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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronenbestrahlungsgerät
mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, dessen Energie mindestens
im keV-Bereich liegt, einer Ablenkeinrichtung mit einer vom Elektronenstrahl durchlaufenen
Ablenkkammer und einer den Elektronenstrahl fächerartig verbreiternden Ablenkanordnung,
einer Strahlaustrittseinrichtung mit einem elektronenstrahldurchlässigen Fenster
und einer Fördereinrichtung, die ein zu behandelndes Gut durch den aus dem Fenster
austretenden Elektronenstrahl transportiert.
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Elektronenbestrahlungsgeräte dieser Art sind z. B. aus den deutschen
Auslegeschriften 1010 201 und 1244 972 sowie der deutschen Patentschrift
1204 342 bekannt.
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Es ist ferner bekannt, daß Elektronenstrahlen hoher Energie sowie
die durch sie erzeugte Röntgenstrahlung sehr gesundheitsschädlich sind. Der Gesetzgeber
hat daher die maximal zulässigen Strahlungsdichten und Dosiswerte durch die einschlägigen
Strahlenschutzvorschriften festgelegt (s. zum Beispiel Bundesgesetzblatt I S. 430
vom 24. Juni 1960, Erste Strahlenschutzverordnung).
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Bisher hat man den Strahlenschutzvorschriften dadurch Rechnung getragen,
daß man die Elektronenbestrahlungsgeräte in Strahlenschutzräume, z. B. Kammern aus
Spezialbeton usw., einbaute. Dies ist jedoch mit erheblichen Kosten verbunden und
setzt die Anpassungsfähigkeit der Anlage erheblich herab. Ein Transport der Abschirmung
ist in der Praxis nicht möglich.
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Diese Nachteile haben bisher verhindert, daß Elektronenbestrahlungsgeräte
in größerem Umfang eingesetzt wurden. Andererseits lassen sich durch eine Bestrahlung
mit Elektronen viele Pro: e@.3 schneller und wirtschaftlicher durchführen als mit
konventionellen Methoden. So läßt sich z. B. die Vernetzung oder Polymerisierung
von Kunststoffschichten, die Sterilisierung von Materialien und die Konservierung
von Nahrungsmitteln durch Elektronenbestrahlung nahezu augenblicklich durchführen,
während die konventionellen chemischen und% oder thermischen Verfahren einen verhältnismäßig
großen Zeitaufwand erfordern und außerdem häufig auch die Qualität des Produktes
beeinträchtigen. , Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe
zugrunde, ein Elektronenbestrahlungsgerät anzugeben, das allen Sicherheitsanforderungen
genügt und trotzdem wesentlich einfacher, billiger und anpassungsfähiger ist als
die bekannten Geräte. ; Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Elektronenbestrahlungsgerät
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede der genannten Einrichtungen
eine eigene Abschirmung hat und daß die Abschirmungen durch eine Sicherheitsvorrichtung
miteinander verriegelt sind, die beim Entfernen einer Abschirmung das Gerät abschaltet.
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Durch die Erfindung werden nicht nur die bisher erforderlichen großen
strahlungssicheren Ummauerungen u. dgl. sowie die kostspieligen Sicherheitsvorrichtungen
vermieden, die ein unbeabsichtigtes Inbetriebsetzen der Anlage während Reparaturen
verhindern, sondern es kann auch nicht der Fall eintreten, daß die Anlage aus Versehen
eingeschaltet wird, während sich noch eine Person innerhalb der Abschirmung befindet.
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Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet. Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an
Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt F i g. 1 eine Gesamtansicht einer Ausführungsform
des Elektronenbestrahlungsgerätes, F i g. 2 einen Seitenschnitt des Elektronenbestrahlungsgerätes
nach F i g. 1, F i g. 3 einen von vorn gesehenen Teilschnitt des Elektronenbestrahlungsgerätes,
F i g. 4 a ein Elektronenenergie l Eindringtiefendiagramm für Stahl, F i g. 4 b
ein Elektronenenergie! Eindrinatiefendiagramm für Blei, F i g. 5 in schematischer
Darstellung die Wirkung des Auftreffwinkels der Elektronen, F i g. 6 einen schematischen
Querschnitt einer Ausführungsform des Fördersystems nach F i g. 1, F i g. 7 die
Bahn- und Lageranordnung des Förderers nach F i g. 6, F i g. 8 eine Gesamtansicht
einer zweiten Ausführungsform des Elektronenbestrahlungsgerätes, F i g. 9 eine Stirnansicht
der Vorrichtung nach Fig.B. F i g. 10 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach F
i g. 8 mit offener Vorderseite.
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F i g. 11 einen Seitenschnitt der Vorrichtung nach F i g. 8, F i g.
1.2 eine dritte Ausführungsform des Elektronenbestralilun2se.erätes, F i g. 13 eine
andere Ausführungsform des Fördersystems nach F i g. 1 und F i g. 14 Einzelheiten
der Rollenverbindung des Förderers nach F i g. 13.
