DE2211597C3

DE2211597C3 - 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: DE2211597C3
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: 1975-07-10
Also published as: DE2211597A1; DE2211597B2

Description

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 kandförmig ausgebildete Blende aufweisenden Blendenanordnung zum Auffangen der von der jeweiligen Bearbeitungsstelle losgelösten Werksioffdämpfe 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 edge-shaped aperture having aperture arrangement to collect the material vapors released from the respective processing point and Material particles.

Bei Materialbearbeitunge.i, insbesondere bei abtragenden Bearbeitungen mittels eines Energiestrahls, 1. B. eines Laserstrahls oder eines Ladungsträger-Strahls, 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 Werkstoffs in der Regel ein relativ hoher Dampfdruck ausbildet, der zu einem explosionsartigen Wegschleudern des im Bearbeitungsbereich aufgeschmolzenen Materials führtWith material processing, especially with abrasive Processing by means of an energy beam, 1. B. a laser beam or a charge carrier beam, becomes at the point of impact of the beam serving as a thermal tool on the surface of a Workpiece currently material partly melted and partly evaporated and it has been found that in Depending on the respective surface power density of the incident beam cross-section and the type of Material usually forms a relatively high vapor pressure, which leads to an explosive hurling away of the material melted in the processing area

Innerhalb eines bestimmten Raumwinkelbereichs 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 Strah!- weg im wesentlichen entgegengesetzte Flugrichtungen besitzen, innerhalb der Bearbeitungsmaschine als Verunreinigungen sehr störend in Erscheinung treten.Within a certain solid angle range directly above the point of impact of a machining The material particles spattering from this point of impact and evaporating fly in the form of a beam of energy Atoms move away in any direction at more or less high speed and, as a result, can in particular if such particles travel essentially in opposite directions from the beam own, appear very annoying as impurities within the processing machine.

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 Strahierzeugungssystems eintreten oder durch die öffnung dieses Systems auch direkt in die Kathode eindringen, so daß letzten Endes eine mehr oder weniger starke Verschmutzung der Strahlquelle auftritt, wodurch unter Umständen erhebliche Störungen des Betriebs verursacht werden können, wie vor allem 'nkonstanzen des Strahlstroms oder gar völlige Unterbrechungen des Elektronenstrahls infolge von Hochspannungsüberschlägen.For example, it has been found that the Material processing by means of electron beams easily in particles detached from the beam impact point reach the area around the beam source and, for example, into the acceleration field between the control electrode and Enter the anode of the radiation generation system or, through the opening of this system, also directly into the Penetrate cathode, so that ultimately a more or less severe pollution of the beam source occurs, which may cause significant operational disruptions, as before all 'inconsistencies of the beam current or even complete interruptions of the electron beam as a result of High voltage flashovers.

Fs hat bisher nicht an Vorschlägen und Versuchen gefehlt um Störungen dieser An weitestgenend zu vermeiden. Beispielsweise hat man dem Energiestrahl einer Materialbearbeitungsmaschine eine Blendeneinnchtung zugeordnet, die eine dem in einem gewissen Abstand oberhalb des Bearbeitungsbereichs vorhande nen Strahlquerschnitt entsprechende mittlere öffnung aufweist und die infolgedessen zwar solche vom Bearbeitungsbemch losgelösten Werkstoffpartikel u.dgl. zurückzuhalten vermag, die in zum Strahl peripher! sehen Bereichen umherschwirren, die dagegen aber alle duckt im Strahlweg fliegenden Verunreinigungsteil· chen nicht abschirmen kann.So far there has been no lack of proposals and attempts to avoid this type of interference as far as possible. For example, one has a diaphragm device for the energy beam of a material processing machine assigned to the one that is present at a certain distance above the machining area NEN beam cross-section has a corresponding central opening and as a result that of the machining bemch detached material particles and the like, which are peripheral to the beam! see areas buzzing around, but all of them ducks in the beam path. chen cannot shield.

Line Reihe von weiteren, bereits bekannten Maßnahmen bezieht sich aber auch gerade auf das Problem, das Eindringe:! von Verunreinigungen in den Strahlverlauf.Line series of other already known measures but also refers to the problem that penetration :! of impurities in the beam path.

insbesondere aber in die Strahlquclle und in deren Umgebung zu unterbinden.in particular, however, to prevent the radiation source and its surroundings.

Hierzu wäre vor allem eine bekannte Methode /u erwähnen, die Elektronenstrahlquelle »int-r Matenalbearbeitungsmaschine dadurch vor Verunreinigungen zu schützen, daß der Strahl mit Hilfe besonderer Ablenk einrichtungen 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.For this purpose, a well-known method / u should be mentioned above all, the electron beam source »int-r material processing machine thereby protecting against contamination that the beam with the help of special deflection facilities is passed through axially staggered diaphragms. Thereby the However, deflection errors are imposed on the electron beam, which are compensated with a corresponding effort need to keep the characteristics of the work spot do not deteriorate on the workpiece surface.

Andere bekannte Maßnahmen zur Vermeidung der oben geschilderten Störungen bestehen in der Verwen dung prismatischer Beschleunigungsslrecken, 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 gesehnt/, nicht aber verhindert, daß Verunreinigungen in die BeschleunigungsstreckeOther known measures to avoid the disturbances outlined above consist in the use dung prismatic acceleration distances, z. 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 probably longed /, but not prevented from impurities in the acceleration section

eindringen. Elektrostatische Linsenanordnungen wirken nur auf geladene Teilchen, und da der lonisierungsjrad infolge der bei Elektronenstrahl- Bearbeitungsma- «chinen sehr hohen Elektronengeschwindigkeit ziemich gering ist, wird der größte Teil der neutralen Teildien nicht herausgefiltert.penetration. Electrostatic lens arrangements work only to charged particles, and since the degree of ionization due to the «They have very high electron velocities is small, most of the neutral parts will be not filtered out.

Darüber hinaus kennt man bereits eine Vorrichtung tür Freüialtung des Strahlwegs des Arbeitsstrahls einer Elektronenstrahl-Materialbearbeiflingsmaschine von Verunreinigungen, bei der eine im Bereich des Strahlwegs wirksame lonisierungs-Einnchtung und eine Ablenkeinrichtung zur Erzeugung eines im Bereich des Strahlwegs wirksamen Ablenkfeides fur elektrisch geladene Teilchen vorgesehen sind, wobei die lonisierungseinrichtung so ausgelegt ist. daß sie mit einer im Vergleich zum Arbeitsstrahl größeren lonisierungswahrschemlichkeit ionisierend auf atomare oder größere Teilchen einwirkt, und wobei die Ablenkeinrichtung $0 ausgelegt ist. daß sie auf elektrisch geladene Teilchen, die sich im Bereich thermischer Geschwindigkeiten bewegen, eine zur Entfernung dieser Teilchen aus dem Sirahlweg 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 clearing the beam path of the working beam is already known Electron beam material processing machine from Contamination, one in the area of the beam path effective ionization device and a deflection device for generating a in the area of the Beam path effective deflection field for electrically charged particles are provided, the ionization device so designed. that they have a greater ionization probability than the working beam acts ionizing on atomic or larger particles, and wherein the deflector $ 0 is designed. that they act on electrically charged particles, which are in the range of thermal speeds move, a deflecting effect sufficient to remove these particles from the working beam's path 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, due to their relatively low, essentially thermal velocities easily due to relatively weak deflectors, which have no noticeable deflection effect on the relatively fast electrons of the working beam, effectively deflected out of the beam path of the working beam and then by one or more Aperture devices are retained.

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 werden. Die Ablenkelektroden bzw. die Blendeneinrichtungen sind daher nach einer gewissen Betriebszeit dsr Elektronenstrahlbearbeitungsmaschine von Schichten sich dort nach und nach absetzender ionisierter Werkstoffpartikel bedeckt, wodurch ebenfalls Störungen ■ ftreten können, so daß diese Bauteile der Maschine .u.sgebaut und gereinigt bzw. -umgewechselt 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 be caught by additional apertures arranged outside the beam path. The deflection electrodes or the diaphragm devices are therefore the electron beam processing machine after a certain operating time layers of ionized material particles that are gradually deposited are covered there, which can also cause disruptions, so that these components of the machine .u.s built and cleaned or have to be changed, but with what from time to time an interruption of operations is connected.

Es ist weiterhin ein Korpuskularstrahl-Erzeugungssystem zur Erzeugung eines zunächst keilförmig geformten, mittels geeigneter elektronenopti^ccher 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 hindurchführfear ist. Infolgedessen können die von der bandförmigen feiende aufgefangenen Verunreinigungsteilchen laufend ius dem Strahlweg und somit aus dem Bearbeitungsbereich herausgebracht werden. Die Mittel zur Erzeugung eines solchen keilförmig verlaufenden Hohlstrahls ■nd zu dessen elektronenoptischer Beeinflussung erfordern jedoch einen verhältnismäßig hohen Aufwand.It is a further corpuscular beam-forming system known to produce a first wedge-shaped, focusable by means of suitable electron opti ^c cher measures in a linear processing area on the surface of the workpiece hollow beam, for a strip-shaped. formed as a movable band screen is provided for collecting contaminant particles. this band being continuously or intermittently guided through the open, lateral flanks of the wedge-shaped hollow jet and transversely to the course of the jet. As a result, the contaminant particles caught by the belt-shaped freezing device can be continuously brought out of the beam path and thus out of the processing area. 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, eme 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- Materiaibearbeitungsmaschine 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 Verunreinigurigsteilchen aus dem Bearbeitungsbereich des Energiestrahls gewährleistetThe 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 even 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 contaminant 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 Querschnittsfläche 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 Richtungen vorgesehen 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 aperture, which are arranged in superimposed planes in such a way that they cross each other and delimit a beam passage opening of suitable cross-sectional area on all sides, with means in the form of Roller systems for generating feed movements or for unwinding and rewinding the individual tape-shaped Apertures are provided in certain directions by their respective arrangement.

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 Raumwinkeibereich 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 Brought to the vicinity of the beam path and 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 area 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 bandförmigen Blenden können natürlich im Bedarfsfalle auch diskontinuierliche Bewegungen vorgesehen sein.Instead of continuous feed movements of the band-shaped diaphragms, of course, 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 Energiesirahls 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 Energiesirahls cleaning devices for the interfering matter caused by the collection 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 Vorscnubeinrichtungen 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 pushing devices of the cover strips 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. stets 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 To train endless belts by means of appropriate Systems with pulleys or the like are always moved further in the same feed directions and here continuously or optionally also discontinuously to the beam passage opening or be moved past this, with the aperture strips each periodically cleaning from the trapped interfering matter by means of appropriate distances from the processing area of the Are subjected to energy beam arranged cleaning devices.

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

F i g. 1 eine schematische Darstellung des üblichen Bearbeitungsvorgangs durch einen auf eine Werkstückoberfläche gerichteten Energiestrahl undF i g. 1 shows a schematic representation of the usual machining process by means of an on a workpiece surface directed energy beam 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, ζ. Β 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 Arbeitskammer. Der bearbeitende Strahl 2 dingt in die OberflächeAs can be seen from FIG. 1 can be seen, a coming from a generator, not shown, is focused Energy ray 2, ζ. Β an electron beam to which Surface of a workpiece 1 sent, with the task of to generate a corresponding hole there by removing the material of a workpiece area 5. If it is assumed that it is an electron beam, the processing is expedient within an evacuable working chamber. The processing beam 2 penetrates the surface

und in das Material des Werkstücks 1 ein, wodurch das Material im Bearbeitungsbereich teils aufgeschmolzen, teils verdampft wird, derart, daß Materie in Form von verdampfenden Atomen, Ionen und anderen Teilchen mit relativ hoher Geschwindigkeit den Bearbeitungsbereich innerhalb eines Kegels mit einem maximalen öffnungswinkel von etwa 90° verläßt. Die Flugrichtungen dieser Teilchen usw. sind durch Pfeile angedeutet.and into the material of the workpiece 1, whereby the material is partially melted in the processing area, is partly evaporated, in such a way that matter in the form of evaporating atoms, ions and other particles the machining area within a cone with a maximum opening angle at a relatively high speed leaves from about 90 °. The flight directions of these particles etc. are indicated by arrows.

Bringt man nun in einem gewissen Abstand über dem Werkstück 1 eine übliche, eine mittlere öffnung für den 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 Werkstoffteilchen, die sich direkt im Strahlverlauf bewegen, können auch durch die Blendenöffnung hindurchtreten und letztlich in die Strahlquelle gelangen und dort störend in Erscheinung treten.If you now bring a customary, central opening for the workpiece 1 at a certain distance above the workpiece Fixed diaphragm 3 having a beam passage, the matter 4 gradually settles on the surface the diaphragm and forms a layer 6, which partially continues to the inner surface of the diaphragm opening. Those material particles that move directly in the beam path can also pass through the aperture pass through 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 Verunreinigungsteilchen 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 z.B. eines Elektronenstrahls 19 umgebenden Bänder 7 bis 10 sind hierbei in Draufsicht dargestellt, wobei angenommen sei, der Strahlweg des Elektronenstrahls 19 verlaufe senkrecht zur Zeichenebene. Jeweils zwei der Blendenbänder 7 und 8 bzw. 9 und 10 sind mit vorgegebenem gegenseitigen Abstand 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 diaphragm bands 7, 8, 9 and 10 are formed 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 distance and each with predetermined lateral distances to The geometrical-optical axis of the electron beam 19 is 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 Belts 9 and 10 are to be located in a plane slightly above it, further away from the workpiece. the Crossing directions of the two pairs of bands 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 and 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 Elektronenstrahls 19. Die Blendenbänder bestehen vorzugsweise aus nichtferromagnetischem Material, z. B. aus Kupfer.The respective edge areas of the diaphragm strips 7 to 10 facing the beam path limit accordingly their arrangements in the planes assigned to them a middle, square-shaped in plan view Opening 20 for the beam path of the electron beam 19. The diaphragm bands preferably exist made of non-ferromagnetic material, e.g. B. made of copper.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Palent claims:

1. Device for keeping the beam path clear, in particular the immediate vicinity of the beam path a beam of interfering matter from an energy beam material processing machine, with a movable diaphragm arrangement having at least one band-shaped diaphragm to collect the material vapors and material particles released from the respective processing point, characterized in 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 size a beam passage opening of suitable cross-sectional area on all sides zen, vobei 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 geometrically-opti see axis of the energy beam (19) arranged in 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 icweils cleaning devices for the contaminated Surfaces of the band-shaped diaphragms are arranged.