere zum Härten von Lackschichten, von Gegenständen durch Bestrahlung mit Ladungsträgerstrphlen, insbesondere Klektronenstrahlen, bei dem der Gegenstand in eine unter vermindertem Druck gehaltene Arbeitskammer eingebracht und cm von einer Strahlquellc ausgehender Ladungsträgerstrahl abgelenkt und auf die zu behandelnde Oberfläche geleitet wird, wobei das Verfahren dadurch ge-

5η kennzeichnet ist, daß der in an sich bekannter Weise durch freie Öffnungen ausgeblendete Strahl mittels steuerbarer Ablenkfelder auf der Oberfläche entlanggeführt und in Abhängigkeit von der Form des Gegenstandes dosier· wird.

Bei dem erfindungsgeiräßen Verfahren wird somit die eingangs beschriebene Arbeitsweise verwendet, bei der der Gegenband in eine evakuierte Arbeitskammer eingebracht wird. Wie schon weiter vo:n ancedeuti.«, ergeben sich dabei gegenüber der Arbeitsweise 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-

mäßen 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 Sirahlen hoher Teilchengeschwindifkeit und st.aHungsdurchlassigcm Fenster zweifelsfrei überlegen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als entscheidender Vorteil eine universelle Anpassungsfähigkeit an beliebige Oberfläcnenformen und Behandlungsvorschriften dadurch erzielt, daß zwei entscheidende Verfahrensschritte ineinandergreifen, nämlich das Weiterführen des Stnhls über die zu behandelnde Oberflächenschicht und die dabei erfolgende Dosierung, die entsprechend der in jedem Oberflächenelement gewünschten Dosis d 'rch entsprechende Steuerung der Ablenkfelder und/oder der Strahlparameter eingestellt werden kanr. Es können somit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenartig geformte Gegenstände und/oder \ ;rschicdenartig 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 m dem jeweils bestrahlten Bereich der Oberfläche eine gewünschte Absorption von Strahlungsenergie zu erzielen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Strahl von den steuerbaren Ablenkfeldern :n erforderlichenfalls komplizierten Bahnen auf jede ge wünschte Stelle der zu behandelnden Oberfläche geleitet werden; die dabei vielfach notwendigen verhältnismäßig langen Strahlwege können infolge des in der Arbeitskammer herrschenden niedrigen Drukkcsin 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 stellt 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 Arbeits kammer 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 die Intensität der beim Auftreffen auf den Gegenstand entstehenden Röntgenstrahlung verhältnismäßig gering. Überdies sind die durch Wechselwirkung mit Gasmolekülen verursachten unerwünschten Erscheinungen wie Sekun-. därstrahlung. Streuung und Defokussierung, entsprechend dem in der Arbeitskammer angewandten Vakuum so weit herabgesetzt, daß sie in der Praxis nicht mehr «<ören. Insgesamt zeichnet sich somit das erfindungsgemäße Verfahren durch große Anpassungsfähigkeit und eine vollständig kontrollierbare und definierte Bestrahlungssituation aus.

Die Ablenkung von Korpuskularstrahlen mit Hilfe von Ablcnkfeldern ist naturgemäß an sich bekannt. Auch bei der Behandlung von Oberflächen von Gegenständen mit schnellen Elektronen äst 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 Strahlintcnsität während des Ablenkvorgqnces so zu verändern, diß «lic dem Kosinus des Auftrcffwinkeis entsprechende Abnahme der Bestrahlungsdichte kompcnsieit wird. Auch dabei war jedoch nicht davon die Rede, daß der Strahl nacheinander durch mehrere unabhängig steuerbare Ablenk-

2h felder geführt und von diesen auf alle Stellen eines vorgegebenen Umfangbereichs eines Gegenstandes mit behebig ge.ormter Oberfläche gelcittt wird Im übrigen ist natürlich auch bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise die Berücksichtigung des Auftreffwinkels be: der Einsteuering der Dosierung ohne weiteres möglich und vorgesehen; in jedem Fall kann durch entsprechende Steuerung der Ablcnkgeschwindi^keit 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 St 1 :■■'■' absorbiert wird Dabei besteht überdies die Möglichkeit, auch die die Durchdringungsfähigkeit des Strahk bestimmenden Strahlparameter zu steuern, so daß sieh eine gewünschte Verteilung der Energjeabsorptior; aus dem Strahl über die Tiefe einer zu behandelnden Oberflächenschicht ergibt So kann man beispielsweise beim Härten einer I.ackschicht 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 fur die Ablenkfähigkcit des Strahls maßgebenden Sirahlparameter.

