EP2494577A1 - Device for reflecting accelerated electrons - Google Patents

Device for reflecting accelerated electrons

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Publication number
EP2494577A1
EP2494577A1 EP10747832A EP10747832A EP2494577A1 EP 2494577 A1 EP2494577 A1 EP 2494577A1 EP 10747832 A EP10747832 A EP 10747832A EP 10747832 A EP10747832 A EP 10747832A EP 2494577 A1 EP2494577 A1 EP 2494577A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
electrically conductive
base body
conductive layer
dielectric base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10747832A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Leffler
Olaf Röder
Christoph Kleemann
Jörg KUBUSCH
Ludwig Forberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Robert Bosch GmbH filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2494577A1 publication Critical patent/EP2494577A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/02—Irradiation devices having no beam-forming means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/303—Electron or ion optical systems

Definitions

  • the invention relates to a device for reflecting electrons on the surface of an object, which is to be acted upon for the purpose of property modification with accelerated electrons.
  • accelerated electrons are used to kill germs and microorganisms attached to seeds, to sterilize medical or pharmaceutical products, or to modify the properties of plastics and oils.
  • an object to be modified is guided past a rigidly arranged electron source and in the meantime charged with the accelerated electrons emitted by the electron source.
  • a rigidly arranged electron source Particularly in the case of large-volume objects, not all surface areas or not the entire object volume are exposed to electrons when the object is passed once. Therefore, both devices are known in which an object either past several times with temporal change in position of the object to at least one electron source, as well as devices in which a plurality of electron sources are arranged around the object volume, whereby an object in one pass and without change in position over the entire surface can be acted upon with electrons.
  • a device in which a molded part for the purpose of sterilization between two area beam generators moves through and can be acted upon in the meantime with accelerated electrons.
  • This device has a plurality of gold reflectors, with which edge rays emitted by the area beam generators are reflected onto surface areas of the molded part which are not in the immediate area of influence of the area beam generators.
  • the reflectors are also part of a sensor system. Connected to measuring devices can be detected by the reflectors electron currents and as a result statements about electron current density distributions are made. Since the reflectors known from this document are made of pure gold, such devices are very expensive and thus affect their cost-effectiveness. Solutions, if and how the share of
  • a device by means of which accelerated electrons emitted by an electron source are reflectable to a surface region of an object, comprises at least one dielectric base body, on which at least in one surface region at least one electrically lettable layer is applied, on which a portion of the emitted from the electron source and is reflected on the electrically conductive layer incident accelerated electrons.
  • the electrically conductive layer extends from the electrically conductive layer at least one electrically conductive contacting element through the dielectric base body. Due to the charging of the electrically conductive layer with accelerated electrons, a charge carrier excess and thus an electrical voltage with respect to the electrical ground builds up on it. Therefore, a measuring device can be connected between the contacting element and the electrical ground, by means of which an electron current can be detected.
  • the electrons accelerated onto the electrically conductive layer by the electron source also referred to as electron accelerator
  • the electron source also referred to as electron accelerator
  • the ratio of the two components can be changed or adjusted.
  • a device according to the invention on the one hand, accelerated electrons emitted by an electron source can therefore be reflected and, on the other hand, a device according to the invention can be incorporated as part of a sensor system or a measuring system used to make statements about the energy that is applied to an object.
  • the surface region of the dielectric base body, within which the electrically conductive layer is located is planar, the dielectric base itself being plate-shaped.
  • this surface area may also have a different geometric shape. For example, this surface area may be concave in a convex-shaped object and vice versa.
  • a qualitative statement about the distribution of the electrical currents can also be made depending on the individual detected electrical currents Energy that is applied to the object within the spatial dimension.
  • this qualitative statement is all the more accurate the more devices according to the invention are arranged next to one another in a spatial extent and the more electric currents are consequently detected.
  • a dielectric base body may also have a plurality of surface areas within which an electrically conductive layer is formed, wherein the individual electrically conductive layer areas are formed electrically insulated from one another and wherein Each electrically conductive layer region has at least one contacting element, which extends from the associated electrically conductive layer region through the dielectric base body. Each contacting element is then connected to an associated measuring device for detecting an electric current.
  • any number of electrically conductive layer regions can be arranged one-dimensionally or even two-dimensionally next to one another on the surface of a dielectric base body.
  • a two-dimensional statement regarding the distribution can be obtained by evaluating the respective detected electrical currents flowing over the electrically conductive layer regions the electron energy are hit, with which an object to be modified is applied.
  • the dielectric base essentially acts as a carrier of the electrically conductive layer or of the electrically conductive layer regions and gives the device the necessary mechanical stability.
  • the material for the dielectric base body in addition to a required strength, there is a requirement that it must also be resistant to ionizing radiation.
  • Ceramic materials are very well suited, for example. By way of example, ceramics such as aluminum oxide or zirconium oxide may be mentioned at this point, but all other known ceramics may also be used for this purpose. In addition to ceramic materials but also, for example, glass materials for the dielectric base body can be used.
  • the at least one electrically conductive layer all materials can be used which have an electrical conductivity.
  • the kinetic energy of the beam electrons is partially converted into heat or excitation energy of the atoms by interactions with atoms of the layer material.
  • the large number of elastic and inelastic collisions, which the jet electrons carry out with the atoms of the layer material not only causes an energy loss but also a change of direction of the beam electrons, which is why a portion of the beam electrons is backscattered and thus reflected by the electrically conductive layer.
  • the intensity distribution of the reflected electrons over the solid angle is club-shaped and has an intensity maximum whose direction corresponds to the optical reflection law - angle of incidence equal to the angle of reflection.
  • the proportion of backscattered or reflected electrons essentially depends on the angle of incidence of the electron beam and on the atomic number of the elements involved in the layer structure certainly. The flatter the angle of incidence of the electron beam on the electrically conductive layer and the higher the atomic number of the elements involved in Schtchtauf construction, the higher is the proportion of the reflected beam electrons. Since in a device according to the invention the reflection of beam electrons represents an essential task, those electrically conductive materials are particularly suitable for the electrically conductive layer, which consist of one or more elements having a high atomic number. Thus, in one embodiment, the electrically conductive layer consists of one or more elements from the group of elements with an atomic number of 40 to 79 inclusive.
  • the material used for the electrically conductive layer has a melting temperature of about 1000 ° C. However, it is also possible to use materials with a lower melting temperature down to 200 ° C. for the electrically conductive layer, if, for example, only small ones are used
  • Electron beam powers are used and or when measures are taken to cool the electrically conductive layer.
  • the dielectric base body can be traversed by cooling channels and flowed through by a cooling medium in order to dissipate heat from the electrically conductive layer.
  • Very suitable for an electrically conductive layer of a device according to the invention are materials such as gold, tantalum, molybdenum, tungsten or alloys of two or more of the aforementioned elements, because these materials have both a good electrical conductivity and a high melting temperature and thus no additional Require cooling.
  • gold is also a layer material which can be used in such applications in which electrons are to be applied to pharmaceutical or medical products.
  • a contacting element which extends from an electrically conductive layer through the dielectric base body in a device according to the invention, likewise consists of an electrically conductive material. As a contacting element is not exposed to the direct electron bombardment exist with respect to it
  • a contacting element is preferably designed as a pin-shaped contact pin (also called contact pin) and may have a cross-section of any desired geometric shape. It is advantageous if the contact pin has a standardized cross-section, so that standardized contact means, such as connectors, for contacting the contact pins can be used.
  • the reflector according to the invention is at the same time designed as a wall between a room of high sterility and a room of lower sterility, wherein the room with high sterility to the electrically conductive layer and the room with lower sterility to the back of the reflector, ie to the dielectric Basic body adjacent.
  • the joint between the dielectric base body and the contacting element from the space of lower sterility.
  • a gas pressure test can be checked, for example, if a joint is gas-tight. If a joint is gas-tight, then in any case it is also ensured that no germ can get through the joint.
  • the joint is therefore gas-tight between the dielectric base body and the contacting element.
  • a hole corresponding to the cross-section of the contacting element must first be introduced into the dielectric base body, which extends through the entire thickness of the dielectric base body and into which Contacting element is introduced.
  • the hole can be formed with a constant cross-section through the entire thickness of the body or even to the back of the body towards a Have cross-sectional enlargement, which acts in this thickness range of the body as an expansion space for the contacting element in subsequent processing steps.
  • the contacting element must have a length such that it extends through the entire thickness of the dielectric base body on the one hand and then protrudes so far on the rear side of the dielectric base body that it can be contacted with contact means such as, for example, with connectors.
  • the contacting element On the side of the dielectric base body on which the electrically conductive layer is applied (also called front side in this document), the contacting element must extend at least as far as the surface of the main body, but may initially protrude slightly beyond it when introduced into the dielectric base body.
  • the material of which a contacting element consists is partly also determined by the insertion method.
  • a contacting element for example, by means of a soldering process in a dielectric base body made of a ceramic gas-tight be inserted.
  • metals or metal alloys are suitable as the material for the contacting element with which a known ceramic-metal solder connection can be produced.
  • the ceramic used for the dielectric base body and the material for the contacting element have at least approximately a similar coefficient of thermal expansion so that upon heating and subsequent cooling of the solder joint no mechanical stresses in the joint, which can lead to cracking.
  • a contacting element is inserted into the dielectric base body as soon as the ceramic is fired.
  • materials for the contacting element for example platinum, tungsten, titanium or alloys of the aforementioned elements can be used in this insertion process.
  • an adhesive method can be selected in which all the aforementioned materials for a
  • Contacting element can be used.
  • a gas-tight adhesive bond between the dielectric base body and contacting element are produced, it is not sufficient to use a purely organic adhesive because it is decomposed under the influence of ionizing radiation, whereby the joint loses its strength on the one hand and on the other hand permeable to gases or for germs.
  • solid particles such as ceramic particles to an adhesive. It has been found that despite the decomposition of the organic adhesive constituents in the joint under the influence of ionizing radiation, the residual solid particles ensure both the necessary hold of the contacting element and a required tightness of the joint.
  • the at least one contacting element is firmly inserted into the dielectric base body, the side of the dielectric base body on which the electrically conductive layer is to be applied and on which the contacting element after the
  • the ground surface has a roughness of less than 0.05.
  • the electrically conductive layer and the contacting element form an electrically conductive connection after the application of the electrically conductive layer.
  • Vacuum methods of chemical or physical vapor deposition are suitable, for example, for applying the electrically conductive layer in its full thickness or initially applying only a partial layer of the electrically conductive layer, which can subsequently be reinforced by means of a galvanic deposition method.
  • the electrically conductive layer can also be completely deposited by means of galvanic methods.
  • Another alternative method for applying the electrically conductive layer is before sintering a ceramic dielectric base body, a paste, in which conductive particles are mixed, applied to the dielectric base body. After a sintering process, a layer of the conductive particles then remains on the surface of the dielectric base body.
  • a gold-containing paste may be used, from which, after a sintering process, a gold layer remains on the surface of the dielectric base body.
  • the paste with conductive particles can also be applied to the dielectric base body only after sintering.
  • the proportion of the electrons reflected by the electrically conductive layer can be adjusted.
  • the choice of the applied layer thickness of the electrically conductive layer (hereinafter also referred to as reflection layer) makes it possible, in combination with the choice of the layer material, to precisely set the proportion of reflected electrons to the transmission component.
  • the total layer thickness of the reflection layer is at least as great as the maximum penetration depth of the accelerated electrons, then it is ensured that a maximum proportion of the electrons is also reflected.
  • the amount of electrons available for the measuring signal is correspondingly low.
