DE2606169C2 - Elektronenaustrittsfenster für eine Elektronenstrahlquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronenaustrittsfenster nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Elektronenaustrittsfenster ist z. B. aus der DE-AS 15 89 773 bereits bekannt. *<>

Elektronenaustrittsfenster für Elektronenstrahlquellen werden zur Kühlung und Entlastung durch rechteckige Stege, welche in gutem Wärmekontakt zu ihrer Umgebung stehen, abgestützt. Beim Durchtritt des Elektronenstrahls durch die dünne elektronendurchlässige Metallfolie des Fensters wird ein Teil der Strahlleistung in der Metallfolie absorbiert und von dort als Wärme über die Stege abgeführt. Die Stege dienen außerdem zur Abstützung der Metallfolie, welche als Dichtfolie zwischen Vakuum und Atmosphärendruck fungiert.

Die Folie wird durch den äußeren Luftdruck auf die Stege des Stützgitters gedrückt. Besonders wichtig sind solche Stützgitter bei großflächigen Elektronenaustrittsfenstern, wie sie für Elektronenstrahlquellen mit niedriger Dosisleistung verwendet werden, beispielsweise solchen, die bei Beschleunigungsspannungen von 150—280 kV über hunderte von Stunden einwandfrei arbeiten. Die Anwendung der Elektronenstrahlquellen mit solchen Austrittsfenstern geschieht vornehmlich für die Bestrahlung dünner Schichten zur Vernetzung oder zur Sterilisation von Oberflächen in der Verpackungsmittelindustrie.

Als nachteilig bei all diesen bekannten Elektronenaustrittsfenstern hat sich die relativ umständliche und damit in der Herstellung aufwendige Konstruktion der Stützgitter erwiesen. Beispielsweise sind aus der deutschen Auslegeschrift 15 89 773 Stützgitte.· bekannt, bei denen sich die Stege in vorgefertigten Nuten des Flansches befinden. Wenn ein optimaler Wärmeübergang von den Stegen zum Flansch erreicht werden soll, müssen die Stege in dem Flansch hart eingelötet werden, was bei der industriellen Herstellung der Elektronenstrahlaustrittsfenster mit den Abmessungen von 130 cm Länge und mehr und einer Breite von 2^—10 cm zu Schwierigkeiten und hohen Kosten führt.

Noch größere Schwierigkeiten treten bei einer anderen dort beschriebenen Ausführungsfor-n auf, bei denen die einzelnen Stege an Rohre angelötet werden, durch, die das Kühlmittel geleitet wird. Dieses Anlöten erfordert einen solchen Aufwand, daß derartige Elektronenstrahlaustrittsfenster nicht wirtschaftlich hergestellt werden können.

Auch ein Ausfräsen der Stege aus einem Vollmaterial führt zu Schwierigkeiten. Beispielsweise werden die freizufräsenden Stege bei Stegbreiten von üblicherweise 0,5 oder 1 mm von dem Fräswerkzeug zum vorhergehenden bereits ausgefrästen Spalt hin weggedrückt Außerdem werden die Schlitze am Übergang zum Flansch, bedingt durch den runden Fräser, nicht kantig, sondern erhalten den Radius des Fräswerkzeuges. Man kann mit dem Kreissägeblatt nicht ganz durch den Schlitz hindurchfahren.

Die DE-AS 10 98 107 zeigt in Fig. 3 ein herausnehmbares Stützgitter, welches aber nicht mit Wasser gekühlt werden kann. Dieses Stützgitter ist daher nicht geeignet für großflächige Elektronenaustrittsfenster.

Das gleiche gilt für Fig. 2 der FR-PS 6 03 585. Fig. 4 und Fig. 5 zeigen hier ein herausnehmbares wassergekühltes Stützgitler. Die wasserführenden Kanäle sind mit dem Flansch des Elektronenaustrittsfensters durch Lötstellen verbunden.

Das Stützgitter des Elektronenaustrittsfensters der GB-PS 6 18 811 ist herausnehmbar, aber nicht wasserkühlbar.

Wie man aus den vorstehenden Ausführungen erkennt, ist es somit für den erfolgreichen Einsatz von Elektronenstrahlquellen unbedingt notwendig, Elektronenstrahlaustrittsfenster mit Stützgittern zu entwickeln, die maschinell ohne großen Aufwand in großen Stückzahlen hergestellt werden können. Außerdem sollten die Elektronenstrahlaustrittsfenster so konstruiert sein, daß zum Wechseln der dünnen elektronendurchlässigen Folie, welche ein Verschleißteil darstellt, nicht der ganze Fensterflansch vom Gerät getrennt werden muß, wie dies bei den Elektronenstrahlaustrittsfenstern des Standes der Technik immer noch der Fall ist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, solche Stützgitter zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, daß nach dem Durchbrennen einzelner Stege nicht — wie dies heute noch üblich ist — das gesamte Stützgitter ausgewechselt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Verwendung von speziellen Stegelementen ein Elektronenaustrittsfenster zu schaffen, das in großtechnischem Maßstab (ohne das ganze Elektronenstrahlaustrittsfenster bearbeiten zu müssen) leicht herstellbar ist, weil ein Löten oder Schweißen am Elektronenstrahlaustrittsfenster, welches auch zu Spannungen und Verformungen des ganzen Rahmens führen kann, entfällt.