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Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung stellt eine Ausführungsform einer
für sich abgeschirmten Elektronenstrahl-Behandlungsapparatur für die Aushärtung
von Kunststoff oder kunststoffbeschichteten Industrieerzeugnissen dar.
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Ein Gleichstrom-Hochspannungserzeuger 10 ist über ein Kabel hl an
einen für sich abgeschirmten Elektronenstrahlerzeuger 12, der auf einer für sich
abgeschirmten Fördereinrichtung 13 angeordnet ist, angeschlossen. Zusammen mit dem
Kontrollpult 17 ergibt sich eine Anlage, wie sie in Industriebetrieben verwendet
wird.
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Das Stromversorgupgsgerät 1.0 ist vorzugsweise eine Isolierkerntransformatoranordnung,
d. h. in der Hauptsache ein Dreiphasentransformator-Gleichrichter mit Mehrfachsekundärkernen
für jede Phase.
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Der vom Gerät 10 gelieferte Strom wird dem Beschleuniger über ein
flexibles Koaxialkabel 11 zugeführt, dessen Länge verstellbar ist, so daß das Stromversorgungsgerät
an beliebiger Stelle bezüglich der übrigen Anlage angeordnet werden kann. Das Kontrollpult
17 kann ebenfalls an irgendeinem geeigneten Platz aufgestellt und an die anderen
erforderlichen Teile der Anlage durch geeignete Kabelverbindungen (nicht gezeigt)
angeschlossen werden.
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Der in F i g. 2 und 3 im einzelnen gezeigte Elektronenstrahlerzeuger
12 besteht aus einer Beschleunigeruntereinheit 14, einer abgeschirmten Ablenkkammer
15 und einer Basisabschirmung 16.
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Die Beschleunigeruntereinheit 1.4 besteht aus einem zylindrischen
Gefäß 20, in dem sich eine das Stirnende 23 des Gefäßes 20 durchsetzende Durchführungsmuffe
22 befindet, über die das Kabel 11 elektrisch an ein Beschleunigergehäuse 27 angeschlossen
ist, das in seinem Inneren einen Transformator
und eine Kathode
(nicht gezeigt) enthält. Die Kathode emittiert Elektronen, die durch geeignete Einrichtungen
(nicht gezeigt) elektrotatisch zu einem Strom oder Strahl fokussiert und durch eine
direkt unter dem Gehäuse 24 angeordnete Mehrelektroden-Beschleunigungssäule
25
beschleunigt werden. Die beschleunigten Elektronen treten in Form eines
Strahls 21 durch eine Öffnung 26 im unteren Gefäßende 27 in die abgeschirmte
Ablenkkammer 15 ein. Unmittelbar nach dem Eintritt in die Kammer 15 gelangt
der Strahl in den Bereich einer elektromagnetischen Ablenkeinheit 28,
die
ihn ständig in seitlicher Richtung ablenkt, so daß sich ein breiter, langgestreckter
Strahlfächer 29 ergibt. Dieser ausgefächerte Strahl tritt durch ein Fenster
30 aus dünner Metallfolie innerhalb der Basisabschirmung 16 aus der Kammer
15 aus.
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Derartige hochbeschleunigte Elektronen stellen eine potentielle Gefahr
für menschliches Leben dar, und zwar nicht nur als solche, sondern speziell wegen
der schädlichen Röntgenstrahlen, die beim Auftreffen derartiger Elektronen auf feste
Materie erzeugt werden. Bei dem vorliegenden Elektronenbestrahlungsgerät wird diese
schädliche Strahlung dadurch unschädlich gemacht, daß die gesamte Anlage in sich
mit einer Abschirmung ausgebildet ist, die nicht entfernt werden kann, ohne daß
die Elektronenquelle und damit jegliche Strahlung abgeschaltet wird.
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Die Erfindung wird zunächst an Hand der Ausführungsform nach F i g.
1 erläutert. Dabei sei beispielsweise angenommen, daß ein Elektronenstrahl von 20
mA auf maximal 500 kV beschleunigt und um 30° beiderseits der Strahlmittellinie
abgelenkt wird.
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Da die Elektronen erst nach ihrer Ablenkung gefährlich werden oder
schädliche Strahlung erzeugen, braucht die um das Strahlerzeugergehäuse angeordnete
Abschirmung nicht diejenige Dämpfungswirkung zu haben, welche die Abschirmung der
Ablenkkammer aufweisen muß. Das Gefäß 20 hat daher die Form eines doppelwandigen
Stahlzylinders aus 0,635 cm dicken Stahlblechen 31, die durch eine 2,54 cm
dicke Bleifüllung 32 getrennt sind, wobei der obere und der untere Abschluß
23 bzw. 27 durch 5,08 cm dicke Stahlplatten gebildet werden. Die Endplatte
23 hat die Form eines flachen Randringes, der an die Innenwand des Zylinders
20 angeschweißt ist und von der Durchführungsmuffe 22 durchsetzt wird.
