真空膜窗材料渗透率的测试分析

真空膜窗材料渗透率的测试分析

杨伟顺 蒙峻 杨晓天 马向利 白峰

中国科学院近代物理研究所

　　重离子被国际上公认为21 世纪最理想的放疗用射线，特别适宜于外科手术、化疗、常规放疗无效或易复发的难治病例。我国正在建设中的重离子治癌医用装置束流为碳粒子束，束流从真空进入大气最后输运至患者病灶，在输运中要尽量少的引入其它杂质粒子。

　　膜窗是将真空和大气隔开的重要部件，安装于重离子治癌医用装置真空管道末端。为保证束流的品质，不适合采用金属隔绝真空和大气，选用非金属材料。膜的力学和渗透特性决定膜窗的结构设计的关键因素，国内还没有人测试过该材料的渗透特性。

　　本文对单层和双层膜的渗透特性进行的测试分析，为膜窗结构设计提供必要的依据。

　　1、实验方法：膜窗薄膜材料为双向拉伸复合聚酯薄膜;测试装置由气量测试仪和膜渗透室组成，如图1 所示。

图1. 测试装置

　　2、测试结果：空气和氮气在温度为20℃时渗透率如下

　　3、分析和结论：空气中渗透率高的是水蒸汽，其次是氮气和氢气。如果提高空气中含氮气量会增大渗透率。单层膜的渗透率较双层膜高3 倍多。氮气较空气渗透率大两个数量级。因为通过膜窗渗入真空系统的气体主要是空气，我们采用双层膜，可减小气体渗入量，同时在两层膜之间放置1 台真空泵抽气，使气载进一步降低，将对与膜窗相连的真空系统的影响降到最小。

图2 入射光线通过钝化层经铝电极反射之后的光线示意图