CN102741966A - 用于减少圆形装置中的箔褶皱的组件和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用在电子束装置中的托板（22）和出射窗箔（20）的组件，所述托板（22）被设计为减少所述箔（20）中的褶皱，这些褶皱可能由于在装配过程中出现过剩的箔而产生。沿着连续的结合线（26）将所述箔（20）结合到所述托板（22）上，连续的结合线（26）围成大体上圆形的区域，在该区域内，所述托板（22）设置有孔和箔支承部分，以及在该区域内，所述箔适于作为所述电子束装置的真空密封外壳的壁的一部分。本发明还涉及在填充机中使用所述组件的方法，以及减少褶皱的方法。

Description

用于减少圆形装置中的箔褶皱的组件和方法

技术领域

本发明涉及用于减少电子束发生器的电子出射窗箔中的褶皱的组件和方法，这些褶皱可能由于在装配过程中出现过剩的箔而产生，并且所述箔被结合到所述托板上。

背景技术

电子束发生器可以在物品消毒中使用，例如在包装材料消毒，食品包装或医疗器械消毒中使用，或者它们可以被使用于例如墨的固化中。通常，这些设备包括由至少箔和托板形成的电子出射窗组件。所述托板，优选地由铜制成，其具有多个孔，在操作期间所述电子通过该孔将从电子束发生器射出。所述托板形成所述电子束发生器的真空密封外壳的壁，并且为了维持所述真空，该托板孔上覆盖了箔。所述箔的厚度约6-10μm，并且优选地由钛制成。由于薄，大部分的电子能够穿过它。

所述箔通过结合（bond）在托板的周围或者附近而被密封到该托板。术语“结合”在此处应当解释为通常术语。可能的结合技术可以是激光焊接，电子束焊接，钎焊，超声波焊接，扩散结合和胶合。

在装配过程中所述箔的精细处理期间，可能会出现过剩的箔，例如由于箔被拉伸或者因其他方式。由于箔和托板在结合线上被彼此相互固定，一旦在所述外壳内应用真空时，过剩的箔可能在箔中引起褶皱。大的褶皱不利于电子束发生器的操作，不仅是因为降低让电子通过的效率，也是因为沿着褶皱出现的裂缝的风险。所述箔确实是非常易坏的。

发明内容

因此，本发明的目标是提供托板和出射窗箔的组件，托板被设计为有效地、周密地减少箔中的褶皱。

所述目标通过用于电子束装置的托板和出射窗箔的组件来实现，托板被设计为减少箔中的褶皱，这些褶皱可能由于在装配过程中出现过剩的箔而产生，沿着闭合的结合线将箔结合到托板上，限定大体上圆形的区域，在该区域内，所述托板安装有孔和箔支承部分，以及在该区域内，箔适于用作电子束装置的真空密封外壳的壁的一部分。所述组件具有的特征是，在所述区域内，托板设置成孔和箔支承部分相互间隔（alternately）的模式，当在外壳内形成真空时，所述模式适于形成充分地吸收任何过剩的箔的拓扑轮廓（profile）。

重要的是要意识到需要留神由例如箔的拉伸引起的过剩的箔出现在哪里。托板和箔在结合线上彼此相互连接，并且箔和托板间的任何运动可以引起过剩的箔在一些区域的堆积，也可能会引起褶皱。因此，需要尽可能多的将过剩的箔直接向下吸收进入托板，也就是沿着垂直于托板的平面的方向吸收进入托板。因此，箔可以受控不沿着托板的平面的方向相对于托板进行大幅移动。所述用词“吸收”在此处以及在下文中被用于表示箔应该以下述方式被接收到轮廓表面上，该方式即允许任何额外的箔区域以受控的方式向下凸起，从而产生“张紧的”箔。所述用词“张紧的”在此处以及在下文中被用于表示在外壳内形成真空时箔不能形成大的、不受控制的褶皱。然而，箔没有张紧在此意味着在箔中引起了拉伸应力。

