一種原子干涉儀的玻璃真空腔體裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及了一種原子干涉儀的玻璃真空腔體裝置，包括方形腔體、過渡圓管、玻璃圓環、壓片、轉接法蘭組成。其中，方形腔體與過渡圓管組成玻璃真空腔體結構，過渡圓管與玻璃圓環之間采用光膠技術進行封接，壓片將玻璃圓環均勻、緊密的壓在轉接法蘭一側的經過拋光的凹槽內，壓片與玻璃圓環之間墊有特氟龍墊圈，玻璃圓環與轉接法蘭之間采用銦絲進行密封；轉接法蘭的另一側為通用的刀口結構，可以方便的與不銹鋼真空腔體進行封接。本發明專利技術解決傳統腔體需采用金屬玻璃混合封接帶來的燒制工藝復雜、體積龐大、易碎裂等缺點，具有可靠性高、制作簡易、光學介入質量高等優點，可作為集成化原子干涉儀真空腔體的關鍵結構。

【技術實現步驟摘要】
一種原子干涉儀的玻璃真空腔體裝置
本專利技術涉及了原子光學儀器
，尤其涉及了一種原子干涉儀的玻璃真空腔體裝置，可為原子干涉儀中的干涉操作提供環境保障。
技術介紹
近30年來，量子調控技術發展迅猛，其中，原子干涉儀因其超高的理論精度潛力，獲得了全世界廣泛的重視及研究。基于冷原子干涉儀制成的傳感器，可被廣泛應用于物理參數精密測量、時間測量及頻標、地質勘測、慣性導航等領域，具有重要的應用前景及戰略意義。在冷原子干涉儀中，往往需要采用超高真空腔體來保證原子的相干性；同時還要求真空腔體具有很好的光學介入性，以保障激光對原子的相干操控。這些要求通常選用玻璃真空腔體進行實現。目前玻璃真空腔體的結構為玻璃金屬封接的結構，即將玻璃真空腔體與一個金屬法蘭管進行封接，在利用金屬法蘭的刀口結構將其封接到主腔體上。此種結構的存在以下問題：玻璃和金屬合金材料的熱膨脹系數要基本一致或比較接近，或相差較大時要求金屬具有良好的延展性和可塑性，才能進行封接，熱膨脹系數差別較大會引起接口處漏氣或爆裂。這就限制了玻璃以及金屬材料的選擇。在原子干涉儀中，往往采用無磁的鈦合金或316L不銹鋼材料作為金屬法蘭的材料，采用石英、Pyrex玻璃作為玻璃腔體的材料，金屬法蘭和玻璃腔體封接起來非常困難。為解決這一問題，實際應用中也可首先對熱膨脹系數接近的金屬和玻璃材料進行封接，再利用不同熱膨脹系數的玻璃材料燒制過渡玻璃管，使得熱膨脹系數從燒好的封接材料逐步過渡到預先制備好的玻璃真空腔體，以實現封接的目的。然而采用這種方法會導致系統體積變大；另外，在燒制時火焰溫度較高，將會損傷玻璃真空腔體的表面鍍膜，燒制過程中玻璃腔體表面極易被污染，這將大大降低腔體的光學介入質量。鑒于上述原因，現有的玻璃真空腔體的結構存在燒制工藝復雜、體積龐大、易碎裂等缺點。現有授權公告號205371616U專利中，采用高低溫真空環境下玻璃與金屬直接密封結構。但沒有提到真空腔體的問題。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是，克服現有技術的不足，提供了一種可靠性高、制作簡易、光學介入質量高的玻璃真空腔體裝置。本專利技術的解決方案為：一種原子干涉儀的玻璃真空腔體裝置，包括：方形腔體、過渡圓管、玻璃圓環、壓片和轉接法蘭；方形腔體與過渡圓管通過光膠技術封接，組成玻璃真空腔體結構；過渡圓管與玻璃圓環之間采用光膠技術進行封接，壓片將玻璃圓環均勻緊密的壓在轉接法蘭一側的經過拋光的凹槽內，壓片與玻璃圓環之間墊有特氟龍墊圈，玻璃圓環與轉接法蘭之間采用銦絲進行密封；轉接法蘭的另一側為通用的刀口結構，方便與金屬真空腔體進行封接。