DE2211597B2

DE2211597B2 - Device for keeping the beam path and the immediate vicinity of the beam path of a beam of an energy beam material processing machine free of interfering matter

Info

Publication number: DE2211597B2
Application number: DE19722211597
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Phys. Dr. 8034 Germering Scheffels
Original assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Current assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1974-10-31
Also published as: DE2211597A1; DE2211597C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Freihalten des Strahlwegs, insbesondere der unmittelbaren Umgebung des Strahlwegs eines Strahls einer Energiestrahl-Materialbearbeitungsmaschine von störender Materie, mit einer bewegbaren, wenigstens eine bandförmig ausgebildete Blende aufweisenden Blendenanordnung zum Auffangen der von der jeweiligen Bearbeitungsstelle losgelösten Werkstoffdämpfe und Werkstoffteilchen.The invention relates to a device for keeping the beam path, in particular the immediate one, free Surroundings of the beam path of a beam of an energy beam material processing machine from interfering Matter, with a movable, at least one band-shaped diaphragm having diaphragm arrangement to collect the material vapors released from the respective processing point and Material particles.

Bei Materialbearbeitungen, insbesondere bei abtragenden Bearbeitungen mittels eines Energiestrahls, z. B. eines Laserstrahls oder eines Ladungsträgerstrahls, wird an der Auftreffstelle des als thermisches Werkzeug dienenden Strahls auf der Oberfläche eines Werkstücks momentan Material teils aufgeschmolzen und teils verdampft und man hat festgestellt, daß sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Flächenleistungsdichte des auftreffenden Strahlquerschnitts und der Art des Werkstofis in der Regel ein relativ hoher Dampfdruck ausbildet, der zu einem explosionsartigen Wegschleudern des im Bearbeitungsbereich aufgeschmolzenen Materials führt.In the case of material processing, in particular in the case of abrasive processing using an energy beam, z. B. a laser beam or a charge carrier beam, is at the point of impact as a thermal Tool serving beam on the surface of a workpiece momentarily material partially melted and partly evaporated and it has been found that depending on the respective surface power density the impinging jet cross-section and the type of material usually a relatively high vapor pressure which leads to an explosive hurling away of the melted in the processing area Materials leads.

Innerhalb eines bestimmten Raumwmkelbereichs unmittelbar oberhalb der Auftreffstelle eines bearbeitenden Energiestrahls fliegen die von dieser Auftreffstelle abspratzenden Werkstoffpartikel und verdampfenden Atome mit mehr oder weniger hoher Geschwindigkeit in beliebigen Richtungen weg und können infolgedessen, insbesondere, wenn derartige Teilchen dem Strahlweg im wesentlichen entgegengesetzte Flugrichtungen besitzen, innerhalb der Bearbeitungsmaschine als Verunreinigungen sehr störend in Erscheinung treten.Immediately within a certain spatial angle area Above the point of impact of a processing energy beam, they fly from this point of impact spattering material particles and evaporating atoms at more or less high speed away in any direction and can as a result, especially when such particles enter the beam path have essentially opposite flight directions, inside the processing machine as impurities appear very annoying.

Beispielsweise ist festgestellt worden, daß die bei der Materialbearbeitung mittels Elektronenstrahlen von der Strahlauftreffstelle losgelösten Teilchen leicht in die Umgebung der Strahlquelle gelangen und etwa in das Beschleunigungsfeld zwischen Steuerelektrode und Anode des Strahlerzeugungssystems eintreten oder durch die öffnung dieses Systems auch direkt in die Kathode eindringen, so daß letzten Endes eine mehr oder weniger starke Verschmutzung der Sirahlquelle auftritt, wodurch unter Umständen erhebliche Störungen des Betriebs verursacht werden können, wie vor allem Inkonstanzen des Strahlstroms oder gar völlige Unterbrechungen des Elektronenstrahls infolge von Hc chspannungsüberschlägen.For example, it has been found that the machining of materials by means of electron beams from Particles detached from the point of impact of the beam can easily get into the vicinity of the beam source and approximately in the acceleration field occur between the control electrode and the anode of the beam generation system or penetrate directly into the cathode through the opening of this system, so that ultimately one more or less severe pollution of the Sirahlquelle occurs, which under certain circumstances may cause considerable disruptions of operation can be caused, such as above all inconsistencies in the jet current or even complete ones Interruptions of the electron beam as a result of high voltage flashovers.

