1.本發(fā)明涉及電子真空領(lǐng)域，特別涉及一種用于空間氫原子鐘上具有抗粉化能力的吸附泵。


背景技術(shù)：

2.氫原子鐘對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)非常重要，它的高精密計(jì)時(shí)和時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)，能為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供有效的“時(shí)標(biāo)/定位”支持，也被成為衛(wèi)星的心臟，它在歐洲“伽利略”衛(wèi)星、美國的“gps”衛(wèi)星、俄羅斯的“格洛納斯”衛(wèi)星及中國北斗衛(wèi)星上均被的應(yīng)用，是保障衛(wèi)星高精度導(dǎo)航導(dǎo)的關(guān)鍵部件。
3.當(dāng)氫原子完成能級躍遷后，不同能級的氫原子均需要被吸氫材料吸收剔除以維持氫原子鐘的真空度和穩(wěn)定性，但在目前的吸附泵中，其中吸氣片存在其表面顆粒脫落現(xiàn)象，再加之過量的吸收氫氣，會在吸氣材料內(nèi)部造成應(yīng)力集中而形成小裂紋，并且這種小裂紋會隨著吸氫的不斷進(jìn)行而不斷擴(kuò)展，最終碎裂成小顆粒，威脅氫原子鐘的服役壽命。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的是提供不易碎裂及掉粉的一種用于空間氫原子鐘上具有抗粉化能力的吸附泵。
5.本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于空間氫原子鐘上具有抗粉化能力的吸附泵，包括吸附泵外殼、吸附泵底盤，還包括設(shè)置在吸附泵底盤上的多組吸氣單元，所述吸氣單元包括管狀支架、墊片、吸氣劑片、加熱裝置構(gòu)成；所述管狀支架由內(nèi)圓到外圓排列成四層設(shè)置在吸附泵底盤上，所述管狀支架上貫穿串聯(lián)設(shè)置有吸氣劑片形成吸氣單元；所述吸氣劑片之間設(shè)置有墊片隔開、所述吸氣劑片組頂部通過固定螺母固定；所述管狀支架內(nèi)設(shè)置有加熱絲；所述吸氣劑片由具有zr-cu合金覆膜的zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti吸氣片的一種或多種組成，所述吸氣單元由11片具有zr-cu合金覆膜的zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti吸氣片串聯(lián)組成；所述zr-cu合金的成分為zr100-xcux，其中0.5≤x＜25(wt％)，覆膜的厚度為50-150微米。
6.優(yōu)選的，所述吸附泵外殼、吸附泵底盤、墊片均采用厚度0.5-2mm鈦鋁合金加工而成。
7.優(yōu)選的，所述吸附泵外殼形狀為中空環(huán)形圓柱狀，圓柱狀外徑尺寸為203mm，內(nèi)徑為90mm，高度為40mm圓環(huán)與外徑尺寸為203mm，內(nèi)徑為40mm圓盤底盤焊接而成。
8.優(yōu)選的，將所述吸氣單元的多個(gè)管狀支架裝于吸附泵底盤，底盤上從內(nèi)徑到外徑設(shè)置有9層吸氣單元，第一層為25個(gè)吸氣單元，第二層至第九層分別為30個(gè)吸氣單元，合計(jì)有265個(gè)吸氣單元。
9.優(yōu)選的，所述管狀支架為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的空心結(jié)構(gòu)裝有加熱絲，所述加熱絲的材質(zhì)為ni-cr。
10.優(yōu)選的，頂端所述吸氣劑片由鈦鋁合金緊固螺母緊固，防止串聯(lián)在鈦鋁合金管狀
支架上的吸氣片晃動。
11.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處在于：在吸氣片zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti的表面上涂覆梯度結(jié)構(gòu)zr-cu合金覆膜，隨后在真空燒結(jié)爐中將膜層燒結(jié)固定在吸氣片zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti基體表面上，得到一種新的具有抗粉化能力的高強(qiáng)度zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti吸氣片，見附圖1。因?yàn)閦r-cu合金覆膜膜層的孔隙小于zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti構(gòu)成基體吸氣片顆粒的粒徑，從而實(shí)現(xiàn)阻斷基體zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti吸氣片顆粒從膜層孔隙脫落出來可能性。通過這種方法，改善吸氣劑的表面強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高吸氣性能的同時(shí)，不出現(xiàn)吸氣片掉粉現(xiàn)象。而且能夠吸收氫原子鐘服役環(huán)境中雜質(zhì)氣體如(低能態(tài)h、co、o2、h2o、co2等)，使用壽命長、無磁性、無需額外電源持續(xù)供電、對于氫氣可在常溫下進(jìn)行吸氣過程等特點(diǎn)，有效維持氫原子鐘高真空系統(tǒng)，解決空間氫原子鐘存在的問題。
附圖說明
12.圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
