NO117490B - - Google Patents

Description

Elektronstråleovn for styrbar oppvarming av overflaten av et arbeidsstykke i ovnen.

Foreliggende oppfinnelse angår generelt

elektronbombardementoppvarming som på forskjellige måter anvendes i høyvakuumovner for

behandling av material ved utførelse av støping,

dampbelegging, metallrensing og lignende. Oppfinnelsen er mer spesielt rettet på en forbedring

ved den magnetiske styring av elektronstrålene

for å muliggjøre vesentlige forandringer i møns-teret for de bombarderende elektroners anslag

mot det material som skal oppvarmes.

Elektronbombardementsoppvarming er ut-strakt anvendt i høy-vakuumovner som en tek-nikk for behandling av materialet som underkastes behandling i ovnen. Mer spesielt består

disse høy-vakuumovner av et lukket kammer som

kontinuerlig evakueres til et høyt vakuum. Mate-rialer som smeltes i det lukkede kammer, blir

renset i høy grad ettersom alle flyktige forurens-ninger, innesluttede gasser og lignende som utvikles fra materialene under smeltingen herav,

fjernes ved den kontinuerlige evakuering av det lukkede kammer. Det smeltede material renner i noen tilfeller over i en kald form hvori materialet ytterligere oppvarmes ved toppen av den åpne form for derved å opprettholde en smeltet dam av material i formen ovenpå en stivnende støpeblokk. Støpeblokken er et høyrenset material og kan kontinuerlig fjernes'fra den nedre del av formen. I andre tilfeller kan materialet smeltes og opprettholdes i smeltet tilstand i en digel og deretter støpes i en form plassert i det evakuerte, lukkede kammer for fremstilling av en støpt gjenstand av høyrenset material. I ytterligere andre tilfeller kan damper som utvikles fra det smeltede material i en digel, avsettes på en flate som er plettert lag eller belegg av materialet i høyrenset form. Uten hensyn til det spesielle arrangement av delene i det evakuerte, lukkede kammer eller den spesielle prosess som skal utføres deri, blir oppvarmingen av mate-

rialet som skal smeltes og/eller opprettholdes i smeltet tilstand 1 det høy-evakuerte lukkede kammer mest effektivt utført ved å bombardere materialet med elektroner. Med hensyn til bombarderende elektroner så er der utviklet flere elektronkanoner som hver omfatter en elektron-strålekatode og en akselereringsanodeanordning for styring av de utviklede elektroner som en elektronstråle fra katoden mot digelen, formen eller et annet mål. Elektronhastigheten, og derav energien av stråler kan lettvint styres overensstemmende med en forønsket grad av oppvarming av materialet i det spesielle mål for strålingen.

I forbindelse med den forannevnte anvendelse av elektronkanoner er magnetisk styring med fordel anvendt for å fokusere strålen mot målet og for å styre anslagsmønstret av elektronene i strålen. Med henblikk herpå blir en elektronkanon typisk plassert i noen avstand fra digelen eller annet mål og et magnetfelt utviklet i rommet mellom kanonen og målet. De magnetiske kraftlinjer kan vanligvis anordnes parallelt med målflaten og elektronene blir rettet fra kanonen inn i magnetfeltet på tvers av kraftlinjene.

Magnetfeltet avbøyer elektronene langs krumme ballistiske baner mot målet idet anslags-mønstret av elektronene mot målet blir bestemt av magnetfeltets karakteristika. Det vil naturligvis forståes at kravet til anslagsmønstret kan variere betraktelig avhengig av arten av det mål som skal bombarderes, så vel som andre forhold som hersker i det høyevakuerte lukkede rom. Hvis for eksempel målet er et material i en åpen sylindrisk digel og det anvendes en enkelt kanon for frembringelse av elektronene for bombardering av materialet, bør magnetfeltets karakteristika være slik at det avbøyer elektronene i et vesentlig sirkulært anslagsmønster som jevnt dekker toppen av digelen uten at noen vesentlig del av strålen går tapt utenfor digelen. I en annen utførelse kan det for eksempel anvendes tre elektronkanoner ved bombardering av et sirkulært mål som f. eks. toppen av en åpen sylindrisk digel. Disse kanoner kan anordnes med separate magnetiske styreanordninger for å rette elektronstrålene mot målet fra posisjoner anordnet i 120 graders vinkel fra hverandre. For den mest effektive anvendelse av strålene ved dekning av målområdet blir således anslagsmønstret for hver stråle en 120-graders sektor av det sirkulære målområde, eller et triangel med topp-punktsvinkel på 120 grader. Med disse sirkelsek-torer eller triangler som støter sammen i målområdet, vil det forståes at det oppnås en effektiv og fullstendig dekning av målområdet. Hittil har det vært nødvendig for å oppnå et bestemt an-slagsmønster å «skreddersy» magnetstyrlngsfel-tet for å tilpasse det til den enkelte situasjon. Dette ble møysommelig gjennomført ved empirisk omskiftning av magnetpoldelene som frem-bringer magnetfeltet, inntil det ble oppnådd en form for magnetfeltet som ved iakttagelse viste seg å frembringe det forønskede anslagsmønster ved målet. Bortsett fra vanskelighetene som opp-sto ved å «skreddersy» feltet som nevnt, ble den resulterende form av feltet på denne måte i det vesentlige permanent og var uegnet for frembringelse av annet enn det spesielle anslags-mønster hvortil det var utformet.