Die untere Platte 27 ist eine große Ringscheibe, die an beide Wände des Gefäßes
20 angeschweißt ist. Diese Platte hat eine Mittelöffnung 26, die durch
die mit ihr fluchtende Säule 25 abgedichtet ist. Es ergibt sich also ein starkes
Druckgefäß, das im Betrieb mit Isoliergas mit einem Druck von 7 kg/cm= gefüllt ist.
Die an der Kathode erzeugten Elektronen werden durch das in der Säule 25 herrschende
Feld beschleunigt und treten durch die Öffnung 26 als Elektronenstrahl
21 in den Ablenkteil 28 ein.
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Nachdem die beschleunigten Elektronen den Ablenkteil 28 durchlaufen
haben und in die Kammer 15 eingetreten sind, treffen sie auf das Fenster
30.
Die meisten Elektronen treten durch dieses Fenster hindurch und in das
zu bestrahlende Gut ein, das sich auf der Fördereinrichtung 13 unterhalb
des Strahls befindet. Einige der Elektronen, die auf das Fenster, das Behandlungsgut
oder die darunter befindliche Förderunterlage auftreffen, erzeugen dabei Röntgenstrahlen,
die in unterschiedlichen Winkeln von dem getroffenen Material ausgehen. Diese möglicherweise
schädliche Strahlung darf nicht in einem das Sicherheitsmaß überschreitenden Umfang
aus der Vorrichtung austreten. Zu diesem Zweck sind die Wandungen der Kammer
15 und die Basisabschirmung 16 so ausgebildet, daß sie die schädliche
Röntgenstrahlung dämpfen oder abschwächen und auf unschädliche Werte, d. h. unterhalb
2,5 Millirad pro Stunde reduzieren.
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Um die Wandungen der Kammer 15 richtig berechnen zu können,
muß man sich vor Augen halten, daß die Eindringtiefe oder Reichweite derartiger
Röntgenstrahlung allgemein mit der Energie der Strahlung zunimmt und mit der Dichte
des bestrahlten Materials abnimmt. Diese Beziehung ist graphisch in F i g. 4 A und
4 B veranschaulicht. Drückt man die Reichweite oder Eindringtiefe durch Halbwertschichten
und die Energie durch das erzeugende Elektron aus, und verwendet man die allgemeine
Absorptionsgleichung I = 1o e-trx so kann jeder Fachmann diejenige
Wanddicke ermitteln, die für die Abschwächung der erzeugten Röntgenstrahlung auf
Werte unterhalb 2,5 Millirad pro Stunde erforderlich ist. Da jedoch die Röntgenstrahlenenergie
und -dichte allgemein mit der Elektronenstrahlenenergie und dem Strom ansteigt,
gelten die hier beispielsweise angegebenen Dickewerte lediglich für einen Strahl
von 500 KeV und 20 mA, während für stärkere Strahlen entsprechend dickere Wandungen
erforderlich sind. Umgekehrt können bei schwächeren Strahlen dünnere Wandungen verwendet
werden.
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Bekanntlich hängt die Eindringtiefe, gemessen in Richtung senkrecht
zur Oberfläche, vom Auftreffwinkel der Strahlung bezüglich der Auftrefffläche ab.
Das heißt, der Punkt, bei dem die Strahlung auf einen unschädlichen Wert abgeschwächt
ist, wird durch den Winkel, in dem die Strahlung auf die Oberfläche auftrifft, bestimmt.
Dies läßt sich besser an Hand der F i g. 5 verstehen, wo der Weg oder Strahlengang
eines auf einer Oberfläche 33 auftreffenden Strahles durch die gestrichelte Linie
34
angedeutet ist. X ist diejenige Entfernung von der Oberfläche, wo der Strahl
auf einen unschädlichen Wert abgeschwächt ist, wenn R die Reichweite der Strahlung
bei der Anfangsenergie G und 0 der Auftreffwinkel des einfallenden Strahles in bezug
auf die Oberfläche 33 sind. Unter diesen Voraussetzungen gilt die Gleichung: X=REsinö
Daraus läßt sich ohne weiteres die erforderliche Dämpfung oder Abschwächung bzw.
der erforderliche Widerstand, ausgedrückt durch die für die Kammerwandungen benötigte
Dicke, errechnen.
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Um die Herstellung zu vereinfachen, wurden für die Wandungen der Kammer
15 Platten aus Flußstahl verwendet. Diese Platten wurden so verschweißt,
daß in der Kammer ein Vakuum aufrechterhalten werden konnte. Die allgemeine Form
der Kammer 15 ähnelt der Mittelzone eines Pyramidenstumpfes, wie in F i g.
