作者：维尔克斯 时间：2025-8-4 4:35:11
美国Moxtek公司提供多种系列的X射线窗口，主要包括AP系列、DuraBeryllium系列和ProLINE系列。其中，AP系列又进一步细分为AP3和AP5两种型号的X射线窗口，X射线光窗氦气泄漏率<1x10-10 mbar ● L/s；DuraBeryllium X射线窗口的标准品厚度有8um、12.5um、25um，直径有4.9mm、5.7mm、7.9mm、12mm、16mm。
一、超薄AP5 X射线窗口数据表
AP5超薄聚合物窗口是目前可用于低能和高能X射线分析的最高性能X射线窗口。AP5窗口非常适合需要最大限度透射低能X射线、高机械强度、高光阻隔性、高真空密封性、高可靠性和更大立体角的应用。AP5窗口适用于高温、轻元素检测至关重要且铍窗口无效的应用（参见图 1 和图 2）。AP5窗口的应用与AP3窗口相似，但其设计适用于面积大于 100mm² 的探测器，而AP3窗口则显得太小。
已安装好的AP5 X射线窗口
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特征 |
优点 |
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超薄聚合物薄膜 |
低能X射线的最大透射率 |
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薄多层涂层 |
电荷耗散 |
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阻隔紫外线、红外线和可见光 |
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耐腐蚀、密封 |
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碳支撑结构 |
机械强度高，经久耐用 |
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提高X射线透射率 |
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独特的设计几何形状成为可能 |
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高纯度 |
最小光谱污染 |
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厚度均匀 |
整个窗口的一致传输 |
窗口规格
开放面积：78%
氦气泄漏率：<1x10-10 mbar ● L/s（请参阅下文“遮光和真空密封性”部分）
最高温度（1 atm 压差）：40°C
最高温度（零压差）：70°C
前压力极限（大气侧）：2 atm
背压极限（真空侧）：0.5 atm
遮光和真空密封性
AP5 X射线窗口可有效阻隔紫外线、红外线和可见光。AP5窗口还能有效阻隔气体。美国Moxtek X射线窗口的每个窗口都经过测试，保证氦气泄漏率低于 1 x 10-10 mbar ● L/s。氦气泄漏率的测试方法是：使用已校准的氦气泄漏检测器，将部件暴露于窗口正上方和周围，并喷洒至少 0.5 SCFH 的氦气，持续至少30秒。测试条件可能需要根据安装座的几何形状进行调整。
窗口组成和结构
AP5窗口片由超薄聚合物层和其他低Z组分薄膜组成。AP5窗口片采用碳纤维支撑结构，旨在以最小的外形尺寸、最大的开口面积和最大的接收角为薄膜提供支撑。Moxtek®使用真空兼容环氧胶将每个窗口片固定到支架上。
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AP3 |
AP5 |
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厚度Thickness（μm） |
380 |
265 |
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肋宽Rib width（μm） |
59 |
45 |
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开口宽度Opening width (μm) |
190 |
190 |
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开放区域Open Area % |
76% |
78% |