Foreliggende oppfinnelse overvinner de forannevnte ulemper og begrensinger som knyttet seg til tidligere kjente metoder for endring av elektronstråleanslagsmønstret ved tilveiebringelse av en elektronstråleovn for styrbar oppvarming av overflaten av et arbeidsstykke i ovnen, hvor ovnen omfatter et lukket kammer, anordninger for evakuering av dette, en elektronkanon som er anordnet inne i kammeret for frembringelse av en kraftig elektronstråle, anordninger for opprettelse av et jevnt tversgående magnetfelt i banen for elektronstrålen og omfattende minst ett polstykke på hver side av elektronkanonen og arbeidsstykket, et lavreluktans-åk som forbinder disse polstykker, og spoler anbragt på åket for indusering av det nevnte magnetfelt mellom polstykkene.

Det særegne ved denne elektronstråleovn består i at der er en spole ved hver ende av åket i nær forbindelse med polstykkene og at hver spole tilføres strøm fra en separat og regulerbar strømkilde slik at foruten styrken også retningen av magnetfeltet i noen grad kan reguleres.

Oppfinnelsen vil bedre kunne forståes fra den følgende mer detaljerte beskrivelse i forbindelse med de vedføyde tegninger. Figur 1 er et vertikalsnitt gjennom en elek-tronstrålevakuumovn omfattende elektronstråle-magnetstyringsapparatur i henhold til foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er et delsnitt tatt langs linjen 2—2

i figur 1.

Figur 3 er en skjematisk illustrasjon av den forbedrete magnetstyringsapparatur i henhold til oppfinnelsen og viser de dermed frembragte magnetkraftlinjer sett i oppriss bakfra. Figur 4 er en skjematisk illustrasjon av mag-netstyringsapparaturen visende magnetkraftlinjene sett ovenfra. Figur 5 er en perspektivskisse, delvis skjematisk av en alternativ form for magnetsty-ringsapparaturen i henhold til oppfinnelsen. Figur 6 er en skjematisk illustrasjon av apparatet i følge figur 5, sett i oppriss og viser magnetkraftlinjene som er avbøyet på skrå. Figur 7 er et riss i likhet med figur 6, men viser magnetkraftlinjene avbøyet på skrå i motsatt retning.

Betrakter man først rent generelt en type av en elektronstråle-høyvakuumovn og viser til fig. 1, vil det sees at den omfatter et kabinett 11 som avgrenser et kammer 12 forbundet med evaku-eringsanordninger 13 for kontinuerlig utpumping av kammeret for å opprettholde et høyt vakuum deri. Inne i vakuumkammeret 12 er anbragt en beholder i hvilken material som for eksempel metall kan være anbragt. I den spesielle utførelse som her beskrevet, består en slik beholder av en digel 14 utført av kopper eller lignende med gjennomløp 16 for sirkulasjon av et kjølemiddel for å holde veggene i digelen på en ikke ødeleg-gende, relativt lav temperatur sammenlignet med temperaturen på materialet i digelen, hvilket material er oppvarmet til smeltet tilstand. I den viste utførelse er digelen 14 bevegelig mellom en opprettstående stilling i hvilken materialet som skal oppvarmes, kan innføres i den åpne topp av digelen gjennom en forseglet sluse 17 eller lignende anordnet i toppen av kabinettet 11 ovenfor digelen, og en nedoversvinget tømme-stilling hvori smeltet material i digelen blir støpt i en form 18 eller lignende passende plassert ved fo-ten av kabinettet. Digelen er montert på en platt-form 19 med akseltapper 21 opplagret i kammer - veggene 11 med minst en veiv 22 anvendt i forbindelse med en av tappene 21 og koplet til et fjernstyrt skyvestang-ledd 23. Gjennom styrt igangsetting av et pneumatisk manøvrert stem-pel eller lignende (ikke vist) som er koplet til leddet 23, kan dette trekkes tilbake eller skyves frem og derved svinge digelen mellom dens opprettstående stilling for mottaking av material eller dens hellende tømmestilling. Det bemerkes at den ovennevnte spesielle beskrivelse av digelen 14 som er hellbar og anvendt i forbindelse med formen 18 for støping av smeltet material, er et rent eksempel og at digelen likesåvel kan stå fast og anvendes for andre formål, slik som dampbelegging av smeltet material i digelen på en over digelen passende plassert flate. Videre må i tillegg til det foregående beholderen for material som foran beskrevet, i sin videste betydning forståes å omfatte, i tillegg til digelen, kalde former av en type i hvilken smeltet material strømmer kontinuerlig fra en beholdning av smeltbart material i fast tilstand som underkastes oppvarmning og smeltning i kammeret 12, med materialet stivnende i den nedre del av den kalde form og bærende en smeltet dam på toppen derav, hvoretter den stivnende del kan fjernes kontinuerlig fra formen i form av en støpt stang av høyrafflnert material.

