專利名稱：一種粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)置于離子束流處理裝置中束流的終端，能使束流處理裝置的真 空環(huán)境與大氣環(huán)境相隔離，同時能使束流穿過的隔離窗。
背景技術(shù)：
在一些離子束流處理裝置中束流的終端設(shè)置有隔離窗，其作用是隔離大氣與系統(tǒng) 內(nèi)的真空環(huán)境，同時還需要使離子束流能通過隔離窗?，F(xiàn)有技術(shù)中均采用金屬膜窗。如中 國發(fā)明專利85108631公開的用于真空電子束發(fā)生器或類似裝置的高功率窗口，它包括一 個或許多排列的導(dǎo)熱性肋片，這些肋片平行且相互靠近地布置，彎曲地橫跨過電子束薄膜 窗口，真空壓力使它們與薄膜內(nèi)表面接觸，肋片橫斷面在厚度上朝里逐漸變小。金屬膜窗易 于真空密封及強度較好，但這類金屬膜窗卻不適于一較特殊的離子束流處理裝置使用。例 如重離子治癌用加速器如采用這類的膜窗，由于材料中含質(zhì)量數(shù)大的元素較多，當(dāng)束流通 過時會打出一些中子，妨礙治療效果，而且產(chǎn)生的同位素衰減也很慢，污染治療環(huán)境。為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，可考慮采用非金屬物質(zhì)的膜窗，但這種結(jié)構(gòu)的膜窗至今 尚無具體結(jié)構(gòu)的介紹，而且即使有這種膜窗其承受系統(tǒng)與環(huán)境間的壓力差有相當(dāng)?shù)睦щy， 如果在系統(tǒng)運行時發(fā)生膜破裂現(xiàn)象，除了對真空系統(tǒng)造成破壞外，大氣產(chǎn)生的沖擊波將發(fā) 出巨大的爆裂聲，會對在場人員的耳膜構(gòu)成威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可解決現(xiàn)有技術(shù)難題的、粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗。本發(fā)明的粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗是在粒子束的大氣出口處用支承 裝置設(shè)置有真空隔離窗，其支承裝置中固定設(shè)置有兩個用高分子材料制成的薄膜，在兩個 薄膜間形成一個可抽真空的區(qū)域，其中第一薄膜外表面與主真空系統(tǒng)接觸，第二薄膜的外 表面與非真空環(huán)境接觸，第一薄膜的內(nèi)表面外和第二薄膜的外表面外還分別設(shè)置有用高分 子材料制成的網(wǎng)狀支承物，兩個薄膜間的可抽真空區(qū)域與真空泵連接，在作業(yè)時兩膜窗間 的真空度為0. 5Pa 1. 5Pa。本發(fā)明的粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗的一種具體結(jié)構(gòu)是支承裝置由支 承件、左壓板、右壓板、中間壓板、支承件與左、右壓板間的連接件，中間壓板與支承件間的 連接件、右壓板與中間壓板間的連接件、設(shè)于左、右壓板和支承件間的密封件構(gòu)成，其中支 承件為由一個橫結(jié)構(gòu)和兩個縱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的呈π形截面的部件，支承件的橫結(jié)構(gòu)中間設(shè)有 與膜窗對應(yīng)的開口，在開口附近有與中間壓板相連接的螺孔，橫結(jié)構(gòu)邊緣開設(shè)有和縱結(jié)構(gòu) 貫通的用于與左、右壓板固定連接用的通孔，Π形支承件上開設(shè)有與真空泵連通的通道； 左、右壓板及中間壓板均為中間帶有與膜窗對應(yīng)開口的近似平板的結(jié)構(gòu)，其中的中間壓板 的中間開口旁設(shè)有與支承件或右壓板相連接用的用于穿過固定螺釘?shù)耐?；右壓板的中間 開有與膜窗對應(yīng)的開口，該開口旁設(shè)有固定中間壓板的螺孔，在使用狀態(tài)下分別用左、右壓 板與支承件固定的兩個由高分子材料膜制成的膜窗；在兩個膜窗的右側(cè)分別用中間壓板與支承件橫結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)和右壓板外側(cè)固定用高分子材料織成的網(wǎng)狀膜窗支承物，左、右壓板與 支承件間設(shè)置有密封圈。本發(fā)明的一個粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗的實施例采用的膜窗材料為 75μπι 士 5μπι雙向拉伸聚酯薄膜，所用的網(wǎng)狀膜窗支承物材料為0. 