用于压入窗口的摩擦控制和束缚性密封剂制造技术

本发明专利技术涉及用于压入窗口的摩擦控制和束缚性密封剂。一种将窗口密封到本体中的开孔中的改进方法使用润滑剂，所述润滑剂包含悬浮在挥发性、低粘度、低表面张力的载液中的聚合物颗粒。将所述载液施加到所述窗口和开孔的侧壁中的一者或两者上，并将所述窗口压入所述开孔中，以使所述载液蒸发，从而留下所述聚合物颗粒以填充间隙表面空隙，同时能够实现所述窗口的侧壁与所述开孔的侧壁紧密机械接触。尽管具有更广泛的应用，但是本公开特别用于基于拉曼效应和在过程监测和控制中使用的荧光探头的光学表征技术。光学表征技术。光学表征技术。

【技术实现步骤摘要】
用于压入窗口的摩擦控制和束缚性密封剂


[0001]本公开总体上涉及光学测量探头，并且特别地是，本公开涉及利用适合于在线过程控制和其它应用的窗口构造的探头，并且更特别地是，本公开涉及用于将这种窗口结合到探头本体或加工容器的改进技术。

技术介绍

[0002]基于拉曼效应和荧光的光学表征技术已经成为涉及危险材料、制药等行业的过程监测和控制中的重要工具。在这样的应用中，典型的是将具有经密封的窗口的探头引入工艺流程中，以利于例如通过光纤远程连接到分析设备。
[0003]光谱分析系统所使用的当前浸没窗口设计依赖于若干将窗口密封到探头本体的技术。最普遍的两个类别是弹性体密封件，其包括O形圈、垫圈、粘合剂等，以及金属密封件。O形圈和其它弹性体密封件具有温度、气密性和化学相容性问题。
[0004]金属密封件可以细分为软焊料、金属弹簧密封件(例如C形圈)和压接件。对于C形圈，可以将标准金属C形圈用作密封件。然而，这种类型的密封件在实现高水平的气密性方面存在问题，在使窗口与探头本体外壳齐平方面存在困难，并且留下许多微空隙和死容积，使样品材料陷入，从而使得所述技术由于污染物转移而不适合于生命科学应用。
[0005]一般来说，金属密封件是最理想的类型，其提供耐高温、耐高压、气密密封、长寿命和坚固耐用的潜力。通过钎焊、烧结或熔合，使用通常是金属合金或低熔点玻璃样材料的结合材料，以将窗口密封并保持在适当的位置。钎焊的窗口密封件在光谱探头行业很常见。如图1所示，这样的布置结构包括窗口102，例如蓝宝石窗口，其通常使用金或金合金106钎焊到周围的探头本体104上。该技术具有上面列出的金属密封件的所有优点，还有以下事实：对窗口的边缘进行密封，从而使表面与探头的外部齐平，而窗口本身没有任何特殊的造型。然而，该技术可在窗口与探头本体104之间产生不希望的热应力，并且由于抗腐蚀性，材料的选择限制了应用空间。
[0006]钎焊的窗口的替代方案是图2中所示的压接窗。在这种情况下，窗口202是锥形的并且被压入探头本体204中。交界面可以具有或可以不具有诸如金的易延展金属，以帮助密封。该方法廉价且快速，但是具有随着探头本体在高温下膨胀而减小窗口上的压紧的缺点，从而潜在地导致密封失效。
[0007]在美国专利第6,831,739号中描述并通过引用并入本文中的压接窗技术使用特殊造型的窗口，该窗口被直接压入探头本体中，从而形成所述窗口和探头本体材料的永久且气密的密封与耐腐蚀性。然而，在制造过程中，这种方法在实现密封性和窗口固持性的正确组合而又不破坏窗口或探头本体方面存在困难。窗口和探头本体的造型和表面光洁度以及压入动力学必须非常严格地进行控制。特别地是，为了获得足够的密封，窗口必须通过足够的固持力来使探头本体外壳发生塑性变形，以使窗口不会脱出，但是压入力要足够得低，以防止窗口上的剪切应力，所述剪切应力可能导致窗口破裂。实践中，已经证明同时满足所有这些要求是困难的。
[0008]因此，仍然需要在该
中做出进一步的贡献。

