本发明专利技术属于原子气室封装技术领域，并具体公开了一种用于原子传感器的原子气室封装装置和方法。包括真空腔、缓冲气体填充模块、多个原子气室、转台、加热调整模块，加热调整模块包括电动调整架、陶瓷支杆以及焊接触杆，陶瓷支杆设于所述电动调整架上，并在所述电动调整架的驱动下进行高度方向、所述转台径向的位置调整，陶瓷支杆外周套设有感应加热器，该感应加热器用于加热焊接触杆至指定温度，焊接触杆在所述电动调整架的带动下夹紧所述原子气室的气室尾巴，以对所述原子气室进行封装。本发明专利技术采用感应加热只加热焊接触杆加热更加集中，集中的加热还可以尽量减小原子气室的“尾巴”，从而减小原子气室的体积，更好的保证原子传感器的小型化。的小型化。的小型化。
【技术实现步骤摘要】
一种用于原子传感器的原子气室封装装置和方法
[0001]本专利技术属于原子气室封装
，更具体地，涉及一种用于原子传感器的原子气室封装装置和方法。
技术介绍
[0002]在原子传感器的研制过程中，原子气室作为原子传感器的核心器件，是原子钟、原子磁力计等器件小型化微型化的要求。原子气室的封装制造主要涉及碱金属原子和缓冲气体的精密填充两个关键步骤。碱金属包含锂、钠、钾、铷、铯和钫，化学性质活泼，易于氧气和水蒸气反应，所以碱金属测试和转移都是在气氛保护的环境里进行。缓冲气体影响原子传感器内极化原子的弛豫，合适的缓冲气体填充量可以极大改善碱金属原子气室内原子弛豫，提高原子系综的测量灵敏度，被应用在原子磁力计原子陀螺仪原子钟等原子传感器中。
[0003]在进行玻璃气室的封装的过程中，传统的烧制的方法，在进行原子气室的“尾巴”封堵的时候使用火焰进行切割，过程虽然热量相对集中，也会将原子气室加热到较高温度，影响原子气室内的碱金属原子和缓冲气体填充量，不易于精密控制填充量。有时为了降低对原子气室的加热，在进行“尾巴”割取的时候，远离原子气室，这样可以有效降低加热对碱金属原子和缓冲气体的填充量影响。如此的“尾巴”割取造成封装的原子气室体积过大，不利于原子传感器的小型化微型化。如何在不影响原子气室内的碱金属原子和缓冲气体填充量的情况下进行小体积的“尾巴”封堵，这增加了装置的设计难度。
[0004]基于上述缺陷和不足，本领域亟需提出全新的一种用于原子传感器的原子气室封装装置和方法，针对原子气室封装的问题，提高封装效果、减少封装体积等。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于原子传感器的原子气室封装装置和方法，其中结合原子气室结构自身的特征及其封装工艺特点，相应设计在不影响原子气室内的碱金属原子和缓冲气体填充量的情况下进行小体积的“尾巴”封堵的装置，并对其关键组件如缓冲气体填充模块、热调整模块和转台的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的利用感应加热只加热焊接触杆加热更加集中，感应加热的方法加热更加集中到需要加热的位置，避免原子气室的整体加热影响缓冲气体和碱金属的填充量，可实现原子气室的缓冲气体和碱金属的精密填充。集中的加热还可以尽量减小原子气室的“尾巴”，从而减小原子气室的体积，更好的保证原子传感器的小型化。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种用于原子传感器的原子气室封装装置，包括：
[0007]真空腔；
[0008]设于所述真空腔外、与所述真空腔连通并根据需求向所述真空腔填充缓冲气体的缓冲气体填充模块；
[0009]设于所述真空腔内的多个原子气室，每个所述原子气室上设有气室尾巴；
[0010]设于所述真空腔内用于承载、并带动所述原子气室转动的转台；
[0011]设于所述转台周向两侧对称布置的加热调整模块，所述加热调整模块包括电动调整架、陶瓷支杆以及焊接触杆，所述电动调整架固定设于所述真空腔底面上，所述陶瓷支杆设于所述电动调整架上，并在所述电动调整架的驱动下进行高度方向、所述转台径向的位置调整，所述焊接触杆设于陶瓷支杆靠近所述转台的一端，该焊接触杆外周套设有感应加热器，该感应加热器用于加热所述焊接触杆至指定温度，所述焊接触杆在所述电动调整架的带动下夹紧所述原子气室的气室尾巴，以对所述原子气室进行封装。
[0012]作为进一步优选的，所述焊接触杆采用高温合金制备而成，其用于夹紧所述气室尾巴的端面为楔形、C形、圆形、方形中的任一种。
[0013]作为进一步优选的，所述电动调整架包括第一支架底座、固定设于所述支架底座上的第一电动推杆、固定设于所述第一电动推杆动力输出轴端部的第二支架底座、固定设于所述第二支架底座上的第二电动推杆，其中，所述第一电动推杆的动力输出轴沿所述转台中心线方向布置，所述第二电动推杆的动力输出轴沿所述转台的径向布置。
[0014]作为进一步优选的，所述缓冲气体填充模块包括多个缓冲气瓶、纯化器以及截止阀，多个缓冲气瓶分别通过单管与所述纯化器连接，经过纯化器的气体通过管路与所述真空腔连通，在所述纯化器与真空腔之间的管路上还设有所述截止阀；
[0015]所述单管上设有流量计和阀组。