在目前的优选实施方式中，在所述结合线内，箔和托板的区域通过具有轴向轴、径向轴和角度轴的柱状坐标系来明确，其中所述轴向轴与托板的轴向中心轴在一条直线上，以及所述径向轴在大体上呈圆形的结合线内与托板的半径在一条直线上。所述吸收通过位于孔中的箔的主要（dominant）弯曲围绕着所述径向轴或者所述角度轴形成这样的方式实现。人们已经意识到托板的模式应当促进箔的单向弯曲并且尽可能避免双向弯曲。人们已经发现有害的褶皱更有可能发生在箔高度地双向弯曲的区域。在本发明中，通过给予箔围绕着所述径向轴或者所述角度轴的主要弯曲从而在很大程度上减少双向弯曲。所述用词“主要弯曲”在此处以及在下文中被解释为本质上单向弯曲，或者包括次要的或小的双向弯曲分布的单向弯曲。完全消除箔的双向弯曲是很难的，但是如果箔被迫沿着一个方向最大程度地凸起或弯曲，从而沿着该方向形成主要弯曲，那么可以减少在任何其他方向的额外的、较小的弯曲的影响。所述主要弯曲既可以运用于在每个所述托板的单独的孔中希望箔应该怎样局部地弯曲的情况，也可以运用于希望箔应该怎样整体地（也就是在许多邻近的孔中）弯曲的情况。

目前本发明的优选的实施方式在从属权利要求3-9中描述。

本发明也包括减少电子束装置的出射窗箔中的褶皱的方法，这些褶皱可能由于在装配过程中出现过剩的箔而产生，沿着闭合的结合线将箔结合到托板上，限定大体上圆形的区域，在该区域内，托板设置成有孔和箔支承部分，以及在该区域内，箔适于用作电子束装置的真空密封外壳的壁的一部分。所述方法包括在所述区域内在托板中设置孔和箔支承部分相互间隔的模式的步骤，当在所述外壳内形成真空时，所述模式适于形成充分地吸收任何过剩的箔的拓扑轮廓。

本发明还包括在填充机中为包装容器消毒的方法。所述方法包含使用包括如权利要求1所述的组件的电子束发生器的所述步骤。

附图说明

在下文中，将参照所述附图对本发明的目前优选实施方式进行更详细的描述，在这些附图中：

图1为根据现有技术所示的电子束发生器的横截面示意图，

图2所示为根据本发明所述的组件的第一实施方式的横截面示意图，该组件被安装到电子束发生器的部分示出的外壳上，

图3所示为图2中的所述实施方式的俯视示意图，

图4所示为图2中的所述实施方式的所述托板和所述箔的等比截面图，

图5a所示为具有穿过所述辐条的横截面的所述托板的局部横截面，

图5b所示为类似于图5a的呈现有箔的图，

图5c所示为类似于图5a的呈现有穿过所述孔的横截面的图，

图5d所示为类似于图5c的呈现有所述箔的图，

图6所示为在一个空间中，沿角方向θ，所述箔和成对的辐条的局部横截面的非常概要的展示，以及

图7是一个单独孔和所述箔的部分的图解。

具体实施方式

图1所示为电子束发生器10的实例的示意图。所述装置包括电子出射窗12，电子通过该电子出射窗向将要被辐射的目标传送。根据所述被公开的设计，所述电子束发生器10通常包括真空室14，在该真空室中安装有灯丝16和控制栅格18。所述灯丝16优选由钨制成。当电流通过所述灯丝16时，所述灯丝的电阻导致所述灯丝被加热到大约2000℃的温度。该加热引起所述灯丝放射电子e^-云。所述控制栅格18设置在所述灯丝16的正前方并以可控的方式帮助分配电子。电子被所述栅格18和所述出射窗12之间的电压加速。所述电子束发生器10通常表示低压电子束发射器，该发射器通常的电压低于300kV。在被公开的设计中，所述加速电压大约为70-85Kv。就每个电子而言，此电压造成70-85keV的动能。