Es hat bisher nicht an Vorschlägen und Versuchen gefehlt, um Störungen dieser Art weitestgehend zu vermeiden. Beispielsweise hat man dem Energiestrah! einer Materialbearbeitungsmaschine eine Blendeneinrichtung zugeordnet, die eine dem in einem gewissen Abstand oberhalb des Bearbeitungsbereichs vorhandenen Strahlquerschnitt entsprechende mittlere öffnung aufweist und die infolgedessen zwar solche vom Bearbeitungsbereich losgelösten Werkstoffpartikel u.dgl. zurückzuhalten vermag, die in zum Strahl peripherischen Bereichen umherschwirren, die dagegen aber alle direkt im Strahlweg fliegenden Verunreinigungsteilchen nicht abschirmen kann.So far there has been no lack of proposals and attempts to avoid disturbances of this kind as far as possible. For example, you have the energy beam! a material processing machine a diaphragm device assigned, the one existing at a certain distance above the machining area Has a central opening corresponding to the beam cross-section and, as a result, that of the processing area detached material particles and the like, which are peripheral to the beam Areas buzzing around, but all of the contaminant particles flying directly in the beam path can not shield.

Eine Reihe von weiteren, bereits bekannten Maßnahmen bezieht sich aber auch gerade auf das Problem, das Eindringen von Verunreinigungen in den Strahlverlauf, insbesondere aber in die Strahlquelle und in deren Umgebung zu unterbinden.A number of other, already known measures also relate to the problem that Penetration of contaminants into the beam path, but especially into the beam source and its surroundings to prevent.

Hierzu wäre vor allem eine bekannte Methode zu erwähnen, die Elektronenstrahlquelle einer Materialbearbeitungsmaschine dadurch vor Verunreinigungen zu schützen, daß der Strahl mit Hilfe besonderer Ablenkeinrichtungen durch axial gegeneinander versetzt angeordnete Blenden geleitet wird. Dabei werden dem Elektronenstrahl jedoch Ablenkfehler aufgeprägt, die mit entsprechendem Aufwand kompensiert werden müssen, damit sich die Eigenschaften des Arbeitsflecks auf der Werkstückoberfläche nicht verschlechtern.A well-known method should be mentioned here, the electron beam source of a material processing machine to protect from contamination by the fact that the beam with the help of special deflection devices is passed through apertures arranged axially offset from one another. Thereby the However, deflection errors are imposed on the electron beam, which are compensated with a corresponding effort must so that the properties of the work spot on the workpiece surface do not deteriorate.

Andere bekannte Maßnahmen zur Vermeidung der oben geschilderten Störungen bestehen in der Verwendung prismatischer Beschleunigungsstrecken, z. B. mit elektrostatischen Feldern mit gebogener oder gekippter Rotationsachse, oder von rotationssymmetrischen elektrostatischen Linsen, die den störenden Strom von Verunreinigungen aus dem bearbeitenden Elektronenstrahl herausfiltern sollen. Auch bei derartigen Anordnungen treten jedoch entscheidene Nachteile in Erscheinung. Bei prismatischen Beschleunigungsfeldern wird wohl die Kathode geschütz, nicht aber verhindert, daß Verunreinigungen in die BeschleunigungsstreckeOther known measures to avoid the disturbances outlined above consist in the use prismatic acceleration sections, e.g. B. with electrostatic fields with curved or tilted Axis of rotation, or of rotationally symmetrical electrostatic lenses, which remove the disturbing current from To filter out impurities from the processing electron beam. Even with such arrangements however, there are significant disadvantages. With prismatic acceleration fields the cathode is protected, but not prevented from getting into the acceleration section

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eindringen. Elektrostatische Linsenanordnungen wirken nur auf geladene Teilchen, und da der Ionisierungsgrad infolge der bei Elektronenstrahl-Bearbeitungsmaschinen sehr hohen Elektronengeschwindigkeit ziemlich gering ist, wird der größte Teil üer neutralen Teilchen nicht herausgetiltert.penetration. Electrostatic lens arrangements only act on charged particles, and since the degree of ionization is a result of electron beam processing machines Very high electron velocity is quite low, most of it is made up of neutral particles not filtered out.

