DE3816946C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronenstrahl- Bestrahlungseinrichtung nach der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Eine derartige Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung ist bereits aus der JP-OS 52-1 27 595 bekannt. Bei dieser Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung ist am Ende eines die Elektronenstrahlquelle umgebenden Bestrahlungsrohres ein als Bestrahlungsfenster dienende Folie über den Querschnitt des Rohres verspannt. Die Verspannung erfolgt mittels eines am Rohrende ausgebildeten und sich über den gesamten Umfang des Rohres ausdehnenden Flansches und eines gegen diesen Flansch drückenden Halterings. Die durch die Einwirkung des Elektronenstrahls sich erwärmende Folie wird durch Anblasen mit einem Kühlmittel, vorzugsweise mit Luft, während des Betriebs ständig gekühlt. Dadurch verringert sich die thermische Belastung der Folie, wodurch sich ihre Lebensdauer erhöht.

Eine weitere Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung ist aus der US-PS 46 63 532 bekannt. Bei dieser Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung wird im Inneren eines Bestrahlungsrohres ein Elektronenstrahlfeld erzeugt, welches innerhalb einer Ebene nach allen Richtungen abstrahlt. Zum Durchlassen dieses Elektronenstrahlfeldes weist das Bestrahlungsrohr in der Ebene des Elektronenstrahlfeldes ein über seinen gesamten Umfang verlaufendes Bestrahlungsfenster auf. Als Fensterfolie dient dabei ein dünner Metallfilm. Der Metallfilm ist durch Verschrauben oder Vernieten mit dem Bestrahlungsrohr fest und gasdicht verbunden und wölbt sich zu allen Seiten konkav in das Innere des Bestrahlungsrohrs. Auf der Stirnseite des Bestrahlungsrohrs ist ein weiteres Fenster angebracht, welches während des Betriebs das Bestrahlungsrohr gasdicht verschließt und welches zum Ausführen von Wartungsarbeiten abgenommen werden kann, so daß ein Zugriff auf die das Strahlungsfeld erzeugende Strahlungserzeugungseinrichtung ermöglicht wird. Dieses weitere Fenster ist mit dem Bestrahlungsrohr verschraubt.

Bei derartigen Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtungen muß die den Elektronenstrahl durchlassende Fensterfolie aufgrund von Materialermüdung von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden. Die Materialermüdung ist einerseits Folge der durch die Bestrahlung verursachten hohen thermischen Belastung der Folie, andererseits Folge der in der Folie auftretenden hohen Zugbelastung, welche wiederum Folge des im Inneren des Bestrahlungsrohrs herrschenden Vakuums ist.

Zwar kann wie im Falle der JP-OS 52-1 27 595 die thermische Belastung durch ständige Kühlung des Films verringert werden, eine Alterung durch die Strahlung und durch die Zugbelastung findet jedoch trotzdem statt, so daß eine regelmäßige Erneuerung der Fensterfolie weiterhin notwendig ist. Das Wechseln der Fensterfolie ist jedoch mit Problemen verbunden. Diese bestehen einerseits darin, daß das Auswechseln viel Zeit kostet, in der die Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung nicht genutzt werden kann. Ein weiteres Problem besteht darin, daß aufgrund der Bestrahlung in der Umgebung der Bestrahlungseinrichtung Gase entstehen, beispielsweise Ozon, welche für das Wartungspersonal schädlich sind. Daher kann eine Auswechselung der Folie nur mit äußerster Vorsicht und unter Anwendung entsprechender Sicherheitsvorkehrungen erfolgen.

