一种用于有源电真空器件的封排台及一体两次封排方法技术

本发明专利技术公开了一种用于有源电真空器件的封排台及一体两次封排方法，包括外真空系统、内真空系统、控制系统、加热系统、高压电源和机械升降系统；外真空系统，用于在炉体中的外真空腔体中提供高真空环境，为有源电真空器件的外部提供真空工作环境；内真空系统，用于对炉体内的有源电真空器件抽气，为有源电真空器件提供超高真空环境；加热系统，用于对加热体通电，加热炉体中的有源电真空器件；高压电源，用于驱动有源电真空器件工作，产生X射线。本发明专利技术在提高效率和节能减排的前提下，实现金属陶瓷X射线管的高质量一体式超高真空封排，并提高生产效率和生产良率。生产效率和生产良率。生产效率和生产良率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于有源电真空器件的封排台及一体两次封排方法


[0001]本专利技术涉及高端装备核心部件制造领域，具体而言，涉及一种用于有源电真空器件的封排台及一体两次封排方法。

技术介绍

[0002]有源电真空器件是指含有电子枪或者离子源的电真空器件，在器件工作时，电子枪或者离子源会产生电子或者离子。与真空开关一类的无源电真空器件相比，电子枪或者离子源往往对温度、真空度等工艺条件有更高的要求。
[0003]封离式X射线管是一种基于电子束打靶产生X射线的有源电真空器件，是工业CT，医学CT等高端装备的核心部件及耗材。X射线管在工业无损检测，医学成像，材料分析等领域具有广泛的应用和经济价值。和玻璃外壳的X射线管不同，大部分高端的X射线管一般采用陶瓷绝缘和金属作为外壳，称为金属陶瓷X射线管。金属陶瓷X射线管价格昂贵，且需要定期更换，因此改进X射线管的制备工艺对降低生产成本，提高产品可靠性有重要的意义。
[0004]金属陶瓷X射线管需要工作在高电压下，因此对管内的真空度要求很高，一般优于1*10
‑4Pa。因此，X射线管需要通过高温焊接和夹封的方式，确保可靠封离，防止漏气引起器件失效。金属陶瓷X射线管的制备工艺如下：
[0005]第一种传统工艺：目前金属陶瓷X射线管的封管流程一般采用如图1的方法工艺，该方法工艺成熟，但是存在下述问题：在零件装配之后，至少包括两次高温工艺：钎焊和超高真空除气，生产周期长，生产效率低，并且能耗高；焊接后，器件再次暴露在大气环境，需要再进行超高真空排气，烘烤温度一般不能高于700℃左右(一般在600℃)，这一除气温度不够充分，需要较长时间的打靶除气，影响除气效率。因此，传统的封管工艺周期长，设备使用成本高。
[0006]第二种一次封排工艺：采用制备真空开关常用的一次封排方法来制备X射线管，其基本流程如图2所示。该方法提高了生产速度，降低了成本。但是存在明显的缺陷：采用真空炉一次封排时，在焊料融化温度下，通常钎焊炉炉内真空度在3～5*10
‑4Pa左右，管内的真空度更是显著低于该水平。这一真空度明显不够，显著低于超高真空排气工艺结束时需要的约1*10
‑5Pa的真空度水平，真空度水平低，也意味着更多的杂质，对高电压器件的使用极为不利；同时无法在进行后续老练的同时进行超高真空排气。另外，如果一次封排过程后的器件出现慢漏，无法再采用有效的返工措施，只能解剖回收，对于高价值的X射线管，损失很大。并且该种工艺更适应于无源器件或者性能要求不高的有源器件，不适应于对真空度敏感的高电压金属陶瓷X射线管。
[0007]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是X射线管生产中传统封管工艺周期长，生产效率低，能耗高，焊接后器件再次暴露在大气环境，需要再进行超高真空排气等问题；同时解决一次
封排技术中封管真空质量低以及质量成本高，真空度不够，易造成污染，更适应于无源器件或者性能要求不高的有源器件，不适应于对真空度敏感的高电压金属陶瓷X射线管；并且现有技术均需要真空炉和超排台两个设备，还存在设备成本高的问题。本专利技术目的在于提供一种用于有源电真空器件的封排台及一体两次封排方法，在同一套具备外真空系统、内真空系统、加热系统和控制系统的封排台中依次完成高温真空钎焊封接、超高真空排气和夹封。通过该方法，在提高效率和节能减排的前提下，实现金属陶瓷X射线管的高质量一体式超高真空封排，并提高生产效率和生产良率。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种用于有源电真空器件的封排台，该封排台包括外真空系统、内真空系统、控制系统、加热系统、高压电源和机械升降系统；
[0011]外真空系统，用于在炉体中的外真空腔体中提供高真空环境(真空度优于1*10
‑3Pa)，为有源电真空器件的外部提供真空工作环境；
[0012]内真空系统，用于通过管道转接头和有源电真空器件自带的排气管对炉体内的有源电真空器件抽气，为有源电真空器件提供超高真空环境(真空度优于1*10
‑5Pa)；
[0013]加热系统，用于通过加热电源及其温控模块对加热体通电，通过红外辐射加热炉体中的有源电真空器件；
[0014]高压电源，用于驱动有源电真空器件工作，包括：驱动X射线管产生X射线；
[0015]机械升降系统，用于升降炉体，当炉体落下、炉体封闭后可对外真空系统的外真空腔体抽真空；当炉体升起来之前，需要对外真空腔体充气以平衡气压；
