專利名稱：用于減少圓形裝置中的箔褶皺的組件和方法
技術領域：
本發明涉及用于減少電子束發生器的電子出射窗箔中的褶皺的組件和方法，這些褶皺可能由于在裝配過程中出現過剩的箔而產生，并且所述箔被結合到所述托板上。
背景技術：
電子束發生器可以在物品消毒中使用，例如在包裝材料消毒，食品包裝或醫療器械消毒中使用，或者它們可以被使用于例如墨的固化中。通常，這些設備包括由至少箔和托板形成的電子出射窗組件。所述托板，優選地由銅制成，其具有多個孔，在操作期間所述電子通過該孔將從電子束發生器射出。所述托板形成所述電子束發生器的真空密封外殼的壁，并且為了維持所述真空，該托板孔上覆蓋了箔。所述箔的厚度約6-10 μ m，并且優選地由鈦制成。由于薄，大部分的電子能夠穿過它。所述箔通過結合(bond)在托板的周圍或者附近而被密封到該托板。術語“結合”在此處應當解釋為通常術語。可能的結合技術可以是激光焊接，電子束焊接，釬焊，超聲波焊接，擴散結合和膠合。在裝配過程中所述箔的精細處理期間，可能會出現過剩的箔，例如由于箔被拉伸或者因其他方式。由于箔和托板在結合線上被彼此相互固定，一旦在所述外殼內應用真空時，過剩的箔可能在箔中引起褶皺。大的褶皺不利于電子束發生器的操作，不僅是因為降低讓電子通過的效率，也是因為沿著褶皺出現的裂縫的風險。所述箔確實是非常易壞的。
發明內容
因此，本發明的目標是提供托板和出射窗箔的組件，托板被設計為有效地、周密地減少箔中的褶皺。所述目標通過用于電子束裝置的托板和出射窗箔的組件來實現，托板被設計為減少箔中的褶皺，這些褶皺可能由于在裝配過程中出現過剩的箔而產生，沿著閉合的結合線將箔結合到托板上，限定大體上圓形的區域，在該區域內，所述托板安裝有孔和箔支承部分，以及在該區域內，箔適于用作電子束裝置的真空密封外殼的壁的一部分。所述組件具有的特征是，在所述區域內，托板設置成孔和箔支承部分相互間隔(alternately)的模式，當在外殼內形成真空時，所述模式適于形成充分地吸收任何過剩的箔的拓撲輪廓(profile)。重要的是要意識到需要留神由例如箔的拉伸引起的過剩的箔出現在哪里。托板和箔在結合線上彼此相互連接，并且箔和托板間的任何運動可以引起過剩的箔在一些區域的堆積，也可能會引起褶皺。因此，需要盡可能多的將過剩的箔直接向下吸收進入托板，也就是沿著垂直于托板的平面的方向吸收進入托板。因此，箔可以受控不沿著托板的平面的方向相對于托板進行大幅移動。所述用詞“吸收”在此處以及在下文中被用于表示箔應該以下述方式被接收到輪廓表面上，該方式即允許任何額外的箔區域以受控的方式向下凸起，從而產生“張緊的”箔。所述用詞“張緊的”在此處以及在下文中被用于表示在外殼內形成真空時箔不能形成大的、不受控制的褶皺。然而，箔沒有張緊在此意味著在箔中引起了拉伸應力。在目前的優選實施方式中，在所述結合線內，箔和托板的區域通過具有軸向軸、徑向軸和角度軸的柱狀坐標系來明確，其中所述軸向軸與托板的軸向中心軸在一條直線上，以及所述徑向軸在大體上呈圓形的結合線內與托板的半徑在一條直線上。所述吸收通過位于孔中的箔的主要(dominant)彎曲圍繞著所述徑向軸或者所述角度軸形成這樣的方式實現。人們已經意識到托板的模式應當促進箔的單向彎曲并且盡可能避免雙向彎曲。人們已經發現有害的褶皺更有可能發生在箔高度地雙向彎曲的區域。在本發明中，通過給予箔圍繞著所述徑向軸或者所述角度軸的主要彎曲從而在很大程度上減少雙向彎曲。所述用詞“主要彎曲”在此處以及在下文中被解釋為本質上單向彎曲，或者包括次要的或小的雙向彎曲分布的單向彎曲。完全消除箔的雙向彎曲是很難的，但是如果箔被迫沿著一個方向最大程度地凸起或彎曲，從而沿著該方向形成主要彎曲，那么可以減少在任何其他方向的額外的、較小的彎曲的影響。所述主要彎曲既可以運用于在每個所述托板的單獨的孔中希望箔應該怎樣局部地彎曲的情況，也可以運用于希望箔應該怎樣整體地(也就是在許多鄰近的孔中)彎曲的情況。
