一种镍提纯器和氢原子频标制造技术

技术编号:19378695 阅读:29 留言:0更新日期:2018-11-09 22:40
本发明专利技术公开一种镍提纯器和氢原子频标。该镍提纯器包括:石英管;位于所述石英管内的螺旋镍管;对称套设于所述石英管外的两段陶瓷管;所述两段陶瓷管之间相隔一段距离形成间隙;横跨所述间隙连接于两段陶瓷管相互靠近的一端外周的通氢转接头;所述通氢转接头上连接有通氢管道;分别对称连接于所述两段陶瓷管另一端的两个通氢头;以及分别对称连接于两个通氢头上的两个单向焊片。该镍提纯器采用轴对称结构设计,将原接地端通过两个陶瓷实现对两个电极的绝缘隔离,从根本上避免了镍提纯器加电控制氢流量时负端电流流经氢原子频标的物理部分,彻底解决了地电流可能导致氢原子频标磁敏感度性能下降的潜在问题,提高了氢原子频标整机性能的可靠性。

A nickel purifier and hydrogen atomic frequency standard

The invention discloses a nickel purifier and a hydrogen atomic frequency standard. The nickel purifier comprises a quartz tube, a spiral nickel tube located in the quartz tube, two ceramic tubes symmetrically sleeved outside the quartz tube, a gap formed by a distance between the two ceramic tubes, a hydrogen transfer joint connected to the peripheral end of the two ceramic tubes which are close to each other across the gap, and the hydrogen transfer. The joint is connected with a hydrogen-permeating pipe, two hydrogen-permeating heads symmetrically connected to the other end of the two ceramic tubes, and two unidirectional welds symmetrically connected to the two hydrogen-permeating heads. The nickel purifier is designed with axisymmetric structure. The original grounding end is insulated from the two electrodes by two ceramics. The physical part of the hydrogen atomic frequency standard is avoided when the negative end current of the nickel purifier is charged to control the hydrogen flow. The magnetic sensitivity of the hydrogen atomic frequency standard caused by the ground current is completely solved. The potential problems of the drop increase the reliability of the hydrogen atomic frequency standard.

