專利名稱：用于電子束產(chǎn)生裝置的控制網(wǎng)格設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電子束產(chǎn)生裝置的領(lǐng)域，且尤其是涉及這種裝置的控制網(wǎng)格。
背景技術(shù)：
電子束產(chǎn)生裝置可被用在物件的殺菌上，例如用在食品包裝件或醫(yī)療設(shè)備的殺菌上，或者它們可被用在例如墨的固化上。圖1和2中局部地公開了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子束產(chǎn)生裝置。電子束產(chǎn)生裝置100包括兩個(gè)部分容納(house)并保護(hù)產(chǎn)生和形成電子束的組件103的管體(tube body)102,以及承載有關(guān)電子束輸出的部件(比如窗箔106和防止窗箔106在裝置100內(nèi)部建立真空時(shí)塌陷的支撐板108)的凸緣104。支撐板108在防止窗箔106塌陷的同時(shí)應(yīng)當(dāng)足夠可穿透從而不干擾電子通過。銅支撐板108進(jìn)一步具有將熱導(dǎo)離所述箔的重要用途，否則箔會(huì)縮短使用壽命。支撐板108被附著到凸緣104，且窗箔106沿著沿銅支撐108的周長(zhǎng)延伸的線(未圖示)被焊接到支撐板108上。電子由細(xì)絲(filament)llO產(chǎn)生，并通過外加電壓朝窗箔106加速。在其途中，它們穿過可給定電勢(shì)以控制電子束的控制網(wǎng)格112。就其本身而言，因?yàn)檫^多的功率通常會(huì)受箔的耐用性所限制，所以來自電子束裝置的最大功率輸出通常受所述箔限制。在實(shí)際情況中，輸出電流密度會(huì)被分布在箔表面上，其被稱為束輪廓(beam profile)。最佳的束在整個(gè)箔表面上會(huì)具有沿著X方向(所述窗的較短的維度)的如圖6中所示(點(diǎn)線)的導(dǎo)致有連續(xù)平坦區(qū)的溫度分布(短劃線)的輪廓，在這種情況下，所述平坦區(qū)的水平會(huì)停留在略高于殺菌所需的水平的水平上。但這是罕見的情況，束的輪廓反而遵循雙 峰分布(在X方向上)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供用于電子束產(chǎn)生裝置的控制網(wǎng)格為上述問題提供了解決方案，所述控制網(wǎng)格包括在寬度方向上按行排列且在高度方向上按列排列的孔，其中成一行的所述孔的大多數(shù)具有相同的尺寸，且其中至少一行的所述孔的所述尺寸不同于另一行的所述孔的所述尺寸。用以改變所述孔的所述尺寸的方法已證實(shí)是調(diào)節(jié)來自電子束產(chǎn)生裝置的輸出束輪廓的便利方法。詞語“大多數(shù)”在一般意義上表示“多于一半”。在實(shí)際情況中，不遵循具有相同尺寸這一標(biāo)準(zhǔn)的孔只有沿著控制網(wǎng)格的周圍(circumference)的孔，在控制網(wǎng)格的周圍，可能必須采用特別措施以控制束的輪廓。在一或多種實(shí)施方式中，更靠近所述控制網(wǎng)格的中心線的行相較于較遠(yuǎn)離所述中心線的行具有有較小尺寸的孔，所述中心線平行于所述寬度方向。在一或多種實(shí)施方式中，成一行的所述孔的大多數(shù)具有一致的高度和寬度，所述控制網(wǎng)格的所述孔的大多數(shù)具有相同的寬度，且其中至少一行的所述孔的高度不同于另一行的所述孔的高度。用以在改變其高度的同時(shí)保持所述孔的寬度的方法已證實(shí)是調(diào)節(jié)來自電子束產(chǎn)生裝置的輸出束輪廓的便利方法。同上，詞語“大多數(shù)”表示“多于一半”。不遵循具有相同寬度這一標(biāo)準(zhǔn)的孔只有沿著控制網(wǎng)格的周圍(circumference)的孔，在控制網(wǎng)格的周圍，可能必須采用特別措施以控制束的輪廓。在一或多種實(shí)施方式中，較靠近所述控制網(wǎng)格的中心線的行相較于較遠(yuǎn)離所述中心線的行具有有較小高度的孔，所述中心線平行于所述寬度方向。