目前本發明的優選的實施方式在從屬權利要求3-9中描述。本發明也包括減少電子束裝置的出射窗箔中的褶皺的方法，這些褶皺可能由于在裝配過程中出現過剩的箔而產生，沿著閉合的結合線將箔結合到托板上，限定大體上圓形的區域，在該區域內，托板設置成有孔和箔支承部分，以及在該區域內，箔適于用作電子束裝置的真空密封外殼的壁的一部分。所述方法包括在所述區域內在托板中設置孔和箔支承部分相互間隔的模式的步驟，當在所述外殼內形成真空時，所述模式適于形成充分地吸收任何過剩的箔的拓撲輪廓。本發明還包括在填充機中為包裝容器消毒的方法。所述方法包含使用包括如權利要求I所述的組件的電子束發生器的所述步驟。
在下文中，將參照所述附圖對本發明的目前優選實施方式進行更詳細的描述，在這些附圖中圖I為根據現有技術所示的電子束發生器的橫截面示意圖，圖2所示為根據本發明所述的組件的第一實施方式的橫截面示意圖，該組件被安裝到電子束發生器的部分示出的外殼上，圖3所示為圖2中的所述實施方式的俯視示意圖，圖4所示為圖2中的所述實施方式的所述托板和所述箔的等比截面圖，圖5a所示為具有穿過所述輻條的橫截面的所述托板的局部橫截面，圖5b所示為類似于圖5a的呈現有箔的圖，圖5c所示為類似于圖5a的呈現有穿過所述孔的橫截面的圖，圖5d所示為類似于圖5c的呈現有所述箔的圖，圖6所示為在一個空間中，沿角方向Θ，所述箔和成對的輻條的局部橫截面的非常概要的展示，以及圖7是一個單獨孔和所述箔的部分的圖解。
具體實施例方式圖I所示為電子束發生器10的實例的示意圖。所述裝置包括電子出射窗12，電子通過該電子出射窗向將要被輻射的目標傳送。根據所述被公開的設計，所述電子束發生器10通常包括真空室14，在該真空室中安裝有燈絲16和控制柵格18。所述燈絲16優選由鎢制成。當電流通過所述燈絲16時，所述燈絲的電阻導致所述燈絲被加熱到大約2000°C的溫度。該加熱引起所述燈絲放射電子(云。所述控制柵格18設置在所述燈絲16的正前方并以可控的方式幫助分配電子。電子被所述柵格18和所述出射窗12之間的電壓加速。所述電子束發生器10通常表示低壓電子束發射器，該發射器通常的電壓低于300kV。在被公開的設計中，所述加速電壓大約為70-85KV。就每個電子而言，此電壓造成70-85keV的動能。如圖2所示，所述電子出射窗12是托板22和電子出射窗箔20的組件。箔20被附加到托板22的外表面24上，該外表面24在圖2中被視為托板的上表面。因此，托板22
被安裝在箔20的內側之上，也就是箔20正面對周圍環境，然而托板22正面對電子束發生器10的真空室14的內部。沿著連續的結合線26 (在圖中只顯示為兩個點)將箔20附加到托板22上。結合線26的整體以及以其為界的所述區域在圖3中用虛線表示，該圖顯示了圖2的所述組件。在優選的實施方式中，托板22和箔20是圓形的并且結合線26圍成了圓形區域。將箔20結合到托板22上的可能的技術可以是例如激光焊接，電子束焊接，釬焊，超聲波焊接，擴散結合和膠合。結合線26是連續的，從而能夠維持所述電子束裝置內的真空。所述用詞“連續的”被用于明確所述線是環形的或者閉合的。箔20對電子來說基本上是透明的，并且其優選由金屬制成，例如鈦，或者是由多種材料的疊層結構制成。箔20的厚度大約為6-10 μ m。托板22為箔20的支承。在所示實施方式中，所述托板包括兩個構件，支承所述箔20的中心部分的第一托板構件22a和具有框架形狀的設置有箔結合線26的第二托板構件22b。