DE2729904A1

DE2729904A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung empfindlicher elemente mit fester elektrischer vorspannung

Info

Publication number: DE2729904A1
Application number: DE19772729904
Authority: DE
Inventors: Alain Delaunay; Jean-Claude Dubois
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1976-07-05
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1978-01-12
Also published as: DK297377A; CA1081864A; NL182260C; SE417467B; DE2729904C2; NO144984C; JPS5335199A; BE856352A; NL182260B; NO772330L; FR2357998B1; US4173659A; ES460440A1; IT1076079B; AU507205B2; GB1557915A; SU1303046A3; FR2357998A1; AU2656077A; US4261287A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen empfindlicher Elemente mit fester elektrischer Vorspannung und hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.

Das empfindliche Element wird im allgemeinen aus einem Material vom Typ "Elektret¹¹ hergestellt, indem man beispielsweise ein Band mit einer Dicke zwischen 8 und 25 Mikron aus einem dielektrischen Kunststoffmaterial vom Typ Polypropylen, Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen-Terephtalat etc. vorspannt. Diese Vorspannung erhält man beispielsweise, indem man das dielektrische Band mittels eines Elektronenbündels ausreichender Energie beschießt. Wie die Elektronenkanone wird das Band im allgemeinen in einer Kammer angeordnet, in der ein sehr hoher Unterdruck hergestellt wird.

Wird in der Kammer nach den Vorspannungsvorgängen allmählich der normale Druck wieder hergestellt, so beginnt die Spannungsfestigkeit nach dem Paschenschen Gesetz zu fallen, durchläuft einen Minimalwert für einen Druck von etlichen Torr und nimmt dann regelmäßig zu, bis der Druck den Wert des atmosphärischen Druckes erreicht hat. Die im Elektretband gespeicherten Ladungen erzeugen ein intensives elektrisches Feld, welches die Luft, insbesondere bei Durchlaufen eines Druckes entsprechend dem Minimalwert der dielektrischen Spannungsfestigkeit ionisiert. Die Ionisation der das Band umgebenden verdünnten Atmosphäre neigt dazu, an ihm die Vorspannung aufzuheben.

Ein bekanntes Verfahren für den Übergang von Ultravakuum zu normalem Druck besteht darin, für einen sehr raschen Übergang des Druckes derart zu sorgen, daß die Dauer der Ionisationserscheinungen und damit die Verminderung der

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der elektrischen von den behandelten Bändern angenommenen Ladung begrenzt wird. Dieses bekannte Verfahren weist Nachteile aufgrund der Tatsache auf, daß die erhaltenen Ergebnisse oft heterogen sind.

Sie bekannten Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung empfindlicher Elemente, denen man eine feste elektrische Vorspannung erteilt, umfassen auch das Aufwickeln der vorgespannten Bänder auf eine Trommel. Wird das Band trocken aufgewickelt, so ist ein seitliches Spiel der Spiralen aufgrund des starken Haftvermögens der Elektrets nicht möglich. Hieraus folgt eine schlechte Ordnung des Bandes, die noch durch zahlreiche Falten verschlimmert wird.

Erfindungsgemäß soll es nun möglich werden, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Erreicht wird dies zunächst dadurch, daß das vorzuspannende Element in einer eine verdünnte Atmosphäre enthaltenden Kammer angeordnet wird und ihm eine feste elektrische Polarisation durch Elektronenbeschuß verliehen wird. Das Element steht dann im Innern der Kammer in Kontakt mit einer Flüssigkeit sehr geringer Sättigungsdampfspannung, deren di^elektrische Spannungsfestigkeit größer als die der verdünnten Luft ist.

In dem Augenblick, in dem in der Kammer Normaldruck wieder hergestellt wird, steht das vorgespannte Element in Kontakt mit einer dielektrisch festen Flüssigkeit, die es gegen die Erscheinungen von Ionisatbn und Verminderung der elektrischen Ladung schützt. So lässt sich der Übergang von Ultravakuum auf Normaldruck der stark geladenen Elektrets ohne beachtliche Beschädigung durchführen.