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接受角度 |
53° |
72° |
机械强度
AP5窗口由刚性碳网格支撑。这种专利窗口设计使AP5窗口在室温和 1.2 个大气压的压差下能够承受超过 10,000 次循环，且窗口性能不会下降。
接受角度图
图1AP3和AP5窗口的X射线透射
图2AP3和AP5窗口的0-25 keVX射线透射
支架设计
有关超薄AP X射线窗口支架设计要求，请参阅 WIN-TECH-1003。
二、AP X射线窗口
美国Moxtek AP X射线窗口非常适合需要在高真空、压差和最高真空完整性条件下对低能X射线进行高透射的应用。AP X射线光窗最常用于微量分析应用。
Moxtek的AP X射线光窗已成为轻元素检测X射线窗口的标准。我们的AP窗口在1.2个大气压的压差下已完成超过10,000次循环。此外，我们的AP3窗口已在客户的仪器中安全运行超过15年。我们的产品不仅能帮助客户检测仪器中像铍一样轻的元素，还能对其进行定量分析。
我们于2013年10月推出了全新的AP5产品。凭借全新的碳基支撑结构，我们的客户现在可以享受到显著更高的接收角、高达11%的立体角和高达20%的透射率，从而获得更高的总计数率。AP5窗口可用于所有使用AP3窗口的应用。查看我们的数据表了解更多详情。
超薄AP3 X射线窗口数据表
AP3超薄聚合物窗口是低能X射线分析的既定标准。AP3窗口非常适合需要最大限度透射低能X射线、高机械强度、高阻光性、高真空密封性和高可靠性的应用。AP3窗口适用于高温、轻元素检测至关重要且铍窗口效果不佳的应用（见图 1）。
已安装好的AP3 X射线窗口
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特征 |
优点 |
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超薄聚合物薄膜 |
低能X射线的最大透射率 |
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薄铝涂层 |
电荷耗散 |
|
阻隔紫外线、红外线和可见光 |
|
|
DuraCoat® |
耐腐蚀，密封 |
|
硅支撑结构 |
机械强度高，经久耐用 |
|
高纯度 |
最小光谱污染 |
|
厚度均匀 |
整个窗口的一致传输 |
窗口规格
开放面积：77%
氦气泄漏率：<1x10-10 mbar ● L/s（请参阅下文“遮光和真空密封性”部分）
最高温度（1 atm 压差）：40°C
最高温度（零压差）：70°C
前压力极限（大气侧）：2 atm
背压极限（真空侧）：1 atm
遮光和真空密封性
AP3窗口可有效阻隔紫外线、红外线和可见光。AP3窗口还能有效阻隔气体。每个窗口都经过测试，保证氦气泄漏率低于 1 x 10-10 mbar ● L/s。氦气泄漏率的测试方法是：使用已校准的氦气泄漏检测器，将部件暴露于窗口正上方和周围，并喷洒至少 0.5 SCFH 的氦气，持续至少30秒。根据安装座的几何形状，测试条件可能需要进行调整。
窗口组合
AP3窗口由超薄聚合物层、DuraCoat®和铝层构成。AP3窗口由硅支撑结构支撑，旨在以最小的外形（开口面积 = 77%）为薄膜提供支撑。Moxtek®使用真空兼容环氧粘合剂将每个窗口固定到底座上。
机械强度
AP3窗口由 77% 开放面积的刚性硅网格支撑。这种专利窗口设计使AP3窗口能够在室温和 1.2 个大气压的压差下承受超过 10,000 次循环，而窗口性能丝毫不会下降。
表1AP3窗口元素X射线透射率 (Kα)
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原子序数 |
元素 |
透射率 (Kα)（最大值的百分比） |
|
|
AP3 |
AP5 |
||
|
14 |
Si |
74% |
73% |
|
13 |
Al |
75% |
75% |
|
12 |
Mg |
72% |
73% |
|
11 |
Na |
69% |
69% |
|
9 |
F |
54% |
54% |
|
8 |
O |
47% |
47% |
|
7 |
N |
31% |
31% |
|
6 |
C |
47% |
49% |
|
5 |
B |
29% |
23% |
|
4 |
Be |
9% |
7% |
支架设计
请参阅 WIN-TECH-1003 超薄AP3 X射线窗口支架设计要求，我们可根据需求提供具有适当设计的窗口支撑结构方向。
三、DuraBeryllium X射线窗口