所述用詞“框架”在此處應當解釋為具有中心孔結構的部件。而且，應當將其定義為結合線26沿著所述孔結構延伸但是仍處在所述框架的圓周內。結合線26優選地從所述框架的所述圓周延伸一定距離。此外，至少形成一條結合線26。因此，可以形成兩條或者更多的結合線。例如，在所述框架上可以形成內圈結合線和外圈結合線，并且兩條線例如可以是互為同心的。在組裝狀態下，兩個托板構件22a和22b互相結合。兩個構件22a和22b可由不同的材料制成，或者由相似的材料制成。在目前優選實施方式中，第一個托板構件22a由銅或者鋁制成，第二個托板構件22b由不銹鋼制成。從圖2中可以看到，結合線26被定位在高臺30上。所述托板的第二個構件22b，也就是所述框架，以與所述第一個托板構件22a相關聯的方式被定位，以至于所述框架的上表面形成高臺30，也就是它形成了位于比所述第一托板構件22a的上表面32更高的水平面上的表面，該表面意味著比所述第一托板構件22a的上表面32提高了。圖4所示為目前優選實施方式的托板22和箔20的等比截面圖。在該圖中，表明箔20受到電子束發生器10內部的真空的作用。為方便描述本發明，以及更清晰地定義結合線26內的箔20和托板的區域，已經將傳統圓柱坐標系加入該圖。坐標系的表示為z的所述軸向軸或軸向方向與托板22的軸向中心軸對準在同一條直線上。表示為r的徑向軸或方向與在大體呈圓形的結合線26內的圓柱托板的半徑對準。最后，所述坐標系擁有表示為Θ的角度軸或角度方向，它定義了沿著虛擬平面圍繞托板(z方向)的軸中心軸旋轉360°的方向，所述虛擬平面垂直于托板(z方向)的軸向中心軸和徑向軸r。從坐標系視角來看應該是平面的虛擬平面，實質上與托板的外表面24相一致。然而，下文將表明托板22的上表面24不是平面的。從圖4中可以看到，托板22的橫截面是圍繞所述軸向軸z旋轉對稱的。如圖3所示，第一個托板構件22a設置有 多個孔28，電子能夠穿過該孔。而且，托板22設置有箔支承部分34。一般地，箔支承部分34 —起組成圍繞孔28的區域，當在電子束裝置10裝有真空時，該區域至少大體上與箔20相接觸但是沒有連接。在結合線26圍成的區域內，托板22可設置成孔28和箔支承部分34相互間隔的模式，當在外殼中形成真空時，該模式適于形成基本上吸收任何過剩的箔的箔20的拓撲輪廓(profile)。通過吸收過剩的箔，可以避免產生或者至少在很大程度上減少褶皺。所述用詞“拓撲輪廓”用于描述箔20將具有非平面的輪廓表面，在該輪廓表面中，相對于彼此，一些區域或點被提高并且一些區域或點下沉。在目前優選實施方式中，孔28和箔支承部分34的模式被設計為這樣的形式，即在孔28中，箔20的主要彎曲圍繞著所述角度軸Θ形成。在本發明的發明內容中詞義已經被界定的主要彎曲正被形成，由于在通過結合線26圍出的區域內，托板22的箔支承部分34提供了沿著所述徑向軸r在所述軸向軸方向的變化。所述變化被作為沿著所述徑向軸r延伸的同心波形36提供。沿著所述角度軸方向Θ，在結合線26圍出的區域內，托板在所述軸向軸方向z上沒有或者只有微小的變化。如圖5a所示的表示為36的波形包括一些有不同半徑和振幅的波。由于在通過結合線26圍出的區域中，托板22的箔支承部分34提供了通過徑向定向輻條40相互連接的同心環38 (見圖3)，因而形成了波形36。徑向定向輻條40和同心環38明確了孔28的邊界，并且同心環38與波形36的波峰吻合。在目前優選實施方式中，有四個分別表示為38a，38b，38c，38d的同心環，在第一個托板構件22a和由第二個托板構件22b的托盤構成的額外的環中，所述額外的環與所述前四個環是互為同心的。