Darüber hinaus kennt man bereits eine Vorrichtung zur Freihaltung des Strahlwegs des Arbeitsstrahls einer Elektronenstrahl-MaterialbearbeitungsmaschL .e von Verunreinigungen, bei der eine im Bereich des Strahlwegs wirksame lonisierungs-Einrichtung und eine Ablenkeinrichtung zur Erzeugung eines im Bereich des Strahlwegs wirksamen Ablenkfeldes für elektrisch geladene Teilchen vorgesehen sind, wobei die Ionisierungseinrichtung so ausgelegt ist, daß sie mit einer im Vergleich zum Arbeitsstrahl größeren Ionisierungswahrscheinli^Iikeit ionisierend auf atomare oder größere Teilchen einwirkt, und wobei die Ablenkeinrichtung so ausgelegt ist, daß sie auf elektrisch geladene Teilchen, die sich im Bereich thermischer Geschwindigkeiten bewegen, eine zur Entfernung dieser Teilchen aus dem Strahlweg des Arbeitsstrahls ausreichende Ablenkwirkung ausübt und den Elektronenstrahl praktisch unbeeinflußt läßt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird also durch die Verwendung einer besonderen lonisierungseinrichtung mit hoher lonisierungsrate erreicht, daß ein großer Anteil der zunächst nicht geladenen Verunreinigungsteilchen ionisiert wird. Diese ionisierten Teilchen können dann infolge ihre relativ niedrigen, im wesentlichen thermischen Geschwindigkeiten leicht durch verhältnismäßig schwache Ablenkeinrichtungen, die auf die im Verhältnis schnellen Elektronen des Arbeitsstrahls keine merkliche Ablenkwirkung ausüben, wirksam aus dem Strahlweg des Arbeitsstrahls herausgelenkt und sodann von einer oder mehreren Blendeneinrichtungen zurückgehalten werden.In addition, a device for keeping the beam path of the working beam clear is already known Electron beam material processing machine from Contamination, in which an ionization device effective in the area of the beam path and a deflection device to generate a deflection field effective in the area of the beam path for electrically charged Particles are provided, wherein the ionization device is designed so that they are im Greater probability of ionization compared to the working beam acts ionizing on atomic or larger particles, and wherein the deflector is designed so that it acts on electrically charged particles that are in the range of thermal velocities move, a deflection effect sufficient to remove these particles from the beam path of the working beam exercises and leaves the electron beam practically unaffected. In this known device is thus achieved through the use of a special ionization device with a high ionization rate, that a large proportion of the initially uncharged impurity particles are ionized. These ionized Particles can then owing to their relatively low, essentially thermal velocities easily by comparatively weak deflection devices, which act on the relatively fast electrons of the working beam do not exert any noticeable deflecting effect, effectively out of the beam path of the working beam deflected out and then held back by one or more diaphragm devices.