Oppvarmning av materialet i vakuumkammeret 12 til begynnende smeltning og opprett-holdelse av materialet i smeltet tilstand i forskjellige trinn av hvilken som helst prosess som utføres i kammeret, kan med fordel gjennom-føres ved hjelp av elektronbombardementsopp-varmning. Men henblikk herpå er en eller flere elektronkanoner anordnet i kammeret for å rette elektronstråler mot materialet som skal behandles i dets forskjellige prosesstrinn. Hvor prosessen omfatter å holde materialet i en digel, er en eller flere elektronkanoner anordnet for å rette elektronstrålene mot den åpne topp av digelen for begynnende smeltning og/eller opp-rettholdelse av materialet i smeltet tilstand. På samme måte blir material i former eller andre beholdere ofte holdt i smeltet tilstand ved hjelp av elektronbombardementsvarmning, mens i andre tilfeller bombarderende elektronstråler blir rettet mot materialet idet det innføres i kammeret i fast tilstand for begynnende smeltning av samme og for å muliggjøre en kontinuerlig strømning av materialet ned i en kald form eller annen beholder. Uavhengig av formen eller den spesielle forføyning av materialet i et prosesstrinn hvor materialet er underkastet oppvarmning ved hjelp av elektronbombarde-ment skal uttrykket «mål» som her anvendt, be-tegne overflaten av materialet mot hvilken elektronene rettes. I den spesielle utførelse av en ovn som illustrert i tegningene og heri beskrevet, er målet den udekkete flate, generelt betegnet med 24, av material som skal holdes i den åpne cy-lindriske digel 14. I det foreliggende eksempel rettes elektronene mot flaten 24 fra en enkelt elektronkanon 26. Kanonene er fordelaktig, skjønt ikke nødvendigvis, plassert foran digelen og nedenfor den åpne topp av denne. Som vel kjent ved slik plassering av kanonen 26, vil for-urensning av elektroden 27 ved avsetning av damper som stiger opp fra det smeltede material i digelen, bli betydelig redusert. I tillegg hertil er kanonen 26 i foreliggende utførelse anordnet i ett med digelen 14 idet kanonen er montert på en støtteanordning 28 som bæres av digelen. Kanonen og digelen er således svingbar som en en-het.