在圖5a中最易看見，在同心環38之間的輻條40的上表面不是平面的，而是弧形的，因此，形成所述波形36的低谷。在最里面的環38a內，也就是在托板22的中心，配置有中心孔X。另外，在圖3中可以看到在徑向方向Θ中的輻條40的寬度比處于相同方向的孔28的寬度小幾倍。此外，在兩個環之間的空間的輻條40不需要與位于鄰近空間的輻條對準在一條線上。然而，在可選擇的實施方式中它們可以對準在一條線上。為了簡化，圖5a和5b只顯示了通過輻條40的橫截面以及圖5c和5d只顯示了通過孔28的橫截面。應該了解至IJ，沿著徑向軸r的直截面可既包含輻條40也包含孔28。從圖3可以進一步看到在徑向方向r中的同心環38的厚度比在徑向方向r中的孔的延展部小許多倍。在角方向Θ的輻條40的厚度大約為O. 4mm，并且在徑向方向r的同心環38的厚度大約為O. 4mm。孔28在徑向方向r比在角方向Θ上有更長的延展。在所述實施方式中顯示在徑向方向r的延展至少是在角方向Θ的延展的兩倍。由于通過結合線26圍出區域的圓形形狀，孔28在角方向Θ沒有相等的延展。距離托板22的中心最近的孔的端部在所述角方向Θ有最小的延展，也就是最小寬度。孔28向托板22的中心逐漸變小。箔支承部分34的數量和孔28的數量之間的分布和相互關系影響所述電子出射窗的電子透明度和箔20的冷卻。與箔支承部分34相比，大的和/或許多的孔28產生較差的箔20的冷卻效果，然而與孔28相比，大的和/或許多的箔支承部分34產生較差的電子透明度。孔和箔支承部分的模式需要在每個具體的應用中得到優化。托板22在軸向方向z的厚度也會影響冷卻和電子透明度，而且從例如圖4所示，托板22的厚度正在變化。托板的中心是最薄的，大約為2mm,但是托板的周界是最厚的,大約為5mm。在最外層空間的輻條40和孔28沒有一直向外延伸到所述第二個托板構件22b，而是在離它有一段距離處結束，以便第一個托板構件22a的外周界形成連續的凸緣42。在所示實施方式中，此凸緣42并不被算作在波形36中的波峰的同心環，而是被算作緊挨著作為 第二個托板構件22b的高臺30的最外圍同心環的平面表面。這在圖5a-5d中表明。當實施真空時，箔20正位于托板22的箔支承部分34之上，并且從而跟隨波形36延伸。然而，在第一和第二托板構件22a，22b之間的拐角處，箔20將不被支承，正如在圖5b和5d中所看到的那樣。前面已經闡明，在結合線26圍出的所述區域內，沿著角方向Θ，托板22在軸向方向z上沒有或只有微不足道的變化。圖6所示為在一個空間中，沿角方向Θ，箔20和成對的輻條40的局部橫截面的概要視圖。目的是舉例說明當實施真空時箔20在此方向的拓撲輪廓。正如所看到的，箔20將被具有同等高度的輻條40支承，但是會微微隆起或者在孔28中向內彎曲。該彎曲在此將圍繞徑向軸r形成并且不會被視為“主要的”，因為它將比圍繞角度軸Θ產生的彎曲小很多。重要的是要意識到雖然箔20和托板22彼此相互接觸，但是除了在結合線26上相互連接外，在其他任何點都沒有相互連接，并且由于過剩的箔，當實施真空時，在所有箔的中心之上的箔20可以在相對于托板22的徑向方向稍微移動。這會根據箔支承部分34和孔28的模式的設計，在一些區域引起褶皺的積聚。為了避免褶皺的這種積聚，該模式需要非常的完善并且為了能夠直接吸收盡可能多的過剩的箔，孔28需要大體上垂直于托板的平面(也就是，在軸向方向z)被均勻地分布。因此，可以控制箔20相對于托板22不發生大幅移動。本推理可通過研究圖7中所示的單獨孔28得到進一步發展。通常，在孔之上的箔區域af將與孔的區域aa相似。由于裝配過程，該裝配過程例如可以導致箔在箔的平面內拉伸，箔區域可以通過擴大Aaf達到af+Aaf的總面積。當實施真空時，為了大幅減少有害褶皺，理想的是，孔應該能夠吸收擴大部分Aaf的至少很大一部分。優選地，在每一個坐標點上，沿徑向方向r的吸收應該與沿角方向Θ的吸收數量相等。將此推理運用到一個單獨孔，可以說沿徑向方向r吸收的箔的長度應該優選與沿角方向Θ吸收的箔的長度相等。所述托板、它的輻條、同心環以及孔的尺寸將根據托板的大小和所述應用而變化。本發明還包括已經在很大程度上相對于所述組件進行了描述的方法。所述方法包括在所述托板中的所述區域內設置孔和箔支承部分相互間隔的模式的步驟，當在外殼內形成真空時，所述模式適于形成基本上吸收任何過剩的箔的所述箔的拓撲輪廓。優選地，所述吸收通過圍繞徑向軸r或者角度軸Θ在孔內形成箔的主要彎曲這樣的方式實現。本發明進一步包括在填充機中用于為包裝容器消毒的方法。所述方法包括使用電子束發生器的步驟，該電子束發生器是最初參照圖I描述的包含根據本發明所述組件的那種類型。所述包裝容器可以是包括套筒和頂端的容器類型。所述套筒可以由包含紙質核心層和高分子材料內外層的包裝層壓板制成。所述頂端可由高分子材料制成并且可以通過在填充機內的注射壓縮將其安裝在套筒上。為了對包裝容器進行消毒，利用電子束發生器10輻照所述包裝容器。雖然本發明已經參照目前優選的實施方式進行了描述，但是要明白，在不背離所附權利要求明確的所述發明的目的和范圍的情況下，可以做出各種修改和變更。—種實施方式已經被描述,在該實施方式中，由于托板的箔支承部分在結合線26圍成的區域內，提供了沿著徑向方向r的在軸向方向z上的變化，因而圍繞著角度軸形成了主要彎曲。在可選擇的實施方式中，由于托板的箔支承部分在結合線26圍成的區域內，提供了沿著角方向Θ的在軸向方向z上的變化，所以圍繞著徑向軸r形成了主要彎曲。所述 變化可以被提供形成環繞托板的軸向中心軸的波形。而且，在所述區域內，托板沿著徑向方向r在軸向方向z上沒有或者只有輕微的變化。在另一個可選擇的實施方式中，雖然應知道當改變孔間或者截面間的主要彎曲時，將產生箔20的雙向彎曲，但是在本發明的范圍內，所述主要彎曲可以沿不同的方向從一個孔到另一個孔，或者從托板的一個部分到相鄰的部分排列。一套兩件式托板已經被呈現。然而，在可選擇的實施方式中，可以使托板一體成型，也就是，將第一個托板構件和第二個托板構件合并。
權利要求
1.用在電子束裝置(10)中的托板(22)和出射窗箔(20)的組件，所述托板(22)被設計為減少所述箔(20)中的褶皺，這些褶皺能夠由于在該裝配過程中出現過剩的箔而產生，沿著閉合的結合線(26)將所述箔(20)結合到所述托板(22)上，該閉合的結合線(26)圍成大體上圓形的區域，在該區域內，所述托板(22)設置有孔(28)和箔支承部分(34)，以及在該區域內，所述箔(20)適于作為所述電子束裝置(10)的真空密封外殼的壁的一部分(14)， 所述組件其特征在于， 在所述區域內，所述托板(22)設置成孔(28)和箔支承部分(34)相互間隔的模式，當在所述外殼(14)內形成真空時，所述模式適于形成充分地吸收任何過剩的箔的所述箔(20)的拓撲輪廓。
2.如權利要求I所述的組件，其特征在于，在所述結合線(26)內，所述箔和托板區域通過具有軸向軸(z)、徑向軸(r)和角度軸(Θ )的柱狀坐標系來限定，其中所述軸向軸(z)與所述托板(22)的軸向中心軸在一條直線上，以及所述徑向軸(r)在所述大體上呈圓形的結合線(26)內與所述托板(22)的所述半徑在一條直線上，并且因此所述吸收通過在所述孔(28)中圍繞著所述徑向軸(r)或者所述角度軸(Θ )形成所述箔(20)的主要彎曲這樣的方式實現。