如图2所示，所述电子出射窗12是托板22和电子出射窗箔20的组件。箔20被附加到托板22的外表面24上，该外表面24在图2中被视为托板的上表面。因此，托板22被安装在箔20的内侧之上，也就是箔20正面对周围环境，然而托板22正面对电子束发生器10的真空室14的内部。

沿着连续的结合线26（在图中只显示为两个点）将箔20附加到托板22上。结合线26的整体以及以其为界的所述区域在图3中用虚线表示，该图显示了图2的所述组件。在优选的实施方式中，托板22和箔20是圆形的并且结合线26围成了圆形区域。

将箔20结合到托板22上的可能的技术可以是例如激光焊接，电子束焊接，钎焊，超声波焊接，扩散结合和胶合。结合线26是连续的，从而能够维持所述电子束装置内的真空。所述用词“连续的”被用于明确所述线是环形的或者闭合的。

箔20对电子来说基本上是透明的，并且其优选由金属制成，例如钛，或者是由多种材料的叠层结构制成。箔20的厚度大约为6-10μm。

托板22为箔20的支承。在所示实施方式中，所述托板包括两个构件，支承所述箔20的中心部分的第一托板构件22a和具有框架形状的设置有箔结合线26的第二托板构件22b。所述用词“框架”在此处应当解释为具有中心孔结构的部件。而且，应当将其定义为结合线26沿着所述孔结构延伸但是仍处在所述框架的圆周内。结合线26优选地从所述框架的所述圆周延伸一定距离。此外，至少形成一条结合线26。因此，可以形成两条或者更多的结合线。例如，在所述框架上可以形成内圈结合线和外圈结合线，并且两条线例如可以是互为同心的。

在组装状态下，两个托板构件22a和22b互相结合。两个构件22a和22b可由不同的材料制成，或者由相似的材料制成。在目前优选实施方式中，第一个托板构件22a由铜或者铝制成，第二个托板构件22b由不锈钢制成。

从图2中可以看到，结合线26被定位在高台30上。所述托板的第二个构件22b，也就是所述框架，以与所述第一个托板构件22a相关联的方式被定位，以至于所述框架的上表面形成高台30，也就是它形成了位于比所述第一托板构件22a的上表面32更高的水平面上的表面，该表面意味着比所述第一托板构件22a的上表面32提高了。

图4所示为目前优选实施方式的托板22和箔20的等比截面图。在该图中，表明箔20受到电子束发生器10内部的真空的作用。为方便描述本发明，以及更清晰地定义结合线26内的箔20和托板的区域，已经将传统圆柱坐标系加入该图。坐标系的表示为z的所述轴向轴或轴向方向与托板22的轴向中心轴对准在同一条直线上。表示为r的径向轴或方向与在大体呈圆形的结合线26内的圆柱托板的半径对准。最后，所述坐标系拥有表示为θ的角度轴或角度方向，它定义了沿着虚拟平面围绕托板（z方向）的轴中心轴旋转360°的方向，所述虚拟平面垂直于托板（z方向）的轴向中心轴和径向轴r。从坐标系视角来看应该是平面的虚拟平面，实质上与托板的外表面24相一致。然而，下文将表明托板22的上表面24不是平面的。

从图4中可以看到，托板22的横截面是围绕所述轴向轴z旋转对称的。

如图3所示，第一个托板构件22a设置有多个孔28，电子能够穿过该孔。而且，托板22设置有箔支承部分34。一般地，箔支承部分34一起组成围绕孔28的区域，当在电子束装置10装有真空时，该区域至少大体上与箔20相接触但是没有连接。在结合线26围成的区域内，托板22可设置成孔28和箔支承部分34相互间隔的模式，当在外壳中形成真空时，该模式适于形成基本上吸收任何过剩的箔的箔20的拓扑轮廓（profile）。通过吸收过剩的箔，可以避免产生或者至少在很大程度上减少褶皱。所述用词“拓扑轮廓”用于描述箔20将具有非平面的轮廓表面，在该轮廓表面中，相对于彼此，一些区域或点被提高并且一些区域或点下沉。在目前优选实施方式中，孔28和箔支承部分34的模式被设计为这样的形式，即在孔28中，箔20的主要弯曲围绕着所述角度轴θ形成。在本发明的发明内容中词义已经被界定的主要弯曲正被形成，由于在通过结合线26围出的区域内，托板22的箔支承部分34提供了沿着所述径向轴r在所述轴向轴方向的变化。所述变化被作为沿着所述径向轴r延伸的同心波形36提供。沿着所述角度轴方向θ，在结合线26围出的区域内，托板在所述轴向轴方向z上没有或者只有微小的变化。

如图5a所示的表示为36的波形包括一些有不同半径和振幅的波。由于在通过结合线26围出的区域中，托板22的箔支承部分34提供了通过径向定向辐条40相互连接的同心环38（见图3），因而形成了波形36。径向定向辐条40和同心环38明确了孔28的边界，并且同心环38与波形36的波峰吻合。在目前优选实施方式中，有四个分别表示为38a，38b，38c，38d的同心环，在第一个托板构件22a和由第二个托板构件22b的托盘构成的额外的环中，所述额外的环与所述前四个环是互为同心的。在图5a中最易看见，在同心环38之间的辐条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。在最里面的环38a内，也就是在托板22的中心，配置有中心孔X。

另外，在图3中可以看到在径向方向θ中的辐条40的宽度比处于相同方向的孔28的宽度小几倍。此外，在两个环之间的空间的辐条40不需要与位于邻近空间的辐条对准在一条线上。然而，在可选择的实施方式中它们可以对准在一条线上。为了简化，图5a和5b只显示了通过辐条40的横截面以及图5c和5d只显示了通过孔28的横截面。应该了解到，沿着径向轴r的直截面可既包含辐条40也包含孔28。

从图3可以进一步看到在径向方向r中的同心环38的厚度比在径向方向r中的孔的延展部小许多倍。

在角方向θ的辐条40的厚度大约为0.4mm，并且在径向方向r的同心环38的厚度大约为0.4mm。

孔28在径向方向r比在角方向θ上有更长的延展。在所述实施方式中显示在径向方向r的延展至少是在角方向θ的延展的两倍。由于通过结合线26围出区域的圆形形状，孔28在角方向θ没有相等的延展。距离托板22的中心最近的孔的端部在所述角方向θ有最小的延展，也就是最小宽度。孔28向托板22的中心逐渐变小。

箔支承部分34的数量和孔28的数量之间的分布和相互关系影响所述电子出射窗的电子透明度和箔20的冷却。与箔支承部分34相比，大的和/或许多的孔28产生较差的箔20的冷却效果，然而与孔28相比，大的和/或许多的箔支承部分34产生较差的电子透明度。孔和箔支承部分的模式需要在每个具体的应用中得到优化。托板22在轴向方向z的厚度也会影响冷却和电子透明度，而且从例如图4所示，托板22的厚度正在变化。托板的中心是最薄的，大约为2mm，但是托板的周界是最厚的，大约为5mm。

在最外层空间的辐条40和孔28没有一直向外延伸到所述第二个托板构件22b，而是在离它有一段距离处结束，以便第一个托板构件22a的外周界形成连续的凸缘42。在所示实施方式中，此凸缘42并不被算作在波形36中的波峰的同心环，而是被算作紧挨着作为第二个托板构件22b的高台30的最外围同心环的平面表面。这在图5a-5d中表明。

当实施真空时，箔20正位于托板22的箔支承部分34之上，并且从而跟随波形36延伸。然而，在第一和第二托板构件22a，22b之间的拐角处，箔20将不被支承，正如在图5b和5d中所看到的那样。

前面已经阐明，在结合线26围出的所述区域内，沿着角方向θ，托板22在轴向方向z上没有或只有微不足道的变化。图6所示为在一个空间中，沿角方向θ，箔20和成对的辐条40的局部横截面的概要视图。目的是举例说明当实施真空时箔20在此方向的拓扑轮廓。正如所看到的，箔20将被具有同等高度的辐条40支承，但是会微微隆起或者在孔28中向内弯曲。该弯曲在此将围绕径向轴r形成并且不会被视为“主要的”，因为它将比围绕角度轴θ产生的弯曲小很多。

