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Schleuse
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Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine'Schleuse zum Einbringen
von Proben aus der Atmosphäre in einen Vakuumraum, z.B. zur Bestrahlung in dem Strahl
eines Schwerionenbeschleunigers, mit einem Drehkörper, der mehrere Aufnahmepositionen
zur Halterung der Proben aufweist zum Transport der Proben von einerl3elade- æt.iner
Entladeposition wobei die im Drehkörper aufgenommenen Proben zwischen diesen Positionen
mindestens einem Behandlungsschritt unterzogen werden.
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Bei vielen Experimenten besteht das Problem, eine Probe von der Atmosphäre
in eine Vakuumkammer einzubringen. Die Arbeitsweise herkömmlicher Schleusen ist
wie folgt: Mit einem Schieber wird die Vakuumkammer von einer Schleuse getrennt.
Die Schleuse wird geöffnet und die Probe in eine Verschiebevorrichtung in die Schleuse
eingelegt. Dann wird die Schleuse geschlossen, abgepumpt, der Schieber zur Vakuumkammer
geöffnet und jetzt erst kann die Probe über eine gasdichte Stange in die Vakuumkammer
geschoben werden. Weiterhin sind aus der Technik Schleusvorrichtungen bekannt, die
sich eines Drehkörpers bedienen, in welchem magazinartig Halterungen vorhanden sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, nun eine Schleuse der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher der Zeitaufwand für einen Probenwechsel
möglichst gering ist und die die nötige Abdichtung aufweist, die zum Einbringen
an bewegten Teilen in Hochvakuumanlagen nötig ist.
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ZurLösung dieser Aufgabenstellung bei einer Schleuse der eingangs'genannten
Art schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß der Drehkörper aus einer Kugel besteht
und die Wand des den Strahl enthaltenden Gehäuses t>is zur Strahlachse kalottenförmig
aufgeschnitten ten ist, daß die Kugel in der Kalotte gelegen
und
um eine Achse parallel zur Strahlachse drehbar ist, wobei am Uifang der Kugel auf
einem Kreis senkrecht zu ihrer Drehachse Schlitze zur Aufnahmeder Proben eingebracht
sind,und daß in der Wandung des kalottenförmigen Ausschnittes Radialdichtringe zur
Abdichtung des Spaltes zwischen Kugel und Gehäuse angebracht sind. Dabei ist es
von besonderem Vorteil, daß zwei Radialdichtringe vorgesehen sind, die von der Seite
her gesehen, parallel zur Drehachse der Kugel angeordnet sind und daß das Zwischen
stück des Ringspaltes im Bereich zwischen den beiden Dichtringen an eine Absaugleitung
angeschlossen ist, die unter Vorvakuumdruck steht.
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Bei einer Schleuse dieser vt,rgeschLagenen Bauart bestimmt lediglich
die Bestrahlungszeit einer Probe die Zeit für den Wechsel. Das bedeutet einen großen
Durchsatz an Proben und dadurch eine sehr gute Ausnützung der zur Verfügung stehenden
Strahlzeit.
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Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im folgenden
anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Es zeigen die Figur 1 einen schematischen
Seitenschnitt durch die erfindungsgemäße Schleuse und die Figur 2 einen schematischen
Höhenschnitt derselben.
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Wie aus beiden Figuren hervorgeht, besteht das Hauptele- -ment der
Schleuse aus der Kugel 1, die um die Achse 2 drehbar ist, wobei der Antrieb zum
Drehen nicht näher dargestellt ist. Dieser Antrieb liegt außerhalb des eigentlichen
Vakuumraumes und ist nicht Gegenstand der vorliegendne Erfindung. Mit Hilfe der
Schleuse sollen nun Proben 3 aus der Atmosphäre 4 in eine Bestrahlungsposition transportiert
werden, in weicher eine Bestrahlung durch cinc.n,im Vakuumraum 5 verlaufenden, hochenergetischen
Schwcrionnstrahl
6 durchgeführt werden kann. Der Vakuumraum 5 ist
durch das Gehäuse 7 von der Atmosphäre getrennt. Das Gehäuse 7 ist nun so ausgeschnitten,
daß sich ein kugelkalotten förmiger Ausschnitt 8 bildet, der den Vakuqmraum 5 anschneidet
bzw. die Strahlachse 6 überdeckt. In diesem Ausschnitt 8 liegt nun die Kugel 1 bzw.
genauer greift ein Teil der Kugel 1 ein. Da die Kugel 1 um die Achse 2 drehbar ist,
welche parallel zur Außenwand 9 des Gehäuses 7 und parallel zur Strahlachse 6 gelegen
ist, kann durch Drehen der Kugel 1 ihre Oberfläche bzw. ein Teil ihres Volumens
vom Außenraum 4 in das Vakuumsystem 5 bzw. den Strahl 6 hin- und zurückgedreht werden.