2 und 3 gezeigt. Diese Form wurde deshalb gewählt, um genügend Raum für einen 60°-Strahl
und für den Ablenkteil 28 bei Anpassung der Oberfläche der Kammer an das
Gefäß
20 für Vakuumzwecke zu gewinnen. Und zwar waren die Innenflächen
der Seitenwände 40 und 41 der Kammer 15 in einem Winkel von 66° zur Horizontalen
geneigt. Da die Strahlungsintensität dem Quadrat der Entfernung von der Strahlungsquelle
umgekehrt proportional ist und da mit zunehmendem n die Strecke X kleiner wird,
kann man die Kammerwandungen 40 und 41 mit zunehmendem Abstand vom Fenster 30 dünner
machen. Dadurch, daß man die Wandungen an ihren oberen Enden dünner macht, spart
man beträchtlich an Gewicht und Materialkosten.
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Um bei für den Schutz gegen ausleckende Strahlung ausreichender Dicke
einen einwandfreien Obergang zwischen der Kammer und dem Gefäß herzustellen, waren
die Außenflächen der Wandungen 40 und 41 im Winkel von 50° zur Horizontalen geneigt.
Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine waren
die Wandungen 40 und 41 an ihren oberen Enden je 17,8 em und an ihrer breitesten
Stelle 43 je 33 cm dick. Um die Kammer einwandfrei in der Basisabschirmung 16 bei
gleichwohl ausreichender Abschirmwirkung auszurichten, wurde die Außenfläche der
Kammerwandungen 40 und 41 auf einer Vertikallinie vom Punkt 43 zum Boden geschnitten
und um die Kammer herum ein 20,3 cm hoher Vierkantring 44 aus 7,6 cm dickem Stahl
geschweißt. Dieser Ring 44 ist mit Löchern (nicht gezeigt) versehen, die von auf
der Basis 16 angeordneten Führungsbolzen ; durchsetzt sind. Der Ring dichtet den
Zwischenraum oder das Spiel 45 zwischen der Kammer 15 und der Basisabschirmung 16
zusätzlich ab.
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Da der Einfallwinkel etwaiger gegen die Vorder-oder Rückwandungen
47 und 48 gerichteter Strahlung im Bereich oberhalb des Ringes 44 sehr klein ist,
brauchen diese Wandungen nicht dicker als 10,2 cm zu sein.
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Der Ring 44 überträgt nicht das Gewicht der Einheit auf die Basisabschirmung
16. Vielmehr wird das t gesamte Gewicht der Kammer 15 und des Beschleunigers 14
über die Fensteranordnung 49 auf zwei in der Basisabschirmung 16 angeordnete
Stützplatten 50 und 51 übertragen. Zwischen dem Boden der Kammer 15 und der Fensteranordnung
49 befindet sich eine Dichtung 46 aus geeignet verformbarem Material wie Indium,
so daß diese Verbindung vakuumdicht ist.
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Die Basisabschirmung 16 hat ebenfalls im wesentlichen Vierkantringform.
Und zwar hat bei der hier beschriebenen Ausführungsform die Abschirmung eine Höhe
von 40,64 cm und eine Wandstärke von 30,48 cm.
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Da die Fensteranordnung 49 durch eine Öffnung in der Basisabschirmung
durchgeführt werden muß, muß für einen angemessenen Schutz an dieser öffnung gesorgt
werden. Zu diesem Zweck ist die Fensteranordnung mit einer Lagerplatte 52 aus 10,2
cm dickem Blei versehen. Zur Luftkühlung des Fensters 30 ist ein Luftkanal
53 (gestrichelt dargestellt) einfach labyrinthisch durch die Lagerplatte 52 und
längs einer Seite des Fensters 30 geführt.
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Bekanntlich muß zwischen der Kathode und dem Fenster des Elektronenstrahlerzeugers
ein Vakuum bestehen. Zu diesem Zweck sind an den verschiedenen Verbindungsstellen
geeignete vakuumdichte Dichtungen angebracht und in der Rückwand 48 der Kammer 15
Einrichtungen zum Evakuieren dieses Gebietes vorgesehen. Diese Einrichtungen bestehen
aus einem Durchlaß 35 in der Rückwandung, einem darum angeordneten Vakuumflansch
36, einer Ionenpumpe 37 und einem an eine Vorpumpe (nicht gezeigt) anschließbaren
Vakuumventil 38. Um den Austritt etwaiger Streustrahlung aus dem Durchlaß 35 zu
verhindern. ist vor der Ionenpumpe 37 eine Abfangplatte 39 aus 2,54 cm dickem Blei
angebracht.
