碳复合支撑结构制造技术

X射线窗的支撑结构，其包括碳复合肋条，基底中包含碳纤维。支撑结构可包括限定周边和孔口的支撑框架、包含延伸经过支撑框架孔口并由支撑框架支撑的碳复合材料的多个肋条、和多个肋条之间的开口。膜可布置在多个肋条上，由多个肋条支撑，并跨越多个肋条，并且可布置在开口上和跨越开口。

【技术实现步骤摘要】
碳复合支撑结构的制作方法碳复合支撑结构背景支撑结构如X射线窗支撑结构中支撑元件坚固而尺寸小巧是至关重要的。X射线窗的支撑结构可支撑膜。X射线窗可用于封装X射线源或检测装置。X射线窗可用于隔离压差，如窗一侧大气压和另一侧真空，同时能使X射线通过该窗。X射线窗可包括由支撑结构支撑的薄膜，该支撑结构一般由框架支撑的肋条(肋条)组成。支撑结构可用于使薄膜的下垂或损坏最小化。支撑结构可干涉X射线的通过，因此可需要肋条尽可能细或窄，同时仍保持足够的强度以支撑薄膜。通常希望支撑结构和膜坚固到足以耐受约I大气压的压差，而无下垂或损坏。含硅材料已被用作支撑结构。这种材料的薄片可经蚀刻形成支撑结构。X射线窗的相关信息可在美国专利号4，933，557,7, 737，424,7, 709，820、 7, 756, 251 和美国专利申请号 11/756，962、12/783，707、12/899，750、13/018，667、61/408, 472,61/445, 878,61/408, 472中找到，在此将其引入作为参考。X射线窗的相关信息还可在“Trial use of carbon-fiber-reinforced plastic as a non-Braggwindow material of χ-ray transmission，，，Nakajima 等，Rev. Sci. Instrum 60 (7),pp. 2432-2435，1989 年 7 月中找到。概述已经认识到提供坚固的支撑结构将是有利的。对于X射线窗，已经认识到提供最小化X射线衰减的支撑结构将是有利的。本专利技术涉及满足这些需要的支撑结构和制造满足这些需要的支撑结构的方法。在一个实施方式中，设备包括限定周边和孔口( 口区，aperture)的支撑框架以及多个包含碳复合材料的肋条，该肋条延伸经过支撑框架的孔口，并由支撑框架支撑。该多个肋条之间存在开口。膜可布置在该多个肋条上，由该多个肋条支撑，并跨越该多个肋条，并可布置在开口上和跨越开口。膜可被设置以使辐射经其通过。在另一个实施方式中，制造碳复合支撑结构的方法包括在压板的无粘性表面之间挤压至少一片碳复合物和将该片材(一个或多个)加热至至少50°C以将该片材(一个或多个)固定到碳复合物薄片中。各片材均具有20至350微米(μ m)的厚度。然后可移除薄片，并且可在薄片中激光切割多个开口，形成肋条。附图简述图I是根据本专利技术实施方式所述碳复合支撑结构的示意性横截面侧视图；图2是根据本专利技术实施方式所述碳复合支撑结构的示意性横截面侧视图；图3是根据本专利技术实施方式所述碳复合物薄片的示意性顶视图；图4是根据本专利技术实施方式所述碳复合支撑结构的示意性顶视图，其中碳复合材料中的碳纤维在方向上对齐经过支撑框架孔口的多个肋条的纵轴；图5是根据本专利技术实施方式所述碳复合支撑结构的示意性顶视图，该碳复合支撑结构含有碳复合材料，该碳复合材料包含以两个不同方向在方向上对齐的碳纤维；图6是根据本专利技术实施方式所述肋条具有至少两种不同的横截面尺寸的碳复合支撑结构的示意性顶视图；图7是根据本专利技术实施方式所述具有交叉肋条的碳复合支撑结构的示意性顶视图；图8是根据本专利技术实施方式所述具有六角形开口和六角形肋条的碳复合支撑结构的示意性顶视图； 图9是根据本专利技术实施方式所述具有六角形开口、六角形肋条并且碳纤维在方向上对齐肋条纵轴的碳复合支撑结构的部分的示意性顶视图；附图说明图10是根据本专利技术实施方式所述具有三角形开口、三角形肋条并且碳纤维在方向上对齐肋条纵轴的碳复合支撑结构的示意性顶视图；图11是根据本专利技术实施方式所述两个肋条在一个方向上延伸和两个肋条在不同方向延伸并且碳纤维在方向上对齐肋条纵轴的碳复合支撑结构的示意性顶视图；图12是根据本专利技术实施方式所述包括碳复合支撑结构的多个堆叠支撑结构的示意性横截面侧视图；图13是根据本专利技术实施方式所述包括碳复合支撑结构的堆叠支撑结构的示意性顶视图；图14是根据本专利技术实施方式所述包括碳复合支撑结构的堆叠支撑结构的示意性顶视图；图15是根据本专利技术实施方式所述包括碳复合支撑结构的多层支撑结构的示意性横截面侧视图；图16是根据本专利技术实施方式所述不规则形状支撑框架的示意性顶视图；图17是根据本专利技术实施方式所述具有不规则形状支撑框架的支撑结构的示意性顶视图；图18是根据本专利技术实施方式所述具有不完全围绕或封闭肋条的支撑框架的支撑结构的示意性顶视图；图19是根据本专利技术实施方式所述X射线检测器的示意性横截面侧视图；图20是根据本专利技术实施方式所述附于底座的X射线窗的示意性横截面侧视图；图21是显示根据本专利技术实施方式所述挤压和加热至少一片碳复合物以形成碳复合物薄片的示意性横截面侧视图；图22是根据本专利技术实施方式所述布置在支撑框架上并由支撑框架支撑的肋条的示意性顶视图；图23是根据本专利技术实施方式所述附于底座并且支撑框架朝向底座内部的X射线窗的示意性横截面侧视图；图24是根据本专利技术实施方式所述附于底座并且支撑框架朝向底座外部的X射线窗的示意性横截面侧视图；图25是根据本专利技术实施方式所述包括布置在多个肋条之间的多个横拉条(cross-brace)的碳复合支撑结构的示意性顶视图；图26是根据本专利技术实施方式所包括布置在多个肋条之间的多个横拉条的碳复合支撑结构的示意性顶视图。定义 如本文所用，术语“约”或“大约”用于通过假定给定值可以是端点“略上”或“略下”而为数值或范围提供灵活性。 如本文所用，术语“碳纤维”(“carbon fiber”或“carbon fibers”)意为固态基本圆柱形结构，其具有至少85%碳的质量分数、至少5微米的长度和至少I微米的直径。 如本文所用，在涉及碳纤维与肋条对齐时,术语“在方向上对齐(directionalIyaligned)”意为，碳纤维基本对齐肋条纵轴，而无需碳纤维准确对齐肋条纵轴。 如本文所用，术语“肋条”意为支撑元件，并可自身或联合其他肋条线性或具有弯曲或曲线地延伸经过支撑框架的孔口。籲如本文所用，术语“基本上”指作用、特征、性质、状态、结构、项目或结果完全或近似完全的程度(extent或degree)。例如，基本上被封闭的物体将意为该物体被完全封闭或被近似完全封闭。偏离绝对完全性的精确允许程度在一些情况下可取决于特定的背景。但是，一般来说，完全的近似度将是具有相同总体结果的，如同实现了绝对和总体的完全。在以消极含义使用时，基本上的应用同样可用于指完全或近似完全地缺少作用、·特征、性质、状态、结构、项目或结果。详述现将参考附图所示的示例性实施方式，并且在此采用具体语言对其进行描述。但要理解的是，并不意图由此限制本专利技术的范围。相关领域且具有本公开的技术人员将想到的本文所示例的专利技术特征的替代和进一步改变以及本文示例的专利技术原理的其他应用均被认为在本专利技术范围内。如图I所示，显示支撑结构10包括支撑框架12和多个肋条11。支撑框架12可包括周边P和孔口 15。多个肋条11可包含碳复合材料，可延伸经过支撑框架12的孔口 15，并可由支撑框架12支撑。开口 14可在多个肋条11之间。肋条11的顶端可基本上终止于共同的平面16。碳复合材料可包含嵌入基底的碳纤维。碳纤维在一个实施方式中可包含至少85%的碳质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
允许X射线透射的窗，包括：a)支撑框架，限定周边和孔口；b)多个肋条，包含碳复合材料，延伸经过所述支撑框架的所述孔口，并由所述支撑框架支撑，所述支撑框架和多个肋条构成支撑结构；c)所述碳复合材料包含碳纤维，所述碳纤维嵌入基底；d)开口，在所述多个肋条之间；和e)膜，布置在所述多个肋条上，由所述多个肋条支撑，并跨越所述多个肋条，并且布置在所述开口上和跨越所述开口，以及被设置以使辐射经其通过。

