电子剥离箔和具有电子剥离箔的粒子加速器制造技术

本发明专利技术提供了一种粒子加速器，所述粒子加速器产生并沿指定路径引导带电粒子的粒子束。所述粒子加速器包括引出装置。所述引出装置包括剥离箔和保持所述剥离箔的箔保持件。所述箔保持件将所述剥离箔定位在所述粒子束的指定路径上，使得粒子束入射到其上。所述剥离箔从带电粒子去除电子，其中，所述剥离箔包括相对于彼此堆叠的背衬层和传导层。所述背衬层包括合成金刚石。

【技术实现步骤摘要】
电子剥离箔和具有电子剥离箔的粒子加速器

技术介绍
本专利技术公开的主题大体上涉及粒子加速器，例如回旋加速器，并且更具体地涉及引导带电粒子束通过剥离箔(其从带电粒子去除电子)的粒子加速器。可以使用粒子加速器生成放射性核素，以用于医疗和成像，还用于医学和物理学研究。回旋加速器是一种类型的粒子加速器，其可以是大型核素产生系统的一部分。与其它粒子加速器一样，回旋加速器使带电粒子束(例如H离子)加速，并将离子束引导到原材料中以生成同位素。回旋加速器是一种复杂的系统，其使用电场和磁场来加速和引导带电粒子沿着真空加速腔室内的预定轨道。当带电粒子束到达轨道的外部时，带电粒子束通过材料片(称作“剥离箔(stripperfoil)”)，其从带电粒子去除电子。粒子束不再受电场引导，其离开轨道例如朝靶组件运动。用于核素产生的靶组件包括容纳原材料的腔室(称作产生腔室)，原材料可以是液体、气体或固体材料。靶组件具有束通道，所述束通道接收粒子束并允许粒子束入射到产生腔室中的原材料上。为了将原材料包含在产生腔室内，束通道通过另一材料片(在本文中称为“靶箔(targetfoil)”)与产生腔室分离。更具体地，产生腔室可以由靶体内的空隙限定。靶箔覆盖一面上的空隙。粒子束穿过靶箔并入射到产生腔室内的原材料上。在许多情况下，可以使用另一箔(本专利技术中称作“前箔(frontfoil)”)。有时将前箔描述为“降能器箔(degraderfoil)”或“真空箔”。前箔位于剥离箔下游、靶箔的上游，使得粒子束在与靶箔相交之前与前箔相交。前箔减少了粒子束的能量，并且将靶组件与回旋加速器的真空分离。各种箔都可以只包括单个材料成分(例如相同材料的单层)。靶箔可包括两层或更多层(例如涂覆有另一层的金属片)。由于不同的目的和环境，箔通常具有不同的质量，例如不同的厚度和类型的材料。例如，沿着与产生腔室交界的靶箔的一侧，靶箔受到高压。由于与原材料接触，靶箔也可能经历腐蚀和氧化环境。高温和高压会导致使靶箔易于破裂，熔化或其它损坏的应力。当来自靶箔的离子被原材料吸收时，靶箔也可能污染靶介质。前箔可以除了其它方面将粒子束的能量降低指定量。剥离箔也容易退化。例如，石墨箔被用作电子剥离器，以将带负电的氢离子转换成质子。然而，随着时间推移，周期性离子束暴露使得石墨箔起皱和/或断裂，变得不适合使用。具有更长寿命的剥离箔可降低核素产生系统的停机时间，降低操作系统的总成本，同时还降低对服务人员的辐射暴露。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种粒子加速器，其中：所述粒子加速器产生并沿着指定路径引导带电粒子的粒子束。所述粒子加速器包括引出装置。所述引出装置包括剥离箔和保持所述剥离箔的箔保持件。所述箔保持件将所述剥离箔定位在所述粒子束的指定路径上，使得粒子束入射到其上。所述剥离箔从带电粒子去除电子，其中，所述剥离箔包括相对于彼此堆叠的背衬层和传导层。所述背衬层包括合成金刚石。在一些方面，所述传导层沿所述合成金刚石直接沉积，或者直接沉积在所述传导层和所述合成金刚石之间的中间层上。