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Die Vorderwandung 47 ist ebenfalls mit einer öffnung 57 versehen,
durch welche die Ablenkeinheit 28 eingebracht werden kann. Diese Öffnung 57 ist
mit einem Stöpsel 58 von gleicher Dicke wie die Wandung 47 abgedichtet. Dieser Stöpsel
ist von einer Anzahl von elektrischen Durchführungskondensatoren 54 und Schraubenanordnungen
55 zum Einstellen der Ablenkeinheit durchsetzt.
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Damit sind die Ablenkkammer 15, die Basisabschirmung 16 und die Beschleunigereinheit
14 vollständig beschrieben. Wie in F i g. 1 gezeigt, muß jedoch eine in sich abgeschirmte
Gutfördereinrichtung, z. B. der Förderer 13 vorgesehen sein, um das Behandlungsgut
unter dem Strahl vorbeizuführen. In F i g. 6 bis 13 sind verschiedene Ausführungsformen
dieser Gutfördereinrichtung gezeigt.
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Die in F i g. 6 und 7 gezeigte Ausführungsforrn einer Fördereinheit
eignet sich besonders für die Handhabung großer, starrer Tafeln oder Platten, beispielsweise
Sperrholzplatten oder Furnierholzplatten, die mit einem durch Strahlung aushärtbaren
Kunststoffbelag beschichtet sind, so daß sie vor dem Aushärten mittels des Elektronenstrahls
nicht geneigt oder verkippt werden können.
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Der kritische Teil der Anordnung ist in einem in sich abgeschirmten
Gehäuse 60 in Form eines Hohlkastens eingeschlossen. Das Gehäuse 60 ist unterhalb
der Basisabschirmung 16 und der Ablenkeinheit 15 so angeordnet, daß der Strahl in
seiner gesamten Ausdehnung durch einen Schlitz 63 in der Gehäuseoberfläche in das
Innere des Gehäuses 60 eintritt. Das Gehäuse 60 hat ferner Stirnwandungen 73 und
74 mit Schlitzen 61 bzw. 62 von solcher Höhe und Breite, daß sie eine Förderbühne
67 und das Behandlungsgut aufnehmen können.
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y Das Gehäuse ist mit der Basisabschirmung 16 mechanisch verblockt,
so daß sein Inneres erst dann zugänglich ist, wenn die Basisabschirmung 16 zuvor
entfernt worden ist. Ebenso ist natürlich die Basisabschirmung 16 mechanisch mit
dem Ablenkteil 15 verblockt, so daß sie nur nach vorheriger Entfernung des Ablenkteils
15 entfernt werden kann. Beim Entfernen des Ablenkteils 15 wird natürlich der Strahl
automatisch unterbrochen, da in diesem Fall das Vakuum in der Kammer 15 sofort verschwindet,
so daß Luft an die Kathode gelangen kann und diese dadurch augenblicklich zerstört
wird.
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Direkt unter dem Schlitz 63 in Ausrichtung mit dem Strahlengang ist
ein Sockel 64 mit einer trogförmigen Vertiefung 59 in seiner Oberfläche angebracht.
Der Boden dieses Troges 59 ist höher als die Stirnschlitze 61 und 62. Die Stirnwandungen
73 und 74 sind so ausgebildet, daß die Schlitze in der Längsrichtung Y des Förderers
verlängert werden. Indem man diese Schlitze so lang wie möglich bei möglichst geringer
Höhe macht und unter dem Niveau der Oberfläche 59 anordnet, erreicht man, daß eine
etwa in diese Schlitze eintretende Strahlung in einem Winkel eintritt. Die in dieser
Weise auf die Schlitzwände auftreffende Strahlung tritt entweder durch
die
Wandungen hindurch und wird dabei abgeschwächt oder aber wird mehrere Male reflektiert
und dabei ebenfalls abgeschwächt; denn die Energie von derartig reflektierten Röntgenstrahlen
verringert sich mit jeder Reflexion um einen Faktor von tausend. Die für diese Schlitze
und Stirnwandungen erforderlichen Abmessungen hängen von der Strahlenenergie und
der Größe des Behandlungsgutes ab und können ohne weiteres errechnet werden.
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An jeder Seitenwand sind zwei Führungsbahnen oder -nuten 65 und 66,
welche die Räder 72 und 71 einer fahrbaren Plattform oder Bühne 67 aufnehmen, angeordnet.
Diese Führungen sind so ausgelegt, daß die Bühne 67 stets mit der gleichen
Oberfläche nach oben gewandt ist, so daß die Bühne sowohl als Förderer als auch
als Heber arbeitet. Durch diese Führungen wird ferner die Bühne über den Sockel
64 angehoben, um sicherzustellen, daß etwaige beim Auftreffen des Strahls auf entweder
die Bühne oder das Behandlungsgut erzeugte Strahlung höher liegt als die Stirnschlitze
und beim Eintreten in diese Schlitze reflektiert und abgeschwächt wird.
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Die Bühne 67 wird durch eine im Kanal 66 geführte Kette
68, die drehbar mit dem Vorderrad 71
der Bühne gekuppelt ist, angetrieben.
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Da diese Führungen einander kreuzen müssen, muß verhindert werden,
daß das nachlaufende oder Hinterrad 72 an der Kreuzungsstelle in die falsche Spur
läuft. Dies wird dadurch erreicht, daß die Spur 66 eng oder schmal gegenüber
dem Nachlaufrad 72
gemacht wird, wie in F i g. 7 gezeigt. Das heißt, das Nachlaufrad
72 sollte so breit sein, daß es nicht in die Spur 66 einlaufen kann. Natürlich muß
die Spur 66 tief genug sein, um die Kette 68 aufzunehmen.
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An der Gehäuseaußenseite sind U-Kanäle 69 und ; 70 vorgesehen,
um sicherzustellen, daß die Bühne ihrem vorgeschriebenen Laufweg folgt. Diese Kanäle
haben natürlich die gleichen Abmessungen wie die Führungsnuten 65 und 66 und sind
so angeordnet, daß die Bühne bei ihrer Bewegung stets mit der gleichen Fläche nach
oben gerichtet ist.
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Wie bereits erwähnt, gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung
die erforderliche Sicherheit ohne Vorhandensein einer getrennten Schutzummantelung.
Eine solche Ummantelung ist entbehrlich, da die Eigenabschirmung des Beschleunigungsgefäßes
und der Ablenkkammer zusammen mit der speziellen Handhabung des Behandlungsgutes
gewährleistet, daß keine Strahlung aus der Anlage austreten kann.
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Ferner ist die mechanische Verblockung so, daß bei dem Versuch, das
Gefäß von der Kammer oder die Kammer von der Basisabschirmung ohne vorherige Abschaltung
des Strahls zu entfernen, sofort das Vakuum aufgehoben wird, so daß Luft mit der
Kathode in Berührung kommen kann. Da die Kathode in der Hauptsache ein heißer Draht
ist, würde sie in diesem Fall sofort verbrennen. Da ferner das gesamte Gewicht der
Kammer und des Gefäßes, ungefähr 5443 kg, von der Fensteranordnung getragen wird,
kann das Fenster nicht ohne vorherige Entfernung des Gefäßes und der Kammer entfernt
werden. Es kann also keine der verschiedenen Sicherungen entfernt werden, ohne daß
der Strahl automatisch unterbrochen wird. Ebenso ist die Förderrinne lang genug,
um auf die Schlitze gerichtete Elektronen abzuschwächen, und so klein, daß ein Mensch
nicht eindringen kann, ohne zuvor die Ablenkkammer unter automatischer Abschaltung
des Strahls zu entfernen. Außerdem entfällt gänzlich die Möglichkeit, daß jemand
in einer Ummantelung oder Ummauerung eingesperrt ist, während die Anlage in Betrieb
ist.
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Das in F i g. 8 gezeigte Elektronenbestrahlungsgerät, bei dem eine
zweite Ausführungsform der Eigenabschirmung realisiert ist, ist für die Behandlung
von flexiblem Gut wie Polyäthylenblättern oder -folien gedacht. Dabei sind die Energieversorgung
10, das Kabel 11, die Beschleunigereinheit 14, die in sich
abgeschirmte Kammer 15 und die Kathode 17 mit den entsprechenden Einheiten der Anlage
nach F i g. 1 identisch. Zum Unterschied von der Anlage nach F i g. 1 ist jedoch
eine andersartige Basisabschirmung 90 vorgesehen, die speziell für die Behandlung
von flexiblem Gut wie Blattgut oder Filmgut geeignet ist. Eine Quelle von Blattgut,
beispielsweise ein Herstellungsturm 91 ist der Bestrahlungsanlage so vorgeschaltet,
daß das Blattgut beim Ablaufen vom Turm in die Basisabschirmung 90 einläuft.
Dort ist eine Aushängvorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet, über die das Blattgut
zur Bestrahlung läuft, wonach es aus der Basisabschirmung 90
austritt und
durch eine Aufwickelvorrichtung 92 aufgewickelt wird.
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Die Aufwickelvorrichtung 92, der Filmerzeugungsturm 91 und
die Aushängvorrichtung stellen bekannte Einrichtungen dar, so daß sie hier nicht
im einzelnen beschrieben werden. Da jedoch die Basisabschirmung 90 einen
wichtigen Bestandteil dieser Ausführungsform der Erfindung bildet, sollen ihre besonderen
Merkmale an Hand der F i g. 9, 10 und 11 erläutert werden.
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Die Basisabschirmung 90 hat die Form eines großen Stahlgehäuses,
in dem ein schubladenartiger Kasten 94 auf Gleitern verschiebbar gelagert
und zwei schraubenbetätigte Antriebsstangen 95 unterhalb des Kastens 94 in
Kanälen 93 angeordnet sind. Der Kasten 94 ist offen und seine Vorder-
und Rückwandungen sind als Stahl-Blei-Stahl-Schichtplatten ausgebildet.
