专利名称：一种粒子束能够通过的非金属真空隔离窗的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设置于离子束流处理装置中束流的终端，能使束流处理装置的真 空环境与大气环境相隔离，同时能使束流穿过的隔离窗。
背景技术：
在一些离子束流处理装置中束流的终端设置有隔离窗，其作用是隔离大气与系统 内的真空环境，同时还需要使离子束流能通过隔离窗。现有技术中均采用金属膜窗。如中 国发明专利85108631公开的用于真空电子束发生器或类似装置的高功率窗口，它包括一 个或许多排列的导热性肋片，这些肋片平行且相互靠近地布置，弯曲地横跨过电子束薄膜 窗口，真空压力使它们与薄膜内表面接触，肋片横断面在厚度上朝里逐渐变小。金属膜窗易 于真空密封及强度较好，但这类金属膜窗却不适于一较特殊的离子束流处理装置使用。例 如重离子治癌用加速器如采用这类的膜窗，由于材料中含质量数大的元素较多，当束流通 过时会打出一些中子，妨碍治疗效果，而且产生的同位素衰减也很慢，污染治疗环境。为解决现有技术的不足，可考虑采用非金属物质的膜窗，但这种结构的膜窗至今 尚无具体结构的介绍，而且即使有这种膜窗其承受系统与环境间的压力差有相当的困难， 如果在系统运行时发生膜破裂现象，除了对真空系统造成破坏外，大气产生的冲击波将发 出巨大的爆裂声，会对在场人员的耳膜构成威胁。
发明内容
本发明提供一种可解决现有技术难题的、粒子束能够通过的非金属真空隔离窗。本发明的粒子束能够通过的非金属真空隔离窗是在粒子束的大气出口处用支承 装置设置有真空隔离窗，其支承装置中固定设置有两个用高分子材料制成的薄膜，在两个 薄膜间形成一个可抽真空的区域，其中第一薄膜外表面与主真空系统接触，第二薄膜的外 表面与非真空环境接触，第一薄膜的内表面外和第二薄膜的外表面外还分别设置有用高分 子材料制成的网状支承物，两个薄膜间的可抽真空区域与真空泵连接，在作业时两膜窗间 的真空度为0. 5Pa 1. 5Pa。本发明的粒子束能够通过的非金属真空隔离窗的一种具体结构是支承装置由支 承件、左压板、右压板、中间压板、支承件与左、右压板间的连接件，中间压板与支承件间的 连接件、右压板与中间压板间的连接件、设于左、右压板和支承件间的密封件构成，其中支 承件为由一个横结构和两个纵结构构成的呈π形截面的部件，支承件的横结构中间设有 与膜窗对应的开口，在开口附近有与中间压板相连接的螺孔，横结构边缘开设有和纵结构 贯通的用于与左、右压板固定连接用的通孔，Π形支承件上开设有与真空泵连通的通道； 左、右压板及中间压板均为中间带有与膜窗对应开口的近似平板的结构，其中的中间压板 的中间开口旁设有与支承件或右压板相连接用的用于穿过固定螺钉的通孔；右压板的中间 开有与膜窗对应的开口，该开口旁设有固定中间压板的螺孔，在使用状态下分别用左、右压 板与支承件固定的两个由高分子材料膜制成的膜窗；在两个膜窗的右侧分别用中间压板与支承件横结构内侧和右压板外侧固定用高分子材料织成的网状膜窗支承物，左、右压板与 支承件间设置有密封圈。本发明的一个粒子束能够通过的非金属真空隔离窗的实施例采用的膜窗材料为 75μπι 士 5μπι双向拉伸聚酯薄膜，所用的网状膜窗支承物材料为0. 6mm 士 0. Imm的聚对苯二 甲酰对苯二胺纤维，网格横竖均勻分布，网线间隙为0. 08mm士0. 01mm。本发明有如下优点1、本发明的这种粒子束能够通过的非金属真空隔离窗可克服现有技术所存在的 问题，在使用中膜窗中子产额少。2.由于采用了非金属薄膜，粒子束通过后的能损相对于金属薄膜小。3、由于采用了双层膜的结构，可以使装置的真空状态得以保证，可以避免了膜破 裂造成的真空破坏和对现场人员的伤害。4、本发明通过设置其中间为次真空的二层膜的结构，使真空系统、膜间真空与大 气环境间的压力梯度变小，大大降低了非金属膜在工作状态中所承载的拉力值。5、本发明在非金属膜的承压侧还设置有用高分子材料制成的网状支承物，这一结 构进一步提高了非金属膜的承压能力。
附图1为本发明的一个实施例的使用面示意图，该面为真空环境一侧。附图2为图1中F-F剖面示意图，图中1为左压板，2为支承件，3为右压板，4为 左侧中间压板，5为位于左侧(即位于大气环境侧)的非金属膜，6为位于左侧的网状膜窗 支承物，7为抽真空的通道，8为位于右侧(即位于真空系统侧)的非金属膜，9为位于右侧 的网状膜窗支承物，10为右侧中间压板，11为设于左或右压板与支承件间的密封圈。
