СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАКУУМНОГО ПРИБОРА, КОРПУС ВАКУУМНОГО ПРИБОРА И ВАКУУМНАЯ КАМЕРА
METHOD OF MANUFACTURING OF VACUUM DEVICE, VACUUM DEVICE CASING, AND VACUUM CHAMBER

Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к способам изготовления и герметизации вакуумных приборов.
Наиболее трудоемким, сложным и ответственным технологическим процессом, который формирует электрические и вакуумные характеристики вакуумных приборов всех типов, является откачка. Подавляющее большинство приборов откачивается через штенгели, которые герметизируются холодной сваркой (металлические) и огневой заваркой (стеклянные) при пониженных температурах оболочки (по сравнению с температурой обезгаживания). Пайка узлов прибора при бесштенгельной откачке также приводит к газовыделению и напылению металла из припоя на элементы внутренней арматуры, что может вызывать токоутечки и пробои по изоляторам. Кроме того, холодносварные и паяные соединения элементов приборов не всегда выдерживают термомеханические нагрузки.
Известен способ изготовления фотоэлектронных приборов а.с. №805858, 1979 г., согласно которому размещение узлов прибора производят в отдельных герметично изолированных объемах, снабженных индивидуальными средствами откачки и соединенных между собой переходным отсеком, после обработки узлов производят перемещения одного узла прибора через переходной отсек до сочленения с другим узлом. Недостатком известного способа является сложность применяемого оборудования, высокая трудоемкость его, сложность совмещения фотокатода с корпусом прибора.
Наиболее близким к заявленному способу, взятым в качестве прототипа, является способ изготовления вакуумного прибора (заявка на изобретение №94024573, 1996 г., заявитель НИИ «Волга»), включающий изготовление корпуса, монтаж арматуры в корпус, откачку прибора с прогревом в вакуумной камере. Откачка вакуумного прибора происходит через штенгель. Для этого прибор герметично через штенгель соединяется с вакуумной откачной системой, откачивается, обезгаживается, после чего штенгель отпаивается (если стеклянный) или же «откусывается» холодной герметизацией (если металлический - из бескислородной меди). При этом стенки штенгеля сплющиваются, закрывая отверстие. После удаления штенгеля (стеклянного или металлического), на приборе остается часть штенгеля, чем больше габариты прибора, тем большая часть штенгеля остается на приборе, что приводит к необходимости дополнительных операций. Во многих случаях остатки штенгеля на приборе мешают, особенно актуальной является эта проблема для вакуумных приборов малых габаритов. Кроме того, при герметизации металлических штенгелей холодной заваркой сварочным аппаратом и стеклянных - огневой из их материала бурно выделяются газы, ухудшающие вакуум в приборе.
Известна конструкция корпуса вакуумного прибора, снабженного отверстием (патент №2069916, 1991 г., патентообладатель Научно-исследовательский институт измерительных систем), это решение взято в качестве прототипа. Согласно известному решению, соосно с отверстием на наружной поверхности корпуса прибора выполнена теплоизолирующая канавка, предотвращающая деформацию корпуса при герметизации отверстия лазером за счет обеспечения условий расплавления материала буртика, ограничивающего канавку, энергией лазерного луча и исключения образования трещин. Однако, при выполнении герметизации в данном случае, происходит прохождение лазерного луча через газонапускное отверстие внутрь корпуса прибора, что приводит к повреждению элементов электроники и защитных органических покрытий, расположенных под ним. Для исключения этого микроплаты в корпусе прибора размещают так, чтобы они не находились под газонапускным отверстием. Это не позволяет полностью использовать внутренний объем корпуса.
Известна вакуумная камера (патент №2505883, 2012 г., патентообладатель ФГУП "НПП "Исток"), содержащая корпус, откачную систему, держатель для размещения обрабатываемого изделия и устройство нагрева. Это решение взято в качестве прототипа. Недостатками известного решения является то, что держатель прибора закреплен на столешнице, без возможности перемещения, а откачка вакуумного прибора происходит также через штенгель, с последующей герметизацией прибора посредством холодного отпая штенгеля. Этому решению присущи все описанные выше недостатки использования штенгеля.
Задачей настоящего решения является повышение качества вакуумного прибора, а также снижение трудоемкости и повышение технологичности его изготовления.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе изготовления вакуумного прибора, включающем изготовление корпуса, монтаж арматуры в корпус, откачку прибора с прогревом в вакуумной камере и герметизацию прибора в вакуумной камере, для чего корпус прибора располагают в вакуумной камере на держателе отверстием вверх, при этом ось отверстия располагается вертикально, а после откачки прибора и обезгаживания его в вакуумной камере производят герметизацию отверстия в корпусе путем нанесения на него герметизирующего материала, например капли индия, при этом прибор размещают в вакуумной камере на держателе, а после откачки перемещают прибор под устройство прогрева, затем под устройство нанесения герметизирующего материала, совмещая ось отверстия корпуса прибора с осью отверстия конусного цилиндра устройства дозированной подачи герметизирующего материала.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном корпусе вакуумного прибора, снабженном отверстием, края отверстия выполнены конусными, с большим наружным и меньшим внутренним диаметрами, стенки отверстия покрыты слоем золота, серебра или меди для лучшей адгезии герметизирующего материала, а отверстие выполнено диаметром от 0,3 мм до 5 мм и на отверстии с внутренней стороны может быть установлена сетка с шагом не более 0,5 мм.
