CN102489858B - 一种场发射电子源发射体焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场发射电子源发射体焊接装置。本发明的焊接装置包括用于调整焊接件位置的位移架和在位移架上固定点焊平台板，在固定点焊平台板的一端设置有陶瓷座安装架，用于安装灯丝陶瓷座；在点焊平台板的一端设置有钨丝安装平台，用于放置钨丝。本发明的焊接装置，通过调整焊接件位置，能够确保焊接精度，用于专门焊接场发射电子源。本发明的场发射电子源发射体焊接装置，焊接件安装简单，焊接定位容易，焊接强度高，氧化问题不明显，焊接成本低，成功率高。

Description

一种场发射电子源发射体焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接装置，具体涉及一种场发射电子源发射体焊接装置。

背景技术

场发射电子显微镜作为人类探索微观世界的重要工具，以其独特的高分辨及分析性能，被广泛地应用于材料科学、生命科学、半导体工业以及地质、能源、医疗、制药等诸多领域，在人类科学研究和工业生产中发挥着巨大作用。

场发射电子源是场发射电镜的核心部件之一，电子枪性能的主要参数包括电子枪的发射电流密度、束流分布、束斑形状等。其性能直接影响着电子显微镜的分辨本领。

如图1所示，场发射电子源包括：带有两个电极02的陶瓷座01；焊接在陶瓷座的电极上的V型发叉钨丝03；以及焊接在V型发叉钨丝的尖端的单晶钨丝04。其中单晶钨丝的直径为0.1-0.2mm。将陶瓷座装入圆筒状的栅帽中，使单晶钨丝穿过栅帽顶端中心处直径为0.35-0.4mm的小孔，并且要求单晶钨丝位于栅帽孔的中心，偏心度小于10微米，从而构成场发射电子源发射体。

在场发射电子源发射体中，如何精确的焊接V型发叉钨丝和单晶钨丝，是保证其与栅帽安装精度的关键。目前，通常采用的焊接技术有：激光焊接、电子束焊接、和点焊机电阻焊接等。激光焊接可以实现高温焊接，具有很好的焊接强度，但由于被焊接物尺寸太小，焊接精度难以保证，此外，普通的激光焊接机都是在空气下焊接，高温下，被焊接件极易被氧化，即便采用氩气保护，氧化现象依然严重。电子束焊接是在真空腔里实现的，没有氧化问题，同时焊接强度高，但是在焊接真空腔中焊接小目标，精确定位是非常困难的，而且焊接成本太高。因此，通常采用点焊机电阻焊接法来焊接场发射电子源的V型发叉钨丝和单晶钨丝。

点焊机电阻焊接法是采用双面双点过流焊接的原理，用两个电极夹住焊接件，并在两个电极上施加一定的压力，使两个电极和被焊接件在压力下形成一定的接触，然后在它们之间通上强电流，焊接电流从一电极流经焊接件和另一电极时，在两接触点上形成瞬间的热熔接，焊接电流瞬间从焊接件的表面流过，不伤及被焊件的内部结构，能使焊接件形成良好的焊接。

发明内容

为了满足场发射电子源的焊接要求，本发明以一台普通的点焊机为基础，对焊接头进行改造，在普通的点焊机上设计安装了一套可以调整焊接件位置的场发射电子源发射体焊接装置，用于固定陶瓷座、V型发叉钨丝和单晶钨丝，以确保焊接精度。

本发明的目的在于提供一种场发射电子源发射体焊接装置。

本发明的焊接装置包括用于调整焊接件位置的位移架以及固定在位移架上的点焊平台，在点焊平台的一侧设置有陶瓷座安装架，用于安装灯丝陶瓷座；在点焊平台的另一侧设置有钨丝安装平台，用于放置钨丝。

位移架包括：用于控制点焊平台的垂直移动的垂直移动板；以及安装在其上的用于控制点焊平台的水平移动的水平移动板。垂直移动板进一步包括垂直固定板、垂直轨道和垂直滑块，其中，垂直轨道安装在垂直固定板上，垂直滑块安装在垂直轨道上。水平移动板进一步包括水平固定板、水平轨道和水平滑块，其中水平固定板安装在垂直滑块上，水平轨道安装在水平固定板上，以及水平滑块安装在水平轨道上。