Die ionisierten Verunreinigungsteilchen sind somit zwar aus dem Strahlweg entfernt, müssen aber im Anschluß an den Ablenkvorgang entweder von den Ablenkelektroden der Ablenkeinrichtung selbst oder aber von zusätzlichen, außerhalb des Strahlwegs angeordneten Blenden aufgefangen weiden. Die Ablenkelektroden bzw. die Blendeneinrichtungen sind daher nach einer gewissen Betriebszeit der Elektronenstrahlbearbeitungsmaschine von Schichten sich dort nach und nach absetzender ionisierter Werkstoffpartikel bedeckt, wod'irch ebenfalls Störungen auftreten können, so daß diese Bauteile der Maschine ausgebaut und gereinigt bzw. ausgewechselt werden müssen, womit aber von Zeit zu Zeit eine Unterbrechung des Betriebs verbunden ist.The ionized contaminant particles are thus removed from the beam path, but must then be used to the deflection process either from the deflection electrodes of the deflection device itself or else are caught by additional diaphragms arranged outside the beam path. The deflection electrodes or the diaphragm devices are therefore after a certain operating time of the electron beam processing machine layers of ionized material particles that are gradually deposited are covered there, where malfunctions can also occur, so that these components of the machine are removed and cleaned or have to be replaced, but this is associated with an interruption in operation from time to time is.

Es ist weiterhin ein Korpuskularstrahl •Erzeugungssystem zur Erzeugung eines zunächst keilförmig geformten, mittels geeigneter elektronenoptischer Maßnahmen in einem linienförmigen Bearbeitungsbereich auf der Oberfläche des Werkstücks fokussierbaren Hohlstrahls bekannt, für den eine streifenförmige, als bewegliches Band ausgebildete Blende zum Auffangen von Verunreinigungsteilchen vorgesehen ist, wobei dieses Band durch die offenen, seitlichen Flanken des keilförmigen Hohlstrahls hindurch und quer zum Strahlverlauf kontinuierlich oder absatzweise hindurchführbar ist. Infolgedessen können die von der bandförmigen Blende aufgefangenen Verunreinigungsteilchen laufend aus dem Strahlweg und somit aus dem Bearbeitungsbe- ⁶S reich herausgebracht werden. Die Mittel zur Erzeugung eines solchen keilförmig verlaufenden Hohlstrahls und zu dessen elektronenoptischer Beeinflussung erfordern jedoch einen verhältnismäßig hohen Aufwand.There is also a corpuscular beam generation system for generating an initially wedge-shaped hollow beam that can be focused on the surface of the workpiece by means of suitable electron-optical measures in a line-shaped processing area, for which a strip-shaped diaphragm designed as a movable belt is provided for collecting contaminant particles, this being Band can be passed continuously or intermittently through the open, lateral flanks of the wedge-shaped hollow jet and transversely to the course of the jet. As a result, the captured by the tape-shaped aperture contaminant particles can be released continuously from reaching the beam path and thus from the Bearbeitungsbe- ⁶ S. The means for generating such a wedge-shaped hollow beam and for influencing it electronically, however, require a relatively high outlay.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen und diese Einrichtung in der Weise auszubilden, daß sie auch bei in üblicher Weise geformtem Strahlquerschnitt des Arbeitsstrahls einer Energiestrahl-Materialbearbeitungsmaschine und insbesondere auch bei längerem, ununterbrochenem Betrieb einer solchen Maschine eine andauernd wirksame und sehr gute Abschirmung des Strahlwegs, vor allem aber dessen unmittelbarer Umgebung, gegen ein Eindringen störender Materie und eine gleichzeitige Entfernung aller aufgefangenen Verunreinigungsteilchen aus dem Bearbeitungsbereich des Energiestrahls gewährleistet.The present invention is based on the object of providing a device of the type mentioned at the beginning to create and to train this device in such a way that it is also shaped in the usual way Beam cross section of the working beam of an energy beam material processing machine and in particular also with prolonged, uninterrupted operation of such a machine a continuously effective and very Good shielding of the beam path, but above all its immediate surroundings, against penetration interfering matter and a simultaneous removal of all trapped impurity particles from the Guaranteed processing area of the energy beam.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die insgesamt in einem relativ geringen Abstand über der Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks befindliche Blendenanordnung aus mindestens drei, jeweils bandförmig ausgebildeten Blenden besteht, die in übereinanderliegenden Ebenen in der Weise angeordnet sind, daß sie sich gegenseitig überkreuzen und eine Strahldurchtrittsöffnung geeigneter Querschnittsiläche allseitig begrenzen, wobei Mittel in Form von Rollensystemen zur Erzeugung von Vorschubbewegungen bzw. zum Ab- und Aufspulen der einzelnen bandförmigen Blenden in durch ihre jeweilige Anordnung bestimmten Richtung-:, vr ,gesehen sind.This is achieved according to the invention in that the total at a relatively small distance Aperture arrangement located above the surface of a workpiece to be machined from at least consists of three, each band-shaped diaphragms, which are arranged in superimposed planes in the way are that they cross each other and a beam passage opening of suitable cross-sectional area limit on all sides, with means in the form of roller systems for generating feed movements or for unwinding and rewinding the individual strip-shaped panels in through their respective arrangement specific direction- :, vr, are seen.