在一些方面，所述合成金刚石是多晶金刚石(sp3-杂化)，所述传导层包括导电碳层。在一些方面，所述传导层包括石墨、石墨烯、无定型碳或类金刚石碳(DLC)的至少一个。在一些方面，所述剥离箔具有外边缘，且还包括沿所述外边缘的至少一部分延伸的支撑区段。所述支撑区段直接形成在所述传导层上或者直接形成在所述支撑区段和所述传导层之间的中间层上。所述支撑区段允许带电粒子通过所述传导层和所述背衬层。在一些方面，所述剥离箔还包括位于所述背衬层和所述传导层之间的中间层。所述中间层增大所述背衬层和所述传导层之间的粘合。在一些方面，所述传导层是第一传导层。所述剥离箔还包括第二传导层，其中，所述背衬层设置在所述第一传导层和第二传导层之间。在一个实施例中，提供了一种剥离箔，其包括：传导层；以及相对于所述传导层堆叠的背衬层。所述背衬层包括合成金刚石。所述传导层和所述背衬层形成剥离片，所述剥离片从通过所述剥离片的带电粒子剥离电子。在一些方面，所述剥离片具有由所述传导层和所述背衬层形成的外边缘。所述剥离箔还包括沿所述外边缘的至少一部分延伸的支撑区段。所述支撑区段只覆盖所述剥离片的一部分，从而允许带电粒子通过所述传导层和所述背衬层。在一些方面，所述传导层直接沉积在所述合成金刚石上或者直接沉积在所述传导层和所述合成金刚石之间的中间层上。在一些方面，所述传导层具有至多2000纳米的厚度，所述背衬层具有至多50微米的厚度。在一些方面，所述传导层包括导电碳层。在一些方面，中间层位于所述背衬层和所述传导层之间。所述中间层增大所述背衬层和所述传导层之间的粘合，其中，所述中间层和所述传导层是能够由相同的沉积设备连续沉积的碳层。在一些方面，所述传导层是第一传导层。所述剥离片还包括第二传导层，其中，所述背衬层设置在所述第一传导层和第二传导层之间。在一个实施例中，提供了一种方法，其包括：提供衬底层；以及沿所述衬底层的暴露面沉积第一层。所述方法还包括沿所述第一层的暴露面沉积第二层，使得所述第一层设置在所述衬底层和所述第二层之间，其中，所述第一层或第二层中的一个是背衬层，另一个是传导层。所述第一层和第二层形成剥离片，剥离片从通过所述剥离片的带电粒子剥离电子。所述方法还包括去除衬底层的至少一部分。在一些方面，沉积所述第一层和沉积所述第二层使用相同的化学汽相沉积(CVD)设备，其中，对于所述第一层和所述第二层一个或多个操作参数是不同的。在一些方面，沉积所述第一层和沉积所述第二层使用相同的化学汽相沉积(CVD)设备，其中，在沉积所述第一层和沉积所述第二层之间一个或多个操作参数逐渐变化。在一些方面，所述操作参数包括以下的至少一个：等离子体放电功率、反应气体的成分、所述衬底层的成分、所述衬底层的温度、所述衬底层的电偏置、灯丝的温度、反应气体的流速或系统压力。在一些方面，所述剥离片具有外边缘。所述方法还包括提供沿所述外边缘的至少一部分延伸的支撑区段，所述支撑区段只覆盖所述剥离片的一部分，从而允许带电粒子从其通过。在一些方面，所述方法还包括沉积中间层。所述中间层位于所述第一层和所述第二层之间，并增大所述第一层和所述第二层之间的粘合。附图说明图1是根据实施例的核素产生系统的框图。图2是可以用于图1的粒子加速器的引出系统和靶系统的侧视图。图3是可以用于图1的粒子加速器的引出装置的放大透视图。图4是可以由本专利技术中描述的一个或多个实施例使用的剥离箔的透视图。图5是图示根据实施例的方法的流程图。图6图示图5的方法的至少一些阶段。图7图示第二传导层增加到剥离箔的图5的方法的可选阶段。图8图示支撑区段增加到剥离箔的图5的方法的可选阶段。图9图示支撑区段增加到剥离箔的相对面的图5的方法的可选阶段。