專利名稱:一種氣體激光管封接頭的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種氣體激光管封接頭。
常見的氣體激光管是一種用玻璃管作管體的充有氦氖氣體的真空元件。由于激光管諧振腔起振的需要，要求位于激光管兩端的封接頭，即對(duì)膜片與封接頭的封接必須密封不漏氣，確保膜片鏡面與激光管管體的垂直度，以實(shí)現(xiàn)氣體激光管的存放和使用壽命這個(gè)重要的技術(shù)質(zhì)量要求，為達(dá)到此目的，據(jù)知目前國內(nèi)外普遍采用下述封接頭1.環(huán)氧樹脂封接頭。采用環(huán)氧樹脂封接激光管封接頭和膜片較簡(jiǎn)便，但因這種粘結(jié)劑易受溫度差異變化和吸潮的影響而產(chǎn)生老化，致使激光管產(chǎn)生慢性漏氣，嚴(yán)重影響激光管壽命和質(zhì)量。這種激光管僅供在實(shí)驗(yàn)室使用一二年即報(bào)廢。
2.可伐材料封接頭。采用公知的鐵鎳鈷三元合金材料即可伐材料，同用膨脹系數(shù)相似材料制作的激光管管體熔封，再用過渡性玻璃材料實(shí)現(xiàn)與膜片的封接，通過可調(diào)節(jié)的可伐頭結(jié)構(gòu)來保證膜片鏡面與激光管管體的垂直度，因此需要解決可伐頭結(jié)構(gòu)的精加工、熱處理、可伐材料、過渡性材料以及相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備。
3.低熔點(diǎn)玻璃封接頭。采用多次的過渡性玻璃材料實(shí)現(xiàn)對(duì)激光管的封接頭膜片和管體的封接，其最后一次過渡性材料為低熔點(diǎn)玻璃封接，用研磨封接頭保證膜片與激光管管體的垂直度，這就需要提供一系列的過渡性玻璃材料和低熔點(diǎn)玻璃粉作為封接材料，並配上一整套工夾具，制造工藝流程復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的是提供一種氣體激光管封接頭與膜片直接封接的全封閉型的新結(jié)構(gòu)，采用目前玻璃儀器制造業(yè)公知的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)激光管封接頭對(duì)膜片的一次高溫熔封，所制成的氣體激光管具有不漏氣、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，選用材料簡(jiǎn)單合理，不需要一系列過渡性玻璃，工夾具及工藝簡(jiǎn)便成本較低，效率高。
本實(shí)用新型的基本構(gòu)思是依據(jù)公知的玻璃封接理論和技術(shù)，在玻璃與玻璃焊接時(shí)，它們之間的膨脹系數(shù)差可允許范圍在5～7×10－7，因此本實(shí)用新型采取以下新構(gòu)思1.采用與氣體激光管管體的玻璃材料的膨脹系數(shù)相匹配的玻璃材料，制作激光管封接頭和膜片，膜片可先進(jìn)行真空鍍膜加工；2.改變沿用的氣體激光管封接頭的形狀和結(jié)構(gòu)。由于氣體激光管封接頭和膜片的封接需要加熱，但無論是高溫還是低溫加熱，封接頭的端面都會(huì)受熱而變形，使膜片鏡面與激光管管體之間的垂直度發(fā)生偏離，一但封接頭冷卻則會(huì)產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象。為了確保垂直度，避免爆裂現(xiàn)象，本實(shí)用新型將激光管封接頭的結(jié)構(gòu)制成
形的圓環(huán)狀管口，它是由一個(gè)相鄰的二支玻璃管套接而成的，這個(gè)