Infolge dieser Ausbildung der erfindungsgemäßen Blendenanordnung erhält man eine mittlere, durch die dem Strahlweg jeweils zugewendeten Ränder der bandförmigen Blenden vorzugsweise relativ eng begrenzte Strahldurchgangsöffnung und während der Vorschubbewegung der Blendenbänder werden laufend frische, saubere Blendenflächen an diese Strahldurchgangsöffnung herangeführt und damit in die nächste Umgebung des Strahlwegs und in die Nähe des Bearbeitungsbereichs gebracht Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Blendenanordnung besteht darin, daß die der Werkstückoberfläche jeweils zugewendeten, sich bewegenden Blendenflächen praktisch die im ganzen Raumwinkelbereich oberhalb der Auftreffstelle des Energiestrahls auf einer Werkstücksoberfläche und in der unmittelbaren, peripherischen Umgebung des Strahlwegs anzutreffenden Werkstoffdämpfe in Form von sogenanntem Abtragskondensat und weitere Materie in Form von anbackenden Werkstoffteilchen kontinuierlich auffangen und diese störende Materie aus der unmittelbaren Umgebung des Strahlwegs und aus dem Bearbeitungsbereich kontinuierlich heraustransportieren. As a result of this design of the diaphragm arrangement according to the invention one obtains a medium through which the edges of the band-shaped diaphragms facing the beam path are preferably relatively narrowly delimited The beam passage opening and during the feed movement of the diaphragm strips are continuous fresh, clean aperture surfaces are brought up to this beam passage opening and thus into the next Environment of the beam path and brought close to the processing area The main advantage of the Aperture arrangement according to the invention consists in that the one facing the workpiece surface, moving diaphragm surfaces practically in the entire solid angle range above the point of impact of the energy beam on a workpiece surface and in the immediate, peripheral environment of the Material vapors encountered in the jet path in the form of so-called abrasive condensate and other matter in the form of caked-on material particles and continuously collect this disruptive matter the immediate vicinity of the beam path and continuously out of the processing area.

An Stelle von kontinuierlichen Vorschubbewegungen der bai.dförmigen Blenden können natürlich im Bedarfsfalle auch diskontinuierliche Bewegungen vorgesehen sein.Instead of continuous feed movements of the bai.d-shaped diaphragms, if necessary discontinuous movements can also be provided.

Sehr vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 3.Very advantageous refinements of the invention emerge from patent claims 2 to 3.

Ferner besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, in geeigneten Abständen vom Bearbeitungsbereich des Energiestrahls jeweils Reinigungsvorrichtungen für die durch Auffangen störender Materie verunreinigten Oberflächen der bandförmigen Blenden anzuordnen.Furthermore, within the scope of the invention, there is also the possibility of taking them at suitable distances from the machining area of the energy beam cleaning devices for the interfering matter by collecting to arrange contaminated surfaces of the band-shaped diaphragms.

