聚合物复合真空部件制造技术

一种测量计具有由聚合物材料形成的壳体以及布置在壳体中的一个或者多个电馈通引脚。电馈通引脚可以大体相互垂直地取向并且具有复杂的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物复合真空部件相关申请本申请要求于2015年1月15日提出的临时申请号为62/103,968的美国临时申请以及2015年7月10日提出的临时申请号为62/191,140的美国临时申请的利益。以上申请的全部示教通过援引结合于此。
技术介绍
对于工业与研究真空系统两者的操作而言，精确且可重复的压力测量是一项重要的需求。在这些应用中用于测量真空度的压力测量计传感器基于广泛的技术原理来操作并且在它们的设计中合用共同的基本构件，这些基本构件包括：(1)容纳压力传感元件的密封性外壳；(2)利用电子经由电压与测量信号桥接外壳壁并且交换电力的电馈通部；以及(3)允许测量计传感器密封性连接至真空系统口的凸缘。以往压力测量计传感器依赖于利用金属材料以及陶瓷绝缘体的完善设计与制造方法。传统的测量计构建材料是真空技术研究自然演进的结果并且满足对真空压力传感器期望的机械、电与高真空的兼容特性。公知电离真空测量计，并且电离真空测量计包括热阴极测量计与冷阴极测量计两者。冷阴极电离测量计具有位于抽真空的外壳中的一对电极(即，阳极销与阴极笼)，抽真空的外壳连接至待测真空。在冷阴极测量计中，阳极与阴极之间施加高的直流电压电位差以使其间流动放电电流。沿电极的轴线施加磁场以便帮助将放电电流维持在均衡值，此均衡值是压力的可复验的函数。冷阴极电离测量计用于测量从介质扩展至高真空度的压力(例如，在1E-10至1E-2Torr的范围中)。因此，电离真空测量计通过首先电离其真空测量计外壳内的气体分子与原子并然后测量生成的离子流而提供真空系统总压力的间接测量。测得的离子流间接涉及测量计外壳内的气体密度以及气体总压力，即，当真空系统内的压力降低时，测得的离子流减少。气体特定的校正曲线提供了基于离子流测量结果来计算总压力的能力。
技术实现思路
以往由不锈钢制造高性能真空系统中的部件，不锈钢提供低释气性并且能机械加工成这样的零件，这些零件能随后一起连结到容纳压力传感元件的密封性结构中并且向内部部件提供电通路。不锈钢部件的一个劣势在于，由于零件可被机械加工的限制条件而难以制造独特的几何形状。通常，通过从初始产品移除金属而将壳体机械加工成合适的几何形状。通过经一系列焊接与钎焊操作组装在一起的陶瓷绝缘体与导电金属销的结合而创制馈通连接器。利用用于金属部件的传统的机械加工过程制造具有非线性电馈通引脚的壳体是有挑战性的。此外，不锈钢可能相对昂贵，从而对于所有高真空兼容压力测量计而言增大了制造成本。不锈钢部件的另一劣势是对生产兼容标准真空凸缘的防漏密封件的要求，这样的密封件昂贵并且实施起来非常耗费时间。塑料材料为研发与传统密封凸缘兼容的另选的密封技术提供机会，这些另选的密封技术价格更低，具有较低的制造成本并且提供更快速的安装。塑料制品不仅有望为真空工业提供更便宜的压力测量产品，而且提供显著改善真空从业者的工作流程的机会。当处理室出于操作原因向周围环境敞开时，传感器可以快速并且花费不多地与新的传感器切换，从而消除了对由于过了有效寿命的故障测量计引起的制造脱机的需求。此外，塑料材料对提供利用金属与陶瓷部件难以实现的设计提供机会。本文中描述了由聚合物形成测量计(例如，电离测量计)的部件的方法。聚合物的使用可以通过允许使用模具快速形成所需的几何形状的部件而降低制造成本。此外，模制的壳体可以具有以独特的几何形状与角度直接穿过绝缘壳体的电馈通引脚，当壳体由不锈钢或者另一金属形成时难以制造所述的电馈通引脚。此外，馈通引脚可被设计成具有穿过壳体的较长的路径长度，较长的路径长度可以通过减少泄漏到真空空间中的气体的通量提高真空的质量。本文中描述了诸如电离测量计之类的测量计，此测量计具有由聚合物材料形成的壳体并且具有穿过壳体布置的电馈通引脚。本文中还描述了制作用于在诸如电离测量计之类的测量计中使用的壳体的方法。此方法可以包括：将电馈通引脚定位在模具中；使熔化的聚合物流到模具中；以及允许熔化的聚合物凝固以形成壳体。所述方法还可以包括利用真空密封材料涂覆壳体的内侧表面。模具可以形成凸缘以将测量计联接至处理室。第二电馈通引脚可以穿过壳体布置。一个电馈通引脚可以穿过壳体的基部布置，并且第二电馈通引脚可以穿过壳体的侧面布置。电馈通引脚可以基本相互垂直取向。电馈通引脚可以具有非线性部，非线性部可以穿过壳体的聚合物材料布置。电馈通引脚可以联接至阳极或者阴极。电馈通引脚可以具有布置在壳体的聚合物内的螺纹部。