  • Reflection layer (starting from a layer thickness which corresponds to the maximum penetration depth of the electrons) is reduced, also reduces the proportion of reflected electrons, whereas the transmission component, that is, the proportion of electrons available for the measurement signal is increased.
  • the device according to the invention only the facts of the reflected electrons and the current flow are considered in more detail.
  • the maximum penetration depth of accelerated electrons due to their kinetic energy in a material depends on various factors, but can be determined by known formulas or from known tables and overviews. Thus, depending on the task, ie depending on whether more electrons are to be reflected or whether more electrons for the measurement signal should be available in the Before a thickness for the reflection layer determined and thereby the ratio of the available reflection and transmission electrons can be adjusted.
  • the layer thickness d R of the reflection layer is set in a range that is greater than the maximum penetration depth of the electrons and is given by the following formula:
  • d F thickness of the window foil of the electron accelerator
  • s safety factor (s> 1, 5).
  • the electrically conductive layer can also consist of two or more partial layers.
  • one or more partial layers may be arranged below the reflection layer, for example, which act as adhesion promoter layer (s) between the dielectric base body and the reflection layer.
  • at least one partial layer may also be formed as a barrier layer in order to prevent particles from an adhesive layer and / or from the dielectric base body from diffusing into the reflection layer.
  • a sub-layer acting as a bonding agent layer and as a barrier layer is that these must be electrically conductive so that an electric current can flow from the reflection layer to the contacting element.
  • a partial layer of the electrically conductive layer formed as an adhesion promoter layer may consist of one or more elements of the group chromium, manganese, iron, and cobalt, and platinum, tantalum, gold or titanium containing materials may be used for a partial layer formed as a barrier layer be used.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device for applying a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a reflector group of the device of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of the structure of a reflector of the reflector group of Fig. 2;
  • Fig. 4 is a schematic representation of an alternative construction of a reflector of
  • a device 1 is shown schematically in cross-section, by means of which the surface of a molded part 2 can be acted upon by accelerated electrons in order to sterilize the surface of the molded part 2.
  • Molding 2 is an elongate article with a trapezoidal cross-section.
  • Device 1 consists of two electron accelerators 3a, 3b designed as area beam generators, which each comprise an electron acceleration space 4a, 4b and an electron exit window 5a, 5b.
  • the electron exit windows are each formed as 11 pm thick titanium foil.
  • the electron accelerators 3a, 3b are arranged such that the flat-shaped
  • Electron emission windows 5a, 5b are aligned parallel opposite. Between the two electron exit windows 5a, 5b is molded part 2 on a level of the
  • Reflector (s) called) is compensated. This is done by the unused marginal rays 8a1, 8a2, 8b1, 8b2 of the respective electron beam of the two electron accelerators 3a, 3b meet the respective nearest reflector, are reflected there and are guided by the angular arrangement of the reflectors in the region of the lowest dose on the molded part , From such an overall arrangement results in an absorbed dose on the entire surface or in an entire surface layer of the molded part with a minimum overdosage factor, a maximum utilization of the electron flow and a minimum amount of reactive ozone generated in the air gap.
  • FIG. 2 shows the reflector group 7a1, 7b1 in a somewhat more detailed schematic representation. It can be seen that the reflectors 7a1, 7b1 on the one hand are spaced apart from each other and thus have no electrical contact with each other and on the other hand are provided on the back of each with contact elements 20 to which electrical lines 21 are connected, which in turn with a in Fig. 2 not shown measuring device are connected. By means of this measuring device, values for electric currents are detected which flow through the reflectors 7a1 and 7b1 towards the associated contact elements 20.
  • each contact element 20 may be assigned a separate measuring device or a plurality of contact elements 20 are connected to a measuring device which has a plurality of measuring inputs.
  • the structure of the reflectors 7a 1, 7a2, 7b 1, 7b2 of FIG. 1 is identical and is shown schematically in FIG. 3 by way of example with reference to the reflector 7a1 in an exploded view.
  • the base of the reflector 7a 1 forms a dielectric base body 30 made of high-density, ie at least 99.5% pore-free Al 2 0 3 which has a purity of at least 99.5%.
  • the ceramic base body 30 gives the reflector 7a 1 its mechanical stability. It is plate-shaped and has a plate thickness of 12 mm.
  • the horizontal extent of the reflector 7a 1 in Fig. 3 corresponds to the extension, which has the reflector 7a 1 in Figs. 1 and 2 in the image depth. From Fig. 3 it is further apparent that a contact element 20 according to FIG. 2 consists of two individual components, a contact pin 31 made of platinum and a contact socket 32.
  • Each base body 30 is provided with two contact pins 31, each extending through the entire plate thickness of
  • Base body 30 extend, as the left half of the main body 30 can be seen in Fig. 3, which is shown there in a sectional view.
  • the contact pins 31 have already been introduced into the material of the base body 30 prior to sintering, in such a way that a contact pin 31 extends completely through the whole
  • Plate thickness of the base body 30 extends and so far protrudes on the back of the body that on the protruding end of the contact pin 31 still a contact socket 32 can be plugged.
  • a contact socket 32 may also be clamped, screwed or otherwise secured to a contact pin 31.
  • the contact pins 31 inserted into the raw material of the base body are firmly inserted into the material of the base body, thereby creating a gas-tight connection at the joints between the contact pin and the base body.
  • the front side of the main body 30 is ground smooth, so that the ends of all the contact pins 31 with the front of the main body 30 form a flat surface.
  • two identical layer stacks are applied thereto in surface areas A and B, wherein the two layer stacks, however, are formed electrically isolated from each other.
  • This requirement can be implemented by, for example, applying one or more layers over the entire area on the front side, wherein subsequently, for example with an etching method, a separation is carried out between the two layer areas.
  • the layer regions which are electrically insulated from one another can also be applied separately at the same time by means of a mask on the front side of the base body.
  • a reflector according to the invention in addition to a dielectric base body with embedded contact pin, also includes an electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layer 39 consists of several sub-layers deposited on top of each other.
  • the cover layer of the layer stack which acts as the actual reflection layer, should be formed in the embodiment as a gold layer. Because a gold layer on a ceramic body of Al 2 0 3 does not have very good adhesion, a 100 nm thick electrically conductive adhesive layer 33 of chromium is first deposited by means of a vacuum coating process on the smooth-ground front of the base body 30.
  • chrome particles from adhesion layer 33 may diffuse into and through an adjacent gold layer and oxidize to the surface thereof, which may have adverse effects in medical and pharmaceutical applications. Therefore, a 200 nm thick electrically conductive diffusion barrier layer 34 made of titanium and then a 500 nm thick electrically conductive diffusion barrier layer 35 made of platinum are deposited on the adhesion layer 33 also by means of a vacuum coating process. Because of the better adhesion, a 1000 nm thick gold layer 36 is then applied again by means of a vacuum coating process on the platinum layer 35, which is finally galvanically reinforced with a gold layer 37 at least 22 pm thick, because by means of galvanic deposition faster layer thickness increases with closed surface structure can be realized.
  • the electrically conductive layer 39 which is in a device according to the invention on a dielectric base body, thus comprises in the embodiment, the sub-layers 33, 34, 35, 36 and 37, wherein the sub-layers 36 and 37 of gold in combination act as the actual reflection layer.
  • a portion of the non-reflected electrons causes a flow of current from the gold layer through the likewise electrically conductive layers 35, 34 and 33 towards the associated contact pin 31. This electric current continues to flow through the contact socket 32 and the electrical line 2 connected thereto to the measuring device, not shown in which values for the flowing electric current are detected. Due to their kinetic energy, the electrons of the electron beam 38 impinging on the gold layer can penetrate into the gold layer up to a maximum depth z.
  • the thickness of the gold layer (consisting of the sub-layers 37 and 36) was dimensioned such that it is greater than the maximum penetration depth z. As a result, a large proportion of beam electrons is reflected from the gold layer.
  • Electron portion would then no longer be sufficient for a reflection, so that this electron component flows through the electrically conductive layer 33 toward the associated contact pin 31, via the contact socket 32 and the connected thereto electrical line 21 to the measuring device, not shown, in which values for the flowing electrical current are detected.
  • the proportion of reflected electrons would therefore be lower than in the previously described embodiment, in which the thickness of the gold layer is greater than the penetration depth z.
  • This embodiment variant also comprises a dielectric base body 30 made of aluminum oxide embedded contact pins 31, the attached contact sockets 32 with associated electrical line 21 which leads to a measuring device, not shown.
  • a gold-containing paste consisting of gold particles and a sinterable binder.
  • the gold particles contained in the paste are firmly inserted into the surface of the base body 30 or firmly bonded to the surface of the base body 30 by means of the binder and thus form a gold-containing layer 43 on which in a subsequent process step a least 22 pm thick gold layer is deposited, which then has a high adhesive strength on the body.
  • care must be taken that, in spite of maximally minimizing the roughness of the surface as a result of grinding, the gold particles baked on the surface of the base body during sintering are not removed again, since otherwise the adhesion of the subsequently electrodeposited gold layer is adversely affected.

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Abstract

The invention relates to a device, by means of which accelerated electrons discharged by an electron source can be reflected onto a surface area of an object (2), comprising at least one dielectric main body (30), on which at least one electrically conductive layer (39) is applied at least in one surface area (A; B), wherein at least one electrically conductive contacting element (31) extends from the electrically conductive layer (39) through the dielectric main body (30).

Description

Vorrichtung zum Re lektieren beschleunigter Elektronen  Apparatus for reading accelerated electrons
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reflektieren von Elektronen auf die Oberfläche eines Objektes, welches zum Zwecke der Eigenschaftsmodifikation mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden soll. The invention relates to a device for reflecting electrons on the surface of an object, which is to be acted upon for the purpose of property modification with accelerated electrons.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Anwendungen bekannt, bei denen die Oberfläche eines Objektes, eine Randschicht eines Objektes oder gar ein gesamtes Objektvolumen mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt wird, um Eigenschaften des Objektes zu verändern. So gelangen beschleunigte Elektronen beispielsweise zum Einsatz beim Abtöten von an Saatgut anhaftenden Keimen und Mikroorganismen, beim Sterilisieren von medizinischen oder pharmazeutischen Produkten oder bei der Eigenschaftsmodifikation von Kunststoffen und Ölen. From the prior art, a variety of applications are known in which the surface of an object, an edge layer of an object or even an entire object volume is exposed to accelerated electrons to change properties of the object. For example, accelerated electrons are used to kill germs and microorganisms attached to seeds, to sterilize medical or pharmaceutical products, or to modify the properties of plastics and oils.
Bei den meisten Anwendungsfällen wird ein zu modifizierendes Objekt an einer starr angeordneten Elektronenquelle vorbeigeführt und währenddessen mit den von der Elektronenquelle abgegebenen beschleunigten Elektronen beaufschlagt. Insbesondere bei großvolumigen Objekten werden beim einmaligen Vorbeiführen des Objektes nicht alle Oberflächenbereiche bzw. nicht das gesamte Objektvolumen mit Elektronen beaufschlagt. Daher sind sowohl Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Objekt entweder mehrfach mit zwischenzeitlicher Lageänderung des Objektes an mindestens einer Elektronenquelle vorbeigeführt werden, als auch Vorrichtungen, bei denen mehrere Elektronenquellen um das Objektvolumen herum angeordnet sind, wodurch ein Objekt bei nur einem Durchlauf und ohne Lageveränderung vollflächig mit Elektronen beaufschlagt werden kann. In most applications, an object to be modified is guided past a rigidly arranged electron source and in the meantime charged with the accelerated electrons emitted by the electron source. Particularly in the case of large-volume objects, not all surface areas or not the entire object volume are exposed to electrons when the object is passed once. Therefore, both devices are known in which an object either past several times with temporal change in position of the object to at least one electron source, as well as devices in which a plurality of electron sources are arranged around the object volume, whereby an object in one pass and without change in position over the entire surface can be acted upon with electrons.