Eine ersichtlich vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstandes in einer Koordinatenrichtung durch eine Bewegung des Gegenstandes relativ zur Strahlquelle und in einer an deren Koordinatenrichtung durch Ablenkung de·· Strahls vom Strahl überstrichen wird.

Eine vielfach günstigere großflächigere Bestrah lung läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, daß der Strahl während seines Wei terwanderns über die Oberfläche periodisch hin- unc herbewegt wird. Eine großflächigere Bestrahluni

kann auch dadurch erzielt werden, daß der Strahl vo dem Auftreffen auf die Oberfläche aufgefächert wird beispielsweise bis auf einen Auftreffdurchmesser ii der Größenordnung von einem Zentimeter.

Die beschriebene universelle Anpassungsfähigkei

des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in weitere Ausgestaltung der Erfindung auch dazu verwende werden, um mehrere verschiedene Bestrahlungsvor gänpc nacheinander an ein und demselben Gegen

stund auszuführen, wobei jeweils ein Strahl über die Oberfläche des Gegenstandes geführt und entsprechend den in den jeweils bestrahlten Oberflächenbereichen erforderlichen Slrahlungsdosen gesteuert wird. Auf diese 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 vor zusehen ist.

Besonders gunstig ist es bei dieser Arbeitsweise, wenn 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 /weilen Durchgang an der Strahlquelle vorbeihewegi 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 Strahlquclle entnommen und von den gleichen unabhängig steuerbaren Ablenkfeldern nacheinander über vorgegebene Bereiche d.r Oberfläche des Gegenstandes geführt werden, wobei wahrend des Rc'm'gur.gsvorßangcs d'c Ar-lcnkfelder und, falls gewünscht, die Sirahlparametci des Suahls in Abhängigkeit von dtr Form der zu reinigenden Oberflaehe und entsprechend dei in dem jeweils bestrahlten Bereich der Oberfläche gewünschten Rcinigungswirkung eingestellt werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seine! Aiisgesialtun_se" kann erfindiingsgemaß eine Vorrichtung dienen, die eine evakuierbare Arbeitskammer, ein McuciLurcs 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 Ablenkcinnehtungen 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 Ablenkeinrichtungcn eine Hauptsteuereinrichtung vorgesehen. Mit dieser können die Ablcnkeinnchtungen und das Strahlcrzcugungssystcm in Abhängigkeit von der Form der zu behandelnden Oberfläche und der in den einzelnen Oberflächenbercichcn jeweils gewünschten Bestrahlungsdosen derart gesteuert werden, vorzugsweise nach einem Programm, daß je nach den bei einem Gegenstand zu erfüllenden Bestrahlungsanfordcrungen ein vorgebbarer Zusammenhang zwischen der die Bestrahlungssielle bestimmenden Einstellung der Ablenkcinrichtungen und den an der jeweiligen Bcstrahlungsstelle gewünschten Bcstrahlungsbcdingungcn besteht. Auf diese Weise gestattet es die Erfindung, auch komplizierte Obcrf lächcnbcrciche an allen Stellen mit vorgegebenen Strahlungsdosen zu versehen. Besonders vorteilhaft ist es, daß bei der serienweisen Behandlung von Gegenständen ein einmal festgelegtes Programm bei jedem einzelnen Bcstrahlungsvorgang unverändert wiederholt werden kann. Der einmalige Arbeitsaufwand für die Anfertigung des Programms spielt dann bei einer derartigen Serien-Arbeitsweise keine ins Gewicht fallende Rolle.

liine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfinliungsgcmäßcn Vorrichtung besteht darin, daß die Arbcitskammci durch eine Zwischenwand, die einen schmalen Schlitz für den Durchtritt des Strahls aufweist, in eine die Ablenkeinrichlungen enthaltende Ablenkkammer und eine den Gegenstand mit der zu behandelnden Oberflächenschicht aufnehmende Bein Strahlungskammer unterteilt ist, die beide für sich evakuierbar sind und ein Druckstufensystem bilden. Ein derartiges Druckstufensystem 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 auftrifft. Dabei ergeben sich besonders übersichtliche Verhältnisse.