技术实现思路

[0009]根据本公开的一个方面，一种将窗口密封到具有开孔的本体中的方法，所述开孔具有侧壁，所述方法包括：提供具有前表面、背表面和侧壁的窗口，将包括聚合物颗粒的润滑剂施加到至少窗口的侧壁或开孔的侧壁上，并且将窗口压入本体中的开孔中，以使载液蒸发，从而留下聚合物颗粒以填充间隙表面空隙，同时能够实现窗口的侧壁与开孔的侧壁之间的紧密机械接触。窗口的侧壁与本体中的开孔的侧壁共形，并且润滑剂包括悬浮在挥发性、低粘度、低表面张力的载液中的聚合物颗粒。在至少一个实施方案中，窗口和开孔是圆形的。
[0010]在一个实施方案中，聚合物颗粒的尺寸范围为0.25至16微米。在一个实施方案中，聚合物颗粒的标称尺寸为2至4微米。在一个实施方案中，载液是醇类或环己烷。在至少一个实施方案中，载液是乙醇。在一个实施方案中，润滑剂具有按重量计1:300的混合比的聚合物与载液。在另一个实施方案中，润滑剂具有按重量计1:200的混合比的聚合物与载液。
[0011]在另一个实施方案中，聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)颗粒，并且润滑剂是悬浮在挥发性、低粘度、低表面张力的载液中的PTFE颗粒。
[0012]在另一个实施方案中，窗口由蓝宝石构成。在一个实施方案中，窗口的前表面和背表面基本彼此平行。在另一个实施方案中，窗口的侧壁和开孔的侧壁是彼此互补的锥形。在又一个实施方案中，窗口的侧壁和开孔的侧壁的锥度在1至5度的范围内。在一个实施方案中，窗口的侧壁和开孔的侧壁具有3度锁定锥度。在一个实施方案中，窗口的侧壁具有在1至3微米范围内的表面抛光度。在一个实施方案中，本体中的开孔的侧壁具有4至8微米RA的平均粗糙度。
[0013]在至少一个实施方案中，本体由金属或金属合金构成。在一个实施方案中，本体是光学测量探头的一部分。在另一个实施方案中，本体是加工容器的一部分。在至少一个实施方案中，在将窗口压入本体中的开孔期间施加到窗口的力比窗口上的最大拉应力小至少50％。在另一个实施方案中，在将窗口压入本体中的开孔期间施加到窗口的力比窗口上的最大拉应力低至少70％。
附图说明
[0014]通过参考结合附图对本公开的各种实施方案的以下描述，所描述的实施方案和本文中所含的其它特征、优点和公开内容以及实现它们的方式将变得显而易见，并且将更好地理解本公开，在所述附图中：
[0015]图1示出了一个横截面，该横截面示出现有技术的结合技术，其中通常用金或金合金将通常为蓝宝石的窗口钎焊到周围的探头本体上；
[0016]图2以横截面示出了一种不同的现有技术，其中将锥形窗口压入探头本体中；
[0017]图3是示出根据本公开的改进的压接方法的图示，该压接方法增加了用于摩擦控制的束缚性润滑剂和密封剂；以及
[0018]图4是一张显微照片，其显示了在醇载液蒸发之后仅留下PTFE的、施加到拉曼探头尖端的PTFE细粉。
具体实施方式
[0019]本公开涉及一种将窗口密封到具有开孔的本体中的改进的方法，所述开孔具有侧壁。本公开可以很好地适合于基于拉曼效应和荧光的光学表征技术中的应用，其中经密封的窗口用于探头本体和加工容器的器壁中。
[0020]本公开的方法通过包括用于控制在压入过程中经受的摩擦量的润滑剂，对压接窗口技术进行了改进。在理想情况下，润滑剂将在过程完成之后完全消失，或者使用与探头的目标应用环境在化学上和热学上相容的材料。
[0021]根据本公开，提供了一种具有前表面和背表面以及侧壁的窗口，其中所述窗口的侧壁与本体中的开孔的侧壁共形。将由悬浮在挥发性、低粘度、低表面张力的载液中的聚合物颗粒组成的润滑剂施加到窗口和开孔的侧壁中的一者侧壁或两者侧壁上，并且将窗口压入开孔中，以使载液蒸发，从而使残留聚合物颗粒留下填充间隙表面空隙，同时允许窗口的侧壁与开孔的侧壁紧密机械接触。窗口和开孔在外周造型上可以是大致圆形的。
[0022]然而，如果存在过多的聚合物，则窗口可能基本上“漂浮”在聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将窗口密封到具有开孔的本体中的方法，所述开孔具有侧壁，所述方法包括：提供具有前表面、背表面和侧壁的窗口，其中所述窗口的所述侧壁与本体中的开孔的侧壁共形；将润滑剂施加到至少所述窗口的所述侧壁或所述开孔的所述侧壁，其中所述润滑剂由悬浮在挥发性、低粘度、低表面张力载液中的聚合物颗粒组成；并且将所述窗口压入所述本体的所述开孔中，以使所述载液蒸发，从而留下所述聚合物颗粒填充间隙表面空隙，同时能够实现所述窗口的所述侧壁与所述开孔的所述侧壁之间的紧密机械接触。2.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物颗粒的尺寸范围为0.25至16微米。3.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物颗粒的标称尺寸为2至4微米。4.如权利要求1所述的方法，其中所述载液是醇类或环己烷。5.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口的所述前表面和所述背表面基本彼此平行，并且其中所述窗口的所述侧壁和所述开孔的所述侧壁是彼此互补的锥形。6.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口的所述侧壁和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米，
申请(专利权)人：凯塞光学系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：