在一或多種實(shí)施方式中，與所述控制網(wǎng)格的所述中心線對(duì)齊的行相較于較遠(yuǎn)離所述中心線的行具有有較小高度的孔。在一或多種實(shí)施方式中，相鄰行在所述寬度方向上移位了一行的相鄰孔之間的中心到中心的距離的一半，使得一行中的孔被排布在離相鄰行的兩個(gè)相鄰孔相等距離的地方。在一或多種實(shí)施方式中，所述孔具有六邊形形狀。在一或多種實(shí)施方式中，所述行的所述孔形成蜂巢狀結(jié)構(gòu)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于蜂巢狀結(jié)構(gòu)提供了高電子可穿透性(electron transparency),所以它非常適合控制網(wǎng)格。這是由于如下事實(shí)該結(jié)構(gòu)具有高機(jī)械強(qiáng)度，即使在材料厚度小的時(shí)候也如此。在一或多種實(shí)施方式中，所述蜂巢狀結(jié)構(gòu)中的所述孔之間的材料厚度在
O.4-1. 2mm的范圍中。在一或多種實(shí)施方式中，所述控制網(wǎng)格由材料厚度在O. 4-1. 2mm的范圍中的片材板制成。



下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子束裝置的一部分的示意性橫截面正等軸測(cè)圖。圖2示出了圖1的裝置的示意性橫截面視圖。圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的控制網(wǎng)格的示意性平面圖。圖3b示出了根據(jù)所述第一種實(shí)施方式的控制網(wǎng)格的簡(jiǎn)化平面圖。圖4是根據(jù)圖3的實(shí)施方式的控制網(wǎng)格的分塊(segment)的示意性平面圖。圖5是第二種實(shí)施方式的孔的視圖。圖6是圖示理想電流密度輪廓(點(diǎn)線)和相應(yīng)的箔溫度(短劃線)作為空間位置的函數(shù)的圖形。圖7是基于仿真圖示針對(duì)兩種不同的控制網(wǎng)格設(shè)計(jì)的電流密度作為空間位置的函數(shù)的圖形。
具體實(shí)施例方式圖1和2已在背景技術(shù)部分中進(jìn)行了描述，此處不再進(jìn)一步地細(xì)化描述。而圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的控制網(wǎng)格112的平面圖。簡(jiǎn)化視圖在圖3B中示出?？刂凭W(wǎng)格112是具有孔122的基本上為矩形形狀的板(plate)120。該板優(yōu)選地由材料厚度優(yōu)選地在O. 4-1. 2_的范圍中的片材制成。圖3b中的控制網(wǎng)格僅僅是一種簡(jiǎn)化的示例性控制網(wǎng)格，且技術(shù)人員知道所示的比例和尺寸可根據(jù)需要而變化以適應(yīng)電子束產(chǎn)生裝置。例如，控制網(wǎng)格可以看起來像圖3a中的那樣。在圖3b中，示出了在控制網(wǎng)格112的長(zhǎng)度方向上延伸的中心線C。孔122大體上均勻地分布在控制網(wǎng)格的中心區(qū)域上，在控制網(wǎng)格112的周圍留下沒有孔的框架124。從圖1和2可見，電子束產(chǎn)生裝置的細(xì)絲在與控制網(wǎng)格112的中心線C對(duì)齊并平行的方向上延伸。因此，電子束的強(qiáng)度在控制網(wǎng)格112的中心處是最高的。在圖4的示意性平面圖中，只示出了控制網(wǎng)格112的一個(gè)分塊，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員知道通過將這樣的分塊并排排列，可以實(shí)現(xiàn)像圖3a中的控制網(wǎng)格那樣的完整的控制網(wǎng)格?？?22具有六邊形形狀，且孔122結(jié)合起來形成蜂巢狀結(jié)構(gòu)。