形圓環(huán)狀管口有二個(gè)圓環(huán)和一個(gè)凹形圓環(huán)槽，其中一個(gè)內(nèi)圓環(huán)玻璃管口的端面作為膜片的支撐和基準(zhǔn)面，另一個(gè)外圓環(huán)玻璃管口的端面與膜片外圓邊緣接觸接受高溫熔封，二個(gè)圓環(huán)玻璃管之間的凹形圓環(huán)槽形成的空間起隔熱作用。當(dāng)外圓環(huán)玻璃管口在高溫熔封時(shí)，內(nèi)圓環(huán)玻璃管口的基準(zhǔn)面和膜片鏡面均不受影響，這是因?yàn)榘夹螆A環(huán)槽的空間隔熱，內(nèi)圓環(huán)玻璃管口的端面受熱低，作為支撐和基準(zhǔn)，不會(huì)和外圓環(huán)玻璃管口同時(shí)熔化變形，這樣便基本上保持了膜片鏡面和激光管管體之間垂直度，因此實(shí)現(xiàn)了一次高溫熔封。
圖1為公知的可伐式激光管封接頭結(jié)構(gòu)，其主要部件為調(diào)節(jié)螺絲1，可伐封接頭突肩2，膜片4，膜片鏡面5，可伐頭突肩薄壁3，可伐封接頭與膜片封接處6，激光管管體7。從圖1中所示可知，可伐封接頭與膜片封接6后，其垂直度發(fā)生偏離，可采用調(diào)節(jié)螺絲1調(diào)整，由于位于可伐封接頭突肩之間的可伐頭突肩薄壁3處，較之其附近的管壁厚，在加熱后易形變，達(dá)到糾正垂直度偏離的目的。
圖2為本實(shí)用新型所提供的激光管封接頭新結(jié)構(gòu)，其主要部件為內(nèi)圓環(huán)玻璃管1，外圓環(huán)玻璃管2，凹形圓環(huán)槽3，激光管封接頭的封接腳4，激光管管體的封接腳5，膜片6，膜片鏡面7。本實(shí)用新型所提供的激光管二端的封接頭結(jié)構(gòu)相同，示圖省略。
本實(shí)用新型的實(shí)施例如下1.用膨脹系數(shù)為30～32×10－7的高溫硼硅酸鹽玻璃制成外徑為20毫米，壁厚為1.5毫米，管長15毫米的玻璃管，即激光管封接頭的外圓玻璃管2，和制成內(nèi)徑為12毫米，壁厚為1.5毫米，管長30毫米的玻璃管，即激光管封接頭的內(nèi)圓環(huán)玻璃管1，在煤氣燈火焰上加工，將內(nèi)外圓環(huán)玻璃管1和2，燒制成
形的圓環(huán)狀玻璃管口如圖2所示。
2.用前述高溫硼硅酸鹽玻璃制成外徑為20毫米，厚度為1.5毫米左右的膜片基板，然后用公知的真空鍍膜技術(shù)鍍膜，制成激光管的膜片6，如圖2中所示。
3.將激光管封接頭的封接腳4與激光管管體的封接腳5，高溫熔接成圖2所示狀態(tài)，完成激光管毛坯制作如圖3所示。
4.將激光管毛坯和平行光管置于同一水平中心位置，固定在工作臺(tái)上，調(diào)節(jié)平行光管使激光管管體中毛細(xì)管之前后端都被平行光管的十字差線四等分，然后取下激光管毛坯，用金剛砂之類研磨圓環(huán)狀玻璃管管口(即二個(gè)圓環(huán)的)端面，直到膜片6放在經(jīng)研磨的端面上后，達(dá)到平行光管中的十字差線和膜片鏡面7的反射十字差相重合，這樣就保證了激光管管體與膜片之間的垂直度。
5.將激光管管體毛坯垂直固定在豎式車床上，膜片6放置在經(jīng)研磨校準(zhǔn)的圓環(huán)狀玻璃管管口的端面上，用鐵球加石英墊圈抵壓在膜片6的外平面上，然后開啟車床，車頭主軸以轉(zhuǎn)速18～20轉(zhuǎn)／分鐘的速度旋轉(zhuǎn)，將針尖狀煤氣火焰頭約溫度在1000℃左右，對(duì)準(zhǔn)膜片6的外圓邊緣和圓環(huán)狀玻璃管管口的接縫處，火焰與膜片的外圓邊的圓周成切線方向，加溫?zé)Y(jié)接縫處最外邊的一小部位，直到完全熔封牢為止。
至此，本實(shí)用新型所提供的激光管封接頭制作完成。