DuraBeryllium®窗口采用我们的 DuraCoat®技术；这是一种专有的耐火材料，由比钠更轻的元素组成，可确保铍窗口在恶劣环境下保持真空密封。该产品具有极强的防潮、耐化学腐蚀和耐磨损性能，是XRF应用的理想选择。DuraBeryllium X射线窗口最常用于 EDXRF 应用。
扩散金属粘合的 DuraBeryllium窗口在真空中可承受高达 400°C 的温度，在空气中可承受 350°C 的温度。在某些安装座设计中，粘合剂粘合的铍窗口和 DuraBeryllium窗口可承受 100°C 以上的温度，压差为 1 个大气压。
DuraBeryllium®X射线窗口数据表
Moxtek®DuraBeryllium®窗口是目前性能最高的铍X射线窗口。DuraBeryllium窗口具有高X射线透射率、耐腐蚀性和真空密封性。DuraBeryllium窗口可以使用高温金属扩散粘接剂或真空兼容环氧树脂进行粘接。DuraBeryllium窗口适用于多种应用，包括微量分析、EDXRF、WDXRF 和 XRD。
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特征 |
优点 |
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DuraCoat® |
耐腐蚀、密封 |
|
DuraCoat®Plus |
最大耐腐蚀性 |
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薄铍 |
低能X射线透射率高 |
|
厚度均匀 |
整个窗口持续传输 |
|
环氧胶粘剂（可选） |
降低成本 |
|
金属扩散键合（可选） |
高温暴露 |
|
高纯度 |
最小光谱污染 |
窗口大小
可用的标准窗口尺寸如下表所示：
|
厚度（µm） |
直径（mm） |
|
8.0 |
9.2 |
|
12.5 |
12.0 |
|
25.0 |
9.2 |
其他常见尺寸如下表所示：
|
厚度（µm） |
直径（mm） |
|
8.0 |
4.9 |
|
8.0 |
5.7 |
|
8.0 |
7.9 |
|
8.0 |
12.0 |
|
12.5 |
16.0 |
|
25.0 |
16.0 |
可用，但可能需要更长的准备时间。
DuraCoat涂层
DuraCoat和DuraCoatPlus是添加到铍箔中的专有薄膜，用于防止潜在的真空泄漏和接触各种腐蚀性物质。DuraCoat涂层可涂覆在铍箔的两面，而DuraCoatPlus涂层仅涂覆在铍箔的一面。DuraCoat涂层可用于环氧树脂和金属扩散键合部件，而DuraCoatPlus涂层仅适用于金属扩散键合部件。
窗口组合
DuraBeryllium窗口片采用专有的无机 DuraCoat®薄膜，可提供气密密封和耐化学腐蚀性能。DuraCoat耐高温低Z材料可耐受大气中的湿气和化学物质。DuraBerylliumPlus窗口片采用额外的DuraCoatPlus聚合物薄膜，可提供最佳的化学和防潮保护，同时最大程度地降低对X射线传输的影响。Moxtek还提供未镀膜的铍窗口片。
机械强度
DuraBeryllium具有与未涂层铍相同的机械强度。
窗户粘合温度性能差异
金属扩散粘合窗片在真空中可承受高达 400°C 的温度，在空气中可承受 350°C 的温度。环氧树脂粘合窗片在符合认证的安装设计下，可承受高达 110°C 的温度，压差为 1 个大气压。
清洁
DuraBeryllium窗口可使用高纯度溶剂（推荐使用甲醇、异丙醇或乙醇）清洁。请参阅AP3和 DuraBeryllium X射线窗口清洁指南 (WIN-TECH-1003)。
铍的特性
硬度：2000 Vickers
电阻率：<4x104 ohm-cm
表1 DuraBeryllium窗口的化学兼容性
|
蚀刻剂+ |
标称pH值 |
蚀刻速率(nm/min @ 25˚C) |
|
HF |
0.80 |
可忽略的 |
|
H2SO4 |
1.38 |
可忽略的 |
|
HNO3 |
1.17 |
1.09 |
|
醋酸 |
1.80 |
可忽略的 |
|
H3PO4 |
1.17 |
0.146 |
|
王水++ |
1.00 |
0.14 |
|
NH4OH+H2O2 |
11.40 |
可忽略的 |
|
NaOH溶液* |
13.70 |
可忽略的 |
|
铁氰化物** |
13.70 |
165 |
|
高锰酸盐# |
13.70 |
900 |
DuraBeryllium窗口可耐受多种溶剂、酸、碱和湿气，而无涂层的铍窗口则不能。
+ 除非另有说明，所有溶液均为浓缩溶液。
++ 溶液为 1M HNO3、3M HCl、1M H2O。