3.如權利要求2所述的組件，其特征在于，在所述區域內，所述托板(22)的所述箔支承部分(34)提供沿著所述徑向軸(r)在所述軸向方向(z)的變化，圍繞所述角度軸(Θ )形成所述主要彎曲。
4.如權利要求3所述的組件，其特征在于，所述沿著所述徑向軸(r)在所述軸向方向(z)的變化將以同心波形(36)的形式呈現，而且，在所述區域內，沿著所述角方向(Θ )，所述托板(22)在所述軸向方向(z)沒有變化或只有微不足道的變化。
5.如權利要求I所述的組件，其特征在于，在所述區域內，所述托板(22)的所述箔支承部分(34)提供通過徑向定向福條(40)相互連接的同心環(38a, 38b, 38c, 38d)。
6.如權利要求5所述的組件，其特征在于，所述徑向輻條(40)和所述同心環(38a，38b，38c，38d)確定了所述孔(28)的邊界。
7.如權利要求5-6中任一項所述的組件，其特征在于，所述同心環(38a，38b，38c，38d)與所述波形(36)的波峰重合。
8.如前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，所述結合線(26)被設置在高臺(30)上。
9.如前述權利要求中任一項所述的組件，其特征在于，所述托板(22)包括兩個構件，設計為支承所述箔(20)的中心部分的第一托板構件(22a)以及具有框架的形狀的設置有所述結合線(26)的第二托板構件(22b)。
10.用來減少電子束裝置(10)的出射窗箔(20)里的褶皺的方法，該褶皺能夠由于在裝配過程中出現過剩的箔而產生，沿著閉合的結合線(26)將所述箔(20)結合到所述托板(22)上，該閉合的結合線(26)圍成大體上圓形的區域，在該區域內，所述托板(22)設置有孔(28)和箔支承部分(34)，以及在該區域內，所述箔(20)適于作為所述電子束裝置(10)的真空密封外殼的壁的一部分(14), 所述方法包括以下步驟， 在所述區域內，在所述托板(22)中設置成孔(28)和箔支承部分(34)相互間隔的模式，當在所述外殼(14)內形成真空時，所述模式適于形成充分地吸收任何過剩的箔的所述箔(22)的拓撲輪廓。
11.如權利要求10所述的方法，其中在所述結合線(26)內，所述箔和托板的區域通過具有軸向軸(z)、徑向軸(r)和角度軸(Θ )的柱狀坐標系來界定，其中所述軸向軸(z)與所述托板(22)的軸向中心軸在一條直線上，以及所述徑向軸(r)在所述大體上圓形的結合線(26)內與所述托板(22)的所述半徑在一條直線上，并且所述方法包括步驟通過在所述孔(28)中圍繞著所述徑向軸(r)或者所述角度軸(Θ )形成所述箔(20)的主要彎曲這樣的方式提供吸收。
12.在填充機中用于為包裝容器消毒的方法，所述方法包括使用包括如權利要求I所述的組件的電子束發生器(10)的步驟。
全文摘要
本發明涉及用在電子束裝置中的托板(22)和出射窗箔(20)的組件，所述托板(22)被設計為減少所述箔(20)中的褶皺，這些褶皺可能由于在裝配過程中出現過剩的箔而產生。沿著連續的結合線(26)將所述箔(20)結合到所述托板(22)上，連續的結合線(26)圍成大體上圓形的區域，在該區域內，所述托板(22)設置有孔和箔支承部分，以及在該區域內，所述箔適于作為所述電子束裝置的真空密封外殼的壁的一部分。本發明還涉及在填充機中使用所述組件的方法，以及減少褶皺的方法。
文檔編號H01J5/18GK102741966SQ201180007788
公開日2012年10月17日 申請日期2011年2月1日 優先權日2010年2月8日
發明者烏爾麗卡·林耐, 烏爾斯·霍斯泰特勒, 安德烈亞斯·奧貝里 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司