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新材料領域:新型石墨基高能粒子束降能器設計與制備技術

文章來源: 發布時間: 2019-08-29

成果名稱 

新型石墨基高能粒子束降能器設計與制備技術 

聯系人 

胡小曄 

聯系電話 

0551-65591402 

   

hxy821982@issp.ac.cn 

所屬產業領域 

新材料 

所處階段 

成熟待產業化 

所屬研究所(中心):固體物理研究所 

 成果簡介

基于回旋加速器產生的粒子束的能量固定,而在某些特定的應用場合,要求快速的改變出射粒子束的能量,因此需要在能量固定的回旋加速器的前段配置粒子降能器件。選擇降能器件的材料時,應當盡量選擇平均原子量低的材料,同時該材料還要最大限度的降低軔致輻射的發生(即降低X線的沾污)。如中國發明專利申請公開說明書CN 1331903 A2002116日公開的一種改變從加速器中引出的粒子束的能量的裝置。該裝置中提及的降能器件之一為其厚度可呈梯級變化的石墨塊體。這種石墨塊體降能器件的使用雖可在回旋加速器的輸出端得到連續可調的不同能量的粒子流,卻也存在著因石墨塊體的內部含有大量的孔洞,致使其在真空環境中放氣量較大,以及由石墨粉體壓制而成的石墨降能器件在工作過程中粉體極易脫落,影響了結構的穩定性,降低了粒子降能的預期效果之不足。為解決這一問題,人們在降能的低能量側衰減區域,選擇了穩定性更好的鈹材料作為粒子降能器件,以極大的提高粒子在大幅度能量衰減時的穩定性,如中國發明專利申請CN 103582915 A2014212日所公布的一種降能器及具備該降能器的帶電粒子束照射系統。可是,該系統中的降能器鈹材料雖然具有粒子束下穩定性好的優點,但其價格較貴,且具有毒性,因此非常難于推廣應用。針對此問題,我們設計了復合材料降能器,該結構由石墨基體和均勻涂覆在石墨上的致密化合物半導體涂層組成,放氣率測試表明,復合材料降能器放氣率比傳統石墨降能器低三個量級,同時,復合材料石墨材料的降能器結構穩定,滿足高能粒子輻照條件下,粒子束降能的要求。 

主要技術指標(或參數): 

1、放氣率:10-8PaLcm-3 

2、密度:2.2g cm-3 

3、致密度高,粒子透過性能良好。 

應用領域: 

1、針對高能粒子束(質子束)降能; 

2、高端真空裝備。 

市場前景

目前復合材料石墨降能器已能實現批量生產,材料性能、質量及其穩定性能滿足各類高能粒子降能、超高真空半導體加工設備精密配件(如MOCVDMBE)等應用領域的要求,性價比優于進口材料。 

擬轉化的方式(或合作模式): 

可采用研究所與企業通過成果轉讓或技術入股等方式,共同推進該成果的產業化。 

相關圖片: 

制備石墨基復合材料降能器性能測試 

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