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

AusführungsbcKpieie der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen naher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgcmäße Vorrichtung,

Fig 2 eine schematischc Schnittdarstellung nach der Linie H-II d>.r Fig. 1.

Fig. 3 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine pndcrc Ausführungsiorm der Erfindung im Schnitt nach der Linie IH-III der Fig. 4,

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

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung den in Fig. 4

-o mit einem gestrichelten Kreis eingerahmten Bereich bei einer abgewandelten Ausfrhrungsform,

F i g. β ebenfalls in vergrößerter Darstellung den in Fi g. 4 mit einem gestrichelten Kreis umrahmten Bereich bei einer anderen abgewandelten Ausführungsform.

Die in Fig. 1 dargestellte 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-

5D den Zylinders; Fi g. 1 ist ein Radiaischnitt etwa durch die Mitte dieses Zylinders. An den beiden Enden isi die Arbeitskammer durch (nicht dargestellte) Vorrichtungen gasdicht verschlossen. Diese Vorrichtungen können beispielsweise auch eine Vakuumschleuse bekannter Bauart enthalten. In die Arbeitskammer 1 wird der Gegenstand 4 eingebracht, dessen Oberflä ehe behandelt werden soll. In Fi g. 1 sind die Vorrich tungen zum Halten und Wcilerbewegen des Gegen Standes 4 nicht dargestellt.

Aus einem ganz schematisch angedeuteten Strahl crzeugungssystcm S tritt ein Ladungsträgerstrahl ?„ B. ein Elektronenstrahl 6, in die Arbeitskammer ] ein. Der untere Teil des Strahlerzeugers S stellt cii an die Arbeitskammer 1 angeschlossenes Verbin dungsstück 7dar. Der Elektronenstrahl tritt nur durci freie öffnungen, beispielsweise die in Fig. 1 darge stellte feine Blendenöffnung 8, in die Arbcitskam mer 1 ein. Oberhalb der Blendenöffnung 8 ist eh

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

Der Strahlerzeuger 5 wird über schematisch dargestellte Steuerleitungen 11 von einer Strahlsteuereinrichtung 12 gesteuert. Diese bestimmt beispielsweise den Strahlstrom und die Beschleunigungsspannung des Ladungsträgerstrahls.

Im Eintrittsbereich der Arbeitskammer 1, wo der im Strahlerzeugungssystem 5 erzeugte Ladungsträgerstrahl 6 in die Arbeitskammer eintritt, ist eine magnetische Ablenkeinrichtung 13 vorgesehen, die ein senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 verlaufendes steuerbares Magnetfeld erzeugt. Ferner sind weitere steuerbare 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 Ablenkeinrichtungen, nämlich der Ablenkeinrichtung 16, ist im Zusammenha:.£ mit Fig. 2 genauer zu erkennen; die Ablenkeinrichtungen 14 und 15 sind ganz entsprechend aufgebaut. Die Ablenkeinrichtung 16 besteht aus einem ersten Polstück 17 aus magnetisierbarer! 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 ?·> und in F i g. 2 nur die Wicklungen 18 und 20'u ei kennen sind. Jede Erregerwicklung hat einen !wrn und ein daran angesetztes Polstück in Form einer länglichen Platte. Da der in Fig. 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 alier 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 Hauptstcuereinrichtung 25 angeschlossen und werden von dieser synchron gesteuert, beispielsweise in Abhängigkeit von einem in der Hauptsteuereinrichtung

25 einstellbaren festen Programm. In Fig. I 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 Abienkeinrichtungcn 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 66; dabei wird ein entsprechender Umfangsbercich des Gegenstandes 4 vom Strahl überstrichen. Da die Erregung der Ablenkeinrichtung 13 über die Ahlcnk-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 Gegensiandes 4 die 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 in die Position 6d abgelenkt wird, in welcher der Strahl in den oberen Endbereich der weiteren Ablenkeinrichtung 14 eintritt. Im weiteren Verlauf der Best th lung wird dann die Erregung der Ablenkeinrichtung 13 konstant gehalten, und es wird zunächst nur die