[0016]作为进一步优选的，还包括用于排除真空腔内杂质气体的真空泵组，该真空泵组设于所述真空腔外。
[0017]作为进一步优选的，还包括用于监控所述真空腔内压强的全量程规。
[0018]作为进一步优选的，还包括用于容纳所述真空腔的手套箱。
[0019]按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种用于原子传感器的原子气室封装方法，包括以下步骤：
[0020]步骤一，将定量精密的碱金属填充到原子气室内；
[0021]步骤二，将成碱金属填充的原子气室放入真空腔内，缓冲气体填充模块向所述真空腔内填充定量的缓冲气体；
[0022]步骤三，采用感应加热器将焊接触杆加热至指定温度，采用电动调整架驱动两个对称布置的焊接触杆运动至夹紧原子气室的气室尾巴，以对气室尾巴进行玻璃熔融，密封原子气室并且夹断气室尾巴，完成封装；
[0023]步骤四，转动转台，以转换原子气室位置，进行下一个原子气室的封装。
[0024]作为进一步优选的，步骤三中，所述焊接触杆的加热温度为850℃至1000℃。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0026]1.本专利技术适用于原子传感器气室的碱金属填充和缓冲气体填充，使用感应加热的方法加热更加集中到需要加热的位置，避免原子气室的整体加热影响缓冲气体和碱金属的填充量，可实现原子气室的缓冲气体和碱金属的精密填充。集中的加热还可以尽量减小原子气室的“尾巴”，从而减小原子气室的体积，更好的保证原子传感器的小型化。
[0027]2.本专利技术利用感应加热器对焊接触杆进行感应加热，加热到850℃到1000℃左右温度可调，高硼硅玻璃熔点低融化温度约820℃左右，热焊接触杆右和焊接触杆左夹紧高硼
硅玻璃制作的原子气室的气室尾巴进行玻璃封装，高频感应加热速度快可以快速实现原子气室的尾巴封堵，完成封装。
[0028]3.本专利技术使用精密移液装置在进行手套箱内进行碱金属转移，用于原子气室的碱金属填充，碱金属易氧化需要在无水无氧的环境进行转移填装。真空腔用于原子气室的缓冲气体填充，填充了碱金属的原子气室转移到真空腔内，使用缓冲气体填充模块将所需的定量的缓冲气体填充到真空腔内，原子气室内压强与真空腔压强相同，实现工艺气体的定量填充。
[0029]4.本专利技术陶瓷支杆不被高频加热影响也可以起到一定的隔热效果，焊接触杆右和焊接触杆左连接在陶瓷支杆右和陶瓷支杆左上，感应加热只加热焊接触杆加热更加集中，集中的加热还可以尽量减小原子气室的“尾巴”。
[0030]5.本专利技术真空泵组用于排除真空腔内的杂质气体，全量程规监控真空腔内的压强，可以回填部分气体进行置换，可以有效本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于原子传感器的原子气室封装装置，其特征在于，包括：真空腔(02)；设于所述真空腔(02)外、与所述真空腔(02)连通并根据需求向所述真空腔(02)填充缓冲气体的缓冲气体填充模块；设于所述真空腔(02)内的多个原子气室(11)，每个所述原子气室(11)上设有气室尾巴(06)；设于所述真空腔(02)内用于承载、并带动所述原子气室(11)转动的转台(26)；设于所述转台(26)周向两侧对称布置的加热调整模块，所述加热调整模块包括电动调整架、陶瓷支杆以及焊接触杆，所述电动调整架固定设于所述真空腔(02)底面上，所述陶瓷支杆设于所述电动调整架上，并在所述电动调整架的驱动下进行高度方向、所述转台(26)径向的位置调整，所述焊接触杆设于陶瓷支杆靠近所述转台(26)的一端，该焊接触杆外周套设有感应加热器，该感应加热器用于加热所述焊接触杆至指定温度，所述焊接触杆在所述电动调整架的带动下夹紧所述原子气室(11)的气室尾巴(06)，以对所述原子气室(11)进行封装。2.根据权利要求1所述的一种用于原子传感器的原子气室封装装置，其特征在于，所述焊接触杆采用高温合金制备而成，其用于夹紧所述气室尾巴(06)的端面为楔形、C形、圆形、方形中的任一种。3.根据权利要求1所述的一种用于原子传感器的原子气室封装装置，其特征在于，所述电动调整架包括第一支架底座、固定设于所述支架底座上的第一电动推杆、固定设于所述第一电动推杆动力输出轴端部的第二支架底座、固定设于所述第二支架底座上的第二电动推杆，其中，所述第一电动推杆的动力输出轴沿所述转台(26)中心线方向布置，所述第二电动推杆的动力输出轴沿所述转台(26)的径向布置。4.根据权利要求1所述的一种用于原子传感器的原子气室封...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓飞，成红，姬清晨，张璐，蓝学楷，胡金萌，吕亮，李强，武春风，
申请(专利权)人：中国航天三江集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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