Det vil forståes at for at elektronene frem-bragt av elektrodeanordningen 27 i kanonen 26 skal bombardere målflaten 24 for materialet i digelen 14, må det tilveiebringes anordninger som styrer elektronene langs krumme ballistiske baner som strekker seg mellom kanonen og målflaten. For dette formål er der anordnet innretninger som induserer et magnetfelt med kraftlinjer som strekker seg over den åpne topp av digelen og hen mot elektroden 27 i kanonen på tvers av elektronenes bevegelsesretning. Fortrinnsvis omfatter magnetfelt-induksjons-an-ordningene ett par parallelle i avstand fra hin-annen plasserte poler 29 og 31 henholdsvis plassert på motsatte sider av digelen 14. Disse poler har fortrinnsvis en i det vesentlige flat, vertikalt avlang, rektangulær form hvis øvre ender strekker seg over den åpne topp av digelen og hvis vertikale sidekanter befinner seg ved siden av et parti av digelen og henholdsvis et sted foran elektroden 27 i kanonen 26. En fremre del av digelen og elektrodeanordningen i kanonen er således plassert i et område av rommet som i tverr-retningen er avgrenset av poldelene 29 og 31. I tillegg hertil er der tilveibragt innretninger for å forbinde de nedre ender av poldelene 29, 31 gjennom en lavreluktansfluksbane, og fortrinnsvis omfatter disse innretninger en U-formet bøyle 32 av høypermeabelt material som for eksempel bløtt jern. En slik bøyle omfatter en tversgående avstivnlngsdel 33 som strekker seg mellom de nedre ender av opprettstående parallelle ben 34, 36 som hver for seg er magnetisk koplet til de nedre kanter av poldelene 29, 31. Hele sammensetningen av poler og bøyle er festet til digelen 14 ved hjelp av en støtteanordning 37 som strekker seg på tvers mellom poldelene og er festet til omkretsen av den fremre del av digelen 14. Bøylen 32 forbinder magnetviklinger for induksjon av magnetisk fluks i bøylen. En sluttet magnetkrets dannes naturligvis av bøy-len og poldelene og luftmellomrommet som strekker seg mellom poldelene. Som følge herav strekker magnetiske kraftlinjer seg i det vesentlige på tvers mellom poldelene og blir fordelt i området av rommet til side for og oppover til elektroden 27 i kanonen 26 og den fremre del av digelen 14. Sett i plan har kraftlinjene ved de vertikale sidekanter av poldelene vanlig konveks form som strekker seg ut fra polkantene. Disse konvekse kraftlinjer danner kant-områder av magnetfeltet anordnet ved langsgående motsatte ender av et overveiende ensartet, sentralt feltområde hvor kraftlinjene for det meste er line-ære og ligger tettere sammen. Magnetfeltstyrken i kant-området er mindre enn i det sentrale område av feltet og elektroden 27 i elektronkanonen er anordnet i ett kant-felt, mens målområdet 24 i toppen av digelen er anordnet i det annet kant-område. Elektroner som emitteres fra elektroden 27, vil således gå inn i ett kant-felt på tvers av kraftlinjene og vil bli avbøyet langs krumme ballistiske baner som strekker seg gjennom det sentrale feltområde med relativt høy feltstyrke, og så gjennom det annet kant-felt mot toppen av digelen 14. Ved passende regulering av felt-styrken anordnet mellom poldelene blir elektronene fokusert slik at de ved målflaten 24 danner et anslagsmønster som i det vesentlige dekker denne flate, som antydet ved buete kurver 38 av de fokuserte elektronstråler. Det er imidlertid blitt funnet at anslagsmønstret ved målflaten 24 ikke er sirkulært slik at det ikke stemmer overens med formen til målflaten og at det ikke er i overensstemmelse med den optimale effekt av strålene. I stedet inneholder anslagsmøns-tret motstående inntrukne partier slik at formen på anslagsmønstret ligner et nøkkelhull. For derfor å oppnå full dekning av målflaten 24 må strålenes anslagsmønster forstørres tilstrek-kelig til at dets minste dimensjon, mellom de motstående inntrukne partier, er så stor som dia-meteren i det sirkulære målområde. Som følge herav vil en betydelig del av strålene falle utenfor målområdet langs hovedaksen i nøkkelhull-mønstret. Disse elektroner som faller utenfor målområdet, tjener intet nyttig formål og ned-setter virkningsgraden for strålenes anvendelse ved bombardementsoppvarmning av målområdet. Som tidligere bemerket, er der gjort forsøk på å øke effekten av strålevirkningen ved passende utforming av magnetstyringsfeltet på en slik måte at man kan endre anslagsmønstret slik at de inntrukne partier elimineres hvorved mønstret mer vil ligne på en sirkelflate. Tidligere forsøk på å oppnå et overveiende sirkulært an-slagsmønster ved formning av styringsfeltet har ført til den heller møysommelige fremgangsmåte empirisk å skifte ut poldeler inntil det forøns-kede mønster iakttaes i målområdet. På samme måte er slik empirisk utskiftning av poldeler blitt anvendt ved frembringelse av andre mønsterfor-mer enn den sirkulære. Bortsett fra de forannevnte ulemper som oppstår ved den omstende-lige endring av feltet som nevnt, skal det bemerkes at feltet når det en gang er formet for å danne et bestemt anslagsmønster, så er det ikke så lett å omforme det igjen for å danne et annet anslagsmønster. Følgelig har det vært liten eller ingen mulighet for styring ved de tidligere felt-omformningsmetoder anvendt i forbindelse med magnetisk styring av elektroder for bombarde-mentsoppvarmningsformål i høyvakuumovner.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er muliggjort å lette formingen av magnetstyringsfeltet på en relativt enkel og lett styrbar måte for å tilveiebringe endring av anslagsmøns-tret for en bombarderende stråle av elektroner slik at det skal svare til varierende målformer, og/eller passe til en variasjon av bombarde-mentsoppvarmningsanvendelser som er i samsvar med optimal utnyttelse av den anvendte strålebehandling. Eksempelvis kan foreliggende metode anvendes i det foran beskrevne tilfelle for å styre feltet mellom poldelene 29, 31 på en slik måte at det frembringes et sirkulært an-slagsmønster overensstemmende med formen av toppen på digelen 14. Rent generelt er der til-veiebragt en styremetode for anslagene hvilken kan anvendes på forskjellige måter i en høy-vakuumsovn for å lette bombardementsopp-varmningen av et material deri med de forannevnte fordeler uavhengig av den spesielle form av materialet og det spesielle prosesstrinn som dette underkastes. Eksempelvis kan materialet være i form av en stang av smeltbart material som kontinuerlig innføres i ovnen, og der utset-tes for oppvarmning i innføringsenden for å smelte materialet og la samme strømme ned i en kald form, digel eller lignende. Med apparatet ifølge oppfinnelsen induseres det et magnet-styringsfelt i nærheten av målet som er repre-sentert ved material som skal behandles (f. eks. en beholdning av et fast smeltbart material, smeltet material som holdes i en beholder, eller lignende) som befinner seg i høyvakuumsområ-det i en vakuumsovn. Ved induseringen av feltet er der etablert en lavreluktans-fluksbane som forbinder et flertall poldeler som grenser opp mot målet. Magnetisk fluks blir så indusert i fluksbanen for tilveiebringelse av et magnetfelt hvis kraftlinjer strekker seg mellom poldelene og følgelig opptar romområdet som grenser opp til målet. Elektronene blir så rettet mot feltet på tvers av flukslinjene mellom polene for fokusering mot materialet som representerer målet. Endelig blir flukstettheten i deler av fluksbanen som forbinder de respektive poler, styrbart og særskilt variert for å skrå eller avbøye retningen av kraftlinjene som strekker seg mellom polene. Det er funnet at ved slik styrt endring av graden og retningen av avbøyning i kraftlinjene, kan det frembringes i det vesentlige hvilket som helst forønsket anslagsmønster ved målet av elektroner rettet på tvers av feltet.