重要的是要意识到虽然箔20和托板22彼此相互接触，但是除了在结合线26上相互连接外，在其他任何点都没有相互连接，并且由于过剩的箔，当实施真空时，在所有箔的中心之上的箔20可以在相对于托板22的径向方向稍微移动。这会根据箔支承部分34和孔28的模式的设计，在一些区域引起褶皱的积聚。为了避免褶皱的这种积聚，该模式需要非常的完善并且为了能够直接吸收尽可能多的过剩的箔，孔28需要大体上垂直于托板的平面（也就是，在轴向方向z）被均匀地分布。因此，可以控制箔20相对于托板22不发生大幅移动。本推理可通过研究图7中所示的单独孔28得到进一步发展。通常，在孔之上的箔区域af将与孔的区域aa相似。由于装配过程，该装配过程例如可以导致箔在箔的平面内拉伸，箔区域可以通过扩大Δaf达到af+Δaf的总面积。当实施真空时，为了大幅减少有害褶皱，理想的是，孔应该能够吸收扩大部分Δaf的至少很大一部分。优选地，在每一个坐标点上，沿径向方向r的吸收应该与沿角方向θ的吸收数量相等。将此推理运用到一个单独孔，可以说沿径向方向r吸收的箔的长度应该优选与沿角方向θ吸收的箔的长度相等。

所述托板、它的辐条、同心环以及孔的尺寸将根据托板的大小和所述应用而变化。

本发明还包括已经在很大程度上相对于所述组件进行了描述的方法。所述方法包括在所述托板中的所述区域内设置孔和箔支承部分相互间隔的模式的步骤，当在外壳内形成真空时，所述模式适于形成基本上吸收任何过剩的箔的所述箔的拓扑轮廓。优选地，所述吸收通过围绕径向轴r或者角度轴θ在孔内形成箔的主要弯曲这样的方式实现。

本发明进一步包括在填充机中用于为包装容器消毒的方法。所述方法包括使用电子束发生器的步骤，该电子束发生器是最初参照图1描述的包含根据本发明所述组件的那种类型。所述包装容器可以是包括套筒和顶端的容器类型。所述套筒可以由包含纸质核心层和高分子材料内外层的包装层压板制成。所述顶端可由高分子材料制成并且可以通过在填充机内的注射压缩将其安装在套筒上。为了对包装容器进行消毒，利用电子束发生器10辐照所述包装容器。

虽然本发明已经参照目前优选的实施方式进行了描述，但是要明白，在不背离所附权利要求明确的所述发明的目的和范围的情况下，可以做出各种修改和变更。

一种实施方式已经被描述，在该实施方式中，由于托板的箔支承部分在结合线26围成的区域内，提供了沿着径向方向r的在轴向方向z上的变化，因而围绕着角度轴形成了主要弯曲。在可选择的实施方式中，由于托板的箔支承部分在结合线26围成的区域内，提供了沿着角方向θ的在轴向方向z上的变化，所以围绕着径向轴r形成了主要弯曲。所述变化可以被提供形成环绕托板的轴向中心轴的波形。而且，在所述区域内，托板沿着径向方向r在轴向方向z上没有或者只有轻微的变化。

在另一个可选择的实施方式中，虽然应知道当改变孔间或者截面间的主要弯曲时，将产生箔20的双向弯曲，但是在本发明的范围内，所述主要弯曲可以沿不同的方向从一个孔到另一个孔，或者从托板的一个部分到相邻的部分排列。

一套两件式托板已经被呈现。然而，在可选择的实施方式中，可以使托板一体成型，也就是，将第一个托板构件和第二个托板构件合并。

Claims (12)