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Zur Abdichtung des Spaltes 9 zwischen der kugel 1 und dem Gehäuse
7, durch welchen Luft von der Atmosphäre 4 in den Vakuumraum 5 strömen kann, sind
in d Gehäuse 7 zwei Radialdichtringe lo und 11 so eingelassen, daß ihre Dichtlippen
12 und 13 auf die Oberfläche 14 der Kugel 1 so zu liegen kommen, daß unter Aufrechterhaltung
der Drehbarkeit der Kugel 1 um die Achse 2 eine weitgehende Abdichtung des Spaltes9
erfolgt.
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Die Dichtringe lo und 11 liegen dabei - von der Seite gesehen im wesentlichen
parallel zu der Drehachse 2r so daß die auf einem Umfangskreis der Kugel 1 senkrecht
zu deren Drehachse 2 angeordneten Probehalteschlitze 15 unter den Dichtlippen 12
und 13 von der Atmosphäre in den Vakuumraum 5 gedreht werden können. Der Übergang
in den Vakuumraum 5 erfolgt dabei stufenweise, denn der Zwischenraum 16 zwischen
den beiden Dichtringen lo und 11 ist mit einer unter Vorvakuum stehenden Absaugeleitung
19 verbunden, um bereits die über die Dichtlippen 12 einströmende Luft abzusaugen.
Damit diese Absaugung auch das Luftrestvolumen in den Schlitzen 15 sowie der in
den Schlitz 15 einbringbaren Proben 3 erfassen kann, ist die Kugel 1 quer zu den
Schlitzen 15 mit Bohrungen 17 versehen, die beim Drehen in Pfeilrichtung 18 zunächst
vor die Absaugeleitung 19 zu liegen kommen und in der Bestrahlungsposition 20 iii
Strahl b ulne einwandfreie Absaugung durch das iauptvökuuin er1flöglichen.
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Das Einbringen der Proben 3 in die Schlitze 15 erfolgt mittels der
schematisch dargestellten Aufnahmeeinrichtung 20, das Entfernen daraus mittels er
Ausbringvorrichtung 21.
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Die Proben 3 in den Schlitzen 15 werden in Pfeilrichtung 18 jeweils
um 60 Grad Schritte weitergefördert, ihre einzelnen Positionen sind in der Figur
1 mit a bis e gekennzeichnet.
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Die Arbeitsweise der neuen Schleuse ist nun wie folgt: Durch die Aufnahmerichtung
20, z.B. in Form eines Magazines fällt die erste Probe in den ersten bereitstehenden
Aufnahmeschitz 15 der Kugel 1 (a).
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Erster Takt: Die Kugel 1 dreht sich um 60 Grad, jetzt fällt die zweite
Probe in den zweiten Schlitz, die erste befindet sich in der Position b beim Vorvakuumabpumpen.
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Zweiter Takt: Nach einer weiteren Umdrehung um 60 Grad fällt eine
dritte Probe in den dritten Schlitz, die zweite befindet sich jetzt in Position
b beim Vorvakuumpumpen und die erste Probe wird bestrahlt (Pos. c).
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Dritter Takt: Nach einer weiteren Umdrehung um 60 Grad fällt eine
vierte Probe in den vierten Schlitz, die dritte befindet sich jetzt in Pos. b beim
Vorvakuumpumpen, die zweite beim Bestrahlen in Pos. c und die erste in Pos. d.
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Vierter Takt: Nach einer weiteren Umdrehung um 60 Grad fällt eine
fünfte Probe in den fünften Schlitz, die vierte befindet sich jetzt in Pos. b beim
Vorvakuumpumpen, die dritte wird bestrahlt in Pos. c, die zweite befindet sich in
Pos. b und die erste Probe wird wieder ausgeworfen in Pos. e.
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Ab jetzt wird bei jeder weiteren Umdrehung um 6c Grad gleichzeitig
eine F>robe aufgenommen, eine Probe vorvakuumgepumpt@ eine bestrahlt und eine
wieder ausgeworfen. Dadurch können alle vier ArbeiLs<jänge in einer Zeiteinheit
erfolgen.
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