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In der Mitte der Basisabschirmung 90 befindet sich auf zwei
Stützplatten 96 und 97 eine Fensteranordnung 98, die durch das Gewicht
der Ablenkkammer und des Beschleunigergefäßes gegen die Stützplatten gedrückt ist.
Die Basisabschirmung hat ferner einen Labyrinth-Luftkanal 99. Die untere
Platte 100 der Basis 90 ist mit einer Ausnehmung versehen, so daß die Vorderwand
101 des Kastens 94 im geschlossenen Zustand bündig mit der Vorderseite
der Basisabschirmung abschließt und dennoch im Boden des Kastens 94 Schlitze 102,
durch die das Gut treten kann, vorhanden sind. Direkt unter der Vorderwand des Kastens
94 befindet sich ein Halter 92, der Rollen 103 trägt.
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Direkt oberhalb der Schlitze 102 und der Rollen 103
an der Vorderwand 101 des Kastens befindet sich ein Sims 104, der die Schlitze
102 gegen Röntgenstrahlen abschirmt. Zwischen den Schlitzen 102 befindet
sich eine den Durchtritt von Elektronen durch die Schlitze verhindernde magnetische
Elektronenfalle 120. Jede Seitenwand hat eine Kerbe 105, in welche
die Deckplatte 106 bei herangezogenem Kasten 94 paßt. Gewünschtenfalls
kann am Boden des Kastens eine wassergekühlte Targetplatte 107 so angeordnet sein,
daß sie sich bei geschlossenem Kasten direkt unter der Fensteranordnung befindet.
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Um bei geöffnetem Kasten 94 das Bedienungspersonal angemessen
zu schützen, besteht die Rückwandung
108 ebenfalls aus einer Stahl-Blei-Stahl-Schichtplatte,
welche die Öffnung vollständig abdichtet und als Abschirmung zwischen der Strahlenquelle
und dem Bedienungspersonal dient, wenn der Kasten 94 bei in Betrieb befindlicher
Maschine herausgezogen wird. Um unter diesen Umständen das Bedienungspersonal zusätzlich
zu schützen, ist die Vorderseite der Basisabschirmung 90 mit zusätzlichen Mantelteilen
110 und 111 beiderseits der öffnung des Kastens sowie mit der Deckplatte
106 versehen, die nur dann geöffnet werden kann, wenn sie sich in Ausrichtung mit
den Kerben 105 in den Seitenwänden des Kastens befindet.
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Sowohl die Mantelteile 110 und 111 als auch der Deckel 106 haben eine
solche Länge und Materialstärke, daß sie das Bedienungspersonal so lange gegen Röntgenstrahlen
schützen, bis die Rückwand des Kastens das Fenster abdeckt oder sich zwischen dem
Fenster und der Bedienungsperson befindet.
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Am Halter 96 ist eine Stahlplatte 112 befestigt, so daß der Kasten
nicht gänzlich aus der Öffnung entfernt werden kann. Diese Platte 112 dient außerdem
als Abschirmung gegen Strahlung, die in einer direkten Linie über die Oberseite
der Vorder- oder Rückwand des Kastens gerichtet ist.
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F i g. 12 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform des Elektronenbestrahlungsgerätes,
bei der der schubladenartige Kasten durch einen Rundkopf 120 ersetzt ist, der drehbar
zwischen der Basisabschirmung 121 gelagert ist, die in ihrem unteren Teil eine halbkreisförmige
Ausnehmung 122 hat, die den Kopf 120 aufnehmen kann. Der Kopf selbst hat eine Anzahl
von Schaufelarmen 123, die beim Drehen des Kopfes Bestrahlungsgutpakete
124 von einer Fördereinrichtung aufnehmen und nach oben stoßen. Durch die
Umdrehung des Kopfes werden die Pakete unter das Fenster befördert, wo sie bestrahlt
werden, um anschließend auf eine zweite Einrichtung wie den Förderer 126 ausgetragen
zu werden, der die bestrahlten Pakete wegtransportiert.
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Durch genaues Einpassen des Kopfes 120 in die Ausnehmung 122
wird verhindert, daß Elektronen austreten, und wird die Strahlung durch die Dicke
des dazwischen befindlichen Materials und die Labyrinthwirkung des gekrümmten Raumes
zwischen den Wänden der Ausnehmung und den Schaufelarmen abgeschwächt.
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F i g. 13 und 14 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der
Fördereinrichtung 13. Dabei handelt es sich hauptsächlich um eine Niveaurinne, die
aus einem Bett 161 besteht, auf dem Wandungen 162a und 162b angeordnet sind.