»5 Erregung der Ablenkeinrichtung 14 verändert, und zwar so, daß nacheinander die als Beispiel herausgegriffenen Strahlzustände be, ftf und 6g durchlaufen werden. Dabei wird der in Fig. 1 linke Umfangsbercich 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. Strahlsteuercinrichtung 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 Errepur.g der Ablenkeinrichtung 14 konstant halten und die Weiterführung des Strahls über den in Fig I unteren Umfangsbereich des Gegenstandes 4 allein durch Verändern der Erregung der Ablenkeinrichtung 15 bewirken kann. Dabei können nacheinander die Strahlpositionen €h und 6i durchlaufen werden.

Es wäre durchaus möglich, den Strahl, etwa in der Position 6Jk, in die nächste Ablenkeinrichtung 16 weiterzuleiten, doch wird man es im allgemeinen vorziehen, die in Fig. ! 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, ««> daß sich eine spiralartige Abtastung der Oberfläche des Gegenstandes 4 ergibt Es wird also die Oberfläche des Gegenstandes in einer Koordinatenrichtung durch die Bewegung des Gegenstandes relativ zur Strahlquelle und in der anderen Koordinatenrichtung durch Ablenkung des Strahls behänden. Die Einrichtungen zum Vorschub des Gegenstandes 4 durch die Arbeitskammer sind nichf dargestellt; sie stehen vorzugsweise ebenfalls unter dem Einfluß der Hauptstcuereinrichtung 25, so daß

sich eine gewünschte Synchronisierung mit den Steucrvorgängen ergibt, die von der Slrahlsteuereinrichtung 12 und der Abicnk-Steuereinrichiung 24 bewirkt werden.

Bei der Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl werden vorzugsweise Bcschleunigungsspannungen bis zu 100 kV verwendet; derartige Beschleunigungsspannungen lassen sich in verhältnismäßig kompakten Strahlcrzeugcrn anwenden und bieten die eingangs beschriebenen Vorteile. Das Durchdringungsvcunö- §en des Elektronenstrahls hängt bekanntermaßen von der Beschleunigungsspannung ab. Man kann demgemäß durch entsprechende Steuerung der Strahlstromitärke (oder der Ablenkgeschwindigkeit) und der Beschleunigungsspannung erreichen, daß an jeder beliebigen Stelle der behandelten Oberfläche ein vorgegebener Elekironenstrom mit vorgegebener Geschwindigkeit auftrifft. Dabei läßt sich beispielsweise ohne Schwierigkeiten erreichen, daß pro Vicnger>~inheit der die Oberflächenschicht bildenden Substanz »«> eine vorgegebene, vorzugsweise konstante Energiemenge aus dem Strahl absorbiert wird. Der Einfluß des Auftreffwinkels auf die Bestrahlungs-Stromdichte kann dabei naturlich berücksichtigt werden. Je nachdem, ob man eine in verschiedenen Tiefen der Ober- *5 flaehenschicht gleichmäßige Bestrahlung oder eine mit der Tiefe veränderliche Bcstrahlungswirkung 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 ;uich so auffassen oder ausführen, daß zwei oder mehrere Strahlkomponentcn mit verschiedenen Geschwindigkeiten verwendet werden.

Die in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fi g. 1 gezeigten 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 erzeugt einen Elektronenstrahl 106, der durch ein Verbindungsstück 107, das von einer Blendenöffnung 108 des Strahlerzeugungssystems 105 ausgeht, in den Einirittsbereich 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 Strahlerzcugungssystcm 105 ist über Steucrlcitungen 111 an eine Strahlsteuereinrichtung 112 angeschlossen. Im Eintrittsbereich des Elektronenstrahls 106 ist eine elektromagnetische Ablenkeinrichtung 113 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 Ablenkeinrichtungen 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 werten. Wie am Beispiel der sechsten weiteren Ablenkeinrichtung 116 im Zusammenhang mit Fi g. 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 bcieinanderlicgen und an ihren anderen, weiter auseinanderliegendcn 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 Strahlstcuereinrichtung 112, die ihrerseits über nur schematisch angedeutete Steuerleitungen 111 das Elektronenstrahl-Erzeugungssystern 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 auseinanderliegen. Diese anderen Endabschnitte sind hier in zwei Teilabschnitte verzweigt, die beiderseits des Verbindungsstücks 107 durch die Wand der Arbeitskammer 101 treten. In Fig. 3 sind die Verzweigungen 133a und 133b des Polstücks 121a zu erkennen, während in Fig. 4 jeweils die einen Verzweigungen 133a bzw. 134a dei beiden Polstücke 121a bzw. 122a zu erkennen sind Statt einer einzigen Erregerwicklung, wie bei den weiteren Ablenkeinrichtungen, sind bei der Ablenkein richtung 113 zwei Erregerwicklungen 118a und 118? 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 grundsätzlic! 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 durchlaufe werden. In der Posilion 106a ist die Ablenkeinricr lung 113 abgeschaltet. In der Ablcnkposition 106 ist allein die Ablenkeinrichtung 113 wirksam. In de Posilion 106c ist die Ablenkeinrichtung 113 auf eine starken Ablenkwert eingestellt, so daß der Strahl ai