Es ist ebenfalls bekannt, bei Elektronenstrahlprozessen Reflektoren einzusetzen, um am Objekt vorbeizielende Elektronenstrahlen Richtung Objektoberfläche zu reflektieren und oder um Elektronen auf solche Oberflächenbereiche eines Objektes zu reflektieren, die nicht im direkten Einwirkbereich der Elektronenquelle liegen. It is also known to employ reflectors in electron beam processes to reflect electron beams passing the object towards the object surface and or to reflect electrons to those surface areas of an object that are not in the direct exposure region of the electron source.
In DE 198 16 246 C 1 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der eine auf einem Objekt aufgetragene Lackschicht mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt wird. Das Objekt weist einen 90°-Winkel auf, sodass eine Fläche des Objektes parallel und eine Fläche des Objektes senkrecht zum Elektronenaustrittsfenster einer Elektronenquelle ausgerichtet ist. Seitlich des Elektronenaustrittsfensters ist ein klappbarer Reflektor angeordnet, mittels dem ein Teil der aus dem Fenster austretenden Elektronen auf die senkrecht zum Elektronenaustrittsfenster ausgerichtete Objektoberfläche reflektiert werden. Die Schrift offenbart jedoch keine weiteren Angaben zum Aufbau und zu Materialien des Reflektors. In DE 198 16 246 C 1, a device is described in which an applied on an object paint layer is exposed to accelerated electrons. The object has a 90 ° angle so that one surface of the object is parallel and one surface of the object is aligned perpendicular to the electron exit window of an electron source. Laterally of the electron exit window, a hinged reflector is arranged, by means of which a part of the electrons emerging from the window are reflected onto the object surface oriented perpendicular to the electron exit window. However, the document does not disclose any further details on the structure and materials of the reflector.
Aus WO 2007/107331 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein Formteil zum Zwecke des Sterilisierens zwischen zwei Flächenstrahlerzeugern hindurch bewegt und währenddessen mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden kann. Diese Vorrichtung weist mehrere Reflektoren aus Gold auf, mit denen von den Flächenstrahlerzeugern abgegebene Randstrahlen auf Oberflächenbereiche des Formteils reflektiert werden, die nicht im unmittelbaren Einwirkbereich der Flächenstrahlerzeuger liegen. Die Reflektoren sind gleichzeitig Bestandteil eines Sensorsystems. Verbunden mit Messeinrichtungen können mittels der Reflektoren Elektronenströme erfasst und infolge dessen Aussagen über Elektronen- Stromdichteverteilungen getroffen werden. Da die aus dieser Schrift bekannten Reflektoren aus reinem Gold bestehen, sind derartige Vorrichtungen sehr preisintensiv und beeinträchtigen somit deren Wirtschaftlichkeit. Lösungen, ob und wie der Anteil von From WO 2007/107331 A1, a device is known in which a molded part for the purpose of sterilization between two area beam generators moves through and can be acted upon in the meantime with accelerated electrons. This device has a plurality of gold reflectors, with which edge rays emitted by the area beam generators are reflected onto surface areas of the molded part which are not in the immediate area of influence of the area beam generators. The reflectors are also part of a sensor system. Connected to measuring devices can be detected by the reflectors electron currents and as a result statements about electron current density distributions are made. Since the reflectors known from this document are made of pure gold, such devices are very expensive and thus affect their cost-effectiveness. Solutions, if and how the share of
Reflektion und Transmission der auf einen Reflektor auftreffenden Elektronen eingestellt werden kann, sind aus der Schrift nicht entnehmbar. Reflection and transmission of the impinging electrons on a reflector can not be deduced from the document.
Aufgabenstellung task
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum The invention is therefore based on the technical problem of a device for
Reflektieren beschleunigter Elektronen zu schaffen, mittels der Nachteile des Standes der Technik nicht zuletzt auch hinsichtlich dessen Wirtschaftlichkeit überwunden werden können. Insbesondere sollen mit der Vorrichtung von einer Elektronenquelle ausgesandte Elektronen auf die Oberfläche eines mittels beschleunigten Elektronen zu modifizierenden Objektes reflektiert werden können. Desweiteren soll die Vorrichtung als Bestandteil eines Sensorsystems zum Ermitteln von Elektronenströmen und Elektronenstromdichte- Verteilungen verwendbar sein. Ebenfalls sollen Lösungen angegeben werden, wie der Anteil von Reflektion und Transmission der auf einen Reflektor auftreffenden Elektronen eingestellt werden kann. Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mittels der von einer Elektronenquelle abgegebene beschleunigte Elektronen auf einen Oberflächenbereich eines Objektes reflektierbar sind, umfasst mindestens einen dielektrischen Grundkörper, auf welchem zumindest in einem Oberflächenbereich mindestens eine elektrisch lettfähige Schicht aufgetragen ist, an welcher ein Anteil der von der Elektronenquelle abgegebenen und auf die elektrisch leitfähige Schicht auftreffenden beschleunigten Elektronen reflektierbar ist. Zum Zwecke des Reflecting accelerated electrons to create, can be overcome by the disadvantages of the prior art, not least in terms of its efficiency. In particular, electrons emitted by an electron source with the device should be able to be reflected onto the surface of an object to be modified by means of accelerated electrons. Furthermore, the device should be usable as part of a sensor system for determining electron currents and electron current density distributions. Likewise, solutions are to be specified as to how the proportion of reflection and transmission of the electrons striking a reflector can be adjusted. The solution of the technical problem results from objects with the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. A device according to the invention, by means of which accelerated electrons emitted by an electron source are reflectable to a surface region of an object, comprises at least one dielectric base body, on which at least in one surface region at least one electrically lettable layer is applied, on which a portion of the emitted from the electron source and is reflected on the electrically conductive layer incident accelerated electrons. For the purpose of
Kontaktierens der elektrisch leitfähigen Schicht erstreckt sich von der elektrisch leitfähigen Schicht mindestens ein elektrisch leitfähiges Kontaktierungselement durch den dielektrischen Grundkörper hindurch. Aufgrund des Beaufschlagens der elektrisch leitfähigen Schicht mit beschleunigten Elektronen baut sich auf dieser ein Ladungsträgerüberschuss und somit eine elektrische Spannung gegenüber der elektrischen Masse auf. Zwischen dem Kontaktierungselement und der elektrischen Masse kann daher eine Messeinrichtung angeschlossen werden, mittels der ein Elektronenstrom erfassbar ist. Die von der Elektronenquelle (auch als Elektronenbeschleuniger bezeichnet) auf die elektrisch leitfähige Schicht beschleunigten Elektronen werden somit zu einem ersten Anteil von der elektrisch leit- fähigen Schicht reflektiert und sind mit einem zweiten Anteil am Fluss eines elektrischen Stromes von der elektrisch leitfähigen Schicht durch das Kontaktierungselement hindurch beteiligt. Wie später noch ausgeführt wird, kann das Verhältnis der beiden Anteile verändert bzw. eingestellt werden. Bei einem einmal fest eingestellten Anteil der reflektierten Elektronen kann dann in Abhängigkeit vom erfassten elektrischen Strom eine qualitative Aussage darüber getroffen werden, mit welcher Energie bzw. mit welcher Energiedosis ein Oberflächenbereich eines Objektes beaufschlagt wird, auf den die beschleunigten Elektronen von der elektrisch leitfähigen Schicht reflektiert werden. Je höher der erfasste elektrische Strom ist, umso höher ist dann auch die Energie bzw. die Energiedosis, mit der der Oberflächenbereich des Objektes beaufschlagt wird.  Contacting the electrically conductive layer extends from the electrically conductive layer at least one electrically conductive contacting element through the dielectric base body. Due to the charging of the electrically conductive layer with accelerated electrons, a charge carrier excess and thus an electrical voltage with respect to the electrical ground builds up on it. Therefore, a measuring device can be connected between the contacting element and the electrical ground, by means of which an electron current can be detected. The electrons accelerated onto the electrically conductive layer by the electron source (also referred to as electron accelerator) are thus reflected to a first portion of the electrically conductive layer and are at a second portion of the flow of an electrical current from the electrically conductive layer through the contacting element involved. As will be explained later, the ratio of the two components can be changed or adjusted. With a fixed proportion of the reflected electrons, a qualitative statement can then be made as a function of the detected electrical current as to which energy or absorbed dose applies a surface region of an object onto which the accelerated electrons are reflected by the electrically conductive layer become. The higher the detected electric current, the higher the energy or the absorbed dose, which is applied to the surface area of the object.
Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können daher einerseits von einer Elektronenquelle abgegebene beschleunigte Elektronen reflektiert werden und andererseits kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung als Bestandteil eines Sensorsystems bzw. eines Messsystems verwendet werden, mit dem Aussagen über die Energie, mit der ein Objekt beaufschlagt wird, getroffen werden können. With a device according to the invention, on the one hand, accelerated electrons emitted by an electron source can therefore be reflected and, on the other hand, a device according to the invention can be incorporated as part of a sensor system or a measuring system used to make statements about the energy that is applied to an object.
Üblicherweise ist der Oberflächenbereich des dielektrischen Grundkörpers, innerhalb dem sich die elektrisch leitfähige Schicht befindet, eben ausgebildet, wobei der dielektrische Grundkörper selbst plattenförmig ausgebildet ist. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall und/oder in Abhängigkeit von der Form des mit Elektronenenergie zu modifizierenden Objekts kann dieser Oberflächenbereich aber auch eine andere geometrische Form aufweisen. So kann dieser Oberflächenbereich zum Beispiel bei einem konvex geformten Objekt konkav ausgebildet sein und umgekehrt. Usually, the surface region of the dielectric base body, within which the electrically conductive layer is located, is planar, the dielectric base itself being plate-shaped. Depending on the application and / or depending on the shape of the object to be modified with electron energy, this surface area may also have a different geometric shape. For example, this surface area may be concave in a convex-shaped object and vice versa.
Werden mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen innerhalb einer räumlichen Dimension nebeneinander angeordnet und zu jeder Vorrichtung ein elektrischer Strom erfasst, der von der jeweiligen elektrisch leitfähigen Schicht durch ein zugehöriges Kontaktierungselement fließt, kann dann auch in Abhängigkeit von den einzelnen erfassten elektrischen Strömen eine qualitative Aussage über die Verteilung der Energie, mit der das Objekt innerhalb der räumlichen Dimension beaufschlagt wird, getroffen werden. Diese qualitative Aussage ist natürlich umso genauer, je mehr erfindungsgemäße Vorrichtungen in einer räumlichen Ausdehnung nebeneinander angeordnet und je mehr elektrische Ströme demzufolge erfasst werden. If a plurality of devices according to the invention are arranged next to one another within a spatial dimension and an electrical current is detected for each device, which flows from the respective electrically conductive layer through an associated contacting element, then a qualitative statement about the distribution of the electrical currents can also be made depending on the individual detected electrical currents Energy that is applied to the object within the spatial dimension. Of course, this qualitative statement is all the more accurate the more devices according to the invention are arranged next to one another in a spatial extent and the more electric currents are consequently detected.