电馈通引脚还可以联接至具有O形环的壳体。电馈通引脚可以具有布置在壳体的聚合物内的延伸的盘部。可以在两个电馈通引脚之间将导电聚合物模制到传感器壳体中，从而联接两个导体，导电的基体嵌入壳体内，由此形成电馈通引脚。电馈通引脚还可以联接至具有这样的部件的壳体，此部件具有刀口。具有刀口的部件可以由形状记忆聚合物形成，优选热激活的形状记忆聚合物。测量计还可以包括布置在壳体内的传感器。传感器可以例如是冷阴极电离测量计的倒置磁控管电极结构。壳体的内侧表面可以涂覆有真空密封材料。凸缘可以将测量计联接至处理室。在整体的外壳-凸缘设计中，凸缘可以一体化模制至壳体。本文中描述了高真空壳体的诸如罩子之类的部件。此部件可以包括具有位于真空侧上的真空密封涂层的模制聚合物。部件可以是真空坯件。真空坯件可以具有刀口或者其他凸起结构。模制的聚合物可以是形状记忆聚合物，优选热激活的形状记忆聚合物。部件可以包括刀口或者其他凸起结构。本文中还描述了一种密封高真空壳体的方法。此方法包括：将具有位于真空侧上的真空密封涂层的模制聚合物插入到孔口中；从孔口移除模制聚合物；以及加热模制聚合物以使模制聚合物还原至变形前的形状。模制聚合物可以是在插入到孔口中时变形的形状记忆聚合物。本文中还描述了一种测量计，例如，冷阴极电离测量计。此测量计可以包括：圆柱形阴极笼，此圆柱形阴极笼具有基部，此基部可以具有开口；阴极销，此阴极销电联接至阴极；阳极，此阳极布置为穿过基部的开口；围绕圆柱形阴极笼的聚合物壳体；以及绝缘体，此绝缘体位于圆柱形阴极笼的基部，绝缘体在圆柱形阴极笼与聚合物壳体之间的界面处保护聚合物壳体。此测量计可以包括布置在圆柱形阴极笼内的溅射护罩，此溅射护罩与阳极同轴。测量计可以包括起动器，此起动器电联接至阳极并且布置在圆柱形阴极笼内。圆柱形阴极笼的基部的底面具有围绕绝缘体的唇。冷阴极笼的上部可以具有唇，此唇从冷阴极笼向外沿径向延伸到聚合物壳体中。测量计可以包括联接至冷阴极笼的上部的铁磁屏。圆柱形阴极笼的基部的开口可以具有阶梯边缘以庇护绝缘体。聚合物壳体可以包括凸缘以将所述电离测量计联接至室。圆柱形磁体可以围绕聚合物壳体的至少一部分。O形环可以绕阳极布置，位于聚合物壳体内并且位于圆柱形阴极笼的基部下方。测量计可以包括印刷电路板，其中，阳极穿过印刷电路板布置并且聚合物壳体机械地联接至印刷电路板。聚合物壳体可以由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或者聚碳酸酯形成。聚合物壳体由具有小于5×10-6TorrLs-1cm-2的释气率的聚合物形成。聚合物壳体可以由不吸湿的聚合物形成。测量计可以包括圆柱形绝缘体，此圆柱形绝缘体围绕阳极的穿过印刷电路板布置的部分。测量计可以包括可由聚合物形成的外壳，此外壳至少部分围绕聚合物壳体与印刷电路板。测量计可以包括联接至外壳的连接器。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量计，所述测量计包括：a)由聚合物材料形成的壳体；以及b)布置为穿过所述壳体的电馈通引脚。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.15 US 62/103,968;2015.07.10 US 62/191,1401.一种测量计，所述测量计包括：a)由聚合物材料形成的壳体；以及b)布置为穿过所述壳体的电馈通引脚。2.根据权利要求1所述的测量计，所述测量计还包括布置为穿过所述壳体的第二电馈通引脚。3.根据权利要求2所述的测量计，其中，一个电馈通引脚布置为穿过所述壳体的基部，并且所述第二电馈通引脚布置为穿过所述壳体的侧面。4.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚具有非线性部。5.根据权利要求4所述的测量计，其中，所述非线性部布置为穿过所述壳体的所述聚合物材料。6.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的螺纹部。7.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚还借助O形环联接至所述壳体。8.根据权利要求1所述的测量计，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的延伸的盘部。9.根据权利要求1所述的测量计，其中，通过利用嵌入在所述壳体内的导电的基体联接两个导体而形成所述电馈通引脚。10.根据权利要求1所述的测量计，所述测量计还包括凸缘以将所述测量计联接至处理室。