图10图示根据实施例沿一个外边缘具有支撑区段的剥离箔的平面视图。图11图示根据实施例沿多个外边缘具有支撑区段的剥离箔的平面视图。图12图示根据实施例沿多个外边缘具有支撑区段的剥离箔的平面视图。图13图示根据实施例具有矩形形状的窗口的剥离箔的平面视图。图14图示根据实施例具有圆形形状的窗口的剥离箔的平面视图。图15是根据实施例形成的剥离箔的侧视图。图16是根据实施例的沉积设备的示意图。具体实施方式本专利技术中描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粒子加速器，其中：所述粒子加速器产生并沿着指定路径引导带电粒子的粒子束；以及所述粒子加速器包括引出装置，所述引出装置包括剥离箔和保持所述剥离箔的箔保持件，所述箔保持件将所述剥离箔定位在粒子束的指定路径上，使得粒子束入射到其上，所述剥离箔从所述带电粒子去除电子，其中，所述剥离箔包括相对于彼此堆叠的背衬层和传导层，所述背衬层包括合成金刚石。

【技术特征摘要】
2017.10.06 US 15/726,9291.一种粒子加速器，其中：所述粒子加速器产生并沿着指定路径引导带电粒子的粒子束；以及所述粒子加速器包括引出装置，所述引出装置包括剥离箔和保持所述剥离箔的箔保持件，所述箔保持件将所述剥离箔定位在粒子束的指定路径上，使得粒子束入射到其上，所述剥离箔从所述带电粒子去除电子，其中，所述剥离箔包括相对于彼此堆叠的背衬层和传导层，所述背衬层包括合成金刚石。2.根据权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述传导层沿所述合成金刚石直接沉积，或者直接沉积在所述传导层和所述合成金刚石之间的中间层上。3.根据权利要求2所述的粒子加速器，其中，所述合成金刚石是多晶金刚石(sp3-杂化)，所述传导层包括导电碳层。4.根据权利要求2所述的粒子加速器，其中，所述传导层包括石墨、石墨烯、无定型碳或类金刚石碳(DLC)的至少一个。5.根据权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述剥离箔具有外边缘，且还包括沿所述外边缘的至少一部分延伸的支撑区段，所述支撑区段直接形成在所述传导层上或者直接形成在所述支撑区段和所述传导层之间的中间层上，所述支撑区段允许带电粒子通过所述传导层和所述背衬层。6.根据权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述剥离箔还包括位于所述背衬层和所述传导层之间的中间层，所述中间层增大所述背衬层和所述传导层之间的粘合。7.根据权利要求1所述的粒子加速器，其中，所述传导层是第一传导层，所述剥离箔还包括第二传导层，其中，所述背衬层设置在所述第一传导层和第二传导层之间。8.一种剥离箔，其包括：传导层；以及相对于所述传导层堆叠的背衬层，所述背衬层包括合成金刚石，所述传导层和所述背衬层形成剥离片，所述剥离片从通过所述剥离片的带电粒子剥离电子。9.根据权利要求8所述的剥离箔，其中，所述剥离片具有由所述传导层和所述背衬层形成的外边缘，所述剥离箔还包括沿所述外边缘的至少一部分延伸的支撑区段，所述支撑区段只覆盖所述剥离片的一部分，从而允许带电粒子通过所述传导层和所述背衬层。10.根据权利要求8所述的剥离箔，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·梁，T·埃里克松，V·纽卡莱斯，G·T·达拉科斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US