在圖3中，孔122在寬度方向上(由W表示)按行R排列，在高度方向上(由H表示)按列C排列?？梢钥闯?，寬度方向W與中心線C的方向?qū)R。第一行126被設(shè)置為與中心線C對(duì)齊，參見圖4。進(jìn)一步地，行128-136被一行接一行地且愈漸遠(yuǎn)離中心線C進(jìn)行排布。由于蜂巢狀結(jié)構(gòu)的相鄰行在寬度方向W上移位了一行的相鄰孔之間的中心到中心的距離的一半，所以一行中的孔被排布在離相鄰行的兩個(gè)相鄰孔相等距離的地方。優(yōu)選地，成一行的孔的大多數(shù)都具有相同的尺寸。至少一行的孔的尺寸不同于另一行的孔的尺寸。在第一種實(shí)施方式中，成一行的孔的大多數(shù)都具有一致的高度和寬度。六邊形形狀的高度在此被定義為將該六邊形形狀劃分成兩個(gè)等腰梯形的兩個(gè)正對(duì)著的角之間的最大距離。所以，該六邊形形狀的寬度在其兩條平行邊之間測(cè)定。不同行126-136中的孔的高度由標(biāo)記為H1-H6的箭頭示出。在該第一種實(shí)施方式中，六邊形形狀是定向的使得高度方向H垂直于控制網(wǎng)格112的中心線C?？刂凭W(wǎng)格112的所有孔122的大多數(shù)具有相同的寬度W。但是，至少一行的孔的高度不同于另一行的孔的高度。在該第一種實(shí)施方式中，較靠近控制網(wǎng)格112的中心線C的行相較于較遠(yuǎn)離中心線C的行具有有較小尺寸的孔。這意味著在該行中比在相鄰行中具有相對(duì)較多的控制網(wǎng)格材料以及較小的孔面積。此外，這影響了電子可穿透性，控制網(wǎng)格材料存在越多，電子可穿透性就越低。從圖3b和4可見，與中心線C對(duì)齊的行126中的孔相較于較遠(yuǎn)離中心線C的行(例如行128)具有有較小高度 Hl的六邊形形狀。在中心線C，束強(qiáng)度是非常高的，因此可以認(rèn)為出于生成合適的電流密度輪廓的目的，在該區(qū)域中具有較小的可穿透性是有利的?？椎牧呅涡螤畹母叨葍?yōu)選地通過減小該六邊形的與高度方向平行的平行邊的長(zhǎng)度來改變。一條這樣的平行邊在圖4中被標(biāo)記為S。按這種方式，一行可具有不同于其它行的另一高度，但依然保持大體上均勻的蜂巢狀結(jié)構(gòu)。在一部分被示出于圖5中的第二種實(shí)施方式中，六邊形形狀可以用高度定向而不是以平行于中心線C定向。在這種情況下，控制網(wǎng)格的高度和寬度方向不再對(duì)應(yīng)于孔/六邊形形狀的高度和寬度方向。但是，六邊形形狀的尺寸依然優(yōu)選地沿著該六邊形形狀的高度H進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持蜂巢狀結(jié)構(gòu)。在圖4所示的實(shí)施方式中，孔122之間的材料厚度(即形成六邊形形狀的孔和蜂巢狀結(jié)構(gòu)的邊緣的框架)在O. 4-1. 2mm的范圍中。這在保持材料厚度小的同時(shí)提供了高機(jī)械強(qiáng)度。進(jìn)一步地，高度H1-H6在3-4_的范圍中。一行與相鄰行之間在高度上的差異可小至O. 1mm?？椎膶挾萕在3. 5-4. 5mm的范圍中。圖6示出了仿真的結(jié)果，圖示了針對(duì)理想控制網(wǎng)格，電流密度輪廓(點(diǎn)線)和所得的箔溫度(短劃線)作為空間位置的函數(shù)。可以看出，溫度具有平坦的輪廓，對(duì)于增加箔的使用壽命而言，這已被證明是重要的。
電流密度和溫度之間沒有關(guān)聯(lián)的原因在于熱量傳輸?shù)乃俣仍谥伟宓倪吔绺浇叩枚?。這意味著具有均質(zhì)的(homogenouos)電流密度不會(huì)導(dǎo)致所希望的溫度輪廓。圖7是基于仿真圖示針對(duì)兩種不同的控制網(wǎng)格設(shè)計(jì)的電流密度輪廓作為空間位置的函數(shù)的圖形。點(diǎn)線代表根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的控制網(wǎng)格，而短劃線代表根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的控制網(wǎng)格。