Med hensyn til det spesielt iøynefallende trinn ved fremgangsmåten for styrt, særskilt endring av flukstettheten i de sammenbindende deler av fluksbanen mellom de respektive poldeler vil det forståes at dette mest lettvint kan oppnåes ved elektromagnetisk induksjon. Mer spesielt består dette trinn ved fremgangsmåten i særskilt, styrt indusering av fluks i de respektive sammenbindende deler av fluksbanen i slike styrte forhold som er i samsvar med iakttagelsen av et anslagsmønster med den forønskede form. Forannevnte kan oppnås ved midler som senere skal beskrives i detalj. Enn videre kan dette trinn ved fremgangsmåten, hvis ønsket, modifiseres noe, for frembringelse av et «sveipet» anslags-mønster. Med henblikk herpå kan magnetisk fluks induseres alternativt i respektive enheter av sammenbindende deler av fluksbanen eller retningen av fluksen kan vekselvis retningsre-verseres i en sammenbindende del for dermed vekselvis å skrå kraftlinjene i magnetfeltet i motsatte retninger og overensstemmende her-med bevirke kontinuerlig bevegelse og variasjon i formen av anslagsmønstret for elektronene på målet. Som et resultat herav tilveiebringes ter-misk bevegelse eller omrøring av materialet som representerer målet som bombarderes, hvilken virkning av og til kan være meget ønskelig.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan likeledes anvendes i tilfeller hvor et mål bombarderes av elektroner fra et flertall klart atskilte, fokuserte retninger i motsetning til en enkelt retning. For dette formål etableres et flertall av lavreluktans-fluksbaner, som hver binder sammen et flertall poldeler, med rundt omkretsen i lik avstand atskilte radier som stråler ut fra et punkt i målet. Magnetisk fluks induseres særskilt og styrt i respektive sammenbindende deler mellom respektive poldeler knyttet til hver av antallet av fluksbaner for dermed å etablere magnetfelter som har kraftlinjer mellom de respektive sett av poldeler i vinkelmessig atskilte stillinger grensende opp til målet. Elektroner innføres så i de respektive magnetfelter på tvers av kraftlinjene for fokusering mot målet fra et flertall vinkelmessig atskilte retninger. Flukstettheten i de respektive sammenbindende deler av hver fluksbane reguleres så i forhold til hverandre ved separat, styrt elektromagnetisk fluksinduksjon i de respektive sammenbindende deler for frembringelse av et flertall anslagsmønstre av elektronene som er fokusert fra det respektive antall vinkelmessig atskilte retninger. Disse anslagsmønstre støter vinkelmessig mot hverandre i målet og har kon-figurasjoner som er i samsvar med etableringen av et sammensatt anslagsmønster som dekker et forutbestemt område av målet. Hvis for eksempel målet omfatter material i en åpen sylindrisk digel og det er ønskelig at det sammensatte anslagsmønster skal dekke den udekkete overflate av materialet, med andre ord et sirkulært overflateområde, blir flukstettheten i de respektive sammenbindende deler av hver fluksbane regulert slik at elektronene som er fokusert ved hjelp derav, danner sektorformige eller triangel - formige anslagsmønstre på den udekkete overflate av materialet, hvilke anslagsmønstre over-lapper hverandre noe. Det sammensatte møns-ter blir således i det vesentlige sirkulært og dekker på en effektiv måte den udekkete overflate av materialet.

Det vil forståes at den forannevnte metode besitter betydelig mangesidighet ved utøvelsen av den. Metoden omfatter situasjoner hvor magnetfeltet hovedsakelig er innbefattet i et område som ligger over et mål som for eksempel toppen av en digel eller lignende, opptar et romområde ved siden av og nær opptil materialet som skal behandles, eller har forskjellige andre romlige disposisjoner i forhold til det målmate-rial som skal behandles. Ennvidere kan elektronene innføres i feltet i alle tenkelige stillinger, fra stillinger over, under, ved siden av o.s.v. i forhold til målet som skal bombarderes.