【技术实现步骤摘要】
一种镍提纯器和氢原子频标
本专利技术涉及氢原子频标
更具体地,涉及一种镍提纯器和氢原子频标。
技术介绍
氢原子频标具有良好的频率中长期稳定度和准确度,在地面以及车载、星载等应用环境中均有很好的应用前景。提纯器是氢原子频标中的关键部件,由于氢气瓶提供的工业氢气含有杂质,需要通过提纯器来得到纯净的氢气。提纯器一般分为两种,一种是用钯银合金(30%钯和70%银),一种是用镍管做成。在高温下(对钯银为200℃-300℃,对镍管为500℃左右),氢分子能在这些金属中扩散而透过,而其他分子则不能,正是通过这种特性实现净化氢气的作用。镍的温度越高,氢气通过的速度越快,所以可以通过改变镍管电流来改变镍管的温度,进而改变氢气的流量,起到控制流量的作用。目前,被动型氢原子频标使用的镍提纯器是由镍管制造的薄壁石英管,将纯镍管绕制成螺旋状放置于提纯器内部。镍提纯器由镍管、陶瓷部件、可伐部件和石英部件组成。其中镍管是提纯氢气的主要部件。提纯氢气主要是通过镍管完成的.它是由纯镍制造的薄壁镍管,将镍管绕制成螺旋状,放在提纯器内部,外部焊接,其结构原理示意图如图1所示。镍管两端加电后电阻产生热量导致镍原子之间间隙增加,使体积较小的氢气分子从镍原子之间透过。其中一端在连接镍提纯器电源负端的同时与物理部分(氢原子频标除提纯器外的部分)地端相连。镍提纯器电源负端与物理部分地导通的结构设计有如下不足之处:1)加电过程中,物理部分接地端分流电源负端电流,使部分电流流经物理部分最外层磁屏蔽,会导致整机屏蔽性能变差,从而影响氢原子频标性能。2)采用最外层磁屏蔽与物理部分绝缘的补救措施使物理部分工艺复杂并且可靠性差。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种镍提纯器和氢原子频标,解决目前镍提纯器电源负端与物理部分地导通结构设计导致电流流经最外层磁屏蔽影响屏蔽性能和与物理部分绝缘的工艺复杂且可靠性差的问题。为达到上述目的,本专利技术采用下述技术方案:本专利技术一方面提供一种镍提纯器,该镍提纯器包括:石英管;位于所述石英管内的螺旋镍管;对称套设于所述石英管外的两段陶瓷管;所述两段陶瓷管之间相隔一段距离形成间隙;横跨所述间隙连接于两段陶瓷管相互靠近的一端外周的通氢转接头;所述通氢转接头上连接有通氢管道;分别对称连接于所述两段陶瓷管另一端的两个通氢头;以及分别对称连接于两个通氢头上的两个单向焊片。优选地,所述通氢管道远离所述通氢转接头的一端连接有通氢法兰。优选地,螺旋镍管是由一根软态镍管按螺旋方式绕制而成,在绕制的螺旋部分两端保留有一段未缠绕的镍管,其中一端封口;所述通氢头包括有通孔,所述未缠绕的镍管穿过所述通孔。优选地,所述未缠绕的镍管与所述通孔之间的间隙通过真空钎焊密封。优选地,所述两段陶瓷管相互远离的一端的端面位于所述石英管端面内侧。优选地,所述通氢头与陶瓷管连接的一端为台阶状,用以包容所述石英管和陶瓷管。优选地,所述通氢转接头和通氢头分别与陶瓷管通过真空钎焊连接。优选地,所述通氢转接头和通氢头的材料为可伐材料、钛或钛合金。优选地,所述通氢管道和通氢法兰的材料为不锈钢。该镍提纯器采用轴对称结构设计,将原接地端通过两个陶瓷实现对两个电极的绝缘隔离,从根本上避免了镍提纯器加电控制氢流量时负端电流流经氢原子频标的物理部分,彻底解决了地电流可能导致氢原子频标磁敏感度性能下降的潜在问题,提高了氢原子频标整机性能的可靠性。本专利技术另一方面提供一种包括上述任一镍提纯器的氢原子频标。本专利技术的有益效果如下:本专利技术的镍提纯器有效避免了自身电流流经氢原子频标物理部分对整机磁屏蔽性能产生的潜在影响,提高了整钟可靠性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出镍提纯器的结构原理示意图。图2示出本专利技术优选实施例中的镍提纯器的结构示意图。附图标记说明:1-螺旋镍管,2-石英管,3-陶瓷管,4-通氢转接头,5-通氢管道,6-通氢法兰,7-通氢头,8-单向焊片,9-未缠绕的镍管,10-通孔。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术,下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供一种镍提纯器,该镍提纯器包括:石英管;位于所述石英管内的螺旋镍管;对称套设于所述石英管外的两段陶瓷管,所述两段陶瓷管之间相隔一段距离形成间隙;横跨所述间隙连接于两段陶瓷管相互靠近的一端外周的通氢转接头;所述通氢转接头上连接有通氢管道;分别对称连接于所述两段陶瓷管另一端的两个通氢头;以及分别对称连接于两个通氢头上的两个单向焊片。