eng
Выпуск #2/2013
Р.Крайтон
Рентгеновские окна DuraBeryllium Plus: преимущества использования в агрессивных химических средах
Рентгеновские окна DuraBeryllium Plus: преимущества использования в агрессивных химических средах
Просмотры: 2895
Современное оборудование для рентгеновской спектроскопии часто выпускается в портативном варианте, поэтому оно должно быть приспособлено к жестким условиям окружающей среды в противоположность лабораторным приборам, работающим в контролируемой чистой среде. В статье описаны результаты нескольких серий испытаний на воздействие кислот, щелочей, нефтепродуктов, перепадов температуры, давления и их сочетаний на рентгеновские окна из бериллия без покрытия и с защитными покрытиями DuraBeryllium и DuraBeryllium Plus.
Теги: aggressive chemical environments beryllium x-ray windows corrosion duraberyllium and duraberyllium plus windows бериллиевые рентгеновские окна коррозия окна duraberyllium окна duraberyllium plus
Рентгеновские окна DuraBeryllium Plus Moxtek обладают наиболее надежным покрытием (рис.1). Бериллиевое окно с таким покрытием имеет дополнительный тонкий слой полимера Plus (DuraCoat Plus) в дополнение к уже имеющемуся надежному антикоррозийному покрытию у окна DuraBeryllium (DuraCoat). Слой Plus более устойчив к продолжительному воздействию горячей воды и разных химических реагентов. Цель работы состояла в сравнении коррозионной устойчивости трех видов окон. Герметичность окон проверяли с помощью гелиевого детектора, предельно допустимая скорость утечки при контроле составляла менее 10-10 мБар⋅л/с. Состояние окон оценивали и по внешнему виду. Тестирование проходило в два этапа. На первом изучали действие на все виды окон воды, КОН и HCl.
Прозрачность окон
для рентгеновских лучей
Защитные слои DuraBeryllium (DuraCoat и DuraCoat Plus) предохраняют и герметизируют бериллиевую фольгу от внешних агрессивных воздействий. Толщина их очень мала, ослабление рентгеновского излучения при прохождении через них эквивалентно пропусканию через 1 мкм фольги бериллия, что практически не влияет на прозрачность окон с толщиной бериллиевой фольги 8 мкм (рис.2).
Циклическое действие перепадов температуры и давления
Для проверки устойчивости к длительному воздействию внешних факторов 30 окон подвергали 10 тыс. циклам скачков давления (к атмосферному давлению добавляли 15 psi). Затем 10 из прошедших испытания окон прошли еще 10 тыс. циклов скачков давления. Все окна далее подвергали воздействию различных температур. На рис.3 подробно указаны условия процедуры тестирования. Все окна выдержали испытания.
Устойчивость к окислению H2O, KOH и HCl
На рис.4 приведена подробная процедура испытаний всеми используемыми реагентами.
Окна без покрытия окисляются в считанные дни, в то время как окна DuraBeryllium очень устойчивы к воздействию воды при комнатной температуре и при температуре 65⁰C. В табл.1 представлены результаты воздействия воды на окна с покрытием в течение шести месяцев. Практически все окна выдержали испытания на герметичность. На рис.5 показаны окна после четырех месяцев воздействия воды комнатной температуры. Видно, что произошло некоторое обесцвечивание, однако герметичность не нарушена
В течение недели все три вида окон подвергали действию KOH (табл.2). Окна DuraBeryllium Plus не потеряли герметичность, но визуально верхнее полимерное покрытие начало отслаиваться после шести дней воздействия. Затем происходило постепенное растворение верхнего полимерного слоя Plus, но покрытие оставалось герметичным благодаря внутреннему слою DuraCoat.
Соляная кислота действует быстро, и бериллиевые окна толщиной 8 мкм окисляются за минуты. Окна DuraBeryllium и DuraBeryllium Plus более устойчивы к агрессивному действию HCl, но только на несколько часов, как видно на рис.6.
Второй этап испытаний бериллиевых окон состоял из трех тестов:
действие высоких температур, а затем 1%-ной соляной кислоты;
действие различных кислот при комнатной температуре;
действие различных видов топлива на нефтяной основе при комнатной температуре.