Betrakter man nå mer i detalj den ovenfor generelt beskrevne metode for bombardements-oppvarmningsstyring under henvisning til en spesiell utførelsesform og i sammenheng med en spesiell utførelse av apparaturen, vises det påny til figurene 1 og 2 hvor magnetstyringsfeltet er etablert mellom poldelene 29, 31 i et romområde som ligger over digelen 14 og strekker seg forover og nedover fra toppen av denne, og hvor elektronene er rettet fra kanonen 26 inn i feltet fra en stilling forenfor og nedenfor toppen av digelen. I denne utførelse blir styrt endring av magnetkraftlinjenes avbøyning lett utført ved regulering av de relative flukstettheter på motsatte sider av en lavrektulans-fluksbane avgrenset av bøylen 32 som binder sammen poldelene 29 og 31. Med andre ord avgrenser de motstående sider eller ben 34, 36 av bøylen den sammenbindende del av fluksbanen som foran nevnt. Mer spesielt, hvis flukstettheten i benet 34 i bøylen gjøres større enn i benet 36, vil kraftlinjene som strekker seg mellom 29, 31 bli avbøyet eller skrånet i retning mot poldelen 29 som er forbundet med benet 34 som har den største flukstetthet. I motsatt tilfelle, når benet 36 har den største flukstetthet, vil kraftlinjene mellom polene avbøyes i motsatt retning mot polene 31 som er forbundet med benet 36. Ennvidere når flukstetthetene i bena 34, 36 er like, vil kraftlinjene mellom polene 29, 31 være overveiende parallelle med av-stivningsdelene 33 i bøylen og følgelig ikke få noen avbøyning.

Endring av de relative flukstettheter i fluksbanen mellom de respektive ben blir fortrinnsvis utført ved hjelp av ett par spoler 39, 40 som er magnetisk forbundet med hver sitt ben. Mer spesielt kan spolene 39, 40 fordelaktigst anordnes konsentrisk omkring kjernedeler av benene 34, 36 ved de endre ender derav nær opptil av-stivningsdelen 33 i bøylen. Disse spoler er hver for seg energisert fra kraftkilder 41, 42 som er forbundet med spolene på egnet måte, slik at ved energisering induseres magnetisk fluks i de respektive ben av bøylen i additive retninger. Flukstettheten som induseres i de respektive ben, er naturligvis avhengig av strømstyrkene som hver for seg tilføres spolene. Ved således å kontrollere de relative strømstyrker som tilfø-res spolene, kan på tilsvarende måte de relative forhold av flukstetthet i de respektive ben av bøylen varieres over et bredt område for av-bøyning av kraftlinjene mellom polene i nær sagt hvilken som helst utstrekning i begge retninger.

Den kontrollerte avbøyning av de magnetiske kraftlinjer mellom poldelene i henhold til

oppfinnelsen forekommer prinsipielt i tversgående plan som strekker seg på langs av polene.

Med andre ord i den spesielle utførelsesform

som her beskrevet og vist i tegningene, vil av-bøyning av feltlinjene hovedsakelig forekomme

i tversgående vertikale plan mellom polene som

antydet i figur 3. Avbøyning av feltlinjene i mindre utstrekning kan også forekomme i tversgående plan loddrett på forannevnte tversgående plan, det vil si i horisontale tversgående plan mellom polene. For å bevirke avbøy-ning av feltlinjene i de horisontale plan er benene i bøylen festet til poldelene i deres vertikale sidekanter, hvilke er anordnet nær opp til det mellomliggende område av digelen 14. Poldelene omfatter følgelig områder som stikker frem foran bena i bøylen. I kraft av dette ar-

rangement kan det bevirkes avbøyning av feltlinjene i horisontale tversgående plan mellom poldelene, hvilken avbøyning ikke kunne tilveiebringes hvis bena i bøylen var festet til midtpunktene av poldelene istedenfor til deres ene side.

Det vil følgelig forstås at når kraftkildene

41, 42 leverer like strømstyrker til spolene 39, 40 slik at flukstetthetene i bena 34, 36 i bøylen 32 er like, vil kraftlinjene strekke seg mellom poldelene 29, 31 som skjematisk antydet ved fullt opptrukne linjer i figurene 3 og 4. Det bemerkes at feltlinjene er symmetrisk anordnet i forhold til et vertikalt langsgående symmetriplan 43 i det vesentlige midtveis mellom poldelene (se figurene 3 og 4) likeså i forhold til et vertikalt tversgående symmetriplan 44 mellom poldelene (se figur 4).

Forannevnte fordeling av feltlinjene i forhold til planene 43 og 44 representerer situa-sjonen hvor det ikke forekommer noen avbøy-ning som foran nevnt. Hvis det nå antas at strømtilførselen 41 brytes, mens tilførselen 42 fortsetter for å energisere spolen 40, vil flukstettheten i benet 36 være større enn i benet 34 og kraftlinjene mellom polene vil bli avbøyet eller skrådd mot poldelen 31 som antydet med strekete linjer i figurene 3 og 4. I begge tilfelle blir elektroner emittert mot magnetfeltet fra elektroden 27 i kanonen 2—6. Elektronene blir rettet mot feltet på tvers av dets kraftlinjer og av den grunn omfatter elektrodeanordningen 27 fortrinnsvis en eller flere rette katoder 45 parallelt plassert 1 forhold til symmetripla-nene 43, 44. Det vil forståes at elektroner som går inn i feltet, gjennomløper baner som noen ganger er perpendikulære på de respektive plan i figurene 3 og 4 og som sett fra disse plan, vil bevege seg slik at de slår perpendikulært an mot feltlinjene. Anslagsmønstret for elektronene ved avbøyete feltlinjer som antydet med strekete linjer i figurene 3 og 4, vil således bli beveget mot poldelen 31 og feltmønstret vil bli forlenget i denne retning i sammenligning med stillingen og formen av anslagsmønstret når det ikke forekommer noen avbøyning av kraftlinjene som antydet med fullt opptrukne linjer i figurene 3 og 4. På samme måte vil anslags-mønstret for strålen når kraftlinjene er av-bøyet i motsatt retning mot poldelen 29, beve-ges eller bli forlenget mot denne poldel. Den nøyaktige resulterende form for anslagsmøn-stret som oppstår ved avbøyning av feltlinjene, kan ikke med letthet forutsies gjennom en enkel matematisk analyse av enkeltpartiklers bevegelse gjennom magnetfelter i henhold til de velkjente fysikalske lover herfor. Dette på grunn av at andre faktorer kommer inn i bildet når mer enn en enkeltpartikkel skal betraktes, slik som coulomb-kraften mellom de enkelte elektroner som innbefattes i strålen. Imidlertid skal det bemerkes at gjennom eksperimentelle iakt-tagelser kan nær sagt hvilket som helst mønster frembringes avhengig av utstrekningen og retningen mot hvilken kraftlinjene er avbøyet.

Når det er ønskelig å «sveipe» anslagsmøn-stret som antydet, kan spolene 39 og 40 energi-seres vekselvis fra kraftkildene 41 og 42. Flukstettheten i de respektive ben 34, 36 i bøylen blir vekselvis maksimal for derved å avbøye feltlinjene vekselvis i motsatte retninger og således «sveipe» anslagsmønstret.

Skjønt poldelene 29, 31 i den foretrukne apparatur ifølge oppfinnelsen kan være anordnet som massive plater, så er disse imidlertid fordelaktigst utformet som et flertall vertikalt-forlengede, på langs atskilte stangsegmenter 46. Mer spesielt er stangsegmentene fremstilt av høy-permeabelt materiale og er festet ved deres nedre ender til en tverrforbindelse 47 av samme material. Tverrforbindelsene 47 er på sin side festet til bendelene 34, 36 i bøylen 32. Med poldelene således anordnet i form av segmenter kan det fremdeles etableres et magnetfelt mellom poldelene og som i det vesentlige er lik det som etableres mellom massive poldeler. Imidlertid vil poldelene når disse anordnes i form av atskilte stangsegmenter, bli mer effektiv avkjølt på grunn av luftmellomrom-mene som er tilstede mellom stangsegmentene. Av større betydning er at de atskilte poldelseg-menter yter mindre motstand mot evakuering av rommet mellom poldelene. I anordninger hvor poldelene er plassert umiddelbart opp til digelen eller en annen beholder for smeltet material, slik som vist i den spesielle utførelse ifølge figurene 1 og 2, er denne forbedrete evakuering av rommet mellom poldelene meget ønskelig idet rikelige mengder av molekyler, ioner og lignende danner seg her i dette mellomrom fra det smeltete material i digelen. Når mel-lomrommet for det magnetiske styringsfelt inneholder betydelige mengder gassformige mate-rialer av forannevnte art, blir banene til de bombarderende elektroner som beveger seg gjennom styringsfeltet, skadelig påvirket av kolli-sjonsprosesser som oppstår mellom elektronene og det gassformige material, hvorved anslags-mønstret til elektronene ved målflaten blir for-dreiet på en uønsket måte. Med en polkonstruk-sjon i form av segmenter i henhold til oppfinnelsen blir mengden av gassformig material i rommet mellom poldelene betydelig redusert på grunn av den mer effektive evakuering herav hvorved de uønskete virkninger av elektronkol-lisjon i høy grad blir fjernet.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan alternativt anvendes i forbindelse med den modifiserte apparatur for frembringelse av et selektivt avbøyet felt som er vist i figur 5. Som vist der, er der anordnet et flertall poldeler 48, 49, 51 istedenfor ett par poldeler som i apparaturen ifølge figurene 1—4. Poldelene 48, 49 er anordnet i motstående, på tvers atskilt forhold, mens poldelen 51 er anbragt i atskilt parallelt forhold til poldelen 48 i et felles langsgående plan. En bøyle 52 av høy-permeabelt material er festet til poldelene for å avgrense en lavreluktans-fluksbane som sammenbinder poldelene. Mer spesielt omfatter bøylen 52 en tverr-avstivning 53 forbundet med parallelle ben 54, 56, som stikker frem fra de motsatte ender av tverravstiveren 53. Bena 54, 56 er på sin side festet til de frie ender av poldelene henholdsvis 48, 51 nær opp til deres ytre langsgående kanter. Tverravstiveren 53 er festet til poldelen 49 i planært forhold, hvilken poldel stikker frem på langs fra tverravstiveren som ligger an mot benet i den motsatte ende herav hvortil poldelen 48 er festet. Benet 54 avgrenser således en sammenbindende del av bøylens fluksbane mellom poldelene 48, 49. Benet 56 med tverravstiveren 53 avgrenser en sammenbindende del av fluksbanen mellom poldelene 49, 51. Likeledes avgrenser bena 54, 56 sammen med tverravstiveren 53 en sammenbindende del av bøylens fluksbane mellom poldelene 48 og 51.