Hierbei könnten z. B. die Blendenbänder mit ihren verunreinigten Oberflächen jeweils aus dem Bearbeitungsbereich herausgeführt und mittels Umlenkrollen od. dgl. durch entsprechende Reinigungsvorrichtungen geleitet werden, durch welche die verunreinigten Blendenflächen auf mechanischem Wege, z. B. durch Ab-Here z. B. the cover strips with their contaminated surfaces in each case from the processing area led out and by means of pulleys or the like through appropriate cleaning devices are passed through which the contaminated panel surfaces by mechanical means, z. B. by

streifen oder Abschaben, oder auf chemischem Wege, z. B. mittels geeigneter Flüssigkeitsbäder, kontinuierlich von der aufgefangenen störenden Materie befreit werden. Die gesäuberten Blendenbänder können dann auf nachfolgend angeordneten Rollensystemen aufgespult werden, solange bis die Blendenbänder von ihren jeweiligen, abspulseitig angeordneten Vorratsrollen nahezu vollständig abgewickelt sind. Im Anschluß daran können die Vorschubeinrichtungen der Blendenbänder jeweils von Hand oder automatisch umgekehrt werden, so daß also die Blendenbänder nunmehr in entgegengesetzten Richtungen abgespult und auf diese Weise jeweils wieder gesäuberte Blendenflächen an die Strahldurchgangsöffnung herangeführt bzw. an dieser vorbeigeführt werden können. Es ist selbstverständlich zweckmäßig, entsprechend diesen neuen, entgegengesetzten Vorschubrichtungen die Blendenbänder wiederum durch Reinigungsvorrichtungen zu leiten, die in geeigneten Abständen vom Bearbeitungsbereich des Energiestrahls vorgesehen sind, so daß die Oberflächen der Blendenbänder abermals von der aufgefangenen störenden Materie gesäubert werden, bevor sie auf ihre zugehörigen Vorratsrollen erneut aufgespult werden.scraping or scraping, or by chemical means, e.g. B. by means of suitable liquid baths, continuously be freed from the interfering matter that has been caught. The cleaned cover strips can then be opened subsequently arranged roller systems are wound up until the cover strips from their respective, Supply rolls arranged on the unwinding side are almost completely unwound. Following that the feed devices of the shutter belts can be reversed manually or automatically, so that the diaphragm strips are now unwound in opposite directions and in this way, respectively again cleaned diaphragm surfaces brought up to the beam passage opening or moved past it can be. It is of course expedient to correspond to these new, opposite ones Feed directions to guide the diaphragm strips through cleaning devices that are in suitable distances are provided from the processing area of the energy beam, so that the surfaces the diaphragm strips are again cleaned of the interfering matter before they are applied to their associated supply rolls are rewound.

Schließlich besteht noch die Möglichkeit, sämtliche Blendenbänder der erfindungsgemäßen Einrichtung als Endlosbänder auszubilden, die mittels entsprechender Systeme mit Umlenkrollen od. dgl. siets in jeweils gleichen Vorschubrichtungen weiterbewegt und hierbei kontinuierlich oder gegebenenfalls auch diskontinuierlich an die Strahldurchgangsöffnung herangeführt bzw. an dieser vorbeigeführt werden, wobei die Blendenbänder jeweils periodisch einer Reinigung von der aufgefangenen störenden Materie mittels entsprechender, in geeigneten Abständen vom Bearbeitungsbereich des Energiestrahls angeordneter Reinigungsvorrichtungen unterzogen werden.Finally, there is also the possibility of using all the diaphragm bands of the device according to the invention as Form endless belts, which by means of corresponding systems with pulleys or the like. Siets in each case the same Advance directions moved further and here continuously or optionally also discontinuously are brought up to the beam passage opening or guided past it, the diaphragm strips each periodic cleaning of the interfering matter collected by means of appropriate, in cleaning devices arranged at suitable distances from the processing area of the energy beam be subjected.

Zur näheren Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung und ihrer Weiterbildungen dienen die Zeichnungen.For a more detailed explanation of the device according to the invention and its developments are used Drawings.

Im Rahmen von Ausführungsbeispielen zeigtIn the context of exemplary embodiments shows

Fig.l eine schematische Darstellung des üblichen Bearbeitungsvorgangs durch einen auf eine Werkstückoberfläche gerichteten Energiestrahl undFig.l is a schematic representation of the usual Machining process by an energy beam directed onto a workpiece surface and

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Blendenanordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung.F i g. 2 shows a plan view of the diaphragm arrangement of a device according to the invention.