垂直固定板安装在支撑架的前端。支撑架安装在焊平台连接环的一个侧面上，连接环通过连接环通孔安装在点焊机的焊头支撑杆上。

连接环主要起两个作用：第一是固定安装点焊平台；第二是它可以以焊头支撑杆为轴旋转，来调节点焊平台在水平面内以焊头支撑杆为轴的旋转运动。

点焊平台进一步包括：在位移架的顶端固定有点焊平台支撑托；在点焊平台支撑托的一侧设置有陶瓷座安装架，用于安装陶瓷座；在点焊平台支撑托的另一侧的两边各设置有一个水平调节块，用于调节钨丝的水平位置；以及在水平调节块之间放置钨丝安装平台。

陶瓷座安装架的中间有个圆柱形通孔，其孔径与灯丝陶瓷座的直径一致；在孔的前端设置有限位面，用于控制灯丝陶瓷座出孔的长度；在陶瓷座安装架的一侧设置有陶瓷座定位销，用于固定灯丝陶瓷座。

在钨丝安装平台的表面刻有V型发叉钨丝和单晶钨丝安放定位槽，用于放置钨丝；在钨丝安装平台的上面放置有一块透明压块，在透明压块的中央有一个螺钉，通过螺钉可以使透明压块压住钨丝。

在每个水平调节块上各设置有一个调节旋钮，用于调节钨丝安装平台的钨丝安放定位槽和灯丝陶瓷座在水平面内的同心位置，为了保证同心位置的精度，这个同心位置的调整是在测量显微镜下完成的。

本发明的有益效果：

本发明的焊接装置，通过调整焊接件位置，能够确保焊接精度，用于专门焊接场发射电子源。本发明的场发射电子源发射体焊接装置，焊接件安装简单，焊接定位容易，焊接强度高，氧化问题不明显，焊接成本低，成功率高。

附图说明

图1为场发射电子源的结构示意图；

图2为本发明的场发射电子源发射体焊接装置的结构示意图；

图3(a)为本发明的焊接装置的连接环的示意图，(b)为连接环安装在点焊机上的示意图；

图4为本发明的焊接装置的垂直移动板的示意图；

图5为本发明的焊接装置的水平移动板的示意图；

图6为本发明的焊接装置的点焊平台的示意图；

图7为本发明的焊接装置安装在点焊机上的整体结构的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图详描述本发明的实施方式。

如图2所示，本发明的场发射电子源发射体焊接装置包括连接环1、支撑架2、垂直移动板3、水平移动板4和点焊平台5。

如图3(a)所示，连接环1上设置有连接环通孔11。如图3(b)所示，连接环1通过连接环通孔11安装在点焊机的焊头支撑杆61上，支撑架2安装在焊平台连接环1的一个侧面上，垂直移动板3的垂直固定板31安装在支撑架2的前端。

如图4所示，垂直移动板3进一步包括垂直固定板31、垂直轨道32和垂直滑块33，其中，在垂直固定板31上安装垂直轨道32，在垂直轨道32上安装垂直滑块33。水平固定板41安装在垂直滑块33上。

如图5所示，水平移动板4进一步包括水平固定板41、水平轨道42和水平滑块43，其中在水平固定板41上安装水平轨道42，以及在水平轨道42安装水平滑块43。在水平滑块43的顶端固定点焊平台支撑托51。

如图6所示，点焊平台5进一步包括：在水平滑块43的顶端固定点焊平台支撑托51；在点焊平台支撑托51的一侧设置有陶瓷座安装架52，用于安装陶瓷座；在点焊平台支撑托51的另一侧的两边各设置有一个水平调节块53，用于调节钨丝的水平位置；以及在水平调节块53之间放置钨丝安装平台54。

