真空膜窗材料滲透率的測(cè)試分析

楊偉順 蒙峻 楊曉天 馬向利 白峰

中國科學(xué)院近代物理研究所

　　重離子被國際上公認(rèn)為21 世紀(jì)最理想的放療用射線，特別適宜于外科手術(shù)、化療、常規(guī)放療無效或易復(fù)發(fā)的難治病例。我國正在建設(shè)中的重離子治癌醫(yī)用裝置束流為碳粒子束，束流從真空進(jìn)入大氣最后輸運(yùn)至患者病灶，在輸運(yùn)中要盡量少的引入其它雜質(zhì)粒子。

　　膜窗是將真空和大氣隔開的重要部件，安裝于重離子治癌醫(yī)用裝置真空管道末端。為保證束流的品質(zhì)，不適合采用金屬隔絕真空和大氣，選用非金屬材料。膜的力學(xué)和滲透特性決定膜窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，國內(nèi)還沒有人測(cè)試過該材料的滲透特性。

　　本文對(duì)單層和雙層膜的滲透特性進(jìn)行的測(cè)試分析，為膜窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。

　　1、實(shí)驗(yàn)方法：膜窗薄膜材料為雙向拉伸復(fù)合聚酯薄膜;測(cè)試裝置由氣量測(cè)試儀和膜滲透室組成，如圖1 所示。

圖1. 測(cè)試裝置

　　2、測(cè)試結(jié)果：空氣和氮?dú)庠跍囟葹?0℃時(shí)滲透率如下

　　3、分析和結(jié)論：空氣中滲透率高的是水蒸汽，其次是氮?dú)夂蜌錃�。如果提高空氣中含氮�(dú)饬繒?huì)增大滲透率。單層膜的滲透率較雙層膜高3 倍多。氮?dú)廨^空氣滲透率大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因?yàn)橥ㄟ^膜窗滲入真空系統(tǒng)的氣體主要是空氣，我們采用雙層膜，可減小氣體滲入量，同時(shí)在兩層膜之間放置1 臺(tái)真空泵抽氣，使氣載進(jìn)一步降低，將對(duì)與膜窗相連的真空系統(tǒng)的影響降到最小。

圖2 入射光線通過鈍化層經(jīng)鋁電極反射之后的光線示意圖