本专利技术中的镍提纯器整体结构采用轴对称设计,接地端通过两个陶瓷实现两个电极对物理部分的绝缘隔离,相当于隔地镍提纯器,避免镍提纯器地电流流经氢原子频标物理部分的最外层磁屏蔽。本专利技术提供一个优选实施例,如图2所示,镍提纯器包括螺旋镍管1、石英管2、陶瓷管3、单向焊片8、通氢转接头4、通氢头7、通氢管道5和通氢法兰6。螺旋镍管1是由一根软态镍管按螺旋方式绕制而成,置于石英管2内,石英管2外围对称套设两段陶瓷管3;所述两段陶瓷管3之间相隔一段距离形成间隙,起绝缘作用,使电流不流通金属表面而仅从镍管流过,并且对石英管起固定减震作用。螺旋镍管1在绕制的螺旋部分两端保留有一段未缠绕的镍管9,其中一端封口;氢气从没有封口的一端进入镍提纯器。所述通氢头7包括有通孔10,所述未缠绕的镍管9穿过所述通孔10。进一步的,所述未缠绕的镍管9与所述通孔10之间的间隙通过真空钎焊密封。通氢转接头4横跨所述间隙连接于两段陶瓷管3相互靠近的一端外周上,位于镍提纯器的轴对称轴上;所述通氢转接头上连接有通氢管道5。通氢管道5使提纯后的纯净氢气流出到氢原子频标的准直器,通过通氢法兰6将镍提纯器固定于氢原子频标的其它物理部分上。两个通氢头7分别对称连接于所述两段陶瓷管3的另一端。在本优选实施例中,所述两段陶瓷管3相互远离的一端的端面位于所述石英管2端面内侧,即如图2中所示,陶瓷管3的外端短于石英管2。相应的,所述通氢头7与陶瓷管3连接的一端为台阶状,用以更好的包容所述石英管2和陶瓷管3。两个单向焊片8固定在通氢头7两端,分别作为电源的正负两极。其整体结构采用轴对称设计,接地端通过两个陶瓷实现两个电极对物理部分的绝缘隔离,避免镍提纯器地电流流经氢原子频标物理部分的最外层磁屏蔽。进一步的,所述通氢转接头4和通氢头7的材料优选为可伐材料、钛或钛合金,且分别与陶瓷管通过真空钎焊连接。使通氢转接头和通氢头绝缘,并且使其内部处于真空环境。进一步的,所述通氢管道5和通氢法兰6的材料优选为不锈钢。所述单向焊片8的材料优选地为无氧铜材料。在一个具体实施例中,螺旋绕制的螺距为0.6mm镍管置于薄壁石英管内,薄壁石英管外围有两个位置对称的陶瓷管,它们分别与中间的通氢转接头和两端的通氢头真空钎焊,使通氢转接头和通氢头绝缘,并且使其内部处于真空环境。两端的通氢头上分别固定有单向焊片。通氢转接头下端是通氢管道和通氢法兰。轴对称结构设计将原接地端通过两个陶瓷实现对两个单向焊片的绝缘隔离。下面给出尺寸规格方面的具体实施方式:一种氢原子频标隔地镍提纯器装置,其主要部件的尺寸为:螺旋镍管单管外径0本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种镍提纯器,其特征在于,该镍提纯器包括:石英管;位于所述石英管内的螺旋镍管;对称套设于所述石英管外的两段陶瓷管;所述两段陶瓷管之间相隔一段距离形成间隙;横跨所述间隙连接于两段陶瓷管相互靠近的一端外周的通氢转接头;所述通氢转接头上连接有通氢管道;分别对称连接于所述两段陶瓷管另一端的两个通氢头;以及分别对称连接于两个通氢头上的两个单向焊片。

【技术特征摘要】
1.一种镍提纯器,其特征在于,该镍提纯器包括:石英管;位于所述石英管内的螺旋镍管;对称套设于所述石英管外的两段陶瓷管;所述两段陶瓷管之间相隔一段距离形成间隙;横跨所述间隙连接于两段陶瓷管相互靠近的一端外周的通氢转接头;所述通氢转接头上连接有通氢管道;分别对称连接于所述两段陶瓷管另一端的两个通氢头;以及分别对称连接于两个通氢头上的两个单向焊片。2.根据权利要求1所述的镍提纯器,其特征在于,所述通氢管道远离所述通氢转接头的一端连接有通氢法兰。3.根据权利要求1所述的镍提纯器,其特征在于,螺旋镍管是由一根软态镍管按螺旋方式绕制而成,在绕制的螺旋部分两端保留有一段未缠绕的镍管,其中一端封口;所述通氢头包括有通孔,所述未缠绕的镍管穿过所述通孔。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:王文明沈国辉郑贺斐刘硕李晶陈强曹春宝郑从伟雷垒
申请(专利权)人:北京无线电计量测试研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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