Alternativ zu der Ausführungsform, dass ein dielektrischer Grundkörper nur einen Oberflächenbereich mit einer elektrisch leitfähigen Schicht aufweist, kann ein dielektrischer Grundkörper auch mehrere Oberflächenbereiche aufweisen, innerhalb denen eine elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet ist, wobei die einzelnen elektrisch leitfähigen Schichtbereiche voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sind und wobei jeder elektrisch leitfähige Schichtbereich mindestens ein Kontaktierungselement aufweist, welches sich von dem zugehörigen elektrisch leitfähigen Schichtbereich durch den dielektrischen Grundkörper hindurch erstreckt. Jedes Kontaktierungselement ist dann mit einer zugehörigen Messeinrichtung zum Erfassen eines elektrischen Stromes verbunden. Bei einer solchen Ausführungsform können beliebig viele elektrisch leitfähige Schichtbereiche eindimensional oder auch zweidimensional nebeneinander auf der Oberfläche eines dielektrischen Grundkörpers angeordnet sein. Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der auf einer ebenen Oberfläche eines dielektrischen Grundkörpers in zwei Dimensionen jeweils mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichtbereiche ausgebildet sind, kann durch das Auswerten der jeweils erfassten elektrischen Ströme, welche über die elektrisch leitfähigen Schichtbereiche fließen, eine zweidimensionale Aussage bezüglich der Verteilung der Elektronenenergie getroffen werden, mit der ein zu modifizierendes Objekt beaufschlagt wird. Auch hier gilt das bereits vorher Beschriebene: Je mehr und je dichter die elektrisch leitfähigen Schichtbereiche in einer räumlichen Dimension nebeneinander angeordnet sind, umso höher ist die Ortsauflösung der Stromdichte eines Elektronenstrahls und umso genauere Aussagen lassen sich bezüglich der Verteilung der Energie treffen, mit der die Oberfläche eines Objektes beaufschlagt wird. As an alternative to the embodiment that a dielectric base body has only one surface area with an electrically conductive layer, a dielectric base body may also have a plurality of surface areas within which an electrically conductive layer is formed, wherein the individual electrically conductive layer areas are formed electrically insulated from one another and wherein Each electrically conductive layer region has at least one contacting element, which extends from the associated electrically conductive layer region through the dielectric base body. Each contacting element is then connected to an associated measuring device for detecting an electric current. In such an embodiment, any number of electrically conductive layer regions can be arranged one-dimensionally or even two-dimensionally next to one another on the surface of a dielectric base body. With a device according to the invention in which in each case at least two electrically conductive layer regions are formed on a planar surface of a dielectric base body, a two-dimensional statement regarding the distribution can be obtained by evaluating the respective detected electrical currents flowing over the electrically conductive layer regions the electron energy are hit, with which an object to be modified is applied. Here, too, applies the previously described: The more and the denser the electrically conductive layer areas are arranged side by side in a spatial dimension, the higher the spatial resolution of the current density of an electron beam and the more accurate statements can be made regarding the distribution of energy with which Surface of an object is acted upon.
Der dielektrische Grundkörper fungiert im Wesentlichen als Träger der elektrisch leitfähigen Schicht bzw. der elektrisch leitfähigen Schichtbereiche und verleiht der Vorrichtung die nötige mechanische Stabilität. Hinsichtlich des Materials für den dielektrischen Grundkörper besteht neben einer erforderlichen Festigkeit die Anforderung, dass dieses auch beständig gegenüber ionisierender Strahlung sein muss. Keramikmaterialien sind dafür zum Beispiel sehr gut geeignet. Beispielhaft seien an dieser Stelle Keramiken wie Aluminiumoxid oder Zirkonoxid genannt, aber auch alle anderen bekannten Keramiken können dafür verwendet werden. Neben Keramikmaterialien sind aber beispielsweise auch Glasmaterialien für den dielektrischen Grundkörper einsetzbar. The dielectric base essentially acts as a carrier of the electrically conductive layer or of the electrically conductive layer regions and gives the device the necessary mechanical stability. With respect to the material for the dielectric base body, in addition to a required strength, there is a requirement that it must also be resistant to ionizing radiation. Ceramic materials are very well suited, for example. By way of example, ceramics such as aluminum oxide or zirconium oxide may be mentioned at this point, but all other known ceramics may also be used for this purpose. In addition to ceramic materials but also, for example, glass materials for the dielectric base body can be used.
Für die mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht können alle Materialien eingesetzt werden, die über eine elektrische Leitfähigkeit verfügen. Beim Auftreffen eines Elektronen- Strahls auf die elektrisch leitfähige Schicht wird die kinetische Energie der Strahlelektronen durch Wechselwirkungen mit Atomen des Schichtmaterials teilweise in Wärme oder Anregungsenergie der Atome umgesetzt. Die Vielzahl elastischer und unelastischer Stöße, welche die Strahlelektronen mit den Atomen des Schichtmaterials ausführen, bewirkt neben einem Energieverlust auch eine Richtungsänderung der Strahlelektronen, weshalb ein Anteil der Strahlelektronen rückgestreut und somit von der elektrisch leitfähigen Schicht reflektiert wird. Die Intensitätsverteilung der reflektierten Elektronen über dem Raumwinkel ist keulenförmig ausgebildet und weist ein Intensitätsmaximum auf, dessen Richtung dem optischen Reflexionsgesetz - Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel - entspricht. Der Anteil rückgestreuter bzw. reflektierter Elektronen wird im Wesentlichen vom Auftreffwinkel des Elektronenstrahles und von der Ordnungszahl der am Schichtaufbau beteiligten Elemente bestimmt. Je flacher der Auftreffwinkel des Elektronenstrahls auf die elektrisch leitfähige Schicht ist und je höher die Ordnungszahl der am Schtchtauf bau beteiligten Elemente ist, umso höher ist auch der Anteil der reflektierten Strahlelektronen. Da bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung das Reflektieren von Strahlelektronen eine wesentliche Aufgabe darstellt, sind für die elektrisch leitfähige Schicht besonders solche elektrisch leitfähigen Materialien geeignet, die aus einem Element oder mehreren Elementen bestehen, die eine hohe Ordnungszahl aufweisen. Bei einer Ausführungsform besteht die elektrisch leitfähige Schicht daher aus einem oder mehreren Element(en) aus der Gruppe der Elemente mit einer Ordnungszahl von 40 bis einschließlich 79. For the at least one electrically conductive layer, all materials can be used which have an electrical conductivity. When an electron beam impinges on the electrically conductive layer, the kinetic energy of the beam electrons is partially converted into heat or excitation energy of the atoms by interactions with atoms of the layer material. The large number of elastic and inelastic collisions, which the jet electrons carry out with the atoms of the layer material, not only causes an energy loss but also a change of direction of the beam electrons, which is why a portion of the beam electrons is backscattered and thus reflected by the electrically conductive layer. The intensity distribution of the reflected electrons over the solid angle is club-shaped and has an intensity maximum whose direction corresponds to the optical reflection law - angle of incidence equal to the angle of reflection. The proportion of backscattered or reflected electrons essentially depends on the angle of incidence of the electron beam and on the atomic number of the elements involved in the layer structure certainly. The flatter the angle of incidence of the electron beam on the electrically conductive layer and the higher the atomic number of the elements involved in Schtchtauf construction, the higher is the proportion of the reflected beam electrons. Since in a device according to the invention the reflection of beam electrons represents an essential task, those electrically conductive materials are particularly suitable for the electrically conductive layer, which consist of one or more elements having a high atomic number. Thus, in one embodiment, the electrically conductive layer consists of one or more elements from the group of elements with an atomic number of 40 to 79 inclusive.
Aufgrund der thermischen Auswirkungen des Auftreffens von beschleunigten Elektronen auf die elektrisch leitfähige Schicht ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das für die elektrisch leitfähige Schicht verwendete Material eine Schmelztemperatur von über 1000 °C besitzt. Es können für die elektrisch leitfähige Schicht aber auch Materialien mit geringerer Schmelz- temperatur bis hinab zu 200 °C zum Einsatz gelangen, wenn beispielsweise nur geringeDue to the thermal effects of the impact of accelerated electrons on the electrically conductive layer, it is also advantageous if the material used for the electrically conductive layer has a melting temperature of about 1000 ° C. However, it is also possible to use materials with a lower melting temperature down to 200 ° C. for the electrically conductive layer, if, for example, only small ones are used
Elektronenstrahlleistungen verwendet werden und oder wenn Maßnahmen zum Kühlen der elektrisch leitfähigen Schicht getroffen werden. So kann beispielsweise der dielektrische Grundkörper mit Kühlkanälen durchzogen und von einem Kühlmedium durchflössen sein, um Wärme von der elektrisch leitfähigen Schicht abzuführen. Electron beam powers are used and or when measures are taken to cool the electrically conductive layer. Thus, for example, the dielectric base body can be traversed by cooling channels and flowed through by a cooling medium in order to dissipate heat from the electrically conductive layer.
Sehr gut geeignet für eine elektrisch leitfähige Schicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Materialien wie Gold, Tantal, Molybdän, Wol ram oder Legierungen aus zwei oder mehreren der vorgenannten Elemente, weil diese Materialien sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit als auch eine hohe Schmelztemperatur aufweisen und somit keinen zusätzlichen Kühlaufwand erfordern. Very suitable for an electrically conductive layer of a device according to the invention are materials such as gold, tantalum, molybdenum, tungsten or alloys of two or more of the aforementioned elements, because these materials have both a good electrical conductivity and a high melting temperature and thus no additional Require cooling.
Ganz besonders geeignet für die elektrisch leitfähige Schicht ist Gold. Neben einer relativ hohen Schmelztemperatur, einer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit, einem hohen Anteil reflektierter Elektronen aufgrund einer relativ hohen Ordnungszahl, ist Gold auch ein Schichtmaterial, welches bei solchen Anwendungen, bei denen pharmazeutische oder medizinische Produkte mit Elektronen beaufschlagt werden sollen, eingesetzt werden kann. Especially suitable for the electrically conductive layer is gold. In addition to a relatively high melting temperature, a very good electrical conductivity, a high proportion of reflected electrons due to a relatively high atomic number, gold is also a layer material which can be used in such applications in which electrons are to be applied to pharmaceutical or medical products.
Ein Kontaktierungselement, welches sich bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von einer elektrisch leitfähigen Schicht durch den dielektrischen Grundkörper hindurch erstreckt, besteht ebenfalls aus einem elektrisch Ieitfähigen Material. Da ein Kontaktierungselement nicht dem direkten Elektronenbeschuss ausgesetzt ist, bestehen bezüglich dessen A contacting element, which extends from an electrically conductive layer through the dielectric base body in a device according to the invention, likewise consists of an electrically conductive material. As a contacting element is not exposed to the direct electron bombardment exist with respect to it
Temperaturbeständigkeit keine hohen Anforderungen. Für dieses sind daher Materialien wie Gold, Platin, Titian, Molybdän, Eisen, Chrom, Tantal oder Legierungen von mindestens zwei der vorgenannten Elemente geeignet. Ein Kontaktierungselement ist vorzugsweise als stift- förmiger Kontaktpin (auch Kontaktstift genannt) ausgebildet und kann einen Querschnitt beliebiger geometrischer Form aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn der Kontaktpin einen standardisierten Querschnitt aufweist, so dass auch standardisierte Kontaktmittel, wie beispielsweise Steckverbinder, zum Kontaktieren des Kontaktpins verwendet werden können. Temperature resistance no high requirements. For this, therefore, materials such as gold, platinum, titanium, molybdenum, iron, chromium, tantalum or alloys of at least two of the aforementioned elements are suitable. A contacting element is preferably designed as a pin-shaped contact pin (also called contact pin) and may have a cross-section of any desired geometric shape. It is advantageous if the contact pin has a standardized cross-section, so that standardized contact means, such as connectors, for contacting the contact pins can be used.