Во всех тестах проверяли бериллиевые окна без покрытия, а также окна DuraBeryllium и DuraBeryllium Plus. Каждое окно состояло из фольги бериллия толщиной 100 мкм. В окне под названием DuraBeryllium фольга покрыта химически резистентным покрытием (DuraCoat). В окне DuraBeryllium Plus на фольгу наносили два разных покрытия (DuraCoat и Plus). Так же, как и на первом этапе исследований, окна считали непригодными, если скорость утечки составляла более 10-10 мбар⋅л/с.
Высокотемпературный обжиг с последующим воздействием 1%-ной соляной кислоты
Это испытание разработано для того, чтобы проследить химическую устойчивость окон после обжига. В большинстве приложений требуются рентгеновские окна, на которые воздействуют высокие температуры при сборке рентгеновских детекторов. Окна подвергались воздействию температур 400, 450 и 500°С в течение 5 ч. Одну группу обжигали в воздухе, а другую – в вакууме. После обжига на поверхность окна капали 1%-ный раствор соляной кислоты, а затем проверяли герметичность окна с помощью гелиевого детектора. Окна неоднократно подвергали воздействию кислоты и проверяли затем на герметичность до их выхода из строя. Результаты исследований представлены на рис.7.
Тест на воздействие 5%-ных растворов HCl, H2SO4 и HF
В этом испытании изучали и сравнивали действие 5%-ных растворов соляной, серной и плавиковой кислот. Каждый из растворов по отдельности капали на рентгеновское окно некоторое время. Затем проверяли герметичность окна, а процедуру повторяли до тех пор, пока скорость утечки достигала предельного значения 10-10 мбар⋅л/с. Результаты измерений показаны на рис.8.
Тест на воздействие топлива на нефтяной основе
Заключительный тест состоял в воздействии различных видов топлива на основе нефти. Окна погружали в обычный неэтилированный бензин, дизельное топливо, керосин на отрезки времени длительностью в месяц, а затем проверяли их герметичность. Такое воздействие в общей сложности составило восемь месяцев, но никаких нарушений в герметичности окон не обнаружено.
Окна DuraBeryllium Plus продемонстрировали наибольшую устойчивость к различным агрессивным элементам. Эта устойчивость сохранилась даже после воздействия температуры до 400°C. Окна DuraBeryllium не такие устойчивые, как окна DuraBeryllium Plus, но более устойчивые к кислоте, чем окна из бериллия без покрытия. Поэтому окна без покрытия могут применяться в условиях, где нет высокой температуры и агрессивной среды. Рентгеновские окна с покрытием и без покрытия имеют относительно высокую устойчивость к коррозии при воздействии топлива на основе нефти.
Таким образом, наши исследования показали, что самый надежный прибор, работающий в неблагоприятных условиях окружающей среды, должен быть оснащен окнами DuraBeryllium Plus фирмы Moxtek благодаря их химической и температурной устойчивости.
Более подробную информацию о продукции фирмы Moxtek можно получить у российского дистрибьютора ООО "Евротек Дженерал", info@eurotek-g.com, тел./факс: +7 (495) 600-4084.
Прозрачность окон
для рентгеновских лучей
Защитные слои DuraBeryllium (DuraCoat и DuraCoat Plus) предохраняют и герметизируют бериллиевую фольгу от внешних агрессивных воздействий. Толщина их очень мала, ослабление рентгеновского излучения при прохождении через них эквивалентно пропусканию через 1 мкм фольги бериллия, что практически не влияет на прозрачность окон с толщиной бериллиевой фольги 8 мкм (рис.2).
Циклическое действие перепадов температуры и давления
Для проверки устойчивости к длительному воздействию внешних факторов 30 окон подвергали 10 тыс. циклам скачков давления (к атмосферному давлению добавляли 15 psi). Затем 10 из прошедших испытания окон прошли еще 10 тыс. циклов скачков давления. Все окна далее подвергали воздействию различных температур. На рис.3 подробно указаны условия процедуры тестирования. Все окна выдержали испытания.
Устойчивость к окислению H2O, KOH и HCl
На рис.4 приведена подробная процедура испытаний всеми используемыми реагентами.