6mm 士 0. Imm的聚對苯二 甲酰對苯二胺纖維，網(wǎng)格橫豎均勻分布，網(wǎng)線間隙為0. 08mm士0. 01mm。本發(fā)明有如下優(yōu)點1、本發(fā)明的這種粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗可克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的 問題，在使用中膜窗中子產(chǎn)額少。2.由于采用了非金屬薄膜，粒子束通過后的能損相對于金屬薄膜小。3、由于采用了雙層膜的結(jié)構(gòu)，可以使裝置的真空狀態(tài)得以保證，可以避免了膜破 裂造成的真空破壞和對現(xiàn)場人員的傷害。4、本發(fā)明通過設(shè)置其中間為次真空的二層膜的結(jié)構(gòu)，使真空系統(tǒng)、膜間真空與大 氣環(huán)境間的壓力梯度變小，大大降低了非金屬膜在工作狀態(tài)中所承載的拉力值。5、本發(fā)明在非金屬膜的承壓側(cè)還設(shè)置有用高分子材料制成的網(wǎng)狀支承物，這一結(jié) 構(gòu)進(jìn)一步提高了非金屬膜的承壓能力。


附圖1為本發(fā)明的一個實施例的使用面示意圖，該面為真空環(huán)境一側(cè)。附圖2為圖1中F-F剖面示意圖，圖中1為左壓板，2為支承件，3為右壓板，4為 左側(cè)中間壓板，5為位于左側(cè)(即位于大氣環(huán)境側(cè))的非金屬膜，6為位于左側(cè)的網(wǎng)狀膜窗 支承物，7為抽真空的通道，8為位于右側(cè)(即位于真空系統(tǒng)側(cè))的非金屬膜，9為位于右側(cè) 的網(wǎng)狀膜窗支承物，10為右側(cè)中間壓板，11為設(shè)于左或右壓板與支承件間的密封圈。
具體實施例方式附圖給出本發(fā)明的一個最佳實施例，以下結(jié)合本附圖做詳細(xì)解說本發(fā)明實施例是用于重離子治癌用加速器上的隔離窗，其結(jié)構(gòu)參見附圖2，其支承 裝置是由一個有橫結(jié)構(gòu)和兩個縱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的呈Π形的支承件2，分別用螺栓固定于支承 件2左側(cè)的左壓板1和固定于右側(cè)的右壓板3，以及分別與支承件2和右壓板用螺釘固定聯(lián) 接的中間壓板4和10構(gòu)成，其中的支承件的橫結(jié)構(gòu)中間、左和右壓板的中間以及中間壓板 的中間均設(shè)有與膜窗對應(yīng)的開口，在支承件的橫結(jié)構(gòu)、左和右壓板以及中間壓板開口附近 均設(shè)置有用于連接的螺孔(參見附圖1)。支承件2的橫結(jié)構(gòu)邊緣開設(shè)有和縱結(jié)構(gòu)貫通的用 于與左、右壓板固定連接用的通孔，在Π形支承件上還開設(shè)有與真空泵連通的通道7。支承 件2與左壓板1和右壓板3間分別設(shè)置有密封圈11。在左壓板1與支承件2的橫結(jié)構(gòu)的左 側(cè)面間夾持固定有用高分子材料經(jīng)雙向拉伸制成的非金屬薄膜5 ；同樣利用右壓板3與支 承件2縱結(jié)構(gòu)的右側(cè)面固定夾持有另一個與膜5相同的非金屬膜8。在支承件橫結(jié)構(gòu)的右 側(cè)面與一個中間壓板4夾持固定有高分子材料織成的網(wǎng)狀膜窗支承物6 ；右壓板的右側(cè)面 與另一個中間壓板10夾持固定有高分子材料織成的網(wǎng)狀膜窗支承物9，如此構(gòu)成整個的膜 窗。為保證密封，在兩個壓板與支承件間還設(shè)置有密封圈11。左、右壓板與支承件間，以及 中間壓板與支承件和右壓板間的固定采用了螺栓或者螺釘。整個膜窗與重離子治癌加速器的束流終端用螺栓固定(圖中未表示出這一點)。本發(fā)明的實施例中用的膜窗材料為75 μ m士5 μ m厚的雙向拉伸聚酯薄膜，其拉伸 強度為130Mpa ；所用的網(wǎng)狀膜窗支承物材料為用粗0. 6mm士0. Imm的聚對苯二甲酰對苯二 胺纖維織成網(wǎng)格橫豎均勻分布，網(wǎng)格間隙為0. 08mm士0. Olmm網(wǎng)。在實際的使用中作業(yè)時兩膜窗間的真空度有0. 5Pa 1. 5Pa范圍均可，本發(fā)明優(yōu) 選的為Pa。經(jīng)實際應(yīng)用表明其能損為IOOMe V/u 12C6+Fe制的膜窗本發(fā)明隔離窗50MeV/u 12C6+Fe制的膜窗本發(fā)明的隔離窗400MeV/u 12C6+Fe制的膜窗本發(fā)明的隔離窗中子產(chǎn)額中子產(chǎn)額與材料密度成正相關(guān)性，從下列數(shù)據(jù)可看出塑料窗密度小，中子產(chǎn)額小Fe 制的膜窗7. 8g · cm3本發(fā)明的隔離窗 1.39g*cm3本發(fā)明所使用膜材料使用壽命是一年以上，考慮到粒子輻照以及反復(fù)抽真空對材 料的影響，需每1年更換非金屬膜一次。本發(fā)明的膜窗已經(jīng)安裝在線并連續(xù)運行了3年，均 未出現(xiàn)任何安全問題。目前主系統(tǒng)內(nèi)真空度可達(dá)3X10_6Pa，窗內(nèi)兩膜間真空度為lPa，完全 滿足了設(shè)計使用要求。