In einer Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung wird ein Elektronenstrahl erzeugt, im Hochvakuum beschleunigt und in die Atmosphäre emittiert, um ein Objekt mit Elektronen zu bestrahlen und in diesem eine chemische Reaktion zu veranlassen, um dessen chemische Eigenschaften zu ändern. Obwohl die Elektronenstrahl- Bestrahlungseinrichtung für verschiedenste Zwecke verwendet wird, wird sie am häufigsten verwendet zur Polymerisation in Anwendungen, um einen elektrischen Isolator zu vernetzen, der einen leitfähigen Draht beschichtet, für ein wärmeschrumpfendes Rohr, für geformtes Polyethylen, für einen Gummireifen usw. Die Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung kann verwendet werden, um medizinische Ausrüstungen zu sterilisieren, Nahrungs- und Futtermittel zu behandeln, Rauch zu denitrieren und zu entschwefeln und flüssiges Kunstharz zu Härten zum Beschichten, Drucken, Laminieren, Behandeln mit einem magnetischen Medium usw. Der Betrag der Energie des Elektronenstrahles wird durch die Beschleunigungsspannung ausgedrückt, die üblicherweise ungefähr 100 kV bis 10 000 kV beträgt und in Abhängigkeit vom Zweck der Bestrahlung durch den Elektronenstrahl differiert. Die Energiemenge des Elektronenstrahles wird manchmal klassifiziert in einen Niedrigbereich von 300 kV oder weniger und einen mittleren und hohen Bereich von mehr als 300 kV. Da ein Elektronenstrahl im niedrigen Energiebereich nur die Oberfläche des Objektes und deren Nähe erreicht, wird ein solcher Strahl zur Oberflächenbehandlung verwendet. Z.B. wird ein Elektronenstrahl im Niedrigenergiebereich verwendet, um ein flüssiges Kunstharz zum Beschichten, Drucken, Laminieren, Behandeln mit einem magnetischen Medium, für integrierte Schaltkreisherstellung und -behandlung und dergleichen verwendet. Daher ist eine Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung keine Meßeinrichtung.

Die Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung ist eine Behandlungseinrichtung, die Elektronen auf das Objekt strahlt, um eine chemische Veränderung in diesem zur Änderung der Qualität desselben zu veranlassen. Daher unterscheidet sich die Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung von einer Meßvorrichtung, die Elektronenstrahlen verwendet, und die die Intensitätsverteilungen der gestreuten Elektronen, Sekundärelektronen, gebeugten Elektronen usw. erfaßt.

Eine Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung enthält typischerweise eine Hochgleichspannungsenergieversorgung, einen Elektronenstrahlerzeuger, ein Beschleunigungsrohr, ein Ablenkrohr bzw. einen Ablenktrichter, ein Bestrahlungsfenster, einen Objektförderer und eine Vakuumentgasungseinheit. Die Hochgleichspannungs-Energiezuführung dient zur Erzeugung einer Hochspannung, die erforderlich ist, um die Elektronen zu beschleunigen und wird aus einer Cockcroft-Walton-Schaltung, einer Delon-Greinacher-Schaltung, einer Dinamitron-Gleichspannungsenergiezuführung oder dergleichen hergestellt. Wenn der Strom, der von der Hochgleichspannungs-Energiezuführung bereitgestellt wird, so niedrig ist, wie z.B. 1 Mikroampere bis 1 Milliampere kann ein van de Graff-Generator verwendet werden.

In dem Elektronenstrahlerzeuger wird die Elektrizität an einen Faden in einem Vakuum gelegt, um Thermoelektronen zu emittieren und die thermisch emittierten Elektroden in Richtung zu einer Anode anzuziehen, um die Thermoelektroden zu separieren. In dem Beschleunigungsrohr werden Ringelektroden nebeneinanderliegend angeordnet und negative Spannungen werden an diese in Richtung des Elektronenstromes gelegt, um diesen nach unten vertikal zu beschleunigen. In dem Ablenkrohr bzw. Ablenktrichter werden die Elektroden, die sich vertikal nach unten bewegen, Magnetfeldern in zwei Richtungen ausgesetzt, um sie zu veranlassen, Ablenk- bzw. Abtastbewegungen in zwei Richtungen auszuführen.

Wenn die Energie des Elektronenstrahles in der Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung im Niedrigenergiebereich ist, mag die Betrahlungseinrichtung keinen Ablenktrichter aufweisen. Da ein Elektronenstrahl von sehr hoher Geschwindigkeit durch den Ablenktrichter gekrümmt wird, muß der Trichter eine große Lauflänge für den Elektronenstrahl besitzen. Aus diesem Grund ist die Bestrahlungseinrichtung dann, wenn sie ein Ablenkrohr bzw. einen Ablenktrichter besitzt, voluminös. Da es schwierig ist, praktisch eine Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung ohne Ablenkung zu verwenden, deren Elektronenstrahl im mittleren bis hohen Energiebereich ist, sind Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtungen, deren Elektronenstrahl ein mittleres und hohes Energieniveau aufweist, üblicherweise vom Ablenktyp. Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung mit einem Ablenktrichter.