所述方形腔體、過渡圓管與玻璃圓環采用同一種材料制成。所述材料為石英、肖特33號或Pyrex玻璃中的一種。所述壓片和轉接法蘭采用304不銹鋼、316L不銹鋼、鈦合金的任意一種制成。所述方形腔體、過渡圓管、玻璃圓環與轉接法蘭在軸向上是同軸的。上述方案的原理是：方形腔體由鍍膜窗片通過光膠技術拼接而成，并在其中一面開有與過渡圓管內徑相同大小的通孔，與過渡圓管的一端通過光膠技術相連；過渡圓管的另一端同樣采用光膠技術，與玻璃圓環相連接，組成一個整體，光膠技術可保證該整體(方形腔體、過渡圓管以及玻璃圓環組成的整體)的漏率優于10-11Pa·m3/s。兩片半圓形的壓片可將該整體的底座(玻璃圓環)緊密、均勻的壓在轉接法蘭的槽內，玻璃圓環與轉接法蘭之間墊入一圈銦絲，用于填滿兩者之間的縫隙，對接后的金屬玻璃封接裝置進行抽真空后，大氣壓力會將玻璃圓環緊密的壓在轉換法蘭的表面，該種封接方式可保證此處產生的漏率優于10-11Pa·m3/s。轉接法蘭的另一側為通用的刀口型結構，可通過無氧銅片與真空系統進行封接。這種結構不僅避免了金屬與玻璃之間的高溫封接，使得真空系統的裝配更加簡單；同時保證了系統的真空度以及光學介入質量。本專利技術與現有技術相比的優點在于：(1)本專利技術具有可靠性高、制作簡易、光學介入質量高的優點本專利技術中的玻璃圓環與轉接法蘭之間采用銦絲進行密封，避免了金屬玻璃熱封接工藝中由于金屬與玻璃膨脹系數不匹配導致漏氣的缺點，提高系統的可靠性，封接漏率優于10-11Pa·m3/s；方形腔體與過渡圓管通過光膠技術封接，組成傳統的玻璃真空腔體結構；過渡圓管與玻璃圓環之間采用光膠技術進行封接，壓片將玻璃圓環均勻緊密的壓在轉接法蘭一側的經過拋光的凹槽內，壓片與玻璃圓環之間墊有特氟龍墊圈，玻璃圓環與轉接法蘭之間采用銦絲進行密封，使得裝置的光學介入面非常平整，其平整程度受限于材料本身，光膠技術基本對其無影響，而且不會受到金屬玻璃熱封接過程中析出的粉末、玻璃融化畸變的影響，因此光學介入質量高，且制作簡易。(2)本專利技術在傳統的玻璃真空腔體底端加入玻璃圓環結構，并采用銦絲封接的方法，將真空腔體與金屬轉接法蘭進行封接，從而避免了金屬與玻璃高溫封接所帶來的工藝復雜、體積龐大、易碎裂等缺點，使得真空系統的裝配更加簡單，同時還保證了系統的真空度以及光學介入質量。附圖說明圖1是本專利技術結構爆炸視圖；圖2是本專利技術的剖視圖。具體實施方式如圖1所示，為本專利技術的結構爆炸視圖，由方形腔體1、過渡圓管2、玻璃圓環3、壓片4、轉接法蘭5組成。其中，方形腔體1與過渡圓管2之間采用光膠技術封接，此種封接技術的名稱就是光膠技術，其具體為將兩零件需要膠合的兩面打磨光滑并保持清潔和面型一致，在高溫(高溫根據所使用的材料而定，對于石英材料來說，約在1300～1500度)。作用下，將需要膠合的兩面對準后使其充分接觸直至兩接觸面直接鍵合在一起，此時需要膠合的兩面之間的作用力為兩接觸面之間的分子力。在以往的工藝、裝置中，都有此種類型的玻璃真空腔體結構，此結構將直接與金屬進行封接，稱為傳統的玻璃真空腔體。