1.用在电子束装置（10）中的托板(22)和出射窗箔(20)的组件，所述托板（22）被设计为减少所述箔（20）中的褶皱，这些褶皱能够由于在该装配过程中出现过剩的箔而产生，沿着闭合的结合线（26）将所述箔（20）结合到所述托板（22）上，该闭合的结合线（26）围成大体上圆形的区域，在该区域内，所述托板（22）设置有孔（28）和箔支承部分（34），以及在该区域内，所述箔（20）适于作为所述电子束装置（10）的真空密封外壳的壁的一部分（14），

所述组件其特征在于，

在所述区域内，所述托板（22）设置成孔（28）和箔支承部分（34）相互间隔的模式，当在所述外壳（14）内形成真空时，所述模式适于形成充分地吸收任何过剩的箔的所述箔（20）的拓扑轮廓。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，在所述结合线(26)内，所述箔和托板区域通过具有轴向轴(z)、径向轴（r）和角度轴（θ）的柱状坐标系来限定，其中所述轴向轴（z）与所述托板（22）的轴向中心轴在一条直线上，以及所述径向轴（r）在所述大体上呈圆形的结合线（26）内与所述托板（22）的所述半径在一条直线上，并且因此所述吸收通过在所述孔（28）中围绕着所述径向轴（r）或者所述角度轴（θ）形成所述箔（20）的主要弯曲这样的方式实现。

3.如权利要求2所述的组件，其特征在于，在所述区域内，所述托板（22）的所述箔支承部分（34）提供沿着所述径向轴（r）在所述轴向方向（z）的变化，围绕所述角度轴（θ）形成所述主要弯曲。

4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述沿着所述径向轴（r）在所述轴向方向（z）的变化将以同心波形（36）的形式呈现，而且，在所述区域内，沿着所述角方向（θ），所述托板（22）在所述轴向方向（z）没有变化或只有微不足道的变化。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，在所述区域内，所述托板（22）的所述箔支承部分（34）提供通过径向定向辐条（40）相互连接的同心环（38a，38b，38c，38d）。

6.如权利要求5所述的组件，其特征在于，所述径向辐条（40）和所述同心环（38a，38b，38c，38d）确定了所述孔（28）的边界。

7.如权利要求5-6中任一项所述的组件，其特征在于，所述同心环（38a，38b，38c，38d）与所述波形（36）的波峰重合。

8.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述结合线（26）被设置在高台（30）上。

9.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述托板（22）包括两个构件，设计为支承所述箔（20）的中心部分的第一托板构件（22a）以及具有框架的形状的设置有所述结合线（26）的第二托板构件（22b）。

10.用来减少电子束装置（10）的出射窗箔（20）里的褶皱的方法，该褶皱能够由于在装配过程中出现过剩的箔而产生，沿着闭合的结合线（26）将所述箔（20）结合到所述托板（22）上，该闭合的结合线（26）围成大体上圆形的区域，在该区域内，所述托板（22）设置有孔（28）和箔支承部分（34），以及在该区域内，所述箔（20）适于作为所述电子束装置（10）的真空密封外壳的壁的一部分（14），

所述方法包括以下步骤，

在所述区域内，在所述托板（22）中设置成孔（28）和箔支承部分（34）相互间隔的模式，当在所述外壳（14）内形成真空时，所述模式适于形成充分地吸收任何过剩的箔的所述箔（22）的拓扑轮廓。

11.如权利要求10所述的方法，其中在所述结合线(26)内，所述箔和托板的区域通过具有轴向轴(z)、径向轴（r）和角度轴（θ）的柱状坐标系来界定，其中所述轴向轴（z）与所述托板（22）的轴向中心轴在一条直线上，以及所述径向轴（r）在所述大体上圆形的结合线（26）内与所述托板（22）的所述半径在一条直线上，并且所述方法包括步骤：通过在所述孔（28）中围绕着所述径向轴（r）或者所述角度轴（θ）形成所述箔（20）的主要弯曲这样的方式提供吸收。

12.在填充机中用于为包装容器消毒的方法，所述方法包括使用包括如权利要求1所述的组件的电子束发生器（10）的步骤。

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