EP0059249A2 - Strahlenaustrittsfenster - Google Patents
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- H01J33/00—Discharge tubes with provision for emergence of electrons or ions from the vessel; Lenard tubes
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- H01J33/04—Windows
Definitions
- the invention relates to a radiation exit window of an accelerator device consisting of a metal frame and a film made of another material with a significantly lower atomic number, which seals the accelerator chamber under high vacuum from the outside atmosphere in a highly vacuum-tight manner and to a method for its production.
- the generated rays have to be ejected from the accelerator chamber, which is under high vacuum, to the atmosphere. This is done using so-called radiation exit windows. To ensure the radiation quality - the radiation should remain monochromatic and not diffusely scattered when it passes through the window - these windows must be sealed in a vacuum-tight manner with the thinnest possible foils made of a material with a small nuclear charge.
- the object is achieved in that the film is connected in a vacuum-tight manner to the holder via one or two intermediate pieces and in that the intermediate pieces and the film consist of the same or similar materials.
- the film can be arranged, for example, between two intermediate pieces in the interior of the metal frame or between two intermediate pieces at the outer end of the metal frame.
- the metal frame can e.g. made of stainless steel or copper. Foils made of aluminum or titanium are particularly advantageous for ensuring the radiation quality.
- the intermediate pieces advantageously consist of aluminum, aluminum alloys, titanium or titanium alloys.
- the vacuum-tight connection between the intermediate pieces and the metal frame is produced by friction welding, explosion welding, rolling or cold pressure welding; the film is welded to the spacers by means of fusion welding, e.g. connected in a vacuum-tight manner by means of electron beam welding, laser beams or arc welding.
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Abstract
Strahlenaustrittsfenster einer Beschleunigereinrichtung bestehend aus einer Metallfassung und einer Folie aus einem anderen Werkstoff mit wesentlich kleinerer Kernladungszahl, das den unter Hochvakuum stehenden Beschleunigerraum gegenüber der Außenatmosphäre hochvakuumdicht abschließt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Folie (11) mit der Fassung (12) über zwei Zwischenstücke (13, 14) vakuumdicht verbunden. Die Zwischenstücke (13, 14) und die Folie (11) bestehen aus gleichen oder gleichartigen Werkstoffen. Die vakuumdichte Verbindung zwischen den Zwischenstücken (13, 14) und der Metallfassung (12) wird durch Reibschweißen, Explosionsschweißen, Walzen oder Kaltpreßschweißen hersgestellt. Die Folie (11) wird mit den Zwischenstücken (13, 14) mittels Schmelzschweißen vakuumdicht verbunden.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlenaustrittsfenster einer Beschleunigereinrichtung bestehend aus einer Metallfassung und einer Folie aus einem anderen Werkstoff mit wesentlich kleinerer Kernladungszahl, das den unter Hochvakuum stehenden Beschleunigerraum gegenüber der Außenatmosphäre hochvakuumdicht abschließt und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
- Bei Einrichtungen zur Beschleunigung von Ladungsträgern z.B. Elektronen müssen die erzeugten Strahlen für technische oder medizinische Zwecke aus dem unter Hochvakuum stehenden Beschleunigerraum an die Atmosphäre ausgeschleust werden. Das erfolgt mittels sogenannter Strahlenaustrittsfenster. Diese Fenster müssen zur Sicherstellung der Strahlenquälität - die Strahlung soll beim Durchtritt durch das Fenster monochromatisch bleiben und nicht diffus gestreut werden - mit möglichst dünnen Folien aus einem Werkstoff mit kleiner Kernladungs- .zahl vakuumdicht verschlossen sein.
- Bei der vakuumdichten Verbindung solcher Folien aus Leichtmetallen mit Eisen- oder Kupferwerkstoffen treten große Schwierigkeiten auf.
- Es ist daher.Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Strahlendurchtrittsfenster und ein Verfahren für seine Herstellung anzugeben, bei dem die Schwierigkeiten bei der vakuumdichten Verbindung von Leichtmetallfolie mit einer Fassuhg aus Eisen- oder Kupferwerkstoff weitgehend überwunden sind.
- Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöste daß die Folie mit der Fassung über ein oder zwei Zwischenstücke vakuumdicht verbunden ist und daß die Zwischen-' stücke und die Folie aus gleichen oder gleichartigen Werkstoffen bestehen.
- Die Folie kann beispielsweise zwischen zwei Zwischenstücken im Inneren der Metällfassung oder zwischen zwei Zwischenstücken am äußeren Ende der Metallfassung angeordnet sein.
- Die Metallfassung kann z.B. aus Edelstahl oder aus Kupfer bestehen. Für die Sicherstellung der Strahlenqualität sind Folien aus Aluminium oder aus Titan besonders vorteilhaft. Die Zwischenstücke bestehen vorteilhaft aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, aus Titan oder Titanlegierungen.
- Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung wird die vakuumdichte Verbindung zwischen den Zwischenstücken und der Metallfassung durch Reibschweißen, Explosionsschweißen, Walzen oder Kaltpreßschweißen hergestellt; die Folie wird mit den Zwischenstücken mittels Schmelzschweißen, z.B. mittels Elektronenstrahlenschweißen, Laserstrahlen oder Lichtbogenschweißen, vakuumdicht verbunden.
- Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Es zeigt:
- FIG 1 in schematischer Darstellung ein Austrittsfenster gemäß der Erfindung mit der Folie im Inneren der Metallfassung.
- FIG 2,3 in schematischer Darstellung Austrittsfenster gemäß der Erfindung mit der Folie auf dem äußeren Ende der Metallfassung.
- In FIG 1 ist in schematischer Darstellung ein Austrittsfenster gezeigt, bei dem sich die Folie im Inneren der Metallfassung befindet. In die Wandungen der rohrförmigen Fassung 12 aus Edelstahl sind zwei Zwischenstücke 13, 14 aus Aluminium durch Reibschweißen oder Kaltpreßschweißen eingesetzt. Die Schweißnähte sind mit 15 bezeichnet. Zwischen die Zwischenstücke 13 und 14 ist eine Aluminiumfolie 11 von einer Dicke z.B. zwischen 60 und 100 µm mittels Elektronenstrahlen vakuumdicht eingeschweißt.
- FIG2 zeigt in schematischer Darstellung ein Austrittsfenster, bei dem sich die Folie auf dem äußeren Ende der Fassung befindet. Die rohrförmige Fassung 22 besteht aus Kupfer. Auf dem oberen Ende der rohrförmigen Fassung 22 ist das ringförmige Zwischenstück 23 aus einer Aluminiumlegierung mittels Reibschweißen angeschweißt. Die Reibschweißnaht ist mit 25 bezeichnet. Auf dem Zwischenstück 23 ist die Titanfolie 21 und auf der Folie 21 ein weiterer Aluminiumring 24 angeordnet. Zwischenstück 23, Folie 21 und Ring 24 sind mittels Laserstrahlen vakuumdicht miteinander verbunden. Der Aluminiumring 24 dient als Schutzring für die Folie 21 und schützt diese vor äußeren mechanischen Beschädigungen.
- FIG 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Austrittsfenster, bei dem sich die Folie ebenfalls, wie in FIG 2 dargestellt, auf dem äußeren Ende der rohrförmigen Fassung befindet, jedoch ohne Schutzring. Die Fassung 32 besteht aus Edelstahl. Die Aluminiumfolie 31 ist mittels Elektronenstrahlschweißen auf das Zwischenstück 33, das aus einer Titanlegierung besteht, aufgeschweißt. Das Zwischenstück 33 ist mit der Fassung 32 mittels Kaltpreßschweißen verbunden. Die Kaltpreßschweißnaht ist mit 34 bezeichnet.
Claims (14)
1. Strahlenaustrittsfenster einer Beschleunigereinrichtung bestehend aus einer Metallfassung und einer Folie aus einem anderen Werkstoff mit wesentlich kleinerer Kernladungszahl, das den unter Hochvakuum stehenden Beschleunigerraum gegenüber der Außenatmosphäre hochvakuumdicht abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11, 21, 31) mit der Fassung (12, 22, 32) über ein oder zwei Zwischenstücke vakuumdicht verbunden ist und daß die Zwischenstücke (13, 14, 23, 24, 33) und die Folie (11, 21, 31) aus gleichen oder gleichartigen Werkstoffen bestehen.
2. Strahlenaustrittsfenster nach Anspruch 1, d a - durch gekennzeichnet, daß die Folie (11) zwischen zwei Zwischenstücken (13, 14) im Inneren der Metallfassung (12) angeordnet ist.
3. Strahlenaustrittsfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (21) zwischen zwei Zwischenstücken (23, 24) am äußeren Ende der Metallfassung (22) angeordnet ist.
4. Strahlenaustrittsfenster nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (31) auf einem Zwischenstück (33) am äußeren Ende der Metallfassung (32) angeordnet ist.
5. Strahlenaustrittsfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfassung (12, 22, 32) aus Edelstahl besteht.
6. Strahlenaustrittsfenster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfassung (12, 22, 32) aus Kupfer besteht.
7. Strahlenaustrittsfenster nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11, 21, 31) aus Aluminium besteht.
8. Strahlenaustrittsfenster nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Folie (11, 21, 31) aus Titan besteht.
9. Strahlenaustrittsfenster nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke (13, 14, 23, 24, 33) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
10. Strahlenaustrittsfenster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenstücke (13, 14, 23, 24, 33) aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen.
11. Verfahren zum Herstellen eines Austrittsfensters nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Verbindung zwischen den Zwischenstücken (13, 14, 23, 33) und der Metallfassung (12, 22, 32) durch Reibschweißen, Explosionsschweißen, Walzen oder Kaltpreßschweißen hergestellt wird und daß die Folie (11, 21, 31) mit den Zwischenstücken (13, 14,23, 24, 33) mittels Schmelzschweißen vakuumdicht verbunden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11, 21, 31) mit den Zwischenstücken mittels Elektronenstrahlschweißen verbunden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11, 21, 31) mit den Zwischenstücken (13, 14, 23, 24, 33) mittels Laserstrahlen verbunden wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (11, 21, 31) mit den Zwischenstücken (13, 14, 23, 24, 33) mittels Lichtbogenschweißen verbunden wird.
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