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Vorzugsweise weist die verwendete Flüssigkeit Schmiereigenschaften auf. Das Vorhandensein der schmierenden Flüssigkeit auf dem senslbilisierten Element ermöglicht ein von Falten freies Aufwickeln und eine günstige Ordnung der Spiralen auf den Aufnehmerspulen. Deren Kapazität kann bestens ausgenutzt werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnunjen näher erläutert werden. Biese zeigen in

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. 3 eine erste Variante zur ersten AusfUhrungsform; Fig. 4 eine zweite Variante zur ersten Ausführungsform und Fig. 5 eine dritte Variante zur ersten Ausführungsform.

Sie in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfasst eine dichte Kammer 1, die über eine öffnung 2 mit einer Unterdruckpumpe bekannter Art (nicht dargestellt) in Verbindung steht. Die Kammer umfasst einen röhrenförmigen Teil 3, in dessen Innerem eine Elektronenkanone 4 angeordnet ist. Ein Fokusierungssystem 5 ermöglicht es, das Elektronenbündel in einer Ebene zu fokusieren, in der das zu sensibilisierende Element angeordnet ist. Ein System von Ablenkspulen 6 ermöglicht es» die Verschiebung des Bündels entsprechend einem vorbestimmten Ablenkungsgesetz zu steuern.

Das zu sensibilisierende Band ist auf einer Vorratsspule aufgewickelt. Es wird auf eine Aufnehmerspule 8 überführt, die durch eine Reibrolle 9 in Drehung versetzt ist und läuft zunächst über zwei Rollen 10, die derart angeordnet sind, daß es senkrecht zum Elektronaabündel und in dessen Fokusierungsebene vorbei.,läuft.

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Sas Band läuft über eine Bandantriebsrolle 11, die die Geschwindigkeit des Vorbeilaufens bestimmt und dann auf eine Rolle 12, die in einen Behälter oder eine Wanne 13 getaucht ist, die ein HUllfluid enthält, das beispielsweise aus einem Spezialöl für das Ultravakuum besteht, dessen Sättigungsdampfdruck sehr gering ist und dessen dielektrische Spannungsfestigkeit kleiner als die der verdünnten Luft ist. Vorzugsweise verwendet man ein Siliconöl, dessen Dampfspannung bei 10 Torr liegt. Allgemein bevorzugt man eine Flüssigkeit, deren Dampfspannung höchstens gleich 5.10"' Torr ist.

Ein Heizsystem, beispielsweise mit elektrischen Widerständen 14, taucht in die Wanne 13. Das Band wickelt sich auf die Aufnehmerspule 8 nach Eintauchen in das Ul. Eine metallische Anpreßrolle 20 ist benachbart dem Auflaufpunkt des Bandes auf die Aufnehmerspule 8 vorgesehen. Die Erfahrung hat gelehrt, daß diese Rolle sehr nützlich ist, um noch die Güte der Ordnung der Windungen aufeinander zu verbessern.

Den Sensibilisierungsvorgangen des Bandes geht eine Vorbereitungsphase vorher, während der das HUllfluid in die Wanne geschüttet wird und ein sehr starkes Vakuum in der Wanne 1 hergestellt wird. Man erwärmt das Fluid und sorgt für dessen Entgasung bei einer Temperatur in der Größenordnung von 6O⁰C, bis beispielsweise der verbleibende Druck in der Kammer unter 10 Torr fällt. Man lässt dann das Fluid kühlen und betätigt das Bandlaufsystem. Wenn man ein Ansteigen des Druckes über 10 Torr im Innern der Kammer feststellt, so unterbricht man den Bandlauf und beginnt mit einem neuen Entgasungszyklus.

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Ist die Entgasung ausreichend, d.h., wenn keinerlei Druckanstieg bei Ingangsetzen des Bandlaufsystems mehr beobachtet wird, so erfolgt der Elektronenbeschuß des vorzuspannenden Bandes.

Ist ein ausreichender Teil des Bandes sensibilisiert, so wird das Innere der Kammer allmählich in Verbindung mit der äußeren auf Atmosphärendruck befindlichen Umgebung hergestellt und die Aufnehmerspule abgekuppelt und aus der Kammer herausgeführt. Die Obergangsgeschwindigkeit zwischen verdünnter Atmosphäre und Außendruck ist nicht kritisch und führt nicht zu einer merklichen Verminderung der Vorspannung des sensibilisierten Bandes.