[0016]控制系统与外真空系统、内真空系统、加热系统、高压电源和机械升降系统均连接，用于远程控制外真空系统的开关、内真空系统的开关、加热控制、炉体升降、高压电源的输出以及工艺数据的采集。
[0017]本专利技术封排台实现方式的基本原理为：一体两步封排方法需要在封排台(即封接排气台)上实现，封排台包括内真空系统、外真空系统、加热系统、高压电源、机械升降系统和控制系统，外真空系统/内真空系统均包括前级泵、分子泵和真空阀以及真空管道；加热系统包括加热体、隔热层和温控系统；控制系统用于控制机械升降系统、加热系统和外真空系统/内真空系统，以及高电压功率系统的自动运行。
[0018]本专利技术基于一体两步封排，可以在同一套封排台中依次完成有源电真空器件的高温真空焊接，老练和超高真空排气。相对现有技术第一种同时使用真空焊接和排气台的传统工艺，可以显著降低设备数量，生产周期和耗能，并且避免产品在工艺之间转运时引入新的污染。相对现有技术第二种在真空炉中实现一次封排的方法，可以进一步通过内真空系统将钎焊和老练过程中产生的金属蒸气和高温排气过程中释放的气体及污染物排出，可以大大提高有源电真空器件封离前的真空度和洁净度，显著改善射线管在高电压下的工作稳定性。此外，如果在钎焊过程中出现轻微慢漏，可以进一步采用二次焊接等措施进行补救后再排气封离，显著降低生产损失。
[0019]进一步地，外真空系统包括外真空系统机械泵、外真空系统分子泵、外真空管道和外真空腔体，外真空系统机械泵通过真空管连接外真空系统分子泵，外真空系统分子泵通过真空阀连接外真空管道，外真空管道通过工作台连接外真空腔体；
[0020]外真空系统机械泵、外真空系统分子泵、外真空管道设置于炉体外，外真空腔体设
置于炉体内。
[0021]进一步地，内真空系统包括内真空系统干泵、内真空系统分子泵、内真空管道、内真空腔体和排气管，内真空系统干泵通过真空管连接内真空系统分子泵，内真空系统分子泵通过真空阀连接内真空管道，内真空管道连接内真空腔体，内真空腔体通过排气管连接有源电真空器件；
[0022]排气管上设置有管道转接头；内真空系统干泵、内真空系统分子泵、内真空管道设置于炉体外，内真空腔体设置于炉体内或者炉体外，排气管设置于炉体内；
[0023]内真空系统通过管道转接头和有源电真空器件自带的排气管对炉体内的有源电真空器件抽气，为有源电真空器件提供超高真空环境(真空度优于1*1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于有源电真空器件的封排台，其特征在于，该封排台包括外真空系统、内真空系统、控制系统、加热系统、高压电源和机械升降系统；所述外真空系统，用于在炉体中的外真空腔体中提供高真空环境，为有源电真空器件的外部提供真空工作环境；所述内真空系统，用于对炉体内的有源电真空器件抽气，为有源电真空器件提供超高真空环境；所述加热系统，用于对加热体通电，通过热辐射加热炉体中的有源电真空器件；所述高压电源，用于驱动有源电真空器件工作；所述机械升降系统，用于升降炉体，当炉体落下、炉体封闭后对所述外真空系统的外真空腔体抽真空；当炉体升起来之前，对外真空腔体充气以平衡气压；所述控制系统与外真空系统、内真空系统、加热系统、高压电源和机械升降系统均连接，用于远程控制外真空系统的开关、内真空系统的开关、加热控制、炉体升降、高压电源的输出以及工艺数据的采集。2.根据权利要求1所述的一种用于有源电真空器件的封排台，其特征在于，所述外真空系统包括外真空系统机械泵、外真空系统分子泵、外真空管道和外真空腔体，所述外真空系统机械泵通过真空管连接外真空系统分子泵，外真空系统分子泵通过真空阀连接外真空管道，外真空管道通过工作台连接外真空腔体；所述外真空系统机械泵、外真空系统分子泵、外真空管道设置于炉体外，外真空腔体设置于炉体内。3.根据权利要求1所述的一种用于有源电真空器件的封排台，其特征在于，所述内真空系统包括内真空系统干泵、内真空系统分子泵、内真空管道、内真空腔体和排气管，所述内真空系统干泵通过真空管连接内真空系统分子泵，内真空系统分子泵通过真空阀连接内真空管道，内真空管道连接内真空腔体，内真空腔体通过排气管连接有源电真空器件；所述排气管上设置有管道转接头；所述内真空系统干泵、内真空系统分子泵、内真空管道设置于炉体外，内真空腔体置于炉体外或者炉体内，排气管设置于炉体内；所述内真空系统通过管道转接头和有源电真空器件自带的排气管对炉体内的有源电真空器件抽气，为有源电真空器件提供超高真空环境。4.根据权利要求1所述的一种用于有源电真空器件的封排台，其特征在于，所述加热系统包括加热电源、加热体和隔热屏，所述加热电源设置于炉体外，所述加热体和隔热屏固定设置在炉体内，所述隔热屏设置于炉体内壁与加热体之间；所述加热系统通过加热电源及其温控模块对加热体通电，通过红外辐射加热炉体中的有源电真空器件；并通过隔热屏保温和隔热。5.根据权利要求4所述的一种用于有源电真空器件的封排台，其特征在于，所述加热系统还包括水冷功能，通过外接冷却水...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭宇飞，龙继东，陈弹蛋，
申请(专利权)人：常州华束科技有限公司，
类型：发明
国别省市：