Ein besonderes Augenmerk gilt dem Einfügen des bzw. der Kontaktpins in einen dielektrischen Grundkörper. Insbesondere dann, wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung beim Herstellen oder Bearbeiten pharmazeutischer oder medizinischer Produkte eingesetzt wird, können sehr hohe Anforderungen bezüglich der Dichtheit der Fügestelle zwischen dielektrischem Grundkörper und Kontaktierungselement bestehen. Bei derartigen Particular attention is paid to inserting the contact pin (s) into a dielectric base body. In particular, when a device according to the invention is used in the manufacture or processing of pharmaceutical or medical products, very high demands can be made with regard to the tightness of the joint between the dielectric base body and the contacting element. In such
Anwendungsfällen ist der erfindungsgemäße Reflektor oftmals gleichzeitig als Wandung zwischen einem Raum mit hoher Sterilität und einem Raum mit geringerer Sterilität ausgebildet, wobei der Raum mit hoher Sterilität an die elektrisch leitfähige Schicht und der Raum mit geringerer Sterilität an die Rückseite des Reflektors, also an den dielektrischen Grundkörper angrenzt. Hier muss sichergestellt sein, dass aus dem Raum mit geringerer Sterilität keine Keime durch die Fügestelle zwischen dielektrischem Grundkörper und Kontaktierungselement hindurch gelangen können. Mit dem relativ ein achen Mitte! eines Gasdrucktestes kann beispielsweise überprüft werden, ob eine Fügestelle gasdicht ausgebildet ist. Ist eine Fügestelle gasdicht ausgebildet, dann ist auf jeden Fall auch sicher- gestellt, dass auch kein Keim durch die Fügestelle gelangen kann. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Fügestelle daher zwischen dielektrischem Grundkörper und Kontaktierungselement gasdicht ausgebildet.  In many cases, the reflector according to the invention is at the same time designed as a wall between a room of high sterility and a room of lower sterility, wherein the room with high sterility to the electrically conductive layer and the room with lower sterility to the back of the reflector, ie to the dielectric Basic body adjacent. Here it must be ensured that no germs can pass through the joint between the dielectric base body and the contacting element from the space of lower sterility. With the relatively middle one! a gas pressure test can be checked, for example, if a joint is gas-tight. If a joint is gas-tight, then in any case it is also ensured that no germ can get through the joint. In one embodiment of the invention, the joint is therefore gas-tight between the dielectric base body and the contacting element.
Für das gasdichte Einfügen eines Kontaktierungselements in einen dielektrischen Grund- körper sind verschiedene Verfahren geeignet Bei allen Verfahren muss zunächst ein Loch entsprechend des Querschnitts des Kontaktierungselements in den dielektrischen Grundkörper eingebracht werden, welches sich durch die gesamte Dicke des dielektrischen Grundkörpers hindurch erstreckt und in welches das Kontaktierungselement eingebracht wird. Das Loch kann dabei mit einem konstanten Querschnitt durch die gesamte Dicke des Grundkörpers ausgebildet sein oder auch zur Rückseite des Grundkörpers hin eine Querschnittsvergrößerung aufweisen, welche in diesem Dickenbereich des Grundkörpers als Ausdehnungsraum für das Kontaktierungselement bei nachfolgenden Bearbeitungsschritten fungiert. Das Kontaktierungselement muss eine Länge derart aufweisen, dass es sich zum einen durch die gesamte Dicke des dielektrischen Grundkörpers hindurch erstreckt und dann auf der Rückseite des dielektrischen Grundkörpers noch so weit herausragt, dass es mit Kontaktmitteln, wie beispielsweise mit Steckverbindern, kontaktiert werden kann. Auf der Seite des dielektrischen Grundkörpers, auf der die elektrisch leitfähige Schicht aufgetragen wird (in dieser Schrift auch Vorderseite genannt), muss das Kontaktierungselement mindestens bis zur Oberfläche des Grundkörpers reichen, kann aber beim Einbringen in den dielektrischen Grundkörper zunächst auch ein wenig darüber hinausragen. Various methods are suitable for the gas-tight insertion of a contacting element into a dielectric base body. In all methods, a hole corresponding to the cross-section of the contacting element must first be introduced into the dielectric base body, which extends through the entire thickness of the dielectric base body and into which Contacting element is introduced. The hole can be formed with a constant cross-section through the entire thickness of the body or even to the back of the body towards a Have cross-sectional enlargement, which acts in this thickness range of the body as an expansion space for the contacting element in subsequent processing steps. The contacting element must have a length such that it extends through the entire thickness of the dielectric base body on the one hand and then protrudes so far on the rear side of the dielectric base body that it can be contacted with contact means such as, for example, with connectors. On the side of the dielectric base body on which the electrically conductive layer is applied (also called front side in this document), the contacting element must extend at least as far as the surface of the main body, but may initially protrude slightly beyond it when introduced into the dielectric base body.
Das Material, aus dem ein Kontaktierungselement besteht, wird teilweise auch durch das Einfügeverfahren mitbestimmt. So kann ein Kontaktierungselement beispielsweise mittels eines Lötverfahrens in einen dielektrischen Grundkörper aus einer Keramik gasdicht ein- gefügt werden. Wird dieses Einfügeverfahren angewendet, sind derartige Metalle oder Metalllegierungen als Material für das Kontaktierungselement geeignet, mit denen eine bekannte Keramik-Metall-Lötverbindung hergestellt werden kann. Eine weitere Anforderung besteht dahingehend, dass die verwendete Keramik für den dielektrischen Grundkörper und das Material für das Kontaktierungselement zumindest annähernd einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, damit beim Erwärmen und anschließenden Abkühlen der Lötverbindung keine mechanischen Spannungen in der Fügestelle entstehen, die zur Rissbildung führen können. The material of which a contacting element consists is partly also determined by the insertion method. Thus, a contacting element, for example, by means of a soldering process in a dielectric base body made of a ceramic gas-tight be inserted. When this method of insertion is used, such metals or metal alloys are suitable as the material for the contacting element with which a known ceramic-metal solder connection can be produced. Another requirement is that the ceramic used for the dielectric base body and the material for the contacting element have at least approximately a similar coefficient of thermal expansion so that upon heating and subsequent cooling of the solder joint no mechanical stresses in the joint, which can lead to cracking.
Beim Einfügen eines Kontaktierungselements mittels eines Lötverfahrens können daher für das Kontaktierungselement beispielsweise Materialien wie Molybdän oder eine NiCoSil- Legierung verwendet werden. When inserting a contacting element by means of a soldering method, it is therefore possible to use, for example, materials such as molybdenum or a NiCoSil alloy for the contacting element.
Eine alternative Vorgehensweise beim Einfügen eines Kontaktierungselements in einen keramischen dielektrischen Grundkörper ist das Sintern, d. h., das Kontaktierungselement wird gleich beim Brennen der Keramik mit in den dielektrischen Grundkörper eingefügt. Als Materialien für das Kontaktierungselement können bei diesem Einfügeverfahren beispielsweise Platin, Wolfram, Titan oder Legierungen aus den vorgenannten Elementen verwendet werden. Als weitere Alternative für das Einfügen eines Kontaktierungselements kann ein Klebeverfahren gewählt werden, bei dem auch alle zuvor genannten Materialien für ein An alternative approach when inserting a contacting element into a ceramic dielectric base body is sintering, ie, the contacting element is inserted into the dielectric base body as soon as the ceramic is fired. As materials for the contacting element, for example platinum, tungsten, titanium or alloys of the aforementioned elements can be used in this insertion process. As a further alternative for the insertion of a contacting element, an adhesive method can be selected in which all the aforementioned materials for a
Kontaktierungselement herangezogen werden können. Soll hierbei eine gasdichte Klebeverbindung zwischen dielektrischem Grundkörper und Kontaktierungselement hergestellt werden, ist es jedoch nicht hinreichend, ein rein organisches Klebemittel zu verwenden, weil dieses unter dem Einfluss ionisierender Strahlung zersetzt wird, wodurch die Fügestelle einerseits ihre Festigkeit verliert und andererseits durchlässig für Gase bzw. für Keime werden kann. Es ist daher vorteilhaft, einem Klebemittel Feststoff Partikel, wie beispielsweise Keramikpartikel, beizumischen. Es hat sich gezeigt, dass trotz des Zersetzens der organischen Klebemittelbestandteile in der Fügestelle unter Einfluss ionisierender Strahlung die zurückbleibenden Feststoffpartikel sowohl den notwendigen Halt des Kontaktierungselements als auch eine erforderliche Dichtheit der Fügestelle gewährleisten. Contacting element can be used. In this case, if a gas-tight adhesive bond between the dielectric base body and contacting element are produced, it is not sufficient to use a purely organic adhesive because it is decomposed under the influence of ionizing radiation, whereby the joint loses its strength on the one hand and on the other hand permeable to gases or for germs. It is therefore advantageous to add solid particles such as ceramic particles to an adhesive. It has been found that despite the decomposition of the organic adhesive constituents in the joint under the influence of ionizing radiation, the residual solid particles ensure both the necessary hold of the contacting element and a required tightness of the joint.
Ist das mindestens eine Kontaktierungselement fest in den dielektrischen Grundkörper eingefügt, wird die Seite des dielektrischen Grundkörpers, auf der die elektrisch leitfähige Schicht aufgetragen werden soll und auf der das Kontaktierungselement nach dem If the at least one contacting element is firmly inserted into the dielectric base body, the side of the dielectric base body on which the electrically conductive layer is to be applied and on which the contacting element after the
Einfügen ein wenig herausragen kann, derart glatt geschliffen, dass die Oberfläche des dielektrischen Grundkörpers mit dem Ende des Kontaktierungselements eine ebene Fläche bildet, auf der nachfolgend die mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht aufgetragen wird. Je feiner der Schliff, desto haltbarer ist die elektrisch leitfähige Schicht, da Insert slightly protrude, ground so smoothly that the surface of the dielectric base body with the end of the contacting element forms a flat surface on which subsequently the at least one electrically conductive layer is applied. The finer the cut, the more durable the electrically conductive layer is
Beschichtungsfehler minimiert werden. Bei einer Ausführungsform weist die geschliffene Oberfläche daher eine Rauigkeit von kleiner als 0,05 auf. Die elektrisch leifähige Schicht und das Kontaktierungselement bilden nach dem Auftragen der elektrisch leitfähigen Schicht eine elektrisch leitfähige Verbindung aus. Coating defects are minimized. In one embodiment, therefore, the ground surface has a roughness of less than 0.05. The electrically conductive layer and the contacting element form an electrically conductive connection after the application of the electrically conductive layer.