der Ablenkeinrichtung 113 in die niichslfolgende Ablenkeinrichtung 114 überführt wird, die auf einen verhältnismäßig starken Ablenkwerl eingestellt ist, so daß der Strahl die Bearbeitung im Anschluß an die Bearbeitungsstclle 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 106a und 106f 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 Verfügung stehende Platz besser ausgenutzt werden kann. Nachteilig ist jedoch dabei, daß die Sicu> ung komplizierter wird und an den Rändern der von den einzelnen Ablenkeinrichtungen erzeugten Ablenkfelder Inhomogenitäten auftreten, die unter Umständen zu einer zu starke" Defokussierung führen können. Vielfach wird ein Kompromiß zweckmäßig sein, wobei z. B. auch Polstücke in Form von Ringscheibensektoren verwendet werden können. In Fig. 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 Fi 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 zugeoriiiu-u n Ablenkeinrichtung 113, 114... bestimmt. Die Strahlsteuercinrichtung 112 enthält ebenfalls Ableseköpfe 142, 143 die aus entsprechenden Spuren des Informationsträgers 136 Steuerinformationen für die einzelnen Strahlparameler ablesen und über Verstärker das Strahlerzeugungssystcm 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 Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung befinden sich die Erregerwicklungen außerhalb der Arbeitskammer 101. Die Arbeitskammer muß aus nicht oder nur schwach magnetisierbarem Material ausgeführt sein. Statt dessen kann natürlich auch eine Konstruktion ähnlich wie in F i g. 1 verwendet werden, beidcrdic gesamten Ablenkcinrichiungen 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 Abicnkeinrichtungen enthaltende ringförmige Ablenkkammer 146 und eine den Gegenstand enthaltende Bcstrahlungskammer 147 unterteilt. Die Iiestrahlungskammer 147 ist

ίο über „-inen eigenen Pumpstutzen 148 evakuierbar, so daß die beiden Kammern ein Druckstufensystem bilden. Zwischen den benachbarten Rändern der Zylinderabschnitle 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. 123a. Die einander gegenüberliegenden Ränder der Zylinderabschnitte 144 und 145 sind mit nach innen

ao abgebogenen Flanschabschnitten 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