11.根据权利要求10所述的测量计，其中，所述凸缘被一体地模制至所述壳体。12.一种制作用于在测量计中使用的壳体的方法，所述方法包括：a)将电馈通引脚定位在模具中；b)使熔化的聚合物流到所述模具中；以及c)允许所述熔化的聚合物凝固以形成壳体。13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：将第二电馈通引脚定位在所述模具中。14.根据权利要求13所述的方法，其中，一个电馈通引脚布置为穿过所述壳体的基部，并且所述第二电馈通引脚布置为穿过所述壳体的侧面。15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚具非线性部。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述非线性部布置为穿过所述壳体的所述聚合物材料。17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的螺纹部。18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚还联接至具有O形环的所述壳体。19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电馈通引脚具有布置在所述壳体的所述聚合物内的延伸的盘部。20.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括在两个所述电馈通引脚之间将导电聚合物模制到传感器壳体中。21.根据权利要求12所述的方法，所述模具形成凸缘以将电离测量计联接至处理室。22.一种测量计，所述测量计包括：a)圆柱形阴极笼，所述圆柱形阴极笼具有基部，所述基部具有开口；b)阴极销，所述阴极销电联接至所述阴极；c)阳极，所述阳极布置为穿过所述基部的所述开口；d)围绕所述圆柱形阴极笼的聚合物壳体；以及e)绝缘体，所述绝缘体位于所述圆柱形阴极笼的所述基部处，所述绝缘体在所述圆柱形阴极笼与所述聚合物壳体之间的界面处保护所述聚合物壳体。23.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括布置在所述圆柱形阴极笼内的溅射护罩，所述溅射护罩与所述阳极同轴。24.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括起动器，所述起动器电联接至所述阳极并且布置在所述圆柱形阴极笼内。25.根据权利要求22所述的测量计，其中，所述圆柱形阴极笼的所述基部的底面具有围绕所述绝缘体的唇。26.根据权利要求22所述的测量计，其中，冷阴极笼的上部具有唇，所述唇从所述冷阴极笼沿径向向外延伸到所述聚合物壳体中。27.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括联接至冷阴极笼的上部的铁磁屏。28.根据权利要求22所述的测量计，其中，所述圆柱形阴极笼的所述基部的所述开口具有阶梯边缘以庇护所述绝缘体。29.根据权利要求22所述的测量计，其中，所述聚合物壳体包括凸缘以将电离测量计联接至室。30.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括圆柱形磁体，所述圆柱形磁体围绕所述聚合物壳体的至少一部分。31.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括绕所述阳极布置的、位于所述聚合物壳体内并且位于所述圆柱形阴极笼的所述基部下方的O形环。32.根据权利要求22所述的测量计，所述测量计还包括印刷电路板，其中，所述阳极布置为穿过所述印刷电路板并且所述聚合物壳体机械地联接至所述印刷电路板。33.根据权利要求22所述的电离测量计，其中，所述聚合物壳体由聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯或者聚碳酸酯形成。34.根据权利要求22所述的电离测量计，其中，所述聚合物壳体由具有小于5×10-6TorrLs...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·凯利，C·L·珀西，S·C·海因布赫，G·A·布鲁克，T·C·斯文尼，T·R·皮万卡科尔，
申请(专利权)人：万机仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US