Auch für das Auftragen der mindestens einen elektrischen leitfähigen Schicht können verschiedene Verfahren zur Anwendung gelangen. Vakuumverfahren der chemischen oder physikalischen Dampfabscheidung sind beispielsweise dafür geeignet, die elektrisch leitfähige Schicht in ihrer vollständigen Dicke aufzutragen oder zunächst nur eine Teilschicht der elektrisch leitfähigen Schicht aufzutragen, die im Anschluss mittels eines galvanischen Abscheideverfahrens verstärkt werden kann. Die elektrisch leitfähige Schicht kann aber auch vollständig mittels galvanischer Verfahren abgeschieden werden. Ein weiteres alternatives Verfahren zum Auftragen der elektrisch leitfähigen Schicht besteht darin, vor dem Sintern eines keramischen dielektrischen Grundkörpers eine Paste, in welche leitfähige Partikel vermischt sind, auf den dielektrischen Grundkörper aufzutragen. Nach einem Sintervorgang bleibt dann eine Schicht aus den leitfähigen Partikeln an der Oberfläche des dielektrischen Grundkörpers zurück. Hierfür kann beispielsweise eine goldhaltige Paste verwendet werden, von der nach einem Sintervorgang eine Goldschicht auf der Oberfläche des dielektrischen Grundkörpers zurückbleibt. Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann die Paste mit leitfähigen Partikeln auch erst nach dem Sintern auf den dielektrischen Grundkörper aufgetragen werden. Wie zuvor schon einmal erwähnt, kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Anteil der von der elektrisch leitfähigen Schicht reflektierten Elektronen eingestellt werden. Die Wahl der aufgetragenen Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht (nachfolgend auch als Reflexionsschicht bezeichnet) ermöglicht es in Kombination mit der Wahl des Schichtmaterials, den Anteil reflektierter Elektronen zum Transmissionsanteil exakt einzustellen. Ist die Gesamtschichtdicke der Reflexionsschicht mindestens genauso groß wie die maximale Eindringtiefe der beschleunigten Elektronen, dann ist sichergestellt, dass auch ein maximaler Anteil der Elektronen reflektiert wird. Der für das Messsignal zur Verfügung stehende Anteil an Elektronen ist dementsprechend gering. In dem Maße wie die Schichtdicke der Various methods can also be used for the application of the at least one electrically conductive layer. Vacuum methods of chemical or physical vapor deposition are suitable, for example, for applying the electrically conductive layer in its full thickness or initially applying only a partial layer of the electrically conductive layer, which can subsequently be reinforced by means of a galvanic deposition method. However, the electrically conductive layer can also be completely deposited by means of galvanic methods. Another alternative method for applying the electrically conductive layer is before sintering a ceramic dielectric base body, a paste, in which conductive particles are mixed, applied to the dielectric base body. After a sintering process, a layer of the conductive particles then remains on the surface of the dielectric base body. For this purpose, for example, a gold-containing paste may be used, from which, after a sintering process, a gold layer remains on the surface of the dielectric base body. In a further alternative embodiment, the paste with conductive particles can also be applied to the dielectric base body only after sintering. As already mentioned before, in a device according to the invention the proportion of the electrons reflected by the electrically conductive layer can be adjusted. The choice of the applied layer thickness of the electrically conductive layer (hereinafter also referred to as reflection layer) makes it possible, in combination with the choice of the layer material, to precisely set the proportion of reflected electrons to the transmission component. If the total layer thickness of the reflection layer is at least as great as the maximum penetration depth of the accelerated electrons, then it is ensured that a maximum proportion of the electrons is also reflected. The amount of electrons available for the measuring signal is correspondingly low. As the layer thickness of
Reflexionsschicht (ausgehend von einer Schichtdicke, die der maximalen Eindringtiefe der Elektronen entspricht) verringert wird, verringert sich auch der Anteil reflektierter Elektronen, wohingegen der Transmissionsanteil, also der für das Messsignal zur Verfügung stehende Anteil der Elektronen, erhöht wird. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass das Auftreffen beschleunigter Elektronen auf die elektrisch leitfähige Schicht neben rückgestreuten bzw. reflektierten Elektronen und dem Fluss eines elektrischen Stromes von der elektrisch leitfähigen Schicht, über ein Kontaktierungselement hin zu einer Mess- einrichtung auch noch das Herauslösen von Sekundärelektronen und von thermischen Elektronen sowie das Erzeugen von Wärme- und Röntgenstrahlung bewirkt. Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden jedoch nur die Sachverhalte der reflektierten Elektronen und des Stromflusses näher betrachtet. Reflection layer (starting from a layer thickness which corresponds to the maximum penetration depth of the electrons) is reduced, also reduces the proportion of reflected electrons, whereas the transmission component, that is, the proportion of electrons available for the measurement signal is increased. For completeness, it should be mentioned at this point that the impact of accelerated electrons on the electrically conductive layer in addition to backscattered or reflected electrons and the flow of an electric current from the electrically conductive layer, via a contacting element to a measuring device even the dissolution of secondary electrons and of thermal electrons and the generation of heat and X-rays causes. With regard to the device according to the invention, however, only the facts of the reflected electrons and the current flow are considered in more detail.
Die maximale Eindringtiefe beschleunigter Elektronen aufgrund deren kinetischer Energie in ein Material ist von verschiedenen Faktoren abhängig, lässt sich aber nach bekannten Formeln bzw. aus bekannten Tabellen und Übersichten ermitteln. Somit kann in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung, also je nachdem, ob mehr Elektronen reflektiert werden sollen oder ob mehr Elektronen für das Messsignal zur Verfügung stehen sollen, im Vorfeld eine Dicke für die Reflexionsschicht ermittelt und dadurch das Verhältnis der für Reflexion und Transmission zur Verfügung stehenden Elektronen eingestellt werden. The maximum penetration depth of accelerated electrons due to their kinetic energy in a material depends on various factors, but can be determined by known formulas or from known tables and overviews. Thus, depending on the task, ie depending on whether more electrons are to be reflected or whether more electrons for the measurement signal should be available in the Before a thickness for the reflection layer determined and thereby the ratio of the available reflection and transmission electrons can be adjusted.
Bei einer Ausführungsform zur überwiegenden Reflexion der beschleunigten Elektronen wird die Schichtdicke dR der Reflexionsschicht in einem Bereich eingestellt, der größer als die maximale Eindringtiefe der Elektronen ist und sich aus folgender Formel ergibt: In an embodiment for predominantly reflecting the accelerated electrons, the layer thickness d R of the reflection layer is set in a range that is greater than the maximum penetration depth of the electrons and is given by the following formula:
Ub = Beschleunigungsspannung Ub = acceleration voltage
pw = Dichte von Wasser p w = density of water
pG = Dichte der Reflexionsschicht p G = density of the reflection layer
pF = Dichte der Fensterfolie des Elektronenbeschleunigers p F = density of the window foil of the electron accelerator
dF = Dicke der Fensterfolie des Elektronenbeschleunigers d F = thickness of the window foil of the electron accelerator
k, = 1 *V1 k, = 1 * V 1
s = Sicherheitsfaktor ( s > 1 ,5). s = safety factor (s> 1, 5).
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die elektrisch leitfähige Schicht auch aus zwei oder mehreren Teilschichten bestehen. Zur besseren Haftung der als eigentliche Reflexionsschicht wirkenden Deckschicht kann/können unter der Reflexionsschicht beispiels- weise eine oder mehrere Teilschichten angeordnet sein, die als Haftvermittlerschicht(en) zwischen dem dielektrischen Grundkörper und der Reflexionsschicht wirken. Desweiteren kann auch noch mindestens eine Teilschicht als Barriereschicht ausgebildet sein, um zu verhindern, dass Partikel aus einer Haftschicht und oder aus dem dielektrischen Grundkörper in die Reflexionsschicht diffundieren. Eine Anforderung an eine als Haftvermittler- schicht und an eine als Barriereschicht fungierenden Teilschicht besteht jedoch darin, dass diese elektrisch leitfähig sein müssen, damit ein elektrischer Strom von der Reflexionsschicht hin zum Kontaktierungselement fließen kann. So kann eine als Haftvermittlerschicht ausgebildete Teilschicht der elektrisch leitfähigen Schicht aus einem oder mehreren Element(en) der Gruppe Chrom, Mangan, Eisen, Cobald bestehen und für eine als Barriereschicht aus- gebildete Teilschicht können platin-, tantal-, gold- oder titanhaltige Materialien verwendet werden. Ausführungsbeispiel In a device according to the invention, the electrically conductive layer can also consist of two or more partial layers. For better adhesion of the cover layer acting as the actual reflection layer, one or more partial layers may be arranged below the reflection layer, for example, which act as adhesion promoter layer (s) between the dielectric base body and the reflection layer. Furthermore, at least one partial layer may also be formed as a barrier layer in order to prevent particles from an adhesive layer and / or from the dielectric base body from diffusing into the reflection layer. However, one requirement for a sub-layer acting as a bonding agent layer and as a barrier layer is that these must be electrically conductive so that an electric current can flow from the reflection layer to the contacting element. Thus, a partial layer of the electrically conductive layer formed as an adhesion promoter layer may consist of one or more elements of the group chromium, manganese, iron, and cobalt, and platinum, tantalum, gold or titanium containing materials may be used for a partial layer formed as a barrier layer be used. embodiment
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Komponenten, die in unterschiedlichen Fig. gleiche Bezugszeichen aufweisen, stimmen funktionell oder strukturell überein. Die Fig. zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment. Components which have the same reference numerals in different figures agree functionally or structurally. The figures show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Beaufschlagen eines  Fig. 1 is a schematic representation of a device for applying a
Objektes mit beschleunigten Elektronen;  Object with accelerated electrons;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Reflektorgruppe der Vorrichtung aus Fig. 1 ; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Reflektors der Reflektorgruppe aus Fig. 2; Fig. 2 is a schematic representation of a reflector group of the device of Fig. 1; Fig. 3 is a schematic representation of the structure of a reflector of the reflector group of Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines alternativen Aufbaus eines Reflektors der  Fig. 4 is a schematic representation of an alternative construction of a reflector of
Reflektorgruppe aus Fig. 2.  Reflector group of FIG. 2.
In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 im Querschnitt dargestellt, mittels der die Ober- fläche eines Formteils 2 mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden kann, um die Oberfläche des Formteils 2 zu sterilisieren. Formteil 2 ist ein länglicher Gegenstand mit trapezförmigem Querschnitt. Vorrichtung 1 besteht aus zwei als Flächenstrahlerzeuger ausgebildeten Elektronenbeschleunigern 3a, 3b, die jeweils einen Elektronenbeschleunigungsraum 4a, 4b und ein Elektronenaustrittsfenster 5a, 5b umfassen. Hierbei sind die Elektronenaustrittsfenster jeweils als 11 pm dicke Titanfolie ausgebildet. Die Elektronenbeschleuniger 3a, 3b sind derart angeordnet, dass die eben geformten In FIG. 1, a device 1 is shown schematically in cross-section, by means of which the surface of a molded part 2 can be acted upon by accelerated electrons in order to sterilize the surface of the molded part 2. Molding 2 is an elongate article with a trapezoidal cross-section. Device 1 consists of two electron accelerators 3a, 3b designed as area beam generators, which each comprise an electron acceleration space 4a, 4b and an electron exit window 5a, 5b. Here, the electron exit windows are each formed as 11 pm thick titanium foil. The electron accelerators 3a, 3b are arranged such that the flat-shaped
Elektronenaustrittsfenster 5a, 5b parallel gegenüberliegend ausgerichtet sind. Zwischen beiden Elektronenaustrittsfenstern 5a, 5b wird Formteil 2 auf einem auf Höhe des Electron emission windows 5a, 5b are aligned parallel opposite. Between the two electron exit windows 5a, 5b is molded part 2 on a level of the
Elektronenaustrittsfensters 5b unterbrochenen und in Fig. 1 gepunktet dargestellten Förderbandsystem 6 kontinuierlich in Richtung der Bildtiefe hindurchgeführt und dabei dessen gesamte Oberfläche mit Elektronenenergie beaufschlagt. An den schrägen Seitenflächen des Formteils 2 würde dabei jeweils die geringste Energiedosis an den am weitesten von den Elektronenaustrittsfenstern entfernten Punkten übertragen, was durch die Anordnung von Elektronenreflektoren 7a1, 7b1, 7a2, 7b2 (nachfolgend nur noch Electron exit window 5b broken and shown in Fig. 1 dotted conveyor belt system 6 continuously passed in the direction of image depth and thereby applied its entire surface with electron energy. In each case, the lowest energy dose at the points farthest from the electron exit windows would be transmitted at the oblique side surfaces of the molded part 2, which is achieved by the arrangement of electron reflectors 7a1, 7b1, 7a2, 7b2 (hereinafter only
Reflektor(en) genannt) kompensiert wird. Dies geschieht, indem die ungenutzten Randstrahlen 8a1, 8a2, 8b1, 8b2 des jeweiligen Elektronenstrahles der beiden Elektronenbeschleuniger 3a, 3b auf den jeweils nächstgelegenen Reflektor treffen, dort reflektiert werden und durch die Winkelanordnung der Reflektoren in den Bereich der niedrigsten Dosis auf das Formteil geführt werden. Aus einer derartigen Gesamtanordnung resultiert eine Energiedosis auf der gesamten Oberfläche oder auch in einer gesamten Randschicht des Formteiles mit einem minimalen Überdosisfaktor, einer maximalen Ausnutzung des Elektronenstromes und einem Minimum an in der Luftstrecke entstehendem reaktiven Ozon. Reflector (s) called) is compensated. This is done by the unused marginal rays 8a1, 8a2, 8b1, 8b2 of the respective electron beam of the two electron accelerators 3a, 3b meet the respective nearest reflector, are reflected there and are guided by the angular arrangement of the reflectors in the region of the lowest dose on the molded part , From such an overall arrangement results in an absorbed dose on the entire surface or in an entire surface layer of the molded part with a minimum overdosage factor, a maximum utilization of the electron flow and a minimum amount of reactive ozone generated in the air gap.