陶瓷座安装架52的中间有个圆柱形通孔521，其孔径与灯丝陶瓷座的直径一致；在孔521的前端设置有限位面，用于控制灯丝陶瓷座出孔的长度；在陶瓷座安装架52的一侧设置有陶瓷座定位销522，用于固定灯丝陶瓷座。

在钨丝安装平台54的表面刻有V型发叉钨丝和单晶钨丝安放定位槽541和542，在钨丝安装平台54的上面放置有一块透明压块543，在透明压块543的中央有一个螺钉，通过螺钉可以使透明压块543压住钨丝。

在每个水平调节块53上各设置有一个调节旋钮531，用于调节钨丝安装平台的钨丝安放定位槽和灯丝陶瓷在水平面内的同心位置。

图7为本发明的焊接装置安装在点焊机上的整体结构的示意图。

本发明的装置的电焊方法包括以下步骤：

1)旋转连接环1，使整个点焊平台5离开点焊头62；

2)在钨丝安装平台54表面的V型发叉钨丝和单晶钨丝安放定位槽541和542内放入V型发叉钨丝和单晶钨丝，再用透明压块543通过螺钉将它们压住；

3)在点焊平台支撑托上的陶瓷座安装架52内装入灯丝陶瓷座，旋转灯丝陶瓷座使得两个焊接柱63与发叉钨丝的两端接触，用定位螺钉固定灯丝陶瓷座；

4)通过旋转连接环1并调节垂直移动板3和水平移动板4，将焊接点放在点焊头62上；

5)选择好焊接条件，踩下点焊头，压住焊接件，启动点焊。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施方式所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种焊接装置，用于焊接场发射电子源发射体，其特征在于，所述焊接装置包括用于调整焊接件位置的位移架以及固定在位移架上的点焊平台（5），在点焊平台（5）的一侧设置有陶瓷座安装架（52），用于安装灯丝陶瓷座；在固定点焊平台（5）的另一侧设置有钨丝安装平台（54），用于放置钨丝；所述钨丝安装平台（54）的表面刻有V型发叉钨丝安放定位槽（541）和单晶钨丝安放定位槽（542）；所述单晶钨丝安放定位槽（542）和灯丝陶瓷座在水平面内处于同心位置；所述位移架包括：用于控制点焊平台（5）的垂直移动的垂直移动板（3），以及安装在其上的用于控制点焊平台（5）的水平移动的水平移动板（4）；所述垂直移动板（3）进一步包括垂直固定板（31）、垂直轨道（32）和垂直滑块（33），其中，垂直轨道（32）安装在垂直固定板（31）上，垂直滑块（33）安装在垂直轨道（32）上；所述水平移动板（4）进一步包括水平固定板（41）、水平轨道（42）和水平滑块（43），其中水平固定板（41）安装在垂直滑块（33）上，水平轨道（42）安装在水平固定板（41）上，以及水平滑块（43）安装在水平轨道（42）上；所述垂直移动板（3）的垂直固定板（31）安装在支撑架（2）的前端；所述支撑架（2）安装在点焊平台连接环（1）的一个侧面上，连接环（1）通过连接环通孔（11）安装在点焊机的焊头支撑杆（61）上。

2.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述点焊平台（5）包括：位移架的顶端固定有点焊平台支撑托（51）；在点焊平台支撑托（51）的一侧设置有陶瓷座安装架（52）；在点焊平台支撑托（51）的另一侧的两边各设置有一个水平调节块（53）；以及在水平调节块（53）之间放置钨丝安装平台（54）。

3.如权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，所述陶瓷座安装架（52）的中间有个圆柱形通孔（521），其孔径与灯丝陶瓷座的直径一致；在圆柱形通孔（521）的前端设置有限位面；在陶瓷座安装架（52）的一侧设置有陶瓷座定位销（522）。

4.如权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，在钨丝安装平台（54）的表面刻有V型发叉钨丝安放定位槽（541）和单晶钨丝安放定位槽（542），在钨丝安装平台（54）的上面放置有一块透明压块（543）。

5.如权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，在每个水平调节块（53）上各设置有一个调节旋钮（531）。

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