Da eine Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung, deren Elektronenstrahl im Niedrigenergiebereich liegt kompakt sein muß, ist die Bestrahlungseinrichtung nicht mit einem Ablenktrichter versehen und von der Art einer Einrichtung ohne Ablenkung, die manchmal auch als "Flächentyp" bezeichnet wird.

In solch einer Niedrigenergie-Bestrahlungseinrichtung kann auch die Länge des Beschleunigungsrohres klein gemacht werden und der Elektronenstrahl kann in einigen Fällen beschleunigt werden, indem nur ein Elektrodenpaar verwendet wird. Daher kann das Beschleunigungsrohr kompakt ausgeführt werden.

Die innere Öffnung bzw. der Innenraum des Elektronenstrahlerzeugers, des Beschleunigungsrohres und des Ablenktrichters (der bei einigen Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtungen nicht vorgesehen ist) der Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist jeweils einem Hochvakuum ausgesetzt. Eine Vakuum-Entgasungseinheit evakuiert den Innenraum jedes der vorerwähnten Teile auf Hochvakuum. Das Bestrahlungsfenster bildet eine Grenze zwischen dem Vakuum und der Atmosphäre. Der Innenraum des Beschleunigungsrohres und des Ablenktrichters ist dem Hochvakuum ausgesetzt, während das Objekt sich unter Atmosphärenverhältnissen befindet. Daher bilden das Beschleunigungsrohr und der Ablenktrichter einen Vakuumbehälter.

Wenn der Ablenktrichter in der Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung vorgesehen ist, bildet der Boden des Ablenktrichters ein Bestrahlungsfenster. Wenn der Ablenktrichter bei der Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung nicht vorgesehen ist, würde der Boden des Beschleunigers das Bestrahlungsfenster bilden bzw. aufweisen. In jedem Fall ist das Bestrahlungsfenster in der Elektronenstrahlöffnung des Vakuumbehälters ausgebildet.

Das Bestrahlungsfenster besteht aus einem Material, das die Luft abschirmt, um das Hochvakuum aufrechtzuerhalten, das jedoch einen Durchgang des Elektronenstrahles gestattet. Da der Elektronenstrahl nur eine Strahlung mit niedrigem Durchdringungungsvermögen bildet, muß die Dicke des Material äußerst gering sein.

Aus diesem Grund wird eine Titanfolie von ungefähr 5 bis 30 Mikrometer Dicke oder eine Aluminiumfolie von ungefähr 30 bis 70 Mikrometer Dicke als Material verwendet. Die Differenz zwischen dem Druck an der Innenseite des Materails und dem Druck an der Außenseite entspricht etwa dem Atmosphärendruck, da die Innenöffnung des Vakuumbehälters, der durch das Beschleunigungsrohr und das Abtastrohr gebildet wird, ein Hochvakuum aufweist und das Objekt sich unter Atmosphärendruck befindet.

Wenn das Bestrahlungsfenster von geringer Dicke ist, wird es infolge des Hochvakuums deformiert und hohen Zugspannungen ausgesetzt, wenn die Fläche des Bestrahlungsfensters groß ist. Die Dicke des Materials sollte daher groß sein, um zu ermöglichen, daß das Material der starken Zugbelastung widersteht. Wenn die Dicke des Materials jedoch groß ist, wird ein beträchtlicher Anteil des Elektronenstrahles absorbiert und es tritt ein großer Energieverlust auf. Selbst wenn die Dicke des Materiales gering ist, verliert der Elektronenstrahl einen Teil seiner Energie, da jedes Elektron ein geladenes Teilchen geringer Masse ist. Häufig wird eine dünne und beständige Titanfolie als Material zur Abdeckung des Bestrahlungsfensters verwendet.

Ein Objektträger trägt ein Objekt von einem Einlaßabschnitt zu einer Position direkt unterhalb des Bestrahlungsfensters und anschließend trägt er das behandelte Objekt zu einem Auslaßabschnitt. Ein Fördermechanismus ist in der Basis des Förderers bzw. Objektträgers vorgesehen, durch den die Röntgenstrahlen nicht hindurchdringen können. Vorbereitungskammern, die die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung bilden und die durch Blenden bzw. Verschlüsse abgeschlossen sind, sind an den Enden des Trägers bzw. Förderers angeordnet. Da Röntgenstrahlen emittiert werden, wenn der Elektronenstrahl auf einen Gegenstand trifft, ist es erforderlich, die Röntgenstrahlen abzuschirmen.