13.圖2為本發(fā)明吸氣單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
14.圖3為本發(fā)明具有zr-cu合金覆膜的吸氣劑片的結(jié)構(gòu)示意圖。
15.圖4為本發(fā)明cu含量分別為5％、10％、15％涂覆在吸氣劑片上且真空燒結(jié)后表面微觀形貌圖。
16.圖5為本發(fā)明吸氣單元分布視圖。
17.其中，1管狀支架，2吸氣劑片，3墊片，4加熱裝置，5固定螺母，6吸附泵外殼，7吸附泵底盤。
具體實(shí)施方式
18.為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
19.如圖1-5所示，一種用于空間氫原子鐘上具有抗粉化能力的吸附泵，使用的吸氣劑為表面上具有zr-cu覆膜的zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti吸氣劑片一種或多種組合，其中覆膜合金成分為zr
100-x
cu
x
，其中0.5≦x＜25(wt％)，覆膜的厚度為50-150微米；取11個(gè)吸氣劑片1(zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti)，將其裝載于管狀支架上，用墊片將11個(gè)吸氣劑片相互隔開，串在一起，形成吸氣單元；每個(gè)單元是由zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti吸氣劑片中的一種或者兩種或者三種吸氣劑片混合裝配，其吸氣單元結(jié)構(gòu)如圖2；吸附泵如圖1,由吸附泵外殼、吸附泵底盤、吸氣劑片(zr-v-fe、ti-mo、v-zr-ti吸氣劑片中的一種或者兩種或者三種吸氣劑片混合裝配)、墊片、鈦鋁合金固定螺母、ni-cr加熱絲、管狀支架組成；其管狀支架的內(nèi)徑為3.5mm，高度為40mm的鈦鋁合金管，內(nèi)部可以放ni-cr電阻絲，用于吸氣單元激活。
20.實(shí)施實(shí)例1
21.將zr粉末與cu粉末混合，混合時(shí)，zr粉末的質(zhì)量比為95％，cu粉末的質(zhì)量比為5％；將zr、cu粉末與乙醚混合，球磨12小時(shí)，制備zr-cu合金粉末漿料，涂覆在zr-v-fe吸氣片上，見圖3。然后對涂覆zr95cu5合金粉末漿料的zr-v-fe吸氣片進(jìn)行真空燒結(jié)，燒結(jié)工藝為900℃真空保溫60min，制備成具有zr94cu6合金覆膜的zr-v-fe吸氣片，真空燒結(jié)后的涂覆膜層
表面顆粒之間均產(chǎn)生了燒結(jié)頸，見圖4(a)圓圈標(biāo)注，這樣可以保障吸氣樣品具有高的力學(xué)性能和抗粉化能力，膜層表面未發(fā)現(xiàn)顆粒的存在。而且膜層表面有足夠的孔隙率，這些孔隙結(jié)構(gòu)可以保障樣品具有高吸氣性能。將這些吸氣片裝配于圖2中，形成吸氣單元，將吸氣單元裝于吸附泵塊體中，制備成吸附泵如圖1。
22.實(shí)施實(shí)例2
23.將zr粉末與cu粉末混合，混合時(shí)，zr粉末的質(zhì)量比為90％，cu粉末的質(zhì)量比為10％；將zr、cu粉末與乙醚混合，球磨12小時(shí)，制備zr-cu合金粉末漿料，涂覆在zr-v-fe吸氣片上；然后對涂覆zr
95
cu5合金粉末漿料的zr-v-fe吸氣片進(jìn)行真空燒結(jié)，燒結(jié)工藝為900℃真空保溫60min，制備成具有zr
90
cu
10
合金覆膜的zr-v-fe吸氣片，真空燒結(jié)后的涂覆膜層表面顆粒之間亦產(chǎn)生了燒結(jié)頸，而且燒結(jié)頸的尺寸大于zr
94
cu6合金覆膜層的燒結(jié)頸，見圖4(b)，膜層表面未發(fā)現(xiàn)顆粒的存在。而且膜層表面的孔隙率比zr
94
cu6合金覆膜的孔隙率小，說明其吸氣性能不如圖4(a)的吸氣性能，但其吸氣樣品的力學(xué)性能優(yōu)于圖4(a)，同樣，4(b)樣品的燒結(jié)結(jié)構(gòu)可以保障吸氣樣品具有高的力學(xué)性能和抗粉化能力。將這些吸氣片裝配于圖2中，形成吸氣單元，將吸氣單元裝于吸附泵塊體中，制備成吸附泵如圖1。
24.實(shí)施實(shí)例3
25.將zr粉末與cu粉末混合，混合時(shí)，zr粉末的質(zhì)量比為85％，cu粉末的質(zhì)量比為15％。將zr、cu粉末與乙醚混合，球磨12小時(shí)，制備zr-cu合金粉末漿料，涂覆在zr-v-fe吸氣片上。然后對涂覆zr
85
cu
15
合金粉末漿料的zr-v-fe吸氣片進(jìn)行真空燒結(jié)，燒結(jié)工藝為900℃真空保溫60min，制備成具有zr85cu15合金覆膜的zr-v-fe吸氣片，真空燒結(jié)后的涂覆膜層表面顆粒之間亦產(chǎn)生了燒結(jié)頸，而且燒結(jié)頸的尺寸大于zr
94
cu6和zr
90
cu
10
合金覆膜層的燒結(jié)頸，見圖4(c)，膜層表面未發(fā)現(xiàn)顆粒的存在。而且膜層表面的孔隙率比zr
94
cu6合金覆膜的孔隙率小，說明其吸氣性能不如圖4(a)和圖4(b)的吸氣性能，但其吸氣樣品的力學(xué)性能優(yōu)于圖4(a)和圖4(b)，同樣，圖4(c)樣品的燒結(jié)結(jié)構(gòu)可以保障吸氣樣品具有高的力學(xué)性能和抗粉化能力。將這些吸氣片裝配于圖2中，形成吸氣單元，將吸氣單元裝于吸附泵塊體中，制備成吸附泵如圖1。
26.上面所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。