一种激光陀螺电极铟封增强装置和增强方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种激光陀螺电极铟封增强装置，所述装置呈倒置圆筒状，圆筒内径与电极底部外径一致，圆筒厚度能够配合封接面，圆筒封接面为弧形。本发明专利技术还提出一种激光陀螺电极铟封增强方法，包括：1)在电极与谐振腔封接面周围增加铟圈封接材料；2)使用增强装置向下施压，加热软化所述铟圈；3)当增强装置到达封接处的最低端面时，保持封接压力和温度设定的时间；4)热压冷却后，对电极进行高压老化。本发明专利技术使得电极密封性能增强，有效保障了谐振腔的气密性，增大了激光陀螺阴极和谐振腔铟封接接触面，降低了封接漏气概率，提高了激光陀螺的寿命和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种激光陀螺电极铟封增强装置和增强方法
本专利技术涉及激光陀螺电极
，更具体地，涉及一种激光陀螺电极铟封增强装置和增强方法。
技术介绍
在激光陀螺制造中，考虑了阴极的自身寿命——发射电子能力与抗溅射能力，通常采用发射电子能力较强的高纯铝作为阴极材料，使用无氧铜或者钛作为阳极，激光陀螺腔体一般采用接近零膨胀的微晶玻璃。为了实现膨胀系数匹配性差的两种材料间的高真空密封，采用延展性良好的金属铟作为密封过渡材料。铟封接作为一种非匹配封接工艺，具有封接面平整、结合强度大、真空性能优等特点。但是微晶谐振腔真空气密性要求较高，需降低封接泄漏的影响，引起泄漏的原因为封接残余应力，主要来自于：(1)电极材料与微晶腔体热膨胀系数匹配不一致，激光陀螺反复高低温环境中密封性能减弱甚至失效；(2)电极和谐振腔的封接接触面有限，一旦一处出现泄漏，将危及整个谐振腔。目前大多数激光陀螺电极封接时，采用铟圈加热机械加压法，如图1所示，以阴极为例，在谐振腔和阴极底部压一层铟圈密封。其有效封接面积为电极与谐振腔接触面之间，面积有限。反复高低温测试后，由于膨胀系数匹配的问题，封接处容易出现泄漏，从而导致陀螺失效。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种激光陀螺电极铟封增强装置，所述装置呈倒置圆筒状，圆筒内径与电极底部外径一致，圆筒厚度能够配合封接面，圆筒封接面为弧形。可选地，所述圆筒封接面为1/4圆弧状。可选地，圆筒内径与电极的底部外径一致。可选地，内部设置有加热头和温度传感器。本专利技术还提出一种激光陀螺电极铟封增强方法，包括：1)在电极与谐振腔封接面周围增加铟圈封接材料；2)使用增强装置向下施压，加热软化所述铟圈；3)当增强装置到达封接处的最低端面时，保持封接压力和温度设定的时间；4)热压冷却后，对电极进行高压老化。优选地，在步骤4)中，通过在电极和陀螺腔体之间加载高压交流电进行高压老化。优选地，所述增强装置呈倒置圆筒状，圆筒内径与电极底部外径一致，圆筒厚度能够配合封接面，圆筒封接面为弧形。优选地，所述增强装置内部设置有加热头和温度传感器。优选地，在步骤2)中，封接压力随着所述增强装置的下降而增加。优选地，在步骤4)中施加的交流电为1000V，1KHz，持续时间2-4小时。本专利技术的优点是：使得电极密封性能增强，有效保障了谐振腔的气密性；增大激光陀螺阴极和谐振腔铟封接接触面，降低封接漏气概率，提高了激光陀螺的寿命和可靠性；装置结构简单，易加工装配，成本低。附图说明为了更容易理解本专利技术，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本专利技术。这些附图只描绘了本专利技术的典型实施方式，不应认为对本专利技术保护范围的限制。图1为传统阴极封接剖面示意图。图2为本专利技术的激光陀螺阴极密封性增强的铟封装置的剖面示意图。图3为本专利技术的激光陀螺阴极密封性增强的铟封装置的结构示意图。图4为本专利技术的增强装置改进的阴极封接剖面示意图。图5为本专利技术的增强装置改进的阴极封接效果示意图。图6为本专利技术的激光陀螺阴极密封性增强的铟封装置热压示意图。图7为本专利技术的激光陀螺阴极铟封高压老化示意图。图8为本专利技术的激光陀螺阴极铟封的检测结果表。附图标记1-电极；2-传统封接部位；3-增强封接部位；4-谐振腔；5-铟封加强装置；6-柔性贴合电极；7-高压交流电源。具体实施方式下面参照附图描述本专利技术的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。本专利技术提供一种激光陀螺电极铟封增强装置5，如图2和图3所示。铟封增强装置5为倒置圆筒状，圆筒具有一定厚度，圆筒厚度与电极1的封接面一致。