采用本實(shí)用新型所提供的新結(jié)構(gòu)激光管封接頭制成的氣體激光管，經(jīng)專用設(shè)備測(cè)試和專家鑒定，同目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比效果較好，其主要技術(shù)性能可參見對(duì)比表如下
新結(jié)構(gòu)管子主要技術(shù)參數(shù)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較
采用本實(shí)用新型所提供的新結(jié)構(gòu)激光管封接頭制成的氣體激光管，結(jié)構(gòu)緊湊合理，簡(jiǎn)化了氣體激光管封接頭同膜片封接的制作工藝，取用材料簡(jiǎn)單，特別是可應(yīng)用目前國內(nèi)玻璃儀器制造業(yè)已有的技術(shù)裝備，制作出質(zhì)量高壽命長成本低的氣體激光管，具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種氣體激光管封接頭，包括圓環(huán)狀管口、膜片和激光管管體，其特征在于位于激光管二端的同激光管管體相聯(lián)結(jié)的激光管封接頭，由一個(gè)相鄰的二支玻璃管套制成呈
形圓環(huán)狀管口即內(nèi)圓環(huán)、外圓環(huán)和一個(gè)在內(nèi)圓環(huán)與外圓環(huán)中間的呈凹形空間的圓環(huán)形凹槽組成，圓環(huán)狀管口的外圓環(huán)的端面同膜片熔封成一體，封接頭的圓環(huán)狀管口相對(duì)的另一端同激光管管體熔封成一體。
2.按權(quán)利要求
1所述的激光管封接頭，其特征在于圓環(huán)狀管口是采用膨脹系數(shù)為30～32×10－7的耐高溫硼硅酸鹽玻璃材料制成的玻璃管，其外圓環(huán)玻璃管的最佳尺寸外徑為20毫米，壁厚為1.5毫米，內(nèi)圓環(huán)玻璃管的最佳尺寸外徑為12毫米，壁厚為1.5毫米，管長為30毫米，膜片所用的材料和圓環(huán)狀管口所用的材料相匹配，膜片的最佳尺寸外徑為20毫米，厚度為1.5毫米。
3.按權(quán)利要求
1所述的激光管封接頭，其特征在于位于內(nèi)圓環(huán)和外圓環(huán)之間的圓環(huán)形凹槽，其最佳尺寸寬度為1.5毫米，深度為2毫米時(shí)，可形成最佳隔熱效果的空間。
4.按權(quán)利要求
1所述的激光管封接頭，其特征在于內(nèi)圓環(huán)的端面是膜片的支撐和垂直度的基準(zhǔn)，並且同膜片相接觸的面相吻合。
5.按權(quán)利要求
1所述的激光管封接頭，其特征在于外圓環(huán)的端面同膜片外圓邊緣高溫熔封，膜片鏡面和激光管管體保持同軸。
專利摘要
本實(shí)用新型提供了一種新結(jié)構(gòu)的氣體激光管封接頭，結(jié)構(gòu)緊湊合理，取用材料簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了氣體激光管封接頭同膜片封接的制作工藝，實(shí)現(xiàn)一次高溫熔封，特別是可應(yīng)用目前國內(nèi)玻璃儀器制造業(yè)已有的技術(shù)裝備，制作出質(zhì)量高壽命長成本低的氣體激光管。
文檔編號(hào)H01S3/02GK87207445SQ87207445
公開日1988年4月27日 申請(qǐng)日期1987年9月1日
發(fā)明者嚴(yán)忠正, 姜宗余, 黃之平, 徐耀銘, 陳震林, 許根義 申請(qǐng)人:上海玻璃儀器一廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan