專利名稱：借助于電子改變?nèi)S成型件的特性的裝置和方法以及所述方法的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于借助于電子的能量改變在三維成型件的表面上及 邊緣區(qū)域中的材料特性的一種裝置和一種方法。此外說明了所述方法 的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
借助于電子可以在空間及時間上確定地將能量輸入到材料中，用
于改變材料在表面上、在邊緣層中或者在內(nèi)部(Volumen )的材料特性。 為此所需要的電子在其在處理室中通過多數(shù)平坦的電子逸出窗從高真 空轉(zhuǎn)變到較高的壓力水平上之前在電子加速器中產(chǎn)生、成形和加速。 在此，通常期望在所述電子逸出窗的整個伸展范圍內(nèi)獲得恒定的電子 密度。在以所述電子逸出窗和產(chǎn)品之間的間距穿過氣體層(比如空氣) 之后，所述電子到達(dá)有待處理的產(chǎn)品表面。
作為電子加速器使用表面輻射發(fā)生器(也稱為帶狀輻射器 (Bandstrahler ))或者軸向輻射發(fā)生器。按現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)造為軸向輻 射發(fā)生器的電子加速器額外地包括具有射束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子束偏轉(zhuǎn) 室，借助于該電子束偏轉(zhuǎn)室使產(chǎn)生的電子束周期性地在整個電子逸出
同的停留時間偏轉(zhuǎn)。
三維的成型件，比如包裝、醫(yī)學(xué)植入物、手術(shù)器械、由不同材料 制成的假體(比如塑料、紙、金屬、陶瓷)在不同的領(lǐng)域(比如包裝 業(yè)、制藥業(yè)、醫(yī)療技術(shù)、塑料工業(yè))中得到使用。對于特定的應(yīng)用來 說，需要使所述成型件的整個表面及邊緣層發(fā)生特性變化(比如消毒、 表面功能化、交聯(lián)、硬化)。
已知通過使成型件在多次通過過程(Durchmufe)中(DE 199 42 142 Al )并且在變化的位置中在電子逸出窗旁邊經(jīng)過來借助于電子能量影 響三維的成型件的整個表面的特性。如此設(shè)計已知的用于產(chǎn)生用于改 變成型件特性的電子的裝置，從而在整個電子逸出窗上產(chǎn)生和發(fā)出近 似相同的電子能量密度。通過成型件的位置的改變來保證向整個成型件表面加載電子能 量。這種裝置的缺點在于，多次連續(xù)通過花費較多時間。也不能無選 擇地在各個通過過程之間改變成型件的位置，而是必須使其協(xié)調(diào)，從 而在總體上不是向各個表面區(qū)域加載不同的電子能量密度，這會導(dǎo)致 不同的特性。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，僅僅在一次通過過程中借助于電子能量來改動三 維的成型件的整個表面，方法是如此布置多個(至少兩個或三個)電 子逸出窗，使得這些電子逸出窗將成型件的橫截面包圍，其中該成型 件在這些電子逸出窗之間穿過并且由此向整個三維表面加栽電子。
由公司LINAC Technologies (技術(shù)說明書"ELECTRON BEAM SURFACE STERILISATION SYSTEM 200 KeV陽The Ke VAC S")公 開了一種用于借助于電子能量對成型件的表面進(jìn)行消毒的裝置，在該 裝置中布置了三個電子加速器，使得其所屬的電子逸出窗將具有等邊 三角形的橫截面的空間包圍，有待消毒的成型件在一次通過過程中穿 過該空間。利用這種裝置雖然相對于已知的在多次通過過程中向成型 件加載電子的解決方案減少了時間消耗，但是技術(shù)上的開銷卻因使用 三個電子加速器而十分巨大。
已經(jīng)公開了類似的由三個電子逸出窗構(gòu)成的裝置，但是在所述裝 置中電子僅僅借助于一個電子加速器來產(chǎn)生并且借助于一個偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 分配到三個電子逸出窗上。
所有已知的具有三個電子逸出窗的解決方案都利用了這樣的優(yōu) 點，即所述電子加速器因其三角形布置方式而沒有相互影響或者以能 夠忽略的程度相互影響，也就是說， 一個電子加速器的加速的電子沒 有向相應(yīng)其它的電子加速器發(fā)出顯著的能量份額。這是必要的，用于 將在電子逸出窗中吸收的能量份額以及由此將電子逸出窗的工作溫度 限制在亞臨界的尺度上。否則在超過材料使用溫度時，窗蓋的敏感的 材料會相對于在輻射發(fā)生器內(nèi)部的高真空因從外面加載的大氣壓的機 械負(fù)荷遭到損壞。對于在電子逸出窗中使用的普通的鈦膜來說，無論
如何不得超過大約400t:的最高溫度。對于連續(xù)運行來說則基于最大
200-250"€的溫度。
由僅僅兩個對置的電子逸出窗構(gòu)成的裝置同樣是已知的。在此在 工藝上要求在所述電子逸出窗之間的間距較小時，將巨大的能量份額加入到對置的電子逸出窗中，這按結(jié)構(gòu)導(dǎo)致溫度升高系數(shù)2到5。所必 需的最高溫度限制只能通過射束流的適當(dāng)?shù)南拗苼韺崿F(xiàn)。但是這限制 了整個系統(tǒng)的功率能力。
一種另外的用于限制兩個對置的電子逸出窗的溫度的方案是在所 述電子逸出窗之間布置額外的吸收器，比如(至少部分透明的)輸送 帶(US2，741，704)。然后，巨大的能量份額就落到該吸收器上，這就 限制了額外的能量入射到對置的電子逸出窗上。
同樣已知對置地并且在側(cè)面沿產(chǎn)品輸送方向偏置地布置兩個電子 逸出窗的解決方案。由此阻止功率入射到相應(yīng)對置的電子加速器中并 且由此限制其過熱。
在已知的裝置中，兩個和更多個電子逸出窗將成型件包圍并且在 整個的電子逸出窗上發(fā)出近似相同的電子能量密度并且僅僅在一次通 過過程中向成型件加栽電子，在所述已知的裝置中可以依賴于所述成
產(chǎn)生的不的間距向所述成型件的各個表面局部區(qū)域加載不同劑量 (每面積單位的能量或者每質(zhì)量單位的能量)的電子能量。
為了在成型件上實現(xiàn)特定的特性，需要特定劑量的電子能量。有 利的是如此調(diào)節(jié)電子發(fā)生器的功率，使得在那些獲得最小劑量的表面 區(qū)域中到達(dá)那里的劑量剛好或者至少相當(dāng)于對特性的改變來說所必需 的劑量。在此勢必向成型件的所有其它的表面區(qū)域加載更高的劑量。 更高劑量的能量也稱為超劑量。在成型件的各個區(qū)域中超劑量越高， 那么在這些區(qū)域中的特性與目標(biāo)參數(shù)之間的偏差就越大。但是超劑量 的電子能量不僅對成型件的有待改變的特性產(chǎn)生不利影響，而且也會 因在過程氣體(比如空氣)中形成不期望的反應(yīng)產(chǎn)物(比如臭氧)而 導(dǎo)致不期望的或者甚至有害于過程的副作用。
稱為超劑量系數(shù)的參數(shù)表明，必需的用于調(diào)節(jié)所期望的特性的劑 量被超過多少倍。用所述已知的裝置，依賴于有待改性的成型件的幾 何形狀在各個表面區(qū)域中達(dá)到對許多應(yīng)用情況來說不可接受的超劑量 系數(shù)，用于在整個表面上實現(xiàn)足夠均勻的特性并且這也帶來已經(jīng)提到 的不期望的副作用。
為獲得高生產(chǎn)率，需要成型件的相匹配的高輸送速度。由于輸送 速度和射束流的比例關(guān)系，為獲得在工藝上預(yù)先給定的最低劑量(對消毒的給料區(qū)域來說，最低劑量比如在25kGy左右)而要求與速度成 比例地提高射束流，這就導(dǎo)致所述電子逸出窗的工作溫度超比例地升 高。對于在沒有額外的吸收器或所述系統(tǒng)的側(cè)向偏置的情況下對置布 置兩個電子加速器的情況來說，目前還不存在適合于實踐的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的技術(shù)問題是，提供一種裝置和一種方法，借助其 克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。尤其裝置和方法應(yīng)該適合于以較小的時間花費 及技術(shù)開銷來改變?nèi)S成型件的特性，即足夠均勻地改變成型件的整 個表面或者邊緣層，并且盡管如此沒有從電子加速器的整個裝置中產(chǎn) 生限制生產(chǎn)率的缺點。在此所述超劑量系數(shù)應(yīng)該如此小，使得其符合 成型件的技術(shù)/工藝上的要求。
所述技術(shù)問題的解決方案通過具有權(quán)利要求1和19所述特征的主 題得到解決。本發(fā)明的其它有利的設(shè)計方案由從屬權(quán)利要求中獲得。
迄今為止，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)人們認(rèn)為，需要至少兩個側(cè)向偏置的或 者具有處于其之間的吸收器的或者具有受限制的射束流的電子逸出窗 或者說三個電子逸出窗，用于能夠在一次通過過程中完全地向三維的 成型件的橫截面范圍加載電子并且引起所期望的特性變化。按本發(fā)明 指出，不需要從電子逸出窗的對置布置中產(chǎn)生對射束流的限制，并且 可以額外地向成型件表面加載近似均勻分布的能量劑量。
按本發(fā)明的用于借助于電子來改變?nèi)S成型件的特性的裝置包括 至少一個用于產(chǎn)生加速的電子的電子加速器和兩個電子逸出窗，其中 所述兩個電子逸出窗對置布置。所述兩個電子逸出窗與至少一個反射 器一起限制著處理室，在該處理室中向所述成型件加載電子。在此所 述電子逸出窗彼此間隔這樣的距離，使得一個電子逸出窗受到的對置 的電子逸出窗的輻射能量的影響可以忽略不計。為此所需要的間距基 本上依賴于電子的加速電壓、電子逸出窗的膜的厚度及密度以及在所 述電子逸出窗之間的氣體的密度。
在一種這樣的間距時不再對有待改性的成型件的所有表面區(qū)域 (尤其在很大程度上垂直于所述電子逸出窗的表面延伸的區(qū)域)加栽 電子這種缺點通過以下方式得到補償，即所述反射器如此成形和布置， 使得(尤其來自所述電子逸出窗的邊緣區(qū)域的)不會碰到成型件的電 子被所述反射器反射到所述成型件的在加栽電子方面程度不足的表面區(qū)域上。
此外，按本發(fā)明的裝置包括傳感器系統(tǒng)，借助于該傳感器系統(tǒng)可 以關(guān)于至少 一個空間的維檢測處理室中的能量密度分布。然后依賴于 在這種情況下檢測到數(shù)據(jù)，可以對通過所述電子逸出窗發(fā)出的能量密 度進(jìn)行控制，從而在檢測了能量密度分布的維內(nèi)向成型件表面均勻地 加載電子。
所述的裝置尤其適合于具有在很大程度上圓形的、橢圓形的或梯 形的橫截面的成形件。但是由此也可以對具有其它類型橫截面的成形 件進(jìn)行改性。
為產(chǎn)生加速的電子，可以使用一個電子加速器，電子從所述電子 加速器用相應(yīng)的轉(zhuǎn)向控制裝置分配到兩個電子逸出窗上。但是，作為 替代方案，也可以為每個電子逸出窗配設(shè)單獨的電子加速器。作為電 子加速器，不僅稱為帶狀輻射器的表面輻射發(fā)生器是合適的，而且軸 向輻射發(fā)生器也是合適的。
在兩個對置的構(gòu)造為平坦的電子逸出窗以最佳間距平行定向時并 且在按本發(fā)明布置了反射器系統(tǒng)時，可以在對具有在很大程度上梯形
的橫截面的成型件進(jìn)行電子處理的過程中實現(xiàn)低于數(shù)值4的超劑量系 數(shù)，與此相反，在按現(xiàn)有技術(shù)的具有三個電子逸出窗或者具有兩個對 置的電子逸出窗及處于其之間的吸收器的裝置中對相同的成型件進(jìn)行 處理時必須容忍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)值4的超劑量系數(shù)。由此，相對于已知的 解決方案，在獲得高生產(chǎn)率的情況下一方面節(jié)省了能量，并且另一方 面防止三維產(chǎn)品的表面遭受輻射化學(xué)的損壞并且由于更少的臭氧排出
而減少了損害過程的副作用。
本發(fā)明的一種實施方式包括兩個反射器，這兩個反射器限制著所 述處理室并且彼此鏡像對稱地對置地布置。在這種情況下，所述兩個 反射器中的每個反射器可以包括多個部分反射器。
在一種優(yōu)選的實施方式中，所述反射器同時是用于對能量密度分 布進(jìn)行檢測的傳感器系統(tǒng)的組成部分。在這種情況下，比如多個優(yōu)選 由具有高的原子序數(shù)的材料(比如金、鎢或者鉬)制成的反射器或者 i兌部分反射器可以通過電阻與地電位(elektrischen Masse)或者與其 它的電位相連接。然后沒有被反射器/部分反射器所反射的電子形成通 電電流，從而通過配屬于所述反射器/部分反射器的電阻能夠檢測電壓。然后通過在各個反射器/部分反射器上檢測到的電壓的數(shù)值也可以關(guān)于 被反射器反射的電子的能量密度作出相應(yīng)的報告，并且均勻的能量密 度分布方面采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)步驟。
特別有利的是，通過這種方式在直角坐標(biāo)系的x、 y及z方向上檢 測能量密度分布并且相應(yīng)地進(jìn)行分析。
借助于反射器和傳感器系統(tǒng)的這種組合，也可以比如檢測成型件 是否處于處理室中。依賴于此，可以對電子的產(chǎn)生進(jìn)行控制，從而比 如在成型件處于處理室中時就可以將所述電子加速器的功率調(diào)節(jié)到過 程所特有的數(shù)值上，否則降低或者說減少到零。
在一種按本發(fā)明的裝置中，可以進(jìn)一步對最大出現(xiàn)的超劑量系數(shù) 或者說用電子對成型件表面進(jìn)行的均勻加載進(jìn)行優(yōu)化，方法是依賴于 有待處理的成型件的幾何形狀使兩個電子逸出窗以一個角度彼此定 向，使得該成型件的盡可能多的表面區(qū)段以近似相同的尺度與相應(yīng)地
輻射能量的電子逸出窗間隔開。
除了平坦成形的電子逸出窗之外，所述電子逸出窗比如也可以構(gòu)
造為朝成型件凹入的或者也可以與所述成型件的幾何形狀相匹配，這 同樣使該成型件的盡可能多的表面區(qū)段以近似相同的尺度與相應(yīng)地輻 射能量的電子逸出窗間隔開，由此可以獲得更小的超劑量系數(shù)。
在一種實施方式中，電子發(fā)生器包括一種機構(gòu)，借助于該機構(gòu)能 夠?qū)νㄟ^至少一個電子逸出窗的表面發(fā)出的電子能量密度進(jìn)行控制， 從而通過所述電子逸出窗的各個部分區(qū)域發(fā)出不同的電子能量密度。 因此，比如在所述電子逸出窗的一部分區(qū)域中成型件的表面區(qū)域以較 大間距與該電子逸出窗對置，在所述電子逸出窗的另一部分區(qū)域中成 型件的表面區(qū)域以較小的間距與該電子逸出窗對置，在所述一部分區(qū) 域中可以相對于所述另一部分區(qū)域提高電子能量密度，使得所迷成型 件的盡可能所有的表面區(qū)域吸收相同的劑量并且由此在整個表面上在 有待改性的加工深度中(表面或者邊緣層)形成均勻的特性。作為用 于在電子逸出窗的各個部分區(qū)域上改變電子能量密度的手段，可以使 用處于表面輻射發(fā)生器(無電磁輻射偏轉(zhuǎn)裝置)內(nèi)部的、在結(jié)構(gòu)上嚙 合在電子光學(xué)元件中的系統(tǒng)，如光闌、輔助電極或者對陰極的溫度加 以影響的部件，所述系統(tǒng)影響電子流的分布。
一種另外的方案在于，在所述電子加速器的外部布置對加速的電子的方向施加影響的機構(gòu)，尤其是磁的和/或電的系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一種實施方式的突出之處在于，至少一個電子逸出窗 可運動地布置。因此該電子逸出窗比如在將成型件放在處于兩個電子 逸出窗之間的處理室中的一開始相對于該成型件的端面傾斜，用于在 端面改善電子的加載。然后，在使該成型件進(jìn)一步輸送穿過所述處理 室時，該電子逸出窗可以沿平行于對置的電子逸出窗的定向的方向傾 斜并且在離開處理室時朝所述成型件的背面的方向傾斜。但是也可以 用所述電子逸出窗執(zhí)行其它的運動形式。因此，比如可以暫時沿所述 成型件的運動方向帶動該電子逸出窗。
在成型件的整個表面上均勻地改變特性的目標(biāo)方面，可以借助于 一種機構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，該機構(gòu)通過磁的和/或電的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不僅控 制電子離開電子逸出窗的點，而且控制電子在該點上的逸出方向。由 此，還可以更有針對性地向成型件的確定的表面區(qū)域加栽電子。
在一種優(yōu)選的實施方式中，至少一個電子逸出窗構(gòu)造為真空密封 的膜并且由此構(gòu)造為在射束導(dǎo)向室和處理室之間的壓力阻擋層。作為 替代方案，電子逸出窗也可以構(gòu)造為電子發(fā)生器和處理室之間的透氣 的壓力級裝置。
按本發(fā)明的用于借助于電子來改變?nèi)S成型件的特性的方法的突 出之處在于，借助于至少一個電子加速器來產(chǎn)生電子，使其加速并且 使通過在兩個對置的電子逸出窗的表面被輻射，其中所述兩個電子逸 出窗以及至少一個電子反射器限制著處理室，在該處理室中向所述成 型件的表面或者邊緣層加載電子，其中借助于傳感器系統(tǒng)至少關(guān)于一 個空間的維檢測所述處理室內(nèi)部的能量密度分布并且對所述電子逸出 窗的間距進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得一個電子逸出窗受到的對置的電子逸出窗的 輻射能量的影響能夠忽略不計。
有利的是，依賴于電子的加速電壓及電子逸出窗的厚度及密度來 調(diào)節(jié)所述電子逸出窗的間距。
在一種實施方式中，在某個范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所述電子逸出窗的間距a， 該范圍從以下公式中求得
<formula>formula see original document page 12</formula>8=電子加速器的間距
Ub-加速電壓
P w-水的密度
PG-在電子逸出窗之間的介質(zhì)的密度
Pf-窗膜的密度 d產(chǎn)窗膜的厚度
k2=l* (g/m2)" f-間多巨系數(shù)(0.5<f<1.5)。
間距a的范圍在這種情況下從間距系數(shù)f的值域中獲得，其中從一 個具有數(shù)值1的間距系數(shù)中獲得間距a的最佳計算值。
對于在處理室內(nèi)部在所述兩個電子逸出窗之間針對成型件的輻射 來說，有不同的可替代的方案可供使用。
例如，可以以恒定的速度使成型件穿過所述處理室并且同時向其 加載電子。
作為替代方案也存在這樣的可能性，也就是將成型件送入所述處 理室中并且在那里在靜止的狀態(tài)中通過一次性的或者多次的輻射過程 來向其加載電子。
在另一種作為替代方案的實施方式中，在所謂的分步重復(fù)模式 (Step-and-Repeat-Modus )中向成型件加栽電子。對此應(yīng)該理解為， 將所述成型件如此送入所述處理室中，使得該成型件的至少一段伸入 所述處理室中。然后在靜止的狀態(tài)中，給該成型件加載來自電子逸出 窗的電子。緊隨其后進(jìn)行一個重復(fù)的輸送步驟，在該輸送步驟中所述 成型件又向處理室里面或者穿過該處理室移動一段距離。然后在無運 動的狀態(tài)中，又進(jìn)行一個輻射步驟，在該輻射步驟中再度向所述成型 件加載電子。輸送步驟和輻射步驟如此交替進(jìn)行，直到所述成型件完 全穿過所述處理區(qū)域。在此可以如此執(zhí)行相應(yīng)的輸送步驟，使得在相 應(yīng)的輸送步驟之后被加載電子的各個表面區(qū)域彼此鄰接或者在一種作 為替代方案的變型方案中彼此重疊。
最后也能夠?qū)Τ尚图M(jìn)行改性，方法是使所述成型件在處理室中 圍繞著在所述兩個電子逸出窗之間延伸的軸線旋轉(zhuǎn)并且同時通過一次 性的或者多次的輻射過程向其加栽電子。按本發(fā)明的方法比如可以用于對制藥業(yè)及醫(yī)療技術(shù)的包裝及產(chǎn)品 進(jìn)行消毒，用于對象水果、蛋或其它天然產(chǎn)物一樣的產(chǎn)品進(jìn)行消毒/殺 菌或滅菌，用于對塑料進(jìn)行改性，用于對涂層進(jìn)行硬化或者用于對物 品 進(jìn)行消毒/殺菌。


下面借助于優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出 圖l是按本發(fā)明的裝置的橫截面示意圖2是從圖1的對置的電子逸出窗5a和5b中發(fā)射出來的電子的強 劑量分布的圖解示意圖3是包括圖1的反射器7al和7bl的傳感器系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
圖1示意示出了用于電子處理的裝置1的橫截面，所述電子處理 則用于對成型件2的表面進(jìn)行消毒。成型件2是一種細(xì)長的具有梯形 橫截面的物品。所述裝置1包括兩個構(gòu)造為表面輻射發(fā)生器的電子加 速器3a、 3b,所述電子加速器3a、 3b則分別包括電子加速室4a、 4b 和電子逸出窗5a、 5b。在此所述電子逸出窗是ll微米厚的鈦膜。如此 布置所述電子加速器3a、 3b，使得平坦成形的電子逸出窗5a、 5b彼此 平行對置地定向。在所述兩個電子逸出窗5a、 5b之間使所述成型件2 在一個在所述電子逸出窗5b的高度上中斷的并且在圖1中用點示出的 輸送帶系統(tǒng)6上連續(xù)地穿過并且在這過程中向其整個表面加載電子能 量。在此在所述成型件2的傾斜的側(cè)面上會在離所述電子逸出窗最遠(yuǎn) 的點上相應(yīng)地傳遞最小的能量劑量，這通過由金制成的電子反射器 7al、 7bl、 7a2、 7b2的布置得到補償。實現(xiàn)這一點方法是，所述兩個 電子加速器3a、 3b的相應(yīng)的電子束的未使用的邊緣射束8al 、 8a2、 8bl 、 8b2擊中相應(yīng)最近的電子反射器，在那里被反射并且通過在最小劑量的 區(qū)域中反射器的角度布置導(dǎo)送到所述成型件上。從所述整個裝置在所 述成型件的整個表面上或者也在其邊緣層中以最小的超劑量系數(shù)、電 子流的最大利用率及最少量的在空氣間隙中產(chǎn)生的反應(yīng)性的臭氧來產(chǎn) 生能量劑量。
所述兩個電子逸出窗5a和5b的在所述裝置中選擇的間距在很大 程度上符合以下關(guān)系式<formula>formula see original document page 15</formula>
a-電子加速器的間距 Ub-加速電壓 P w-水的密度
Pc;-在電子逸出窗之間的介質(zhì)的密度 Pf-窗膜的密度 d產(chǎn)窗膜的厚度
k2=l* (g/m2) 1
f-間距系數(shù)(0.5<f<1.5)，其中f=l定義了一個最佳的間距。 在使用11微米厚的鈦膜作為電子逸出窗5a、 5b并且在這些電子
逸出窗之間使用介質(zhì)空氣(這里假設(shè)1188g/m3)時，獲得196毫米的
最佳間距。
圖2示范性地示出了在150kV的加速電壓及196毫米的電子逸出 窗最佳間距時按圖1的兩個電子加速器的按本發(fā)明的布置的強劑量分 布，其中所述電子加速器具有l(wèi)l微米的電子逸出窗膜(鈦)厚度。曲 線10表示由電子加速器3a產(chǎn)生的能量劑量關(guān)于電子進(jìn)入深度的分布。 電子的能量在點11上在單位面積質(zhì)量為280g/n^的情況下(相當(dāng)于在 1000g/m3的密度的情況下按數(shù)值的以毫米計的進(jìn)入深度，在所說明的 情況中也就是280亳米)下降到零。所述電子逸出窗5b正是處于這個 間距中，在圖2中作為以陰影示出的面12示出了該電子逸出窗5b的 單位面積質(zhì)量。對于所述電子加速器3b來說獲得相同的條件，該電子 加速器3b所產(chǎn)生的能量劑量作為曲線13來示出，在點14上減少到零 (在圖2的示意圖中大約為50g/m2)。點11和14的間距代表在所述 兩個電子逸出窗5a和5b之間的間距，并且相應(yīng)于大約230g/m2的單位 面積質(zhì)量，這相應(yīng)于大約196毫米與空氣密度(這里假設(shè)為1188g/m3) 相乘。因而按本發(fā)明，在所假設(shè)的條件下獲得196毫米的最佳間距， 在該間距上在相應(yīng)對置的電子逸出窗中沒有吸收功率。所述間距可以 根據(jù)間距系數(shù)而變化。
圖2也示出了具有最高的能量劑量的點16，該能量劑量在大約100g/ii^時由所述電子加速器3a產(chǎn)生。大致在這個點上布置了電子反 射器7al和7a2。在考慮所述電子逸出窗5a的作為劃陰影的面15示出 的大約50g/n^的單位面積質(zhì)量的情況下，在空氣中獲得所述反射器7al 和7a2到電子逸出窗5a的大約42毫米的最佳間距。相同的比例適用于 具有反射器7bl和7b2的電子加速器3b。
圖3示出了反射器系統(tǒng)的詳細(xì)視圖，該反射器系統(tǒng)包括圖1的反 射器7al和7bl,所述反射器7al和7bl同時是傳感器系統(tǒng)的組成部分。 從圖3中可以看出，所述反射器7al和7bl沿y方向也就是沿成型件2 的運動方向劃分為部分反射器7al.1和7al.2或者說7bl.1和7bl.2。在 此，每個部分反射器都相對于所有其它的部分反射器電絕緣地進(jìn)行布 置。就像為所述部分反射器7al.1配設(shè)了測量裝置9al.1—樣，也為每 個其它的部分反射器都配設(shè)了測量裝置，借助于所述測量裝置能夠檢 測擊中所屬的部分反射器的電子流。
如剛剛關(guān)于所述反射器7al和7bl所說明的，關(guān)于所述反射器7al 和7bl鏡像對稱地布置的反射器7a2和7b2也劃分為部分反射器，所 述部分反射器同時與所屬的測量裝置一起是傳感器系統(tǒng)的組成部分。
通過這種方式分別沿x、 y和z方向存在至少兩個具有相應(yīng)的測量 結(jié)果的測量點，由此借助于所述測量結(jié)果可以關(guān)于沿x、 y和z方向的 電子流密度分布進(jìn)行報告。在此應(yīng)該能夠看出，沿x、 y和z方向構(gòu)成 的部分反射器的數(shù)目越大，就可以關(guān)于電子流密度分布作出越準(zhǔn)確的 報告。
因此，依賴于通過這種方式求得的電子流密度分布，所述裝置1 適合于通過對所述兩個對置的電子加速器3a和3b的射束流密度分布 的監(jiān)控以及必要時的控制進(jìn)行連續(xù)的過程控制。因此，借助于按本發(fā) 明的裝置l， 一方面盡管只有兩個電子逸出窗5a、 5b也可以以覆蓋表 面的方式向成型件2的整個表面加載電子，另一方面在此能夠如此控 制所述過程，從而向所有的表面區(qū)段加載在很大程度上均勻的能量劑 量。
此外，通過反射器系統(tǒng)及傳感器系統(tǒng)的組合，可以在空間上和時 間上對成型件2在過程區(qū)中的停留進(jìn)行監(jiān)控。在沒有成型件2時，邊 緣射束8擊中相應(yīng)對置的反射器(比如邊緣射束8al擊中反射器7al 并且而后擊中反射器7a2)，并且在傳感器系統(tǒng)中作為上升的電子流值記錄下來。相反，在過程區(qū)中存在成型件2時，該成型件2吸收被反 射的邊緣射束，并且所記錄的信號減少。此外，其它擊中所述傳感器 系統(tǒng)的散射電子的份額減少。因此可以報告是否有成型件2位于處理 室中。
權(quán)利要求
1. 用于借助于電子改變?nèi)S成型件(2)的特性的裝置，包括至少一個用于產(chǎn)生加速的電子的電子加速器(3a；3b)和兩個電子逸出窗(5a；5b)，其中所述兩個電子逸出窗(5a、5b)彼此對置布置，其特征在于，所述兩個電子逸出窗(5a；5b)和至少一個反射器(7a1；7a2；7b1；7b2)限制著處理室，在該處理室中能夠向所述成型件(2)的表面或者邊緣層加載電子，其中借助于傳感器系統(tǒng)能夠至少關(guān)于一個空間的維檢測在所述處理室內(nèi)部的能量密度分布。
2. 按權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述電子逸出窗(5a; 5b)的表面構(gòu)造為平坦的。
3. 按權(quán)利要求l或2所述的裝置，其特征在于，所述電子逸出窗 (5a; 5b)的表面彼此平行定向。
4. 按權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述電子逸出窗 的表面彼此間具有一個角度。
5. 按權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，至少一個電子逸出窗 的表面構(gòu)造為朝向所述成型件凹入的。
6. 按權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，至少一個電子逸出窗 的表面與所述成型件的幾何形狀相匹配。
7. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于第一機構(gòu)， 借助于該第一機構(gòu)能夠控制通過至少一個電子逸出窗(5a; 5b)的表 面發(fā)出的電子能量密度，從而通過所述電子逸出窗(5a; 5b)的各個 部分區(qū)域發(fā)出不同的電子能量密度。
8. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，至少兩個 反射器(7al、 7a2; 7bl、 7b2)鏡像對稱地布置在所述處理室的對置 的#面上。
9. 按權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述反射器(7al; 7a2; 7ab; 7b2 )是用于對所述處理室內(nèi)部的能量密度分布進(jìn)行檢測的 傳感器系統(tǒng)的組成部分。
10. 按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，能夠在至少兩個反 射器或者部分反射器上相對于地電位或者其它的電位檢測電壓。
11. 按權(quán)利要求8到10中任一項所述的裝置，其特征在于，能夠 檢測沿直角坐標(biāo)系的x、 y和/或z方向的能量密度分布。
12. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，至少一述電子逸出窗之間的位置運動。
13. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，至少一 個電子逸出窗(5a; 5b)構(gòu)造為真空密封的膜。
14. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，至少一 個電子逸出窗構(gòu)造為電子加速器和處理室之間的透氣的壓力級裝置。
15. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于傳感器系 統(tǒng)，借助于該傳感器系統(tǒng)可以依賴于成型件是否處于處理室中將所述 電子發(fā)生器的功率調(diào)節(jié)到一個過程所特有的數(shù)值上。
16. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于第二機構(gòu)， 借助于該第二機構(gòu)能夠控制電子從電子逸出窗中逸出的逸出方向。
17. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述電 子加速器構(gòu)造為帶狀輻射器或者軸向輻射發(fā)生器。
18. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述電 子逸出窗(5a; 5b)具有一個間距a，該間距a處于一個用間距系數(shù)f(0.5<f<1.5)從以下計算公式中產(chǎn)生的范圍內(nèi)<formula>formula see original document page 3</formula>Ub-加速電壓Pw-水的密度PG-在電子逸出窗之間的介質(zhì)的密度Pf-窗膜的密度 d產(chǎn)窗膜的厚度 k產(chǎn)l，1k2=l* (g/m2)"。
19.用于借助于電子改變?nèi)S成型件(2)的特性的裝置，在該方 法中借助于至少一個電子加速器(3a; 3b)來產(chǎn)生電子、使其加速并 且使其通過兩個對置的電子逸出窗(5a; 5b)的表面被輻射，其特征 在于，所述兩個電子逸出窗(5a; 5b)和至少一個反射器(7al; 7a2; 7M; 7b2)限制著處理室，在該處理室中向所述成型件(2)的表面或者邊緣層加載電子，其中借助于傳感器系統(tǒng)至少關(guān)于一個空間的維檢 測所述處理室內(nèi)部的能量密度分布并且調(diào)節(jié)所述電子逸出窗的間距，使得一個電子逸出窗(5a; 5b)受到的對置的電子逸出窗(5b; 5a) 的輻射的能量的影響能夠忽略不計。
20. 按權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，依賴于電子的加速 電壓和所述電子逸出窗(5a; 5b)的厚度和密度來調(diào)節(jié)所述電子逸出 窗的間距。
21. 按權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，在一個范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 所述電子逸出窗(5a; 5b)的間距a，該間距a用間距系數(shù)f ( 0.5<f<1.5 ) 從以下計算公式中產(chǎn)生6.67 * 10一7 ^~"2 _ pF 乂 , 久Ub-加速電壓 P w-水的密度PG-在電子逸出窗之間的介質(zhì)的密度Pf-窗膜的密度 d產(chǎn)窗膜的厚度k2=l* (g/m2)"。
22. 按權(quán)利要求19或21所述的方法，其特征在于，以恒定的速 度使所述成型件(2)穿過所述處理室并且同時向其加載電子。
23. 按權(quán)利要求19或21所述的方法，其特征在于，將所述成型 件送入所述處理室中并且在那里在靜止的狀態(tài)中通過一次性的或多次 的輻射過程向其加栽電子。
24. 按權(quán)利要求19或21所述的方法，其特征在于，以分步重復(fù) 模式中向所迷成型件加載電子。
25. 按權(quán)利要求19或21所述的方法，其特征在于，使所述成型 件在處理室中圍繞著在所述兩個電子逸出窗之間延伸的軸線旋轉(zhuǎn)并且 同時通過一次性的或者多次的輻射過程向其加栽電子。
26. 將按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法用于對塑料進(jìn)行改性、 對制藥業(yè)的產(chǎn)品/中間產(chǎn)品進(jìn)行消毒、對包裝進(jìn)行殺菌或/和消毒、對涂層進(jìn)行硬化或者對物品、水果或其它天然產(chǎn)物進(jìn)行殺菌或/和消毒的應(yīng) 用。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于借助于電子來改變?nèi)S成型件(2)的特性的一種裝置和一種方法，所述裝置包括至少一個用于產(chǎn)生加速的電子的電子加速器(3a、3b)和兩個電子逸出窗(5a、5b)，其中所述兩個電子逸出窗(5a、5b)彼此對置布置，其中所述兩個電子逸出窗(5a、5b)和至少一個反射器(7a1、7a2、7b1、7b2)限制著處理室，在該處理室中向所述成型件(2)的表面或者邊緣層加載電子，其中借助于傳感器系統(tǒng)能夠至少關(guān)于一個空間的維檢測所述處理室內(nèi)部的能量密度分布。
文檔編號A61L2/00GK101416267SQ200780009686
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者G·馬陶什, J·庫巴什, O·羅德, R·巴特爾, V·柯克霍夫 申請人:弗勞恩霍弗實用研究促進(jìn)協(xié)會