as zur Umfangsrichtung des Gegenstandes 104 gerichteten Ablenkung dienen. Zu diesem Zweck kai... beispielsweise (nicht dargestellt) auf dem einen Flansch-' abschnitt ein gegen den Flan:,chabschp»tt elektrisch isolierter Belag aufgebracht sein, der mit einer Ab lcnkspannung gespeist wird. Eine andere Ausführungsmöglichkeit einer solchen zusätzlichen Ahlenkeinrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. An den aus nichtmagnetisierbarem Material bestehenden Flanschabschnitten 150, 151 sind in Umfangsrichtung vcrlaufende Elektromagnete 152 bzw. 153 angeordnet, die im Schlitz 149 ein zusätzliches steuerbares .Ablenkfeld hervorrufen können Viit derartigen zusätzlichen Ablenkeinrichtungcn ist es beispielsweise ohne weiteres möglich, den Strahl nach dem Eintritt in die Bestrahlungskammer 147 zusätzlich quer zur Strahlricht'ing periodisch abzulenken, so daß der bestrahlte Umfangsbercich des Gegenstandes 104 verbreitert wird. Statt der zusätzlichen Ablenkung quer zur Strahlrichtung kann eine Verbreiterung des besrrahlten Bereichs auch durch Auffächern odtr Defokussieren des Strahls erzielt werden. Dabei ist es zweckmäßig, die Auffächerung oder Defokussierung erst nach dem Durchtritt durch die Ablenkeinrichtungen, also kurz vor dem Auftrcffcn des Strahls auf den Gegenstand 104, vorzunehmen. Eine solche zwischen den Ablenkfeldern und der zu bestrahlenden Obe fläche angeordnete Defokussiereinrichtung kann ähnlich aufgebaut sein wie die in Fig. 5 dargestellte zusätzliche Ablenkeinrichtung. Vielfach wird.es genügen, cinen entlang des Schlitzes 149 verlaufenden Defokussiermagneten zu verwenden. In Fig. 6 ist eine Auslührunpsmöglichkeit dargestellt, bei der die Flanschahschnitlc 150,151 mit je einem ringförmigen Fokussiermagneten 154bzw. 155 belegt sind. Die Dcfokussiermagneten sind hier als Dauermagnete ausgeführt, die in Radialrichtung magnetisiert sind. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, den Strahl an anderer Stelle, beispielsweise vor dem Eintritt in die Ablenkeinhchtungcn, zu defokussieren oder ihm eine

6^ zusätzliche Ablenkbewegung /u erteilen. Diesem Zw.ck kann beispielsweise die in Fig. 3 angedeutete zusätzliche Ablenkeinrichtung 156 dienen, die in dem Verbindungsstück 107 angeordnet ist. Die zusätzli-

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chen Ablenkeinrichtungen können auch synchron mit den übrigen Ablenkeinrichtungen betrieben werden; dies ist in Fig. 3 durch die zusätzlichen Steuerleitur»- gen 157 angedeutet.

In den Fig. 3 und 4 sind einige weitere Einrichtungen angedeutet. Zur gesteuerten Weiterbewegung des Gegenstandes 104 durch die Arbeitskammer dient eine Vorschubeinrichtung. Diese besteht aus Schienen 158,159, die in Längsrichtung durch die Arbeitskammer verlaufen, einem auf den Schienen rollenden Transportgestell 160 und einem Antriebselement 161, beispielsweise in Form einer Kette oder eines Seils, das über Rollen 162, 163 von einem Antriebsmotor 164 in Bewegung gesetzt wird. Als Antriebsmotor 164 kann beispielsweise ein selbstsynchronisierender Motor verwendet werden, so daß die Vorschubbewegung des Gegenstandes 104durch die Arbeitskammer ohne weiteres mit der Ablenk-Steuereinrichtung synchronisiert werden kann.

Falls beim Härten von Lackschichten vor dem Aufbiingen der Lackschicht eine vorbereitende Oberflächenbehandlung /weckmäßig ist, kann man diese zweckmäßigerweise in der ohnehin benötigten evakuierbaren Arbeitskammer mit ucn Ladungsträgerstrahl ausführen. In Fig. 4 sind sowohl Einrichtungen zum Aufbringen einer Lackschic'ui als auch Einrichtungen zur Ausführung von vorbereitenden Oberflächenbehandlungen angedeutet. Als Beispiel sei folgender Arbeitsablauf erläuiert. Ein Gegenstand 104 soll mit einer Lackschicht versehen werden, und danach soll die Lackschicht gehärtet werden. De·· Gegenstand 104 wird in die Vorrichtung nach Fig. 4 von rechts her eingeführt, beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Vakuumschleuse, und von der Vorschubeinrichtung nach links durch die Arbeitskammer 101 bewegt. Beim Weiterbewegen des Gegenstandes 104 nach links am Schlitz 149 vorbei kann mit Hilfe des Elektronenstrahls 106 die noch unbeschichtete Oberfläche des Gegenstandes 104 in ganz ähnlicher Weise bestrahlt werden wie später bei der Härtung der aufgebrachten Oberflächenschicht. Auch die Synchronisierung der Steuerung des Strahls mit der Vorschubbewegung des Gegenstandes kann in der gleichen Weise erfolgen wie bei der späteren Behandlung der aufgebrachten Oberf lä.nenschicht. Zur Reinigung der Oberfläche kann auc; zusätzlich eine über den Umfang der Arbeitskammer verlaufende, vorzugsweise an die Oberflächenform des Gegenstandes 10-angepaßte Glimmentladungselektrode 165 mit isolie render Halterung 166 und Zule^ng 167 vorgesehen

sein.