Außerdem lassen sich alle Teile des Elektronenstrahlaustrittsfensters aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Aluminium, das schlecht löt- und schweißbar, aber gut bearbeitbar ist, bei gleichzeitiger kostensparender Bearbeitungsmöglichkeit herstellen. Diese Aufgabe wird durch ein Elektronenaustritts-

fenster nach Anspruch 1 gelöst.

Die elektronendurchlässige Folie ist in einem separaten Rahmen eingespannt und kann ohne Drehen des Fensterflansches durch einen Schnellverschluß auf das Stützgitter aufgesetzt werden.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein nur teilweise mit Stegelementen bestücktes Eiektronenstrahlaustrittsfenster von unten.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Elektronenstrahlaustrittsfenster. m

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Stegelement

F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Steg.

Das in der Regel rechteckige Elektronensitrahlaustrittsfenster besteht aus einem Rahmen 2, welcher am Scannergehäuse 1 durch Schrauben 3 befestigt: ist Das ι -, die dünne Metallfolie tragende Stützgitter besteht aus Stegelementen 4, welche zur besseren Wärmeableitung in ihrem Hauptsteg 5 zur Aufnahme von Kühlwasser durchbohrt sind. Diese Stegelemente können zu mehreren zusammen gleichzeitig mit einem Fräsersatz >o (Kreissägeblattsatz), welcher genauso viele Sägeblätter enthält wie Schlitze notwendig sind, in einem Arbeitsgang von der einen und in einem anderen Arbeitsgang von der Gegenseite gefräst werden. Die Arszahl der Stegelemente richtet sich nach der Arbeitsbreite des Elektronenstrahlaustrittsfensters. Diese Stegelemente werden in den Fensterrahmen 2 eingesetzt und nicht festgelötet, sondern lediglich durch vier Schrauben mit dem Rahmen verbunden. Das Kühlwasser läuft durch Kanäle 6, welche an den Obergangsstellen vom Fensterrahmen zum Stegelement mit O-Ringen abgedichtet werden. Das frische Kühlwasser läuft in der einen Seite des Fensterrahmens in einem Kanal. Der Rückfluß des erwärmten Wassers erfolgt auf der anderen Seite.

Das Auswechseln der elektronendurchlässigen Folie wird dadurch erleichtert, daß diese separat vom Rahmen 2 und Stützgitter 4 in einem Folienrahmen 7 eingespannt ist Dieser Folienrahmen wird mit Hilfe der Schnellverschlüsse 8 gegen den Dichtring 9 gepreßt. Dies ist ausreichend für eine einwandfreie Abdichtung zum Hochvakuum hin, da nach Anpumpen der äußere Luftdruck diesen Anpreßdruck noch unterstützt Im übrigen wird durch den Folienrahmen 7 eine Faltenbildung der Folie beim Einschalten des Vakuums unterbunden.

In der Praxis richtet sich die Stegbreite, die Steglänge und der Abstand von Steg zu Steg nach den angewandten Beschleunigungsspannungen und dem Elektronenstrom. Bei niedriger Br >;hleunigungsspannung und hohem Eiekironenstrorn inCssen die Stege enger angelegt sein, da in der Metallfolie mehr Leistung verlorengeht und diese abgeführt werden muß. Die Breite der Stegelemente 4, also deren Ausdehnung senkrecht zu der längeren Seite des Elektronenstrahlaustrittsfensters, richtet sich nach der Dosisrate des Strahlers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektronenaustrittsfenster für eine Elektronenstrahlquelle

^r,

— das im wesentlichen aus einem Fensterrahmen

(2)

— einem mit Kühlleitungen (6) versehenen Stützgitter für die elektronendurchlässige Folie (10) und to

— der elektronendurchlässigen Folien (10) besteht,

dadurch gekennzeichnet, .

— daß das Stützgitter aus mehreren doppelkammartigen Stegelementen (4)

— mit jeweils einem Hauptsteg (5) gebildet ist

— bei dem der Hauptsteg (5) mit jeweils einer Bohrung (6) als Kühlleitung versehen ist

— wobei die Stegelemente lösbar mit dem Fensterrahmen (2) verbunden sind.

2. Elektronenstrahlquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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— daß die elektronendurchlässige Folie (10) in einem separaten Folienrahmen (7) eingespannt ist

— der mittels eines durch einen Fensterflansch und den Fensterrahmen (2) hindurchgehenden J0 Schnellverschlusses (8) mit dem Fensterrahmen (2) verbunden ist.