【技术特征摘要】
2011.05.16 US 61/486,547;2011.06.10 US 61/495,6161.允许X射线透射的窗，包括 a)支撑框架，限定周边和孔口； b)多个肋条，包含碳复合材料，延伸经过所述支撑框架的所述孔口，并由所述支撑框架支撑，所述支撑框架和多个肋条构成支撑结构； c)所述碳复合材料包含碳纤维，所述碳纤维嵌入基底； d)开口，在所述多个肋条之间；和 e)膜，布置在所述多个肋条上，由所述多个肋条支撑，并跨越所述多个肋条，并且布置在所述开口上和跨越所述开口，以及被设置以使辐射经其通过。2.权利要求I所述的窗 a)其中所述多个肋条基本上是直的，并相互平行，并且排列经过所述支撑框架的所述孔口 ；和 b)进一步包括多个中间支撑横拉条，所述横拉条 i.包含碳复合材料； 在所述多个肋条的相邻肋条之间延伸；和 iii.跨越相邻肋条之间的开口，而没有跨越所述支撑框架的所述孔口。3.权利要求2所述的窗，其中所述多个横拉条相对于相邻开口的相邻横拉条侧向偏移，使得所述多个横拉条相互分割而不连续。4.权利要求3所述的窗，其中所述多个横拉条布置在平行于自所述支撑框架经过所述孔口的所述多个肋条的直线上大约三分之一距离处。5.权利要求I所述的窗，其中 a)所述支撑结构限定第一支撑结构； b)第二支撑结构至少部分布置在所述第一支撑结构与所述膜之间； c)所述第二支撑结构包括 i.第二支撑框架，限定第二周边和第二孔口 ； 多个第二肋条，延伸经过所述第二支撑框架的所述第二孔口，并由所述第二支撑框架支撑； iii.开口，在所述多个第二肋条之间；和 iv.光敏性聚酰亚胺。6.权利要求I所述的窗，其中所述基底包含非晶碳或氢化非晶碳。7.权利要求I所述的窗，其中所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·戴维斯，J·M·兰德，A·L·戴维斯，S·D·利迪亚德，M·察佩，C·R·詹森，
申请(专利权)人：布莱阿姆青年大学，莫克斯泰克公司，
类型：发明
国别省市：