In Fig. 2 ist die Reflektorgruppe 7a1, 7b1 in einer etwas detaillierteren schematischen Dar- Stellung abgebildet. Es ist zu erkennen, dass die Reflektoren 7a1, 7b1 einerseits voneinander beabstandet sind und somit keinen elektrischen Kontakt zueinander aufweisen und andererseits auf deren Rückseite jeweils mit Kontaktelementen 20 versehen sind, an denen elektrische Leitungen 21 angeschlossen sind, die wiederum mit einer in Fig. 2 nicht dargestellten Messeinrichtung verbunden sind. Mittels dieser Messeinrichtung werden Werte für elektrische Ströme erfasst, welche durch die Reflektoren 7a1 und 7b1 hin zu den zugehörigen Kontaktelementen 20 fließen. Hierbei kann jedem Kontaktelement 20 eine separate Messeinrichtung zugeordnet sein oder aber mehrere Kontaktelemente 20 sind mit einer Messeinrichtung verbunden, die über mehrere Messeingänge verfügt. Der Aufbau der Reflektoren 7a 1 , 7a2, 7b 1 , 7b2 aus Fig. 1 ist identisch und ist in Fig. 3 anhand des Reflektors 7a1 beispielhaft in einer Explosionsdarstellung schematisch abgebildet. Die Basis des Reflektors 7a 1 bildet ein dielektrischer Grundkörper 30 aus hochdichtem, d. h. zumindest 99,5 %ig porenfreiem Al203 welches eine Reinheit von mindestens 99,5 % aufweist. Der keramische Grundkörper 30 verleiht dem Reflektor 7a 1 seine mechanische Stabilität. Er ist plattenförmig ausgebildet und weist eine Plattendicke von 12 mm auf. Die horizontale Ausdehnung des Reflektors 7a 1 in Fig. 3 entspricht der Ausdehnung, die der Reflektor 7a 1 in den Fig. 1 und 2 in der Bildtiefe aufweist. Aus Fig. 3 ist weiterhin ersichtlich, dass ein Kontaktelement 20 gemäß Fig. 2 aus zwei einzelnen Bestandteilen besteht, einem Kontaktstift 31 aus Platin und einer Kontaktbuchse 32. Jeder Grundkörper 30 ist mit zwei Kontaktstiften 31 versehen, die sich jeweils durch die gesamte Plattendicke des FIG. 2 shows the reflector group 7a1, 7b1 in a somewhat more detailed schematic representation. It can be seen that the reflectors 7a1, 7b1 on the one hand are spaced apart from each other and thus have no electrical contact with each other and on the other hand are provided on the back of each with contact elements 20 to which electrical lines 21 are connected, which in turn with a in Fig. 2 not shown measuring device are connected. By means of this measuring device, values for electric currents are detected which flow through the reflectors 7a1 and 7b1 towards the associated contact elements 20. Here, each contact element 20 may be assigned a separate measuring device or a plurality of contact elements 20 are connected to a measuring device which has a plurality of measuring inputs. The structure of the reflectors 7a 1, 7a2, 7b 1, 7b2 of FIG. 1 is identical and is shown schematically in FIG. 3 by way of example with reference to the reflector 7a1 in an exploded view. The base of the reflector 7a 1 forms a dielectric base body 30 made of high-density, ie at least 99.5% pore-free Al 2 0 3 which has a purity of at least 99.5%. The ceramic base body 30 gives the reflector 7a 1 its mechanical stability. It is plate-shaped and has a plate thickness of 12 mm. The horizontal extent of the reflector 7a 1 in Fig. 3 corresponds to the extension, which has the reflector 7a 1 in Figs. 1 and 2 in the image depth. From Fig. 3 it is further apparent that a contact element 20 according to FIG. 2 consists of two individual components, a contact pin 31 made of platinum and a contact socket 32. Each base body 30 is provided with two contact pins 31, each extending through the entire plate thickness of
Grundkörpers 30 erstrecken, wie der linken Hälfte des Grundkörpers 30 in Fig. 3 zu entnehmen ist, die dort in einer Schnittdarstellung abgebildet ist. Die Kontaktstifte 31 wurden bereits vor dem Sintern des Grundkörpers 30 in dessen Material eingebracht und zwar derart, dass sich ein Kontaktstift 31 zum einen vollständig durch die gesamte  Base body 30 extend, as the left half of the main body 30 can be seen in Fig. 3, which is shown there in a sectional view. The contact pins 31 have already been introduced into the material of the base body 30 prior to sintering, in such a way that a contact pin 31 extends completely through the whole
Plattendicke des Grundkörpers 30 erstreckt und auf der Rückseite des Grundkörpers noch so weit herausragt, dass auf dem hinausragenden Ende des Kontaktstiftes 31 noch eine Kontaktbuchse 32 aufgesteckt werden kann. Alternativ kann eine Kontaktbuchse 32 auch auf einen Kontaktstift 31 geklemmt, geschraubt oder in einer anderen bekannten Weise daran befestigt werden. Beim Sintern des Grundkörpers 30 werden die in das Rohmaterial des Grundkörpers hineingesteckten Kontaktstifte 31 fest in das Material des Grundkörpers eingefügt und es entsteht dabei eine gasdichte Verbindung an den Fügestellen zwischen Kontaktstift und Grundkörper. Nach dem Sintern wird die Vorderseite des Grundkörpers 30 glatt geschliffen, so dass die Enden aller Kontaktstifte 31 mit der Vorderseite des Grundkörpers 30 eine ebene Fläche bilden. Plate thickness of the base body 30 extends and so far protrudes on the back of the body that on the protruding end of the contact pin 31 still a contact socket 32 can be plugged. Alternatively, a contact socket 32 may also be clamped, screwed or otherwise secured to a contact pin 31. During sintering of the base body 30, the contact pins 31 inserted into the raw material of the base body are firmly inserted into the material of the base body, thereby creating a gas-tight connection at the joints between the contact pin and the base body. After sintering, the front side of the main body 30 is ground smooth, so that the ends of all the contact pins 31 with the front of the main body 30 form a flat surface.
Nachdem die Vorderseite des Grundkörpers glatt geschliffen ist, werden darauf in Oberflächenbereichen A und B zwei identische Schichtstapel aufgetragen, wobei die beiden Schichtstapel jedoch elektrisch isoliert voneinander ausgebildet sind. Diese Anforderung kann umgesetzt werden, indem beispielsweise eine oder mehrere Schichten vollflächig auf der Vorderseite aufgetragen werden, wobei anschließend, beispielsweise mit einem Ätzverfahren, eine Trennung zwischen den beiden Schichtbereichen durchgeführt wird. After the front of the body is ground smooth, two identical layer stacks are applied thereto in surface areas A and B, wherein the two layer stacks, however, are formed electrically isolated from each other. This requirement can be implemented by, for example, applying one or more layers over the entire area on the front side, wherein subsequently, for example with an etching method, a separation is carried out between the two layer areas.
Alternativ können die elektrisch voneinander isolierten Schichtbereiche auch gleich separat mittels einer Maske auf der Vorderseite des Grundkörpers aufgetragen werden. Alternatively, the layer regions which are electrically insulated from one another can also be applied separately at the same time by means of a mask on the front side of the base body.
Wie bereits oben beschrieben wurde, gehört zu einem erfindungsgemäßen Reflektor neben einem dielektrischen Grundkörper mit eingebettetem Kontaktstift auch eine elektrisch leitfähige Schicht. Im Ausführungsbeispiel besteht die elektrisch leitfähige Schicht 39 aus mehreren übereinander abgeschiedenen Teilschichten. Die Deckschicht des Schichtstapels, welche als eigentliche Reflexionsschicht fungiert, soll im Ausführungsbeispiel als Goldschicht ausgebildet werden. Weil eine Goldschicht auf einem Keramikkörper aus Al203 keine sehr gute Haftung aufweist, wird auf der glatt geschliffenen Vorderseite des Grundkörpers 30 zunächst eine 100 nm dicke elektrisch leitfähige Haftschicht 33 aus Chrom mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens abgeschieden. Chrompartikel aus der Haftschicht 33 können jedoch in und durch eine angrenzende Goldschicht diffundieren und an deren Oberfläche oxidieren, was negative Auswirkungen bei Anwendungen im Medizin- und Pharmabereich haben kann. Deshalb wird auf die Haftschicht 33 erst noch eine 200 nm dicke elektrisch leitfähige Diffusionsbarriere-Schicht 34 aus Titan und anschließend eine 500 nm dicke elektrisch leitfähige Diffusionsbarriere-Schicht 35 aus Platin ebenfalls mittels Vakuumbeschichtungsverfahren abgeschieden. Wegen der besseren Haftung wird anschließend abermals mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens auf der Platin-Schicht 35 eine 1000 nm dicke Gold-Schicht 36 aufgetragen, die abschließend mit einer mindestens 22 pm dicken Gold-Schicht 37 galvanisch verstärkt wird, weil sich mittels galvanischer Abscheideverfahren schnellere Schichtdickenzuwächse mit geschlossener Oberflächen- struktur realisieren lassen. Die elektrisch leitfähige Schicht 39, die sich bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem dielektrischen Grundkörper befindet, umfasst somit im Ausführungsbeispiel die Teilschichten 33, 34, 35, 36 und 37, wobei die Teilschichten 36 und 37 aus Gold im Verbund als eigentliche Reflexionsschicht fungieren. As already described above, a reflector according to the invention, in addition to a dielectric base body with embedded contact pin, also includes an electrically conductive layer. In the exemplary embodiment, the electrically conductive layer 39 consists of several sub-layers deposited on top of each other. The cover layer of the layer stack, which acts as the actual reflection layer, should be formed in the embodiment as a gold layer. Because a gold layer on a ceramic body of Al 2 0 3 does not have very good adhesion, a 100 nm thick electrically conductive adhesive layer 33 of chromium is first deposited by means of a vacuum coating process on the smooth-ground front of the base body 30. However, chrome particles from adhesion layer 33 may diffuse into and through an adjacent gold layer and oxidize to the surface thereof, which may have adverse effects in medical and pharmaceutical applications. Therefore, a 200 nm thick electrically conductive diffusion barrier layer 34 made of titanium and then a 500 nm thick electrically conductive diffusion barrier layer 35 made of platinum are deposited on the adhesion layer 33 also by means of a vacuum coating process. Because of the better adhesion, a 1000 nm thick gold layer 36 is then applied again by means of a vacuum coating process on the platinum layer 35, which is finally galvanically reinforced with a gold layer 37 at least 22 pm thick, because by means of galvanic deposition faster layer thickness increases with closed surface structure can be realized. The electrically conductive layer 39, which is in a device according to the invention on a dielectric base body, thus comprises in the embodiment, the sub-layers 33, 34, 35, 36 and 37, wherein the sub-layers 36 and 37 of gold in combination act as the actual reflection layer.