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung zur Halterung der Folie 3 über dem Bestrahlungsfenster einer mit einer Ablenkeinheit versehenen Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung. Das Bestrahlungsfenster ist im unteren Teil eines trichterförmigen Ablenkrohres 1 vorgesehen, das einen Teil eines Vakuumbehälters bildet. Im Längsschnitt hat der nachfolgend stets als Ablenkrohr bezeichnete Trichter 1 die Form eines aufrechten, gleichschenkligen Trapezes, so daß der Querschnitt des Ablenkrohres 1 nach unten divergiert, die Vorder- und Rückwand des Ablenkrohres zueinander parallel sind und die Seitenwände des Ablenkrohres sich schräg erstrecken. Der Abstand zwischen der Vorder- und Rückwand des Ablenkrohres 1 ist gering. In dem Raum, der durch die Front- und Rückwand sowie durch die geneigten Seitenwände des Ablenkrohres 1 umschlossen wird, ändern magnetische Wechselfelder die Richtung eines Elektronenstrahles in Längsrichtung des Querschnittes des Ablenkrohres und in Richtung senkrecht zu dieser Längsrichtung. Die Fensterfolie 3 wird am Boden des Ablenkrohres 1 festgehalten. Die Fensterfolie 3 ist rechteckig und ist mit ihren 4 Kanten zwischen der Oberseite eines Folienhalters 2 und dem Boden eines Flansches 11, der am unteren Abschnitt des Ablenkrohres 1 vorgesehen ist, eingespannt. Sowohl der Flansch 11 als auch der Folienhalter 2 besitzen eine große Anzahl von Gewindebohrungen entlang ihrer Umfangskanten. Schrauben 8 sind in die Gewindebohrungen eingesetzt und durch Muttern (in Fig. 2 nicht gezeigt) oder Anzugsgewindebohrungen, die in dem Folienhalter 2 vorgesehen sind, festgezogen, Der Folienhalter 2 ist somit am Flansch 11 durch viele Schrauben 8 befestigt. Da eine Seite der Folie sich im Vakuum befindet und die andere der Außenatmosphäre ausgesetzt ist, darf kein Spalt zwischen der Fensterfolie und dem Flansch 11 und zwischen der Fensterfolie und dem Folienhalter 2 auftreten.

Bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Halterung der Folie für das Bestrahlungsfenster ist es besonders mühsam gewesen, die Folie zu ersetzen. Da eine Druckdifferenz von nahezu einer Atmosphäre auf die dünne Folie 3 einwirkt, ist die Folie einer Zugbelastung ausgesetzt, die gleich dem Produkt aus der Druckdifferenz und der Fläche der Folie ist. Wenn der Elektronenstrahl durch die Folie 3 hindurchgeht, wird ein beträchtlicher Teil seiner Energie absorbiert, um Wärme zu erzeugen, die die Temperatur der Folie erhöht. Obwohl Kühlluft gegen die äußere Bodenfläche der Folie 3 geblasen wird, um sie zu kühlen, wird der Strahlendurchgangsbereich der Folie auf eine hohe Temperatur erwärmt. Mit anderen Worten ist die Folie einer hohen Zugspannung im Ergebnis der Druckdifferenz und auch einer Wärmebelastung ausgesetzt, die zur Ermüdung der Folie führen. Aus diesen Gründen muß die Folie im Abstand von einigen Monaten jeweils ausgetauscht werden. Wenn während der Bestrahlung die Folie 3 bricht, sind das Beschleunigungsrohr und die Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung nicht länger einem Hochvakuum ausgesetzt und es besteht eine Wahrscheinlichkeit, daß die Elektroden des Beschleunigungsrohrs beschädigt werden. Daher ist es erforderlich, die Folie auszutauschen und ein Brechen derselben zu vermeiden.

