改进x射线窗的密封，提高探测器性能

Moxtek是一家低能量x射线探测x射线窗的制造商。Moxtek是一家超薄聚合物x射线窗的制造商，这种窗户被安装在金属支架上，支架上装有能量色散x射线探测器，如硅漂移探测器(SDDs)。这些窗口使低能量x射线能够传输，同时保持对x射线探测器的性能至关重要的密封。

虽然Moxtek确保所有窗户都符合公布的泄漏率限制，但没有一种材料是合适的气体屏障，随着时间的推移，气体会通过窗户组件扩散。为了确保持续改进，Moxtek研究了等离子清洗金属支架后，再将其安装到窗户上的影响，并实现了通过环氧树脂-支架界面的氦扩散减少约40%。

x射线窗口概述

x射线窗口的关键功能之一是充当气体屏障。众所周知，没有一种材料是完美的气体屏障。气体通过材料以不同的速率扩散，这取决于许多因素。欧洲杯足球竞彩在窗口组装的不同位置确定了扩散，环氧树脂-贴装界面被确定为一个重要的扩散源。

努力减少环氧树脂与贴装界面的扩散。Moxtek研究了氦在金属安装组件和窗口坯料中的泄漏率。窗口毛坯用于消除聚合物薄膜的扩散信号，从而集中于通过金属到窗框密封的扩散。氦是一种惰性小分子，是真空检漏的工业标准。通过Moxtek窗口组件减少氦扩散是一个很好的指标，也应该减少。金属座体表面条件，如表面能和污染，对环氧树脂与座体的粘附性起关键作用，从而影响气体渗透性。Moxtek还评估了不同等离子清洗工艺对金属贴装表面的影响，以优化环氧树脂与贴装的附着力。

方法

氦在Moxtek AP3窗口组件中的扩散是通过使用一种夹具来测量的，这种夹具旨在消除氦扩散通过感兴趣区域以外的任何东西的影响，并通过一个窗口空白来隔离金属窗框密封。

窗口组件长时间暴露在氦中，直到达到稳态扩散速率。如图1所示，环氧树脂贴装界面是一个被确定为扩散源的区域。

为了减少气体通过环氧树脂贴装界面的扩散，研究了等离子体清洗作为一种减少金属贴装表面污染和增加环氧树脂润湿性的方法。通过扫描电镜/能谱分析，检测等离子体清洗前后金属座上可能存在的污染。用XPS对等离子清洗和化学清洗的效果进行了比较。用达因溶液检测金属表面的表面张力，以评估金属座上环氧树脂的润湿性。

图1所示。AP3窗口的环氧树脂贴装扩散路径

最后，将固体金属圆盘环氧化到窗口支架中，这样所有与环氧树脂的接口都是环氧对金属的。某些坐骑在连接之前被等离子清洗过，而另一些则没有。然后所有的部件在真空的一边被抽真空，然后在另一边暴露在1atm的氦中10h，使稳态扩散发生。扩散氦是用氦检漏仪检测到的。

分析/结论

金属支架的SEM/EDS分析结果显示，碳基污染区域可能影响环氧键与金属支架的性能，如图2所示。

图2。在金属支架上发现了典型的污染

图3中的XPS数据比较了不同等离子体过程去除碳基污染的效果。在所有情况下，等离子清洗在去除碳基污染方面比仅使用Moxtek的标准化学清洗更有效。

图3。用XPS测量经不同工艺清洗的金属窗座的相对碳含量

提高金属贴片的表面能或润湿性是提高贴片附着力的另一个重要因素。

图4显示了等离子体暴露时间对表面能的影响。最高的达因溶液为72mN/m，在暴露于等离子体1s内达到。表面能可能在一秒后继续上升，然而，在本实验中测量到的表面能随时间的快速增加足以满足此应用。

最后的测试如图5所示，是测量氦通过环氧-金属界面的扩散速率，其中金属支架已经过等离子体清洗，金属支架未经过等离子体清洗。红色的条是氦稳态扩散速率的窗口组件，其安装仅经过化学清洗。蓝条显示的是在安装固体金属盘之前，由图3中的过程6等离子清洗过金属支架的组件的稳态扩散速率。氦扩散率平均下降41%，在接受等离子体清洁的部件与未接受等离子体清洁的部件之间。

图4。表面能是等离子体在金属表面曝光时间的函数

图5。氦气在固定状态下扩散的差异，在固定金属坯料之前用等离子体处理过和没有处理过

金属支架的等离子清洗降低了碳基污染，增加了表面能，从而使环氧树脂与金属支架更好地粘附。了解不同等离子体过程对表面条件的影响对于获得更好的结合表面，减少气体(包括氦)在环氧-金属界面上的扩散至关重要。虽然没有一种材料是完美的气体屏障，但Moxtek一直在努力改进x射线窗的密封性能。

这些信息来源于Moxtek, Inc.提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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