Окна без покрытия окисляются в считанные дни, в то время как окна DuraBeryllium очень устойчивы к воздействию воды при комнатной температуре и при температуре 65⁰C. В табл.1 представлены результаты воздействия воды на окна с покрытием в течение шести месяцев. Практически все окна выдержали испытания на герметичность. На рис.5 показаны окна после четырех месяцев воздействия воды комнатной температуры. Видно, что произошло некоторое обесцвечивание, однако герметичность не нарушена
В течение недели все три вида окон подвергали действию KOH (табл.2). Окна DuraBeryllium Plus не потеряли герметичность, но визуально верхнее полимерное покрытие начало отслаиваться после шести дней воздействия. Затем происходило постепенное растворение верхнего полимерного слоя Plus, но покрытие оставалось герметичным благодаря внутреннему слою DuraCoat.
Соляная кислота действует быстро, и бериллиевые окна толщиной 8 мкм окисляются за минуты. Окна DuraBeryllium и DuraBeryllium Plus более устойчивы к агрессивному действию HCl, но только на несколько часов, как видно на рис.6.
Второй этап испытаний бериллиевых окон состоял из трех тестов:
действие высоких температур, а затем 1%-ной соляной кислоты;
действие различных кислот при комнатной температуре;
действие различных видов топлива на нефтяной основе при комнатной температуре.
Во всех тестах проверяли бериллиевые окна без покрытия, а также окна DuraBeryllium и DuraBeryllium Plus. Каждое окно состояло из фольги бериллия толщиной 100 мкм. В окне под названием DuraBeryllium фольга покрыта химически резистентным покрытием (DuraCoat). В окне DuraBeryllium Plus на фольгу наносили два разных покрытия (DuraCoat и Plus). Так же, как и на первом этапе исследований, окна считали непригодными, если скорость утечки составляла более 10-10 мбар⋅л/с.
Высокотемпературный обжиг с последующим воздействием 1%-ной соляной кислоты
Это испытание разработано для того, чтобы проследить химическую устойчивость окон после обжига. В большинстве приложений требуются рентгеновские окна, на которые воздействуют высокие температуры при сборке рентгеновских детекторов. Окна подвергались воздействию температур 400, 450 и 500°С в течение 5 ч. Одну группу обжигали в воздухе, а другую – в вакууме. После обжига на поверхность окна капали 1%-ный раствор соляной кислоты, а затем проверяли герметичность окна с помощью гелиевого детектора. Окна неоднократно подвергали воздействию кислоты и проверяли затем на герметичность до их выхода из строя. Результаты исследований представлены на рис.7.
Тест на воздействие 5%-ных растворов HCl, H2SO4 и HF
В этом испытании изучали и сравнивали действие 5%-ных растворов соляной, серной и плавиковой кислот. Каждый из растворов по отдельности капали на рентгеновское окно некоторое время. Затем проверяли герметичность окна, а процедуру повторяли до тех пор, пока скорость утечки достигала предельного значения 10-10 мбар⋅л/с. Результаты измерений показаны на рис.8.
Тест на воздействие топлива на нефтяной основе
Заключительный тест состоял в воздействии различных видов топлива на основе нефти. Окна погружали в обычный неэтилированный бензин, дизельное топливо, керосин на отрезки времени длительностью в месяц, а затем проверяли их герметичность. Такое воздействие в общей сложности составило восемь месяцев, но никаких нарушений в герметичности окон не обнаружено.
Окна DuraBeryllium Plus продемонстрировали наибольшую устойчивость к различным агрессивным элементам. Эта устойчивость сохранилась даже после воздействия температуры до 400°C. Окна DuraBeryllium не такие устойчивые, как окна DuraBeryllium Plus, но более устойчивые к кислоте, чем окна из бериллия без покрытия. Поэтому окна без покрытия могут применяться в условиях, где нет высокой температуры и агрессивной среды. Рентгеновские окна с покрытием и без покрытия имеют относительно высокую устойчивость к коррозии при воздействии топлива на основе нефти.
Таким образом, наши исследования показали, что самый надежный прибор, работающий в неблагоприятных условиях окружающей среды, должен быть оснащен окнами DuraBeryllium Plus фирмы Moxtek благодаря их химической и температурной устойчивости.
Более подробную информацию о продукции фирмы Moxtek можно получить у российского дистрибьютора ООО "Евротек Дженерал", info@eurotek-g.com, тел./факс: +7 (495) 600-4084.
Отзывы читателей