Ein Anteil der Elektronen des Elektronenstrahls 38, der im Bereich A oder B auf die Goldschicht (bestehend aus den Teilschichten 37 und 36) auftrifft, werden teilweise an bzw. innerhalb der Goldschicht reflektiert. Ein Anteil der nichtreflektierten Elektronen bewirkt einen Stromfluss von der Goldschicht durch die ebenfalls elektrisch leitfähigen Schichten 35, 34 und 33 hin zum zugehörigen Kontaktstift 31. Dieser elektrische Strom fließt weiterhin über die Kontaktbuchse 32 und durch die daran angeschlossene elektrische Leitung 2 hin zur nicht dargestellten Messeinrichtung, in welcher Werte für den fließenden elektrischen Strom erfasst werden. Die auf die Goldschicht auftreffenden Elektronen des Elektronenstrahls 38 können aufgrund ihrer kinetischen Energie bis zu einer maximalen Tiefe z in die Goldschicht eindringen. Im Ausführungsbeispiel, bei welchem es darauf ankommt, Strahlelektronen auf die Oberfläche eines Objektes zu reflektieren, wurde die Dicke der Goldschicht (bestehend aus den Teilschichten 37 und 36) derart dimensioniert, dass diese größer ist als die maximale Eindring- tiefe z. Daraus resultiert, dass ein großer Anteil an Strahlelektronen aus der Goldschicht reflektiert wird. A portion of the electrons of the electron beam 38, which impinges on the gold layer (consisting of the sub-layers 37 and 36) in the region A or B, are partially reflected on or within the gold layer. A portion of the non-reflected electrons causes a flow of current from the gold layer through the likewise electrically conductive layers 35, 34 and 33 towards the associated contact pin 31. This electric current continues to flow through the contact socket 32 and the electrical line 2 connected thereto to the measuring device, not shown in which values for the flowing electric current are detected. Due to their kinetic energy, the electrons of the electron beam 38 impinging on the gold layer can penetrate into the gold layer up to a maximum depth z. In the exemplary embodiment, in which it is important to reflect beam electrons on the surface of an object, the thickness of the gold layer (consisting of the sub-layers 37 and 36) was dimensioned such that it is greater than the maximum penetration depth z. As a result, a large proportion of beam electrons is reflected from the gold layer.
Wäre die Dicke der Goldschicht geringer als die Eindringtiefe z ausgebildet, würde ein Anteil der Strahlelektronen in die unter der Goldschicht liegenden leitfähigen Schichten 35, 34 und 33 bis zum dielektrischen Grundkörper 30 gelangen. Die kinetische Energie dieses If the thickness of the gold layer were to be smaller than the penetration depth z, a proportion of the beam electrons would reach the dielectric layers 30, below the conductive layers 35, 34 and 33 lying below the gold layer. The kinetic energy of this
Elektronenanteils würde dann nicht mehr für eine Reflexion ausreichen, so dass dieser Elektronenanteil über die elektrisch leitfähige Schicht 33 hin zum zugehörigen Kontaktstift 31 , über die Kontaktbuchse 32 und durch die daran angeschlossene elektrische Leitung 21 hin zur nicht dargestellten Messeinrichtung abfließt, in welcher Werte für den fließenden elektrischen Strom erfasst werden. Bei dieser Ausführungsform wäre der Anteil reflektierter Elektronen daher geringer als bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei der die Dicke der Goldschicht größer ist als die Eindringtiefe z. Electron portion would then no longer be sufficient for a reflection, so that this electron component flows through the electrically conductive layer 33 toward the associated contact pin 31, via the contact socket 32 and the connected thereto electrical line 21 to the measuring device, not shown, in which values for the flowing electrical current are detected. In this embodiment, the proportion of reflected electrons would therefore be lower than in the previously described embodiment, in which the thickness of the gold layer is greater than the penetration depth z.
In Fig. 4 ist ein alternativer Aufbau des Reflektors 7a 1 schematisch dargestellt. Auch diese Ausführungsvariante umfasst einen dielektrischen Grundkörper 30 aus Aluminiumoxid mit eingebetteten Kontaktstiften 31, den daran angesteckten Kontaktbuchsen 32 mit zugehöriger elektrischer Leitung 21 die zu einer nicht dargestellten Messeinrichtung führt. Vor dem Sintern des Grundkörpers 30 wurde dieser in den Bereichen A und B mit einer goldhaltigen Paste, bestehend aus Goldpartikeln und einem sinterfähigen Bindemittel bestrichen. Während des Sintervorgangs werden die in der Paste enthaltenen Goldpartikel fest in die Oberfläche des Grundkörpers 30 eingefügt bzw. fest auf der Oberfläche des Grundkörpers 30 mithilfe des Bindemittels gebunden und bilden somit eine goldhaltige Schicht 43 aus, auf der in einem nachfolgenden Verfahrensschritt eine mindestens 22 pm dicke Goldschicht galvanisch abgeschieden wird, die dann eine hohe Haftfestigkeit auf dem Grundkörper besitzt. Vor dem Auftragen der galvanisch abzuscheidenden Goldschicht kann die Oberfläche des Grundkörpers auf dessen Vorderseite, so wie zur Fig. 3 beschrieben, glatt geschliffen werden, damit die eventuell aus dem Grundkörper herausragenden Kontaktstifte auf die Höhe der ebenen Fläche des Grundkörpers verkürzt werden. Hierbei ist aber darauf zu achten, dass trotz möglichst maximaler Rauhigkeitsminimierung der Oberfläche durch das Schleifen die auf der Oberfläche des Grundkörpers während des Sinterns eingebrannten Goldpartikel nicht wieder entfernt werden, weil ansonsten die Haftung der nachfolgend galvanisch abgeschiedenen Goldschicht negativ beeinträchtigt wird. 4, an alternative structure of the reflector 7a 1 is shown schematically. This embodiment variant also comprises a dielectric base body 30 made of aluminum oxide embedded contact pins 31, the attached contact sockets 32 with associated electrical line 21 which leads to a measuring device, not shown. Before sintering of the base body 30, it was coated in areas A and B with a gold-containing paste consisting of gold particles and a sinterable binder. During the sintering process, the gold particles contained in the paste are firmly inserted into the surface of the base body 30 or firmly bonded to the surface of the base body 30 by means of the binder and thus form a gold-containing layer 43 on which in a subsequent process step a least 22 pm thick gold layer is deposited, which then has a high adhesive strength on the body. Before the application of the electrodeposited gold layer, the surface of the body on the front side, as described for Fig. 3, smoothed, so that any protruding from the body contact pins are shortened to the height of the flat surface of the body. In this case, however, care must be taken that, in spite of maximally minimizing the roughness of the surface as a result of grinding, the gold particles baked on the surface of the base body during sintering are not removed again, since otherwise the adhesion of the subsequently electrodeposited gold layer is adversely affected.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung, mittels der von einer Elektronenquelle abgegebene beschleunigte 1. Device, by means of the delivered by an electron source accelerated
Elektronen auf einen Oberflächenbereich eines Objektes (2) reflektierbar sind, um- fassend mindestens einen dielektrischen Grundkörper (30), auf welchem zumindest in einem Oberflächenbereich (A; B) mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht (39) aufgetragen ist, wobei sich von der elektrisch leitfähigen Schicht (39) mindestens ein elektrisch leitfähiges Kontaktierungselement (31) durch den dielektrischen Grundkörper (30) hindurch erstreckt.  Electrons on a surface region of an object (2) are reflective, comprising at least one dielectric base body (30) on which at least in a surface region (A; B) at least one electrically conductive layer (39) is applied, which differs from the electrically conductive layer (39) at least one electrically conductive contacting element (31) through the dielectric base body (30) extends therethrough.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Grundkörper (30) aus einer Keramik oder aus Glas besteht. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the dielectric base body (30) consists of a ceramic or glass.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik 3. A device according to claim 2, characterized in that the ceramic
Aluminiumoxid oder Zirkonoxid ist.  Alumina or zirconia.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (39) zumindest an deren Oberfläche aus einem Material besteht, welches mindestens eines der Elemente Gold, Tantal, Molybdän, Wolfram aufweist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive layer (39) at least on its surface consists of a material which has at least one of the elements gold, tantalum, molybdenum, tungsten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht als mindestens 5 μιτι dicke Goldschicht ausgebildet ist. 5. The device according to claim 4, characterized in that the electrically conductive layer is formed as at least 5 μιτι thick gold layer.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (39) auf der Oberfläche des dielektrischen Grundkörpers (3) in mehrere Schichtbereiche (A; B) unterteilt ist, welche voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sind und wobei jedem Schichtbereich (A; B) mindestens ein Kontaktierungselement (31) zugeordnet ist, welches sich vom jeweiligen Schicht- bereich (A; B) der elektrisch leitfähigen Schicht (39) durch den dielektrischen Grundkörper (30) hindurch erstreckt. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive layer (39) on the surface of the dielectric base body (3) into a plurality of layer regions (A; B) is divided, which are formed electrically isolated from each other and wherein each layer region (A; B) is assigned at least one contacting element (31) which extends from the respective layer region (A; B) of the electrically conductive layer (39) through the dielectric base body (30).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (39) aus mindestens zwei übereinander abgeschiedenen Teilschichten (33; 34; 35; 36; 37) besteht. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive layer (39) consists of at least two superimposed sublayers (33; 34; 35; 36; 37).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilschicht (33) als Haftvermittlungsschicht ausgebildet ist. 8. The device according to claim 7, characterized in that at least one partial layer (33) is formed as an adhesion-promoting layer.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht mindestens eines der Elemente aus der Gruppe Chrom, Mangan, Eisen oder Cobald aufweist. Apparatus according to claim 8, characterized in that the adhesion promoter layer has at least one of the elements of the group chromium, manganese, iron or cobalt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass 10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that
mindestens eine Teilschicht (34; 35) als Barriereschicht ausgebildet ist.  at least one partial layer (34; 35) is formed as a barrier layer.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht mindestens eines der Elemente aus der Gruppe Platin, Titan, Tantal oder Gold aufweist. 1 1. A device according to claim 10, characterized in that the barrier layer comprises at least one of the elements from the group of platinum, titanium, tantalum or gold.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungselement (31) als Kontaktstift ausgebildet ist, dessen Material mindestens eines der Elemente aus der Gruppe Gold, Platin, Titan, Molybdän, Eisen, Chrom oder Tantal aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the contacting element (31) is designed as a contact pin whose material has at least one of the elements from the group gold, platinum, titanium, molybdenum, iron, chromium or tantalum.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügestelle zwischen dielektrischem Grundkörper (30) und Kontaktstift (31) gasdicht ausgebildet ist. 13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the joint between the dielectric base body (30) and contact pin (31) is gas-tight.
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