Um die Folie 3 zu ersetzen, muß eine Person die Bestrahlungskammer betreten, die vielen Schrauben 8 (deren Anzahl bis zu 100 betragen kann) entfernen, die alte Folie entfernen und die neue auf dem Folienhalter 2 durch ein Band festlegen. Dabei ist es erforderlich die neue Folie unter Spannung zu befestigen, um die neue Folie dichtschließend und undurchlässig zu halten. Dies ist eine schwierige Arbeit. Der Folienhalter 2, der mit der neuen Folie versehen ist, wird zu dem Flansch 11 angehoben und mit diesem durch die Schrauben 8 verbunden. Der Folienhalter 2 ist so schwer, daß es für eine Person schwierig ist, ihn anzuheben. Daher sind zumindest zwei Personen erforderlich, um den Folienhalter 2 anzuheben. Es ist dann erforderlich, die vielen Schrauben 8 wieder anzuziehen. Daher ist das Ersetzen der Folie 3 eine schwierige und zeitaufwendige Arbeit. Z.B. ist es üblich 3 Personen für jeweils 4 bis 5 Stunden zu verwenden, um bei einer herkömmlichen Einheit die Folie auszutauschen.

Es ist erforderlich, daß die Kraft, die den Folienhalter 2 mit dem Flansch 11 kuppelt, gleichmäßig aufgebracht wird. Wenn die Kraft ungleichmäßig verteilt aufgebracht wird, sind die Oberflächen nicht parallel und ein Spalt tritt an der Kante der Folie 3 auf, der dazu führt, daß die Spannung der Folie örtlich erhöht wird. Aus diesem Grund muß das Anzugsdrehmoment für jede der Schrauben sorgfältig kontrolliert und gesteuert werden, so daß es ein bestimmtes Niveau hat, um zu gewährleisten, daß die Kraft, die den Folienhalter 2 mit dem Flansch 11 kuppelt gleichmäßig wirksam ist. Es ist mühsam, das Anzugsdrehmoment an allen Schrauben 8 im erforderlichen Maße zu steuern und zu kontrollieren. Da überdies die Arbeit durch die Personen in der Bestrahlungskammer ausgeführt werden muß, kann die Arbeit auch gefährlich sein. Wenn eine Mehrzahl von Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtungen mit der gleichen Bestrahlungskammer installiert sind, muß der Betrieb aller Bestrahlungseinrichtungen gestoppt werden, wenn die Folie einer Bestrahlungseinrichtung ausgetauscht wird, da Ozon oder Röntgenstrahlen in diesem Zeitraum nicht erzeugt werden sollen. Selbst wenn der Betrieb aller Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtungen eingestellt wird, ist es noch gefährlich, die Bestrahlungskammer zu betreten, da die Kammer mit Ozon gefüllt ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Austausch einer verbrauchten, das Bestrahlungsfenster abschließenden Folie vereinfacht ist und in kurzer Zeit ausgeführt werden kann, ohne daß Personen die Bestrahlungskammer betreten müssen.

Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im kennzeichenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung mit einem automatischen Walzen-Folienwechsler nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zur Halterung einer Folie in einer Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung mit Ablenkeinheit.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß an einer Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung ein Walzen-Folienwechsler für die Folie des Bestrahlungsfensters vorgesehen ist, wobei ein Folienhalter und ein Flansch der Bestrahlungseinrichtung nicht aneinander durch Schrauben befestigt sind sondern durch Klemmeinheiten, die es ermöglichen, automatisch den Folienhalter und den Flansch gegeneinander anzupressen oder voneinander zu lösen. Außerdem werden hierbei keine rechteckigen Fensterfolien in gegenseitigem Austausch verwendet. Anstelle dessen wird die Folie über den Walzen-Folienwechsler von einer Walze aus und in geeigneten Längen zwischen dem Folienhalter und dem Flansch zugeführt.

Ein Ausführungsbeispiel einer Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung nach der Erfindung mit einem automatischen Walzen-Folienwechsler für die Folie des Bestrahlungsfensters bei einer Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung vom Ablenktyp, d.h. die mit einer Ablenkeinheit versehen ist, wird nachstehen unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Das Betrahlungsfenster ist im unteren Teil eines Ablenkrohres 1 ausgebildet, das einen Teil eines Vakuumbehälters bildet. Im Längsschnitt hat das Ablenkrohr bzw. der Ablenktrichter 1 die Form eines gleichschenkligen Trapezes, so daß das Ablenkrohr 1 eine Vorderwand, eine Rückwand und schräge Seitenwände besitzt. Der Querschnitt des Ablenkrohres 1 ist schmal.

