真空膜窗材料滲透率的測試分析

楊偉順 蒙峻 楊曉天 馬向利 白峰

中國科學院近代物理研究所

　　重離子被國際上公認為21 世紀最理想的放療用射線，特別適宜于外科手術、化療、常規放療無效或易復發的難治病例。我國正在建設中的重離子治癌醫用裝置束流為碳粒子束，束流從真空進入大氣最后輸運至患者病灶，在輸運中要盡量少的引入其它雜質粒子。

　　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用裝置真空管道末端。為保證束流的品質，不適合采用金屬隔絕真空和大氣，選用非金屬材料。膜的力學和滲透特性決定膜窗的結構設計的關鍵因素，國內還沒有人測試過該材料的滲透特性。

　　本文對單層和雙層膜的滲透特性進行的測試分析，為膜窗結構設計提供必要的依據。

　　1、實驗方法：膜窗薄膜材料為雙向拉伸復合聚酯薄膜;測試裝置由氣量測試儀和膜滲透室組成，如圖1 所示。

圖1. 測試裝置

　　2、測試結果：空氣和氮氣在溫度為20℃時滲透率如下

　　3、分析和結論：空氣中滲透率高的是水蒸汽，其次是氮氣和氫氣。如果提高空氣中含氮氣量會增大滲透率。單層膜的滲透率較雙層膜高3 倍多。氮氣較空氣滲透率大兩個數量級。因為通過膜窗滲入真空系統的氣體主要是空氣，我們采用雙層膜，可減小氣體滲入量，同時在兩層膜之間放置1 臺真空泵抽氣，使氣載進一步降低，將對與膜窗相連的真空系統的影響降到最小。

圖2 入射光線通過鈍化層經鋁電極反射之后的光線示意圖