圆筒内径与电极1(见图4)的底部外径一致。圆筒封接面为弧形。圆筒外径为圆筒内径与所述弧形半径之和。圆筒的厚度半径能够配合封接面，优选地与封接面一致。圆筒封接面可以是其他形状或大小，只要把电极1的外部侧面也密封起来就可以。优选地，圆筒封接面为1/4圆弧，此时，圆半径＝圆筒厚度＝阴极侧面封接高1/4圆弧度+底面封接铟膜厚度，圆筒外径为圆筒内径与圆弧半径之和。在一个实施方式中，圆筒封接面为1/4圆弧时，电极1的底部传统封接部位2的铟膜厚度约0.2mm，圆筒封接面为约2.2mm。圆筒内径为25mm，圆筒外径为27.2mm。该增强装置内可以设置加热头和薄膜式铂电阻温度传感器，温度传感器测温范围为-70℃～+300℃，精度为1/3B级。本专利技术在原有的底部封接面旁边，增加一层封接面，且将面扩展至电极侧面，以阴极为例，如图4-图6所示。这将降低激光陀螺漏气的可能性，起到双重保护的作用。本专利技术还提出一种激光陀螺电极铟封增强方法，包括：1)在电极1与谐振腔4的封接面周围增加铟圈封接材料；2)使用增强装置向下施压，加热软化所述铟圈，所述装置的结构呈如前所述；3)当增强装置到达封接最低端面时，保持封接压力和温度，稳定设定时间。4)热压冷却后，对电极进行高压老化。下面详细描述本专利技术的方法和使用铟封增强装置5的封接步骤。S1，抛光电极封接面：选择粒度为纳米级的SiO2溶胶为抛光液，在转速30转/分钟的抛光盘中抛光5小时，使微晶玻璃表面粗糙度Ra达到0.3nm。电极封接面经过抛光后，能使表面更加平整，有利于铟封密封性。S2，清洗电极：采用RCA湿法化学清洗工艺。(1)将微晶玻璃浸没于丙酮中加热至50℃超声清洗30分钟；(2)用酒精将微晶玻璃上残留丙酮冲洗干净，随后在酒精中超声10分钟；(3)取出玻璃衬底，采用去离子水将衬底冲洗干净，然后在混合溶液(浓H2SO4/H2O2＝7/3)中浸泡4小时以上；(4)取出玻璃衬底，采用去离子水将衬底冲洗干净，高纯氮气吹干备用。S3，铟封：使用时根据铟圈材料性质，温度设置为140℃，增强装置温感灵敏度±1℃。封接过程中，封接压力通过直线推杆的下压产生，通过控制直线推杆的位移，间接控制封接压力。当热压头(增强装置的圆筒下端)接触零件上表面后，铟圈受热软化，封接压力将随着热压头的下降而增加。当铟封加强装置5到达封接最低端面时(如图6)，保持封接压力、温度稳定30分钟。封接完成后缓慢释放压力，防止压力快速释放可能对压封质量或者工件造成不必要的损伤。S4，高压老化：热压冷却后，在电极和陀螺腔体之间通过加载高压交流电源7(1000V、1KHz，电流很小，因为腔体是微晶玻璃的并非电的良导体，但是有部分离子可以导电，这个过程中电流实际上是通过铟环流过去的)。如图7所示，谐振腔4内贴一柔性贴合电极6，交流高压电源7连接激光陀螺的(阴极)电极1和激光陀螺谐振腔4内的柔性贴合电极6，在高频高压电场作用下，铟原子会向阴极(铝)和腔体(微晶玻璃)表层内部扩散，加电过程需要2-4小时。高压老化过程可以使得铟向电极、腔体的接触面中扩散，增强铟与两个接触面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光陀螺电极铟封增强装置，其特征在于，/n所述装置呈倒置圆筒状，圆筒内径与电极底部外径一致，圆筒厚度能够配合封接面，圆筒封接面为弧形。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光陀螺电极铟封增强装置，其特征在于，
所述装置呈倒置圆筒状，圆筒内径与电极底部外径一致，圆筒厚度能够配合封接面，圆筒封接面为弧形。


2.根据权利要求1所述的激光陀螺电极铟封增强装置，其特征在于，
所述圆筒封接面为1/4圆弧状。


3.根据权利要求1所述的激光陀螺电极铟封增强装置，其特征在于，
圆筒内径与电极的底部外径一致。


4.根据权利要求1所述的激光陀螺电极铟封增强装置，其特征在于，
内部设置有加热头和温度传感器。


5.一种激光陀螺电极铟封增强方法，其特征在于，包括：
1)在电极与谐振腔封接面周围增加铟圈封接材料；
2)使用增强装置向下施压，加热软化所述铟圈；
3)当增强装置到达封接处的最低端面时，保持封接压力和温度设定的时间；
4)热压冷却后，对电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，卢广锋，王凡，
申请(专利权)人：湖南二零八先进科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43