In dem Ablenkrohr 1 wird ein Elektronenstrahl, der durch ein Beschleunigungsrohr beschleunigt wurde, in Längsrichtung des Querschnittes des Ablenkrohres 1 und in einer Richtung senkrecht zu dieser Längsrichtung abgelenkt. Die Ablenkung des Elektronenstrahles wird durch Zuführung von Wechselströmen zu Elektromagneten verursacht, die gegenüberliegend zueinander in zwei horizontalen Richtungen angeordnet sind. Der Elektronenstrahl wird üblicherweise veranlaßt eine Ablenk- bzw. Abtastbewegung entlang eines Rechteckes auszuführen.

Ein Objekt wird in einen Raum, der der Außenatmosphäre ausgesetzt ist, unterhalb des Ablenkrohres 1 und rechtwinklig zur Längsrichtung des Rohres zugefördert. Z.B. beträgt die Länge eines Flansches 11 an dem Ablenkrohr 1 und die sich rechtwinklig zur Länge erstreckende Breite des Flansches 1600 mm bzw. 500 mm. Eine große Anzahl vertikal beweglicher Spanner bzw. Klemmeinrichtungen 4 sind in Längsrichtung des Flansches 11 an diesem angeordnet, der seinerseits an dem Bestrahlungsfenster im unteren Teil des Ablenkrohres 1 vorgesehen ist. Die Spitzen der beweglichen Stangen der Spanner bzw. Klemmeinrichtungen 4 sind an einem Folienhalter 2 befestigt. Z.B. bestehen die Klemmeinrichtungen 4 aus hydraulischen oder pneumatischen Zylindern. Obwohl eine große Anzahl von Klemmeinrichtungen 4 über die Länge das Flansches 11 vorgesehen ist, ist keine Klemmeinrichtung entlang der Breite des Flansches 11 vorgesehen, da eine Fensterfolie 3, die die Form eines Bandes hat, in Längsrichtung des Flansches 11 bewegt wird.

Die Fensterfolie 3 wird nicht geschnitten, um ein Blatt zu bilden, das für das Bestrahlungsfenster der Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung verwendet wird. Stattdessen wird eine Länge einer bandförmigen Folie 3, die für eine Anzahl von Auswechslungen der Bestrahlungsfolie ausreicht, auf einer Zuführungswalze 5 aufgewickelt. Die bandförmige Folie 3 wird von der Zuführungswalze 5 zu einer Wickelrolle 6 geführt und läuft durch die Bestrahlungseinrichtung zwischen dem Flansch 11 und dem Folienhalter 2 hindurch. Ein Wickelmotor 7 ist mit der Abzugs- oder Aufwickelwalze 6 verbunden, um die Walze 6 in Rotation zu versetzen und die Folie 3 auf diese aufzuwickeln. Die Zuführungswalze 5 und die Abzugs- bzw. Aufwickelwalze 6 werden durch entsprechende Drehwellen und Lager gelagert, die hier in Fig. 1 nicht gezeigt sind.

Die Folie 3 wird entlang eines rechteckigen Umfanges durch den Flansch 11 und den Folienhalter 2 abgestützt. Die Oberflächen des Flansches 11 und des Folienhalters 2, die mit der Fensterfolie 3 in Berührung gebracht werden, sind mit O-Ringen oder anderen Dichtungen (in Fig. 1 nicht gezeigt) entlang ihrer Kanten versehen. Da die Fensterfolie 3 an beiden Seiten durch die O-Ringe oder anderen Dichtungen gehalten wird, so daß keine Spalten gebildet werden, kann ein Vakuum in dem Vakuumbehälter aufrechterhalten werden.