For å utføre særskilt kontrollerbar endring av flukstetthetene i de respektive sammenbindende deler av fluksbanen er der anordnet ett par spoler 57, 58 som fortrinnsvis er konsentrisk plassert omkring bena 54, 56. Disse spoler blir særskilt og kontrollerbart energisert ved hjelp av variable likestrøms-kraftkilder 59, 61 som er koplet til spolene. Ved å variere retningen og styrken av strøm som tilføres spolene 57, 58 fra kraftkildene 59, 61, blir flukstetthetene i de sammenbindende deler av fluksbanene mellom de forskjellige poldeler henholdsvis 48, 49, 51 tilsvarende variert. Følgelig blir kraftlinjene i det magnetiske felt som er etablert mellom poldelene, avbøyet i varierende grad i begge retninger. Mer spesielt vil, når kraftkildene 59, 61 energiserer spolene 57, 58 med strøm som flyter i passende retninger for å etablere eksempelvis nordpoler ved poldelene 48, 51 og en sydpol ved poldelen 49, kraftlinjene i magnetfeltet, etablert mellom poldelene, blir i det vesentlige som antydet med stiplede linjer i figur 6. I dette tilfelle bemerkes at i tversgående plan mellom poldelene 48, 51 og poldelen 49 blir de magnetiske kraftlinjer avbøyet nedover mot høyre (som vist i figur 6) i et område 62 av rommet mellom poldelene nær opp til poldelen 49. Graden av avbøyning er naturligvis avhengig av de relative strømstyrker som flyter gjennom spolene 57, 58. Hvis nå retningen av strøm som flyter 1 spolen 58 for eksempel reverseres for derved å danne en sydpol i poldelen 51, er der fremdeles nord- og sydpoler i henholdsvis poldelene 48, 49 og de magnetiske kraftlinjer i området 62 blir avbøyet oppover mot høyre som antydet med strekete linjer i figur 7. Også her er graden av avbøyning avhengig av de relative strømstyrker i spolene. Det vil således forstås at graden og retningen av avbøyningen av de magnetiske kraftlinjer i området 62 er lett styrbart variable ved passende regulering av strømtilførselen fra kraftkildene 59, 61 til spolene 57, 58. Når følgelig feltområdet 62 er etablert i nærheten av et mål og elektroner er rettet mot området på tvers av feltlinjene, blir anslagsmønstret for elektronene på målet tilsvarende endret etter ønske ved kontrollert av-bøyning av feltlinjene på den måte som foran beskrevet.

Claims (3)

1. Elektronstråleovn for styrbar oppvarming av overflaten av et arbeidsstykke i ovnen, hvor ovnen omfatter et lukket kammer, anordninger for evakuering av dette, en elektronkanon som er anordnet inne i kammeret for frembringelse av en kraftig elektronstråle, anordninger for opprettelse av et jevnt tversgående magnetfelt i banen for elektronstrålen og omfattende minst ett polstykke på hver side av elektronkanonen og arbeidsstykket, et lavreluktans-åk som forbinder disse polstykker, og spoler på åket for indusering av det nevnte magnetfelt mellom polstykkene, karakterisert ved at der er en spole (39, 40) ved hver ende av åket (32, 34, 36) i nær forbindelse med polstykkene (29, 31) og at hver spole tilføres strøm fra en separat og regulerbar strømkilde (41, 42) slik at foruten styrken også retningen av magnetfeltet i noen grad kan reguleres.

2. Ovn som angitt i krav 1, der arbeidsstykket er anbragt i en åpen beholder, karakterisert ved at de parallelle polstykker (29, 31) omfatter partier som rager opp over den åpne øvre ende av beholderen og forover forbi et omkretsparti av den.

3. Ovn som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at polstykkene omfatter flere parallelle stangsegmenter (46) som ligger i avstand fra hverandre.