Konstruktion eines vakuumdichten Folienfensters für einen medizinischen Teilchenbeschleuniger (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Der Ionenstrahl eines medizinischen Teilchenbeschleunigers wird im Vakuum geführt. Unmittelbar vor dem zu bestrahlenden Patienten tritt der Strahl aus der evakuierten Röhre. Diese Schnittstelle zwischen Vakuum und Atmosphäre, das sogenannte Folienfenster, muss wegen der Verwendung des Strahles zur Krebstherapie aus einem organischen Material bestehen. Es wurde daher eine Kombination aus einer Kunststoff-Folie und einem Polyaramid-Gewebe (Kevlar) gewählt.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Optimierung eines Folienfensters hinsichtlich seiner Festigkeits- und Vakuumeigenschaften. Die aus den Randbedingungen entwickelten Rechenmodelle lassen sich durch Variation der Geometrie- und Werkstoffparameter auch auf andere Konstruktionsaufgaben übertragen.
Ferner dokumentiert die Untersuchung sicherheitsrelevante Belastungstests und gibt Empfehlungen für die konstruktive Umsetzung.


Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung1
1.1Die Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI)1
1.2Krebstherapie mit Ionenstrahlen2
2.Aufgabenstellung4
2.1Derzeitiger Stand des Strahlaustrittsfensters4
2.2Definition der Teilaufgaben des Konstruktionsobjektes6
2.3Anforderungsliste / Zusammenfassung der Teilaufgaben10
3.Erfüllung der Festigkeitsanforderungen: Lösungsansätze11
3.1Auswahl der Dichtfolie11
3.1.1Berechnungen zur Festigkeit11
3.1.2Berstproben und Auswertung15
3.2Auswahl des Stützgewebes18
3.2.1Berechnungen zur Festigkeit19
3.2.2Belastungsproben und Auswertung24
4.Erfüllung der vakuumtechnischenAnforderungen: Lösungsansätze32
4.1Allgemeines32
4.1.1Vakuumeigenschaften der Dichtfolie33
4.1.2Abdichtung der Folie35
4.2Stützgewebe36
4.3Rahmenbauteile37
5.Konstruktive Umsetzung der Untersuchungsergebnisse38
5.1Prinzipieller Aufbau38
5.2Festigkeit39
5.2.1Fixierung der Dichtfolie40
5.2.2Fixierung des Stützgewebes40
5.3Vakuumdichtung41
5.4Integration des Konstruktionsobjektes in die Beschleunigeranlage41
5.4.1Anschluss Vakuumpumpe42
5.4.2Anschluss Vakuummessung43
6.Technische Dokumentation44
6.1Allgemeines44
6.2Justier- und Montageanleitung44
6.3Stückliste [nur auf Anfrage]45
6.4Gruppenzeichnung [nur auf Anfrage]45
7.Resümee und Ausblick46
8.Literaturverzeichnis50