Nach der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform taucht die Aufnehmerspule 8 wenigstens teilweise in eine das Schmiennittelhüllfluid enthaltende Wanne.

Die in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Varianten zur ersten Ausführungsform betreffen drei unterschiedliche Systeme zur Beschichtung des sensibilisierten Bandes 15 vor dessen Aufwickeln auf die Aufnehmerspule. Nach der ersten Variante wird die das Schmierfluid enthaltende Wanne 13 oberhalb des Bandes 15 angeordnet. Das Fluid wird durch eine Rohrleitung 16 aus der Wanne gegen einen beispielsweise aus Filz bestehenden Puffer 17 geführt, der gegen das Band 15 reibt.

Nach einer zweiten Variante wird die Wanne 13 unterhalb des Bandes 15 angeordnet und der reibende Puffer 17 durch Kapillarität mittels eines Dochtes 18 gespeist.

Nach der dritten Variante wird das sensibilisierte Element 15 mit Schmiermittelfluid durch Kontakt mit einer Rolle 19d

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beschichtet. Sas Öl wird auf diese mittels einer Rolle 19a überführt, die teilweise in die Pluidwanne taucht, und zwar vermittels zweier Rollen 19b, 19c, mit denen sie in Kontakt stehen.

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Claims

INSTITUT FRANCAIS DU PSTROLE Rueil-Malmaison, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung empflindlicher Elemente mit fester elektrischer Vorspannung

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Herstellen eines empfindlichen Elementes, wobei dieses Element in einer eine verdünnte Atmosphäre enthaltenden Kammer angeordnet und ihm eine feste elektrische Vorspannung durch Elektronenbeschuß verliehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Element im Innern dieser Kammer mit einer Flüssigkeit sehr geringer Sättigungsdampfspannung kontaktiert wird, deren dielektrische Spannungsfestigkeit größer als die der verdünnten Luft ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Schmiermitteleigenschaften aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Flüssigkeit in Form einer Beschichtung nach der Vorspannung auf dem Element abgeschieden wird. 709882/0958

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ORIGINAL INSPECTED
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer dichten Kammer, die intermittierend mit einer Pumpanordnung in Verbindung steht, Einrichtungen, die dem Element eine feste elektrische Vorspannung

erteilen und Trägereinrichtungen für dieses Element, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die auf dem Element nach der Vorspannung einen Film aus dieser Flüssigkeit abscheiden, die in einem in der Kammer angeordneten Behälter enthalten 1st.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die im Behälter enthaltene Flüssigkeit eine Schmiermittelflüesigkeit ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter Einrichtungen zur Erwärmung der darin enthaltenen Flüssigkeit umfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtungen ein Antriebssystem umfassen, um das Band vor den Vorspannungseinrichtungen zwischen einer Ablaufspule und einer Aufnehmerspule vorbeilaufen zu lassen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abscheiden eines Flüssigkeitsfilms zwischen Ablaufspule und Aufnehmerspule angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Rolle, die das Element gegen die Aufnehmerspule drückt, wobei die Rolle benachbart der Stelle angeordnet 1st, wo das Element mit der Aufnehmerspule in Kontakt tritt.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Abscheiden des Plüssigkeitsfilms auf dem Element einen Puffer umfassen und Einrichtungen vorgesehen sind, die den Puffer mit der Schmiermittelflüssigkeit speisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Speisen des Puffers eine Leitung umfassen, die mit einem Speicher für Schmiermittelfluid in Verbindung steht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Speisen des Puffers einen Docht umfassen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die einen Flüssigkeitsfilm auf dem Element abscheiden eine miteinander in Kontakt stehende Bollenanordnung umfassen, wobei eine dieser Rollen im Schmiermittelfltissigkeitsbehälter eintaucht und eine andere in Eontakt mit dem vorgespannten Element angeordnet ist.
H. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmerspule wenigstens zum Teil in den das Schmiermittelfluid enthaltenden Behälter taucht.
15. Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 8 bis Ht dadurch gekennzeichnet, daß die Sohmierflüssigkeit aus einem Siliconöl besteht·

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