Bei der weiteren Bewegung des Gegenstandes 10* nach links gelangen die am Schlitz 149 vorbeigegan genen Oberflächenbereiche in den Wirkungsbereicl einer Lack-Auftragsvorrichtung 168, die beispiels weise auch als elektrostatische Lackiereinrichtunj.

ίο ausgebildet sein kann. Nachdem der Gegenstand 104 in dem nach links verlaufenden ersten Durchgant vollständigan der Lack-Auftragsvorrichtung 168 vorbeibewegt worden ist, wird die Bewegungsrichtung der Vorschubeinrichtungen umgekehrt, und der Gegenstand wird in einem zweiten, hier nach rechts verlaufenden Durchgang erneut am Schlitz 149 vorbeibewegt, und dabei wird durch erneute Bestrahlung mil dem Elektronenstrahl 106 die aufgebrachte Lackschicht gehärtet. Es ist natürlich auch möglich, beide

Durchgänge in de.selben Richtung vorzunehmen; in diesem Fall kann der Gegenstand auch nach links aus der Arbeitskammer herausbewegt werden. Die in Fig. 4 schematiscii angedeutete Tür 169 kann dann gegebenenfalls durch eine Vakuumschleuse ersetzt

K werden. In jedem Fall können sämtliche Arbeitsgänge von der Hauntsteuereinrichtung 125 so gesteuert werden, daß sie mit der richtigen gegenseitigen Zuordnung und mit den jeweils erforderlichen Betriebsparametern ablaufen. Der zum Reinigen dienende Strahl und der zum Behandeln der Oberflächenschicht dienende Strahl werden dabei aus derselben Strahlquelle entnommen und unter Verwendung der gleichen Ablenkeinrichtungen nacheinander über vorgegebene Bereiche der Oberfläche des Gegenstandes geführt.

Während des Reinigungsvorganges werden die Ablenkfelder und, falls gewünscht, auch die Strahlparameter des Strahls in Abhängigkeit von der Form üur zu reinigenden Oberfläche und entsprechend der in dem jeweils bestrahlten Bereich der Oberfläche gcwünschten Reinigungswirkung eingestellt.

Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, mehrere Strahlcrzeugungssysteme um den Umfang der Arbeitskammer herum verteilt anzuordnen; wegen der größeren Einfachheit und der geringeren Kosten wird man jedoch in den meisten Fällen die Verwendung eines einzigen Strahlerzeugers vorziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 808 713

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 geleitel 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 tine Bewegung des Gegenstandes relativ zur Strah!- quclle 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 Weiu_rwanderns über die Oberfläi ^lie 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.

(■>. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß in zeitlich nacheinander an demselben Gegenstand auszuführenden verschiedenen Bestrahlungsvorgangen jeweils ein Strahl über die Oberfläche des Gegenstandes geführt und entsprechend den bei dem jeweiligen Bestranlungs^vi>rgang in den jewc's bestrahlten Gberfladienbercichen erforderlichen Strahlungsdosen gesteuert wird.

7. Vertahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Vorbe^reitung einer Beschichtung, insbesondere zur Reinigung der zu beschic'iienden Oberfläche dienender Bcstrahlungsvorgang, der Beschichtungsvorg;>ng und ein zum Harten der Beschichtung dienender Bestrahlungsvorgang nacheinander ausgeführt werden.

S. Verfahren nach Anspruch ft 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 danai h mit einer aufgebrachten zu behandelnden Oberflächenschicht in einem zweiten Durchgang an der Strahlquelle vorbeibewegt unu zwecks Behandlung der Oberflächenschicht in:' 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 dosier« wird.

10. Vorrichtung zum Behandeln von Oberflächen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit ciner 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, il5, 116...) um wenigstens einen Teil des Umfangs der zu behandelnden Oberfläche angeordnet sind.

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

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 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 Besirahiungskammer (147) unterteilt ist, die beide fur 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.