Nach dem Betrieb der Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung für eine bestimmte Zeitspanne, ist der Teil der Fensterfolie 3, der durch den Flansch 11 und den Folienhalter 2 in Folge von Wärme und Druck zerstört bzw. beeinträchtigt. Da der Teil der Folie 3 in dem Bestrahlungsfenster nicht brechen bzw. reißen darf, wird dieser Abschnitt periodisch wie folgt gewechselt. Für den Austausch wird die Erzeugung des Elektronenstrahles gestoppt und keine Spannung an das Beschleunigungsrohr gelegt. Das Innere des Ablenkrohres 1 und des Beschleunigungsrohres werden mit Luft bei Atmosphärendruck gefüllt. Der Folienhalter 2 wird von dem Flansch 11 wegbewegt. Der Wickelmotor 7 wird gestartet, um die Abzugs- bzw. Aufwickelwalze 6 in Rotation zu versetzen und auf dieser eine bestimmte Länge Folie aufzuwickeln, die derjenigen der Länge des Bestrahlungsfensters entspricht. Die Zuführungswalze 5 übt eine Gegenkraft aus, um die Wickelfolie 3 entlang ihrer Länge unter Spannung zu setzen, so daß die Fensterfolie in Längsrichtung keine Lose oder Schlaffheiten aufweist. Die Abzugs- oder Aufwickelwalze 6 wird gestoppt, so daß ein neuer Abschnitt der Folie 3 sich unter dem Flansch 11 und vor dem Bestrahlungsfenster befindet. Die Klemmeinrichtungen 4 werden dann betätigt, um den Folienhalter 2 nach oben zu ziehen und die Folie 3 zwischen dem Flansch 11 und dem Folienhalter 2 fest einzupressen, unter Deformation der O-Ringe oder anderen Dichtungen. Hierdurch existiert kein Spalt zwischen der Fensterfolie 3 und dem Flansch 11 und zwischen der Fensterfolie 3 und dem Folienhalter 2, so daß ein Vakuum in dem Ablenk- bzw. Abtastrohr 1 aufrechterhalten werden kann. Das Wechseln der Folie erfordert nicht das Betreten der Bestrahlungskammer durch eine Person und kann automatisch und in kurzer Zeit ausgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die Notwendigkeit, eine Vielzahl von Schrauben zu lösen und dann diese Schrauben wieder einzusetzen und festzuziehen. Die Auswechselung der Folie ist einfach gemacht und kann in kurzer Zeit beendet werden.

Durch Verwendung der vorliegenden Erfindung kann eine Person die Folie in ungefähr 10 Minuten austauschen, indem einfach Druckknöpfe eines Steuerpultes gedrückt werden. Es ist für die Person nicht länger erforderlich, in die Bestrahlungskammer einzutreten und sie wird nicht mehr Röntgenstrahlen oder Ozon ausgesetzt. Selbst wenn eine Mehrzahl von Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtungen in einer Bestrahlungskammer installiert sind, ist es nicht erforderlich, den Betrieb aller Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtungen zu stoppen, wenn die Folie einer Bestrahlungseinrichtung ausgewechselt wird.

Claims (3)

1. Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung mit einem Bestrahlungsfenster, das in einem Flansch an einer Oberfläche eines Vakuumbehälters ausgebildet ist, mit einer das Fenster abdeckenden Folie, einem Folienhalter und einer den Folienhalter mit dem Flansch verspannenden Klemmeinrichtung, gekennzeichnet durch einen Walzen-Folienwechsler mit
einer Folienzuführungswalze (5), die an einem Ende des Flansches (11) angeordnet und mit einem Ende der Folie (3) verbunden ist,
einer Folienaufwickelwalze (6), die am gegenüberliegenden Ende des Flansches (11) vorgesehen und mit dem anderen Ende der Folie (3) verbunden ist, wobei der Folienhalter (2) zur Lagerung der Folie (3) derart vorgesehen ist, daß die Folie (3) zwischen dem Flansch (11) und dem Folienhalter (2) bewegbar ist, und
einem Wickelmotor (7) zum Antrieb der Folienaufwickelwalze (6), um die Folie (3) auf diese aufzuwickeln und von der Folienzuführungswalze (5) abzuwickeln,
wobei die Klemmeinrichtung eine Mehrzahl von längs und außerhalb der Bewegungsbahn der Folie (3) zwischen dem Flansch (11) und dem Folienhalter (2) angeordneten Klemmelementen (4) aufweist, die bei einem Folienwechsel gleichzeitig derart betätigbar sind, daß Flansch (11) und Folienhalter (2) vor Einschaltung des Wickelmotors (7) voneinander lösbar und nach Abschaltung des Wickelmotors (7) miteinander wieder verspannbar sind.

2. Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus Titan besteht.

3. Elektronenstrahl-Bestrahlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente über hydraulische oder pneumatische Zylinder betätigbar sind.