在本專利技術中，此結構與玻璃圓盤封接成傳統的玻璃真空腔體結構。方形腔體1由鍍膜窗片通過光膠技術拼接而成，并在其中一面開有與過渡圓管2內徑相同大小的通孔，該通孔與過渡圓管2是同軸的，且過渡圓管2的外徑小于方形腔體1接觸面最短的邊長，保證過渡圓管2與方形腔體1接觸面面積即為過渡圓管2的橫截面積。過渡圓管2的另一端與玻璃圓環3之間采用光膠技術進行封接，此種封接技術就是光膠技術，其具體的描述見上。玻璃圓環3的內徑與過渡圓管2的內徑相同，且兩者同軸，玻璃圓環3的外徑要大于過渡圓管2的外徑約2～5mm。兩片半圓型的壓片4，兩片半圓形壓片4組合后的內徑要大于過渡圓管2的外徑為1～2mm。壓片4的橫截面呈臺階型，臺階型的內側部分通過特氟龍墊圈7與玻璃圓環3進行接觸，臺階型的外側部分與轉接法蘭5對應的螺紋孔利用螺栓進行連接，將玻璃圓環3均勻、緊密的壓在轉接法蘭5一側的經過拋光的凹槽內。凹槽外徑比玻璃圓環外徑大1～2mm，內徑比玻璃圓環內徑小約2～5mm，凹槽深度要淺于玻璃圓環3的厚度約1～2mm。壓片4與玻璃圓環3之間墊有特氟龍墊圈7。玻璃圓環3與轉接法蘭5之間采用銦絲6進行密封，密封具體方法是在玻璃圓環與轉接法蘭的拋光表面墊入一圈封閉的銦絲圈，銦絲的直徑為0.5～2mm。在確保玻璃圓環與轉接法蘭的相對位置正確后，通過緊固壓片外側臺階的螺栓逐漸加大壓片的壓力，使得玻璃圓環與轉接法蘭充分接觸，并將中間的銦絲壓至變形，充分填滿玻璃圓環與轉接法蘭之間的間隙。轉接法蘭5的另一側為通用的刀口結構，可以方便的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種原子干涉儀的玻璃真空腔體裝置，其特征在于包括：方形腔體(1)、過渡圓管(2)、玻璃圓環(3)、壓片(4)和轉接法蘭(5)；方形腔體(1)與過渡圓管(2)通過光膠技術封接，組成玻璃真空腔體結構；過渡圓管(2)與玻璃圓環(3)之間采用光膠技術進行封接，壓片(4)將玻璃圓環(3)均勻緊密的壓在轉接法蘭(5)一側的經過拋光的凹槽內，壓片(4)與玻璃圓環(3)之間墊有特氟龍墊圈(7)，玻璃圓環(3)與轉接法蘭(5)之間采用銦絲(6)進行密封；轉接法蘭(5)的另一側為通用的刀口結構，方便與金屬真空腔體進行封接。

【技術特征摘要】
1.一種原子干涉儀的玻璃真空腔體裝置，其特征在于包括：方形腔體(1)、過渡圓管(2)、玻璃圓環(3)、壓片(4)和轉接法蘭(5)；方形腔體(1)與過渡圓管(2)通過光膠技術封接，組成玻璃真空腔體結構；過渡圓管(2)與玻璃圓環(3)之間采用光膠技術進行封接，壓片(4)將玻璃圓環(3)均勻緊密的壓在轉接法蘭(5)一側的經過拋光的凹槽內，壓片(4)與玻璃圓環(3)之間墊有特氟龍墊圈(7)，玻璃圓環(3)與轉接法蘭(5)之間采用銦絲(6)進行密封；轉接法蘭(5)的另一側為通用的刀口結構，方便與金屬真空腔體進行封接。2.根據權利要求1所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：房建成，亓魯，全偉，胡朝暉，翟躍陽，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：北京,11