本发明属于吸湿性闪烁晶体封装领域,特别是涉及一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺。
背景技术:
1、闪烁晶体是在高能射线(如x射线、γ射线)或其他放射线粒子等辐射能量作用下发出荧光脉冲(闪烁光)的晶体材料。溴化镧晶体(labr3:ce)、氯化镧晶体(lacl3:ce)、溴化铈(cebr3)晶体、碘化钠晶体(nai:tl)、碘化锶晶体(sri2:eu)等非氟卤化物闪烁晶体因其具有高光输出、高能量分辨率和快衰减时间等优良特性,作为核辐射探测装备的核心材料,被广泛应用于环境监测、工业测控、核医学成像、安全检查、核物理和高能物理科学研究等领域。非氟卤化物闪烁晶体具有强吸湿性,晶体极易与空气中的水分子和氧分子发生化学反应,致使晶体开裂、性能变差,因此必须进行严格防潮封装。常规用途的吸湿性闪烁晶体封装件的光窗结构是通过密封胶将玻璃窗口与金属外壳粘接密封,密封胶耐温仅60-120°c。在空间探测、石油测井等特殊应用场合,高温、冲击震动、辐照等环境条件,常规封装件光窗胶粘密封方式极易出现脱胶或漏气现象,而且老化现象严重,严重影响晶体封装件的性能和使用寿命。
2、封接玻璃材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、绝缘性能优异等特点,若其热膨胀系数与金属合金、窗口玻璃接近,封接玻璃材料则可以很好的浸润金属合金氧化膜与窗口玻璃,由此结合玻璃与金属优良性能的金属合金-封接玻璃-窗口玻璃复合结构应用而生,气密性优异;另外,封接玻璃材料的软化温度较高,光窗结构的耐温性较好。
3、针对目前核探辐射测领域吸湿性闪烁晶体封装件的光窗结构所存在气密性与耐温性不能满足特殊应用场合需求的问题,本发明提供了一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺。
技术实现思路
1、本发明的目的是在于提供一种耐高温且气密性优良的光窗的封接工艺。
2、为了达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
3、本发明提供一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于,包括以下步骤:
4、(1)根据蓝宝石玻璃与可伐合金外壳内槽尺寸,结合封接玻璃的收缩率制备模具,通过自制的模具压制封接玻璃环;
5、(2)将封接玻璃环放入马弗炉并在100-500°c温度范围内脱蜡,每升温100°c保持1-2h;
6、(3)脱蜡完成后升温至600-690°c,每升温10-20°c,对封接玻璃环进行翻面,以保证两面收缩速率保持一致,当封接玻璃环收缩至大于蓝宝石玻璃直径1-3mm时,将蓝宝石玻璃放入封接玻璃环中心位置,继续升温至690-720°c保温10-15min后冷却至室温,取出蓝宝石玻璃与封接玻璃环组合体;
7、(4)将蓝宝石玻璃与封接玻璃环组合体清洁后放入经烧氢氧化处理的可伐合金外壳内槽中,两者置于封接炉中,在氮气气氛中加热至900-920°c,保温10-20min进行高温封接。
8、根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:所述封接玻璃环的收缩率为87.6%;
9、根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:所述封接玻璃环的软化温度ts=580-600°c;
10、根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:
11、(1)所述封接玻璃环的热膨胀系数 a=6.2×10-6- 6.9×10-6/ °c;
12、(2)所述可伐合金外壳的热膨胀系数 a=5.0×10-6- 7.0×10-6/ °c;
13、(3)所述蓝宝石玻璃的热膨胀系数 a=6.0 ×10-6- 7.5 ×10-6/ °c;
14、根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:步骤(4)得到的光窗的气密性可达5.0×10-10 pa·m3/s,耐温500°c,具有良好的气密性和耐温性。
15、本发明的有益效果是:本发明通过蓝宝石玻璃与可伐合金采用封接玻璃过渡高温封接,由于蓝宝石玻璃、可伐合金以及封接玻璃在一定温度范围内具有特殊的热膨胀系数一致性,且封接玻璃的软化温度高达580-600°c,使得封接后的光窗密封性和耐温性优异。本发明的光窗件的封接工艺采用蓝宝石玻璃与封接玻璃环组合体放入可伐合金外壳内槽后再进行高温封接,不仅实现了光窗件尺寸的精准可控,而且有效减少了封接玻璃环内部气孔数量,使光窗件封接得更加牢固,气密性满足核辐射探测领域耐高温闪烁晶体封装件要求。
1.一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:所述封接玻璃环的收缩率为87.6%。
3.根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:所述封接玻璃环的软化温度ts=580-600°c。
4.根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:
5.根据权利要求1所述的一种蓝宝石玻璃与可伐合金气密性光窗的封接工艺,其特征在于:步骤(4)得到的光窗的气密性可达5.0×10-10 pa·m3/s,耐温500°c,具有良好的气密性和耐温性。