Поставленная цель достигается за счет того, что известная вакуумная камера для изготовления вакуумного прибора, содержащая корпус, откачную систему, держатель прибора и устройство обезгаживания, дополнительно снабжена устройством дозированной подачи герметизирующего материала, выполненным в виде конусного цилиндра, снабженного отверстием в нижней части, при этом в конусном цилиндре расположен фиксирующий элемент, закрывающий отверстие и выполненный с возможностью перемещения, например, посредством электромагнитного привода.
Технический результат, обеспечиваемый заявленной совокупностью признаков, выражается в повышении качества изготавливаемого вакуумного прибора, за счет отсутствия выступающих частей на его корпусе, что исключает возможное механическое повреждение корпуса прибора при транспортировке и эксплуатации его, что в свою очередь обеспечивает надежность и долговечность конструкции. Технический результат выражается также в снижении трудоемкости и повышении технологичности изготовления прибора, за счет исключения операций, связанных с необходимостью удаления штенгеля и последующей зачистки выступающих частей его.
Выполнение отверстия на корпусе прибора с конусными краями, с большим наружным и меньшим внутренним диаметрами, а также покрытие стенок отверстия слоем золота, серебра или меди обеспечивают достижение лучшей адгезии герметизирующего материала и, соответственно, герметизации отверстия. Для отверстий большого диаметра с внутренней стороны может быть установлена сетка с шагом не более 0,5 мм.
Технический результат достигается также тем, что вакуумная камера снабжена устройством дозированной подачи герметизирующего материала, которое содержит конусный цилиндр, с герметизирующим материалом, снабженный отверстием в нижней части и, закрывающим это отверстие, фиксирующим элементом. После прогрева прибор перемещают под устройство нанесения герметизирующего материала, совмещая ось отверстия корпуса прибора с осью отверстия конусного цилиндра устройства дозированной подачи герметизирующего материала. При перемещении фиксирующего элемента вверх, например, посредством электромагнитного привода, происходит открывание отверстия. При этом происходит вытекание дозированной порции герметизирующего материала и «капание» его на расположенное под устройством отверстие корпуса прибора. Герметизирующий материал заполняет отверстие в корпусе прибора.
Заявленное решение поясняется чертежами, где
на фиг.1 показана вакуумная камера;
на фиг.2 показано устройство дозированной подачи герметизирующего материала.
Вакуумная камера для изготовления вакуумного прибора содержит корпус 1 с окном 2, устройство прогрева 3 изготавливаемого прибора 4, который располагается на держателе 5, выполненном с возможностью перемещения вокруг своей оси. Вакуумная камера содержит откачную систему 6 и устройство 7 дозированной подачи герметизирующего материала 11, например индия. Устройство 7 выполнено в виде конусного цилиндра 8, снабженного отверстием 9 в нижней части, при этом в конусном цилиндре 8 расположен фиксирующий элемент 10, закрывающий отверстие 9 и выполненный с возможностью перемещения, например, посредством электромагнитного привода 12.
При изготовлении вакуумного прибора в корпусе его делается отверстие диаметром от 0,3 мм до 5 мм стеклодувом или сверлением, в зависимости от материала корпуса. Расположение и размеры отверстия зависят от конструкции прибора, при этом чем меньше габариты прибора, тем меньше отверстие. Края отверстия выполняют конусными, с большим наружным и меньшим внутренним диаметрами, а стенки отверстия покрывают слоем золота, серебра или меди для лучшей адгезии герметизирующего материала. На отверстии с внутренней стороны может быть установлена сетка с шагом не более 0,5 мм.
После изготовления корпуса и монтажа арматуры, корпус прибора располагают в вакуумной камере, на держателе 5, который вращается по кругу для перемещения корпуса прибора. Корпус прибора располагают отверстием вверх, при этом ось отверстия располагается вертикально. Включают откачную систему 6 и производят откачку прибора. После откачки перемещают прибор 4 под устройство прогрева 3 и производят прогрев (обезгаживание) его. Затем держатель 5, поворачиваясь, перемещает прибор 4 под устройство 7 нанесения герметизирующего материала, совмещая ось отверстия прибора с осью отверстия 9 конусного цилиндра 8. После установки прибора в нужное положение, посредством электромагнитного привода 12 поднимают фиксирующий элемент 10, который открывает отверстие 9. При этом происходит вытекание дозированной порции герметизирующего материала 11, которая капает на расположенное под устройством отверстие корпуса прибора, закрывая, герметизируя его.
Использование заявленного технического решения обеспечивает повышение качества изготовления вакуумного прибора, а также снижение трудоемкости и повышение технологичности его изготовления.