500u 93. 9IMeV/u 500u 98. 56MeV/u
500u 39.13MeV/u 500u 47. 5IMeV/u
500u 397.45MeV/u 500u 399. 41MeV/u
權(quán)利要求
1.一種粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗，在粒子束的大氣出口處用支承裝置設(shè)置 有真空隔離窗，其特征是在支承裝置中固定設(shè)置有兩個用高分子材料制成的薄膜，在兩個 薄膜間形成一個可抽真空的區(qū)域，其中第一薄膜外表面與主真空系統(tǒng)接觸，第二薄膜的外 表面與非真空環(huán)境接觸，第一薄膜的內(nèi)表面外和第二薄膜的外表面外還分別設(shè)置有用高分 子材料制成的網(wǎng)狀支承物，兩個薄膜間的可抽真空區(qū)域與真空泵連接，在作業(yè)時兩膜窗間 的真空度為0. 5Pa 1. 5Pa。
2.權(quán)利要求1所述的粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗，其特征是所述的支承裝 置由支承件、左壓板、右壓板、中間壓板、支承件與左、右壓板間的連接件，中間壓板與支承 件間的連接件、右壓板與中間壓板間的連接件、設(shè)于左、右壓板和支承件間的密封件構(gòu)成， 其中支承件為由一個橫結(jié)構(gòu)和兩個縱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的呈Π形截面的部件，支承件的橫結(jié)構(gòu)中 間、左和右壓板的中間以及中間壓板的中間均有對應(yīng)的用于設(shè)置與膜窗的開口，且在支承 件的橫結(jié)構(gòu)、左和右壓板以及中間壓板開口附近均設(shè)置有用于相應(yīng)連接的螺孔，支承件的 橫結(jié)構(gòu)邊緣開設(shè)有和縱結(jié)構(gòu)貫通的用于與左、右壓板固定連接用的通孔，Π形支承件上開 設(shè)有與真空泵連通的通道；左、右壓板及中間壓板均為中間帶有與膜窗對應(yīng)開口的近似平 板的結(jié)構(gòu)，其中的中間壓板的中間開口旁設(shè)有與支承件或右壓板相連接用的用于穿過固定 螺釘?shù)耐?；右壓板的中間開有與膜窗對應(yīng)的開口，該開口旁設(shè)有固定中間壓板的螺孔，在 使用狀態(tài)下分別用左、右壓板與支承件固定的兩個由高分子材料膜制成的膜窗；在兩個膜 窗的右側(cè)分別用中間壓板與支承件橫結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)和右壓板外側(cè)固定用高分子材料織成的網(wǎng) 狀膜窗支承物，左、右壓板與支承件間設(shè)置有密封圈。
3.權(quán)利要求1或2所述的粒子束能夠通過的非金屬真空隔離窗，其特征是膜窗材料為 厚的75 μ m士5 μ m雙向拉伸聚酯薄膜，所用的網(wǎng)狀膜窗支承物材料為0. 6mm士0. Imm的聚對 苯二甲酰對苯二胺纖維，網(wǎng)格橫豎均勻分布，網(wǎng)線間隙為0. 08mm士0. 01mm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種設(shè)置于離子束流處理裝置中束流的終端，能使束流處理裝置的真空環(huán)境與大氣環(huán)境相隔離，同時能使束流穿過的隔離窗。本發(fā)明的這種隔離窗是在粒子束的大氣出口處用支承裝置設(shè)置有真空隔離窗，其支承裝置中固定設(shè)置有兩個用高分子材料制成的薄膜，在兩個薄膜間形成一個可抽真空的區(qū)域，在第一薄膜的內(nèi)表面外和第二薄膜的外表面外還分別設(shè)置有用高分子材料制成的網(wǎng)狀支承物，兩個薄膜間的可抽真空區(qū)域與真空泵連接。
文檔編號H01J37/301GK102103968SQ20111002448
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者萬玉琴, 張軍輝, 楊偉順, 羅成, 蒙峻 申請人:中國科學(xué)院近代物理研究所