后一控制網(wǎng)格包括有規(guī)律地排列的圓形開口。顯然，根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的控制網(wǎng)格造成電流密度輪廓接近理想，而現(xiàn)有技術(shù)的配置會(huì)導(dǎo)致具有大的內(nèi)部波動(dòng)的束輪廓，尤其是考慮 到邊緣處的傾斜效應(yīng)會(huì)被邊界附近加快的冷卻速度增強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種用于電子束產(chǎn)生裝置(100)的控制網(wǎng)格(112)，所述控制網(wǎng)格(112)包括在寬度方向上按行排列且在高度方向上按列排列的孔(122)，其中 成一行的所述孔的大多數(shù)具有相同的尺寸， 且其中至少一行的所述孔的所述尺寸不同于另一行的所述孔的所述尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的控制網(wǎng)格(112)，其中較靠近所述控制網(wǎng)格(112)的中心線(C)的行相較于較遠(yuǎn)離所述中心線(C)的行具有有較小尺寸的孔，所述中心線(C)平行于所述寬度方向。
3.如權(quán)利要求1所述的控制網(wǎng)格(112)，其中成一行的所述孔的大多數(shù)具有一致的高度和寬度，所述控制網(wǎng)格的所述孔的大多數(shù)具有相同的寬度，且其中至少一行的所述孔的高度不同于另一行的所述孔的高度。
4.如權(quán)利要求3所述的控制網(wǎng)格(112)，其中較靠近所述控制網(wǎng)格的中心線(C)的行相較于較遠(yuǎn)離所述中心線(C)的行具有有較小高度的孔，所述中心線平行于所述寬度方向。
5.如權(quán)利要求4所述的控制網(wǎng)格(112)，其中與所述控制網(wǎng)格(112)的所述中心線(C)對(duì)齊的行(126)相較于較遠(yuǎn)離所述中心線(C)的行具有有較小高度(H1)的孔。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制網(wǎng)格(112)，其中相鄰行在所述寬度方向上移位了一行的相鄰孔之間的中心到中心的距離的一半，使得一行中的孔被排布在離相鄰行的兩個(gè)相鄰孔相等距離的地方。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制網(wǎng)格(112)，其中所述孔(112)具有六邊形形狀。
8.如權(quán)利要求7所述的控制網(wǎng)格(112)，其中所述行的所述孔形成蜂巢狀結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的控制網(wǎng)格(112)，其中所述蜂巢狀結(jié)構(gòu)中的所述孔之間的材料厚度在O. 4-1. 2mm的范圍中。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制網(wǎng)格(112)，其中所述控制網(wǎng)格(112)由材料厚度在O. 4-1. 2mm的范圍中的片材板制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電子束產(chǎn)生裝置的控制網(wǎng)格(112)，所述控制網(wǎng)格包括在寬度方向上按行(R)排列且在高度方向上按列(C)排列的孔(122)，其中成一行的所述孔(122)的大多數(shù)具有相同的尺寸，且其中至少一行的所述孔的所述尺寸不同于另一行的所述孔的所述尺寸。
文檔編號(hào)H01J3/02GK103069533SQ201180041298
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者多米尼克·克羅埃塔 申請(qǐng)人:利樂拉瓦爾集團(tuán)及財(cái)務(wù)有限公司