Wie sich aus F i g. 1 entnehmen läßt, wird ein aus einem nicht gezeigten Generator kommender, fokussierter Energiestrahl 2, z. B ein Elektronenstrahl, auf die Oberfläche eines Werkstücks 1 geschickt, mit der Aufgabe, dort durch Abtragen des Materials eines Werk-Stückbereichs 5 eine entsprechende Bohrung zu erzeugen. Setzt man voraus, daß es sich um einen Elektronenstrahl handelt, so erfolgt die Bearbeitung zweckmäßigerweise innerhalb einer evakuierbaren Arbeitskam mer. Der bearbeitende Strahl 2 dingt in die Oberfläche und in das Material des Werkstücks I ein, wodurch da Material im Bearbeitungsbereich teils aufgeschmolzei teils verdampft wird, derart, daß Materie in Form vo verdampfenden Atomen, Ionen und anderen Teilchei mit relativ hoher Geschwindigkeit den Bearbeitungsbe reich innerhalb eines Kegels mit einem maximalen öff nungswinkcl von etwa 90° verläßt. Die Flugrichtunger dieser Teilchen usw. sind durch Pfeile angedeutet.As can be seen from FIG. 1 can be seen, a coming from a generator, not shown, focused energy beam 2, z. B an electron beam, sent to the surface of a workpiece 1, with the task of generating a corresponding hole there by removing the material of a workpiece area 5. Assuming that it is an electron beam, the processing is expediently carried out within an evacuable Arbeitsskam mer. The machining beam 2 penetrates the surface and the material of the workpiece I, whereby the material in the machining area is partly melted and partly evaporated, so that matter in the form of evaporating atoms, ions and other particles at a relatively high speed within the machining area a cone with a maximum öff nungswinkcl of about 90 ° leaves. The flight directions of these particles etc. are indicated by arrows.

Bringt man nun in einem gewissen Abstand über den Werkstück 1 eine übliche, eine mittlere Öffnung für der Strahldurchtritt aufweisende, feststehende Blende 3 an so setzt sich die Materie 4 nach und nach auf der Oberfläche der Blende ab und bildet eine Schicht 6, die sich teilweise bis zur Innenfläche der Blendenöffnung fortsetzt. Diejenigen Werksloffteilchen, die sich direkt im Strahlverlauf bewegen, können auch durch die Blendenöffnung hindurchireten und letztlich in die Strahl quelle gelangen und dort störend in Erscheinung treten.If you now bring a conventional fixed screen 3 with a central opening for the beam passage at a certain distance above the workpiece 1, the material 4 gradually settles on the surface of the screen and forms a layer 6, which is partially continues to the inner surface of the aperture. Those working airborne particles that move directly in the beam path can also pass through the aperture and ultimately get into the beam source and appear there in a disruptive manner.

Andererseits kann sich die Öffnung der Blende 3 nach einiger Bearbeitungszeit durch sich an ihrer Innenfläche niederschlagende Verunreinigiingsteilchen verengen, wodurch ebenfalls Störungen des Bearbeitungsablaufs bedingt sein können.On the other hand, after some processing time, the opening of the diaphragm 3 can appear on its inner surface Precipitating impurity particles constrict, which also disrupts the machining process can be conditional.

F i g. 2 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung, deren Blendenanordnung durch insgesamt vier, jeweils paarweise in zwei verschiedenen, im wesentlichen unmittelbar übereinanderliegenden Ebenen und sich gegenseitig überkreuzend angeordnete Blendenbänder 7, 8, 9 und 10 gebildet ist. Diese den Strahlweg /.. B. eines Elektronenstrahls 19 umgebenden Bänder 7 bis 10 sind hierbei in Draufsicht dargestellt, wobei angenommen sei, der Strahlwcg des Elektronenstrahls 19 verlaufe senkrecht zur Zeichenebene. Jeweils zwei der Blendenbänder 7 und 8 bzw. 9 und 10 sind mit vorgegebenem gegenseitigen Abstjnd und jeweils mit vorgegebenen seitlichen Abständen zur geometrisch optischen Achse des Elektronenstrahls 19 parallel zueinander angeordnet. Die beiden Bänder 7 und 8 sind sich als in einer unteren, werkstücksnäheren Ebene angeordnet vorzustellen, während sich die beiden Bänder 9 und 10 in einer um weniges darüberliegenden. werkstücksferneren Ebene befinden sollen. Die Überkreuzungsrichtungen der beiden Bänderpaare 7 und 8 bzw. 9 und 10 stehen in einem Winkel von 90' zueinander. Zum Vorschub bzw. zum Ab- und Aufspulen der Bänderpaare in den durch Pfeile angedeuteten Richtungen sind jeweils Rollensysteme 11, 12, 13, 14 bzw. 15, 16,17, 18 vorgesehen.F i g. 2 now shows an embodiment of an inventive Device, the panel arrangement of which consists of a total of four, each in pairs in two different, essentially directly superimposed levels and mutually crossing one another arranged aperture strips 7, 8, 9 and 10 is formed. This the beam path / .. B. of an electron beam 19 surrounding bands 7 to 10 are shown in plan view, assuming the beam path of the Electron beam 19 run perpendicular to the plane of the drawing. Two of the diaphragm strips 7 and 8 or 9 respectively and 10 are at a predetermined mutual spacing and each with a predetermined lateral spacing from the geometrically optical axis of the electron beam 19 arranged parallel to one another. The two bands 7 and 8 are to be imagined as being arranged in a lower plane closer to the workpiece, while the two Bands 9 and 10 in a slightly overlying one. the plane further away from the workpiece. the Crossing directions of the two pairs of belts 7 and 8 or 9 and 10 are at an angle of 90 ' to each other. To advance or unwind and rewind the pairs of tapes in the areas indicated by arrows Roller systems 11, 12, 13, 14 or 15, 16, 17, 18 are provided in each direction.

Die jeweiligen, dem Strahlweg zugewendeten Randbereiche der Blendenbänder 7 bis 10 begrenzen entsprechend ihrer Anordnungen in den ihnen zugeordneten Ebenen eine mittlere, in Draufsicht quadratisch geformte Öffnung 20 für den Strahlweg des Elektronen strahls 19. Die Blendenbänder bestehen vorzugsweise aus nichtferromagnetischem Material z. B. aus Kupfer.The respective, the beam path facing edge areas of the diaphragm bands 7 to 10 limit a central, in plan view square shaped opening 20 for the beam path of the electron beam 19. The diaphragm bands are preferably made of non-ferromagnetic material z. B. made of copper.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for keeping the beam path clear, in particular the immediate vicinity of the beam path of a beam of an energy beam material processing machine of interfering matter, with a movable, at least one band-shaped Aperture having aperture arrangement for collecting the from the respective processing point detached material vapors and material particles, characterized in that that the total at a relatively small distance above the surface of a to be machined Workpiece located aperture arrangement of at least three, each formed in a band Apertures, which are arranged in superimposed planes in such a way that they are mutually exclusive cross over and delimit a beam passage opening of suitable cross-sectional area on all sides, wherein means in the form of roller systems for generating feed movements or for Unwinding and rewinding of the individual band-shaped panels in certain by their respective arrangement Directions are provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the diaphragm arrangement through a total of four, each in pairs in two different, essentially directly one above the other Levels and mutually crossing bands (7,8.9, 10) is formed, of which two each (7 and 8 or 9 and 10) with a given mutual distance and each with a given one lateral distances to the geometrical-optical axis of the energy beam (19) arranged parallel are.

3. Device according to claim 2, characterized in that the crossing directions of the two Pairs of bands (7 and 8 or 9 and 10) run at right angles to one another.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at suitable intervals from the processing area of the energy beam each cleaning device for the contaminated Surfaces of the band-shaped diaphragms are arranged.