* 溶液为 0.5M NaOH、0.6M H2O。
** 溶液为 0.6M K3 Fe(CN)6、0.5M NaOH、0.2M H2C2O4（草酸）。
# 溶液为 0.6M KMnO4、0.5M KOH。
表 2 DuraBeryllium窗口规格
窗口密封性：是
窗口光密封性：是
最大允许泄漏率：<1X10-10 mbar ● L/s
材料类型和质量：铍 (99.9%)
原材料真空完整性：真空密封
框架材料：金属
常见铍厚度（公差）：8µm (+5/-0)，12µm (+5/-0)，25µm (+5/-2)，50µm (± 10%)，125µm (± 10%)，250µm (± 10%)
窗口开放面积：100%
最大前压：2atm
最大背压：1atm
表 3 DuraBeryllium窗口选项比较表
|
选项 |
最高工作温度 |
耐湿性 |
耐化学性 |
|
|
粘合 |
环氧树脂 |
110°C |
N/A |
N/A |
|
金属扩散 |
550°C |
N/A |
N/A |
|
|
涂层 |
无 |
550°C |
无 |
无 |
|
DuraCoat |
400°C |
好 |
好 |
|
|
DuraCoatPlus |
400°C |
非常好 |
非常好 |
|
图1 DuraBeryllium X射线透射
DuraBeryllium的X射线透射率比裸铍略低。
安装
安装 DuraBeryllium箔有两种选择：真空兼容环氧粘合剂或金属扩散粘合。
图1 铍窗的环氧粘合剂附着
图2 铍窗环氧金属键合附着
注意：有关美国Moxtek X射线窗口安装设计指南，请参阅技术说明 1004《X射线窗口设计指南》。
四、ProLINE X射线窗口
ProLINE系列窗口片非常适合需要高透射率低能X射线的应用，且无需担心压差或微小真空泄漏。ProLINE窗口片最常用于WDXRF应用。
ProLINE X射线窗口非常适合需要高透射率低能X射线的应用。ProLINE系列窗口比拉伸聚丙烯和其他常用的WDXRF窗口性能更高。ProLINE X射线窗口通常用于流量正比计数系统。
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特征 |
优点 |
|
超薄聚合物薄膜 |
低能X射线透射率高 |
|
金属支撑网（ProLINE20） |
额外强度，改善压差性能 |
|
薄铝涂层 |
电荷耗散 |
|
阻隔紫外线、红外线和可见光 |
|
|
宽敞的开放区域 |
高计数率 |
|
高纯度 |
最小光谱污染 |
|
厚度均匀 |
持续传输 |
ProLINE10（无金属支撑网格）
窗口组合
ProLINE系列窗户由超薄 Moxtek®聚合物层和铝制电荷耗散层组成，并附在薄金属框架上。窗框可由客户提供，也可由 Moxtek提供。窗户厚度可根据具体应用定制。
X射线透射
ProLINE系列窗口非常适合需要高透射率低能X射线的应用。ProLINE10窗口拥有 100% 的开放区域，无需金属支撑。ProLINE20窗口由于采用金属支撑网格，透射率有所降低。请参阅下一页的透射率图表。
ProLINE20（金属支撑格栅）
真空密封性
窗户的泄漏率通常小于 1 x 10-3 mbar ● L/s 氦气。Moxtek不测量 ProLINE窗口的泄漏率。
机械强度
ProLINE10和20系列窗户的强度是同等厚度聚丙烯窗户的四倍以上。ProLINE20系列窗户采用坚固的金属支撑网。ProLINE20系列窗户在 1.2 个大气压的压差下承受了数百次循环，窗口性能丝毫未减。
电荷耗散
ProLINE系列窗口通常镀有200Å厚的铝，用于电荷耗散和光阻隔。美国Moxtek X射线窗口厚度可根据要求定制。
窗口大小和活动区域
窗口有效区域几何形状可以是圆形或矩形。矩形有效区域最大尺寸为 2.8 英寸 x 2.8 英寸 (70 毫米 x 70 毫米)。圆形有效区域最大直径为 4.0 英寸 (101.6 毫米)。
ProLINE系列透过率
1500A PI+100A AI材料组合对X射线的总透射率随能量（eV）变化的曲线
3000A PI+300A AI材料组合对X射线的总透射率随能量（eV）变化的曲线
6000A PI+450A AI材料组合对X射线的总透射率（Total Transmission）随能量（eV）变化的曲线
安装
应注意不要弯曲支架，否则可能会损坏窗户。
ProLINE系列窗户粘合在金属支架上，金属支架可由客户或 Moxtek提供。首选的支架材料是 300 系列不锈钢。如果必须使用其他材料，则需要 Moxtek批准该材料。应提供一张图纸，说明窗框相对于金属支架的方向。