Die Rinne ist über eine Strecke von ungefähr 3,3 Metern von der Basisplatte 16 durch
eine Anzahl von Platten 163, 164, 165 und 166 abgedeckt. Längs jeder Seite des Bettes
161 sind durchlaufende Rollenketten 167 und 168 angeordnet, die durch eine Anzahl
von Latten gekoppelt sind. Die Anzahl der erforderlichen Latten oder Stangen hängt
von der Länge und Steifigkeit des Behandlungsgutes ab. Ist das Behandlungsgut beispielsweise
eine Sperrholzplatte von ungefähr 1,3 X 2,6 m, so kommt man mit Latten im Abstand
von jeweils ungefähr 0,6 m aus. Bei derartigem Behandlungsgut haben die Endlatten
vorzugsweise Anschläge 170, um zu verhindern, daß sich die Sperrholzplatte verschiebt.
Die Ketten 167 und 168 sind jeweils durch synchronisierte, motorisch angetriebene
Kettenräder 171, von denen nur eines gezeigt ist, angetrieben. Jeweils im Abstand
von ungefähr 2,6 m ist ein Paar von bleigefüllten Stahlrollen 172 und 173
von 5,08 cm angeordnet.
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An Hand der F i g. 14 sollen Einzelheiten dieser Rollen und ihrer
Verkopplung mit den Ketten beschrieben werden. Der Einfachheit halber ist nur ein
Ende des Rollenpaares und eine Kette gezeigt. Die Kette 168 besteht aus einer Anzahl
von Seitenplatten 174, die durch Stifte 175 verbunden und durch Hülsen 176 getrennt
sind, so daß die Kette einer gewöhnlichen Fahrradkette ähnelt.
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Die Rolle 172 hat eine längs ihrer Achse und über der Kette 168 a
verlaufende Welle 177, mit der auf der Außenseite der Kette ein Verbindungshebel
178 drehbar verbunden ist. Auf der Außenseite des Hebels 178 ist drehbar auf der
Welle 177 eine Kugellagerlaufbahn 179 in Form eines Rades angeordnet. Die
Rolle 173 ist etwas kürzer als die Rolle 172, um Platz für eine kurze Welle 180
und einen drehbar mit dieser und mit der Kette 168 verbundenen Verbindungshebel
181 zu schaffen.
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Die Funktion dieser Rollen soll an Hand der F i g. 13 erläutert werden.
Wenn die Rollen durch Bewegen der Ketten längs des Bettes der Förderrinne gezogen
werden, unterlaufen sie mit minimalem Spiel z. B. in der Größenordnung von
1,6 mm die Platte 163, die erheblich dicker ist als die folgende Platte 164.
Sobald die Rollen diese überhängende oder ausladende Lippe freigeben, läuft die
vordere Rolle 173 über eine Rampe 183 von ungefähr 12,7 mm Höhe auf ein niedrigeres
Niveau 161 a des Rinnenbettes hinunter. Diese Bewegungsfreiheit hat die Rolle 173
auf Grund des Hebelgliedes 183. Zugleich erfassen die Rollenlagerräder 179 an den
Enden der hinteren Rolle 172 die Spur oder Führung 184 an den Rinnenseitenwänden
162a und 162b. Diese Führungen haben jeweils eine nach oben stehende Förderkante,
die bewirkt, daß die hintere Rolle 172 in der Luft über das Rinnenbett angehoben
wird. Bei angehobener Rolle 172 besteht zwischen ihr und den Deckplatten 164, 165
und 166 der Rinne ein nur minimaler Spielraum, wobei eine etwa durch diesen Spielraum
hindurchtretende Strahlung durch die überhängende Lippe oder Leiste, die durch die
Deckplatte 163 gebildet wird, abgeschwächt wird. In der Mitte der Rinne überlappen
sich die beiden Rollen, so daß die Strahlung in diesem Bereich blockiert wird. Eine
etwaige äußere Strahlung, die längs der Oberseite der Ketten sich ausbreitet, wird
durch die L-förmigen Abschirmungen 185, welche die Ketten und Kettenräder überdecken,
blockiert bzw. abgeschirmt.
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Der Abstand zwischen den Rollenpaaren ist durch die Länge des Behandlungsgutes
und durch das Erfordernis bestimmt, daß sich stets mindestens ein Rollenpaar zwischen
dem Fenster 130 und der überhängenden Lippe der Deckplatte 163 befinden sollte.
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Gewünschtenfalls kann die Deckplatte 165 abnehmbar ausgebildet sein,
so daß dadurch das Innere der Rinne zugänglich wird. Diese Platte kann, wenn sie
abnehmbar ist, mechanisch so verblockt sein, daß zuerst die Ablenkkammer 15 zusammen
mit der Basisabschirmung 16 entfernt werden muß, ehe diese Platte abgenommen werden
kann. Ferner können auch elektrische Sperren hiermit so gekoppelt sein, daß der
Strahl bei Entfernung der Deckplatte augenblicklich abgeschaltet wird.