具体实施例方式附图给出本发明的一个最佳实施例，以下结合本附图做详细解说本发明实施例是用于重离子治癌用加速器上的隔离窗，其结构参见附图2，其支承 装置是由一个有横结构和两个纵结构构成的呈Π形的支承件2，分别用螺栓固定于支承 件2左侧的左压板1和固定于右侧的右压板3，以及分别与支承件2和右压板用螺钉固定联 接的中间压板4和10构成，其中的支承件的横结构中间、左和右压板的中间以及中间压板 的中间均设有与膜窗对应的开口，在支承件的横结构、左和右压板以及中间压板开口附近 均设置有用于连接的螺孔(参见附图1)。支承件2的横结构边缘开设有和纵结构贯通的用 于与左、右压板固定连接用的通孔，在Π形支承件上还开设有与真空泵连通的通道7。支承 件2与左压板1和右压板3间分别设置有密封圈11。在左压板1与支承件2的横结构的左 侧面间夹持固定有用高分子材料经双向拉伸制成的非金属薄膜5 ；同样利用右压板3与支 承件2纵结构的右侧面固定夹持有另一个与膜5相同的非金属膜8。在支承件横结构的右 侧面与一个中间压板4夹持固定有高分子材料织成的网状膜窗支承物6 ；右压板的右侧面 与另一个中间压板10夹持固定有高分子材料织成的网状膜窗支承物9，如此构成整个的膜 窗。为保证密封，在两个压板与支承件间还设置有密封圈11。左、右压板与支承件间，以及 中间压板与支承件和右压板间的固定采用了螺栓或者螺钉。整个膜窗与重离子治癌加速器的束流终端用螺栓固定(图中未表示出这一点)。本发明的实施例中用的膜窗材料为75 μ m士5 μ m厚的双向拉伸聚酯薄膜，其拉伸 强度为130Mpa ；所用的网状膜窗支承物材料为用粗0. 6mm士0. Imm的聚对苯二甲酰对苯二 胺纤维织成网格横竖均勻分布，网格间隙为0. 08mm士0. Olmm网。在实际的使用中作业时两膜窗间的真空度有0. 5Pa 1. 5Pa范围均可，本发明优 选的为Pa。经实际应用表明其能损为IOOMe V/u 12C6+Fe制的膜窗本发明隔离窗50MeV/u 12C6+Fe制的膜窗本发明的隔离窗400MeV/u 12C6+Fe制的膜窗本发明的隔离窗中子产额中子产额与材料密度成正相关性，从下列数据可看出塑料窗密度小，中子产额小Fe 制的膜窗7. 8g · cm3本发明的隔离窗 1.39g*cm3本发明所使用膜材料使用寿命是一年以上，考虑到粒子辐照以及反复抽真空对材 料的影响，需每1年更换非金属膜一次。本发明的膜窗已经安装在线并连续运行了3年，均 未出现任何安全问题。目前主系统内真空度可达3X10_6Pa，窗内两膜间真空度为lPa，完全 满足了设计使用要求。
500u 93. 9IMeV/u 500u 98. 56MeV/u
500u 39.13MeV/u 500u 47. 5IMeV/u
500u 397.45MeV/u 500u 399. 41MeV/u
权利要求
1.一种粒子束能够通过的非金属真空隔离窗，在粒子束的大气出口处用支承装置设置 有真空隔离窗，其特征是在支承装置中固定设置有两个用高分子材料制成的薄膜，在两个 薄膜间形成一个可抽真空的区域，其中第一薄膜外表面与主真空系统接触，第二薄膜的外 表面与非真空环境接触，第一薄膜的内表面外和第二薄膜的外表面外还分别设置有用高分 子材料制成的网状支承物，两个薄膜间的可抽真空区域与真空泵连接，在作业时两膜窗间 的真空度为0. 5Pa 1. 5Pa。
2.权利要求1所述的粒子束能够通过的非金属真空隔离窗，其特征是所述的支承装 置由支承件、左压板、右压板、中间压板、支承件与左、右压板间的连接件，中间压板与支承 件间的连接件、右压板与中间压板间的连接件、设于左、右压板和支承件间的密封件构成， 其中支承件为由一个横结构和两个纵结构构成的呈Π形截面的部件，支承件的横结构中 间、左和右压板的中间以及中间压板的中间均有对应的用于设置与膜窗的开口，且在支承 件的横结构、左和右压板以及中间压板开口附近均设置有用于相应连接的螺孔，支承件的 横结构边缘开设有和纵结构贯通的用于与左、右压板固定连接用的通孔，Π形支承件上开 设有与真空泵连通的通道；左、右压板及中间压板均为中间带有与膜窗对应开口的近似平 板的结构，其中的中间压板的中间开口旁设有与支承件或右压板相连接用的用于穿过固定 螺钉的通孔；右压板的中间开有与膜窗对应的开口，该开口旁设有固定中间压板的螺孔，在 使用状态下分别用左、右压板与支承件固定的两个由高分子材料膜制成的膜窗；在两个膜 窗的右侧分别用中间压板与支承件横结构内侧和右压板外侧固定用高分子材料织成的网 状膜窗支承物，左、右压板与支承件间设置有密封圈。
3.权利要求1或2所述的粒子束能够通过的非金属真空隔离窗，其特征是膜窗材料为 厚的75 μ m士5 μ m双向拉伸聚酯薄膜，所用的网状膜窗支承物材料为0. 6mm士0. Imm的聚对 苯二甲酰对苯二胺纤维，网格横竖均勻分布，网线间隙为0. 08mm士0. 01mm。
全文摘要
本发明公开一种设置于离子束流处理装置中束流的终端，能使束流处理装置的真空环境与大气环境相隔离，同时能使束流穿过的隔离窗。本发明的这种隔离窗是在粒子束的大气出口处用支承装置设置有真空隔离窗，其支承装置中固定设置有两个用高分子材料制成的薄膜，在两个薄膜间形成一个可抽真空的区域，在第一薄膜的内表面外和第二薄膜的外表面外还分别设置有用高分子材料制成的网状支承物，两个薄膜间的可抽真空区域与真空泵连接。
文档编号H01J37/301GK102103968SQ20111002448
公开日2011年6月22日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者万玉琴, 张军辉, 杨伟顺, 罗成, 蒙峻 申请人:中国科学院近代物理研究所