[發(fā)明專利]低能帶電粒子引出的隔離窗結(jié)構(gòu)及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110010150.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN112839423A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 隋麗;郭剛;孔福全;劉建成;龔毅豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H05H7/00
• 分類號(hào): H05H7/00;H05H7/14;A61N5/10
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張成新

一種低能帶電粒子引出的隔離窗結(jié)構(gòu)及裝置，上述隔離窗結(jié)構(gòu)包括：用于與真空腔室連接的密封件、密封薄膜以及網(wǎng)格狀的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。密封件設(shè)置有開口，密封件的外側(cè)為大氣環(huán)境，密封件的內(nèi)側(cè)用于形成真空環(huán)境。密封薄膜固定于密封件上并遮擋于開口處。網(wǎng)格狀的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，固定于密封件上且位于密封薄膜的內(nèi)側(cè)。內(nèi)襯結(jié)構(gòu)與密封薄膜之間具有間隙，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的投影覆蓋開口。網(wǎng)格狀的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)作為密封薄膜的支撐結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)真空腔室真空度的保持；同時(shí)還能夠減少低能粒子通過該隔離窗結(jié)構(gòu)的能量損失，保證出射的粒子的能量與劑量可以滿足生物輻照要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于粒子加速和輻射技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低能帶電粒子引出的隔離窗結(jié)構(gòu)及裝置。

背景技術(shù)

對(duì)基于加速器的粒子束治癌和輻射生物學(xué)效應(yīng)研究來說，涉及的治療和研究對(duì)象均為生命體，其必須處于大氣環(huán)境下才能維持正常生存，因此需要采用隔離窗的方式將粒子束流由真空引入大氣。

中高能粒子的能量高，射程遠(yuǎn)，通常會(huì)采用具有一定厚度的強(qiáng)度高的金屬材料，如鈦和鋁作為封窗材料。但粒子束流在穿過金屬材料時(shí)，能量損失較大，產(chǎn)生的次級(jí)粒子，如中子和γ射線的產(chǎn)額較多，可能會(huì)對(duì)患者或生物樣本造成額外劑量照射，而且由于金屬材料的活化，緩發(fā)的γ射線也會(huì)造成治療環(huán)境或?qū)嶒?yàn)環(huán)境本底劑量增加的問題，無法滿足生物體的輻照需求。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本公開提供了一種低能帶電粒子引出的隔離窗結(jié)構(gòu)及裝置，以至少部分解決以下提出技術(shù)問題：使得粒子從真空環(huán)境引出至大氣的劑量和射程可以滿足生物體需求。

(二)技術(shù)方案

本公開的第一個(gè)方面提供了一種低能帶電粒子引出的隔離窗結(jié)構(gòu)。上述隔離窗結(jié)構(gòu)包括：密封件、密封薄膜以及網(wǎng)格狀的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。密封件用于與真空腔室連接，密封件設(shè)置有開口，密封件的外側(cè)為大氣環(huán)境，密封件的內(nèi)側(cè)用于形成真空環(huán)境。密封薄膜固定于密封件上并遮擋于開口處。網(wǎng)格狀的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)固定于密封件上且位于密封薄膜的內(nèi)側(cè)，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)與密封薄膜之間具有間隙，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的投影覆蓋開口。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，網(wǎng)格狀的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)包括：環(huán)狀的載體以及纖維。其中，載體上分布有多個(gè)通孔，纖維沿著預(yù)定路徑在各個(gè)通孔之間穿設(shè)以形成網(wǎng)格狀。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，隔離窗結(jié)構(gòu)還包括：第一固定密封件，用于將密封薄膜可拆卸式固定于密封件上；以及第二固定密封件，用于將內(nèi)襯結(jié)構(gòu)可拆卸式固定于密封件上。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，密封件的外側(cè)設(shè)置有第一臺(tái)階，第一固定密封件的形狀與第一臺(tái)階相匹配，以在實(shí)現(xiàn)密封薄膜固定的同時(shí)增強(qiáng)密封性。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，密封件的內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置有第二臺(tái)階，第二臺(tái)階用于與真空腔室進(jìn)行裝配。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，纖維的材料為同時(shí)具有高強(qiáng)度且在粒子束流通過時(shí)使得粒子束流的能量損失很小的材料，例如為PBO。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，密封薄膜的材料為聚酯薄膜。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，低能帶電粒子包括以下帶電粒子的至少一種：質(zhì)子、⁷Li、¹²C、¹⁴N、¹⁶O以及¹⁹F。

本公開的第二個(gè)方面提供了一種低能帶電粒子引出的裝置。上述裝置包括：真空腔室和如上所述的任一種隔離窗結(jié)構(gòu)。隔離窗結(jié)構(gòu)與真空腔室進(jìn)行裝配，以使得真空腔室內(nèi)的低能帶電粒子經(jīng)過隔離窗結(jié)構(gòu)引出至大氣環(huán)境。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，上述低能帶電粒子引出的裝置還包括：真空泵以及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。真空泵與真空腔室通過管路進(jìn)行連接，用于滿足真空腔室的真空度要求。手動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)置于管路上，用于基于手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)使得真空泵啟動(dòng)到真空腔室達(dá)到真空度要求狀態(tài)之間的時(shí)間段內(nèi)密封薄膜發(fā)生緩慢形變，以減少壓力對(duì)密封薄膜的損害。