CN103231163A - 钨丝焊接器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钨丝焊接器，包括金属底座、固定支架、第一绝缘硬质板、第二绝缘硬质板、第一螺纹杆、第二螺纹杆、金属杆、第一尖状金属电极、第二尖状金属电极、绝缘杆、可调变压器，其中：可调变压器的两个输出端分别连接第一尖状金属电极和第二尖状金属电极；第一螺纹杆、第二螺纹杆、固定支架依次连接在金属底座上；金属杆连接第一螺纹杆和用于夹持钨针的第二绝缘硬质板；用于夹持钨灯丝的第一绝缘硬质板连接固定支架；第二绝缘硬质板的自由端与第一绝缘硬质板的自由端之间相对设置且存在间隙；第一尖状金属电极通过绝缘杆连接第二螺纹杆。通过本发明电极与钨丝不会粘在一起，具有结构简单，且操作简单等优点。

Description

钨丝焊接器
技术领域
本发明属于光电子技术及精密仪器制造领域，主要用途是用于场发射电子显微镜电子枪中场发射钨针的焊接，具体涉及一种钨丝焊接器。
背景技术
扫描电子显微镜的电子源有三种形式：热发射电子源；冷场发射电子源；热场发射电子源。
普通热发射电子显微采用热发射电子源，将钨灯丝制成发叉形状并加热到2500K以上发射电子，这种电子源优点是制作容易，所要求的真空度不高，气压小于10-3帕即，缺点是电子源的束斑大，约为几十微米，显微镜的分辨率低。
冷场发射电子显微镜采用室温下钨针尖的场发射产生电子束，其优点是电子束斑极细，为几十纳米级，分辨率高，其不足是要求钨针尖的曲率半径小于100纳米，制作困难，且工作时要求气压在10-9帕以下，以避免高气压下残余气体分子电离后对针尖产生溅射从而损坏场发射针尖，因此设备昂贵。
热场发射电子显微镜采用高温下的场发射产生电子束，即场发射钨针焊接在可加热的钨灯丝上，工作时将钨灯丝加热至1500K～2000K，优点是钨针尖曲率半径可以大于100纳米，工作时只要求气压小于10-6帕即可，由于对场发射钨针尖和电子枪的真空度要求不高，因此热场发射电子显微镜比冷场发射电子显微镜制造成本相对要低，因此更具有竞争力，目前市场上的高分辨率扫描电子显微镜主要是热场发射电子显微镜。
热场发射电子枪的关键技术之一是将钨针精确定位焊接在钨灯丝弯曲凸出处。钨是高熔点材料（3400℃），将钨针焊接在钨灯丝上是一件很难的事情，采用市场已有的常规点焊接机反复实验都无法将钨针焊接在钨灯丝上。
发明内容
针对以上现有技术中的不足之处，本发明公开了一个钨丝焊接器，可以方便迅捷地将钨针焊接在钨灯丝上。
根据本发明的一个方面，提供一种钨丝焊接器，包括金属底座、固定支架、第一绝缘硬质板、第二绝缘硬质板、第一螺纹杆、第二螺纹杆、金属杆、第一尖状金属电极、第二尖状金属电极、绝缘杆、可调变压器，其中：
所述可调变压器的一个输出端通过导线连接所述第一尖状金属电极，所述可调变压器的另一个输出端通过导线连接所述第二尖状金属电极；所述第一螺纹杆、第二螺纹杆、固定支架依次连接在所述金属底座上；所述金属杆连接所述第一螺纹杆和用于夹持钨针的第二绝缘硬质板；用于夹持钨灯丝的所述第一绝缘硬质板连接所述固定支架；第二绝缘硬质板的自由端与第一绝缘硬质板的自由端之间相对设置且存在间隙；所述第一尖状金属电极通过绝缘杆连接所述第二螺纹杆。
优选地，所述金属杆能够沿所述第一螺纹杆的轴向上下移动。
优选地，所述第一尖状金属电极能够沿所述第二螺纹杆的轴向上下移动。
优选地，还包括钨丝，其中，所述钨丝成弯曲状夹持于所述第一绝缘硬质板。
优选地，还包括钨针，其中，所述钨针夹持于所述第二绝缘硬质板。
优选地，所述钨针的自由端向所述钨丝凹进的一侧伸出2毫米以上，所述钨针与钨丝相接触。
优选地，所述第一尖状金属电极接触所述钨针与钨丝相接触的位置，所述第二尖状金属电极接触所述钨针的自由端。
本发明所采用的技术方案是采用电流短路熔断法将钨针焊接在钨灯丝上，即在钨针自身的一小段加电压，大电流产生高温使该小段钨针熔化从而将钨针焊接在钨灯丝上。
钨针与钨灯丝的接触点即为焊接点，焊点和钨针的一个端点之间约2毫米长，在该段钨针上加约30V电压，瞬间将该段钨针燃烧熔化，由于钨针与钨灯丝接触处的温度较低，接触处的钨丝不会熔化，因此一端被熔化的钨针就焊接在钨灯丝上。
市场已有的点焊机进行焊接时使钨丝的表面局部熔化从而焊接在一起，这种点焊机在焊接过程中很容易使电极与被焊钨丝粘在一起从而使焊接失败。
与市场上已有的点焊机相比，本发明有明显的优点：
①一个电极支撑在焊点处，该处由于温度较低，电极与钨丝不会粘在一起；而另一个电极与被燃烧的钨针端点接触，钨针燃烧熔化后电极自动脱离，与钨丝也不会粘在一起。
②本发明结构简单，体积小，成本低，操作简单等。
利用本发明将钨针焊接在弯曲的钨灯丝上，进行了大量的实验，成功率在百分之八十以上。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本发明提供的钨丝焊接器的结构示意图。
图中：
1为金属底座；
2为固定支架；
3为导线；
4为第一绝缘硬质板；
5为第一螺纹杆；
6为金属杆；
7为第二绝缘硬质板；
8为第二螺纹杆；
9为第一尖状金属电极；
10为第二尖状金属电极；
11为绝缘杆；
12为可调变压器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的实施过程进行描述。
根据本发明提供的钨丝焊接器，包括金属底座1、固定支架2、第一绝缘硬质板4、第二绝缘硬质板7、第一螺纹杆5、第二螺纹杆8、金属杆6、第一尖状金属电极9、第二尖状金属电极10、绝缘杆11、可调变压器12、钨丝、钨针，其中：所述可调变压器12的一个输出端通过导线连接所述第一尖状金属电极9，所述可调变压器12的另一个输出端通过导线连接所述第二尖状金属电极10；所述第一螺纹杆5、第二螺纹杆8、固定支架2依次连接在所述金属底座1上；所述金属杆6连接所述第一螺纹杆5和用于夹持钨针的第二绝缘硬质板7；用于夹持钨灯丝的所述第一绝缘硬质板4连接所述固定支架2；第二绝缘硬质板7的自由端与第一绝缘硬质板4的自由端之间相对设置且存在间隙；所述第一尖状金属电极9通过绝缘杆11连接所述第二螺纹杆8。
在一个优选例中，所述金属杆6能够沿所述第一螺纹杆5的轴向上下移动。所述第一尖状金属电极9能够沿所述第二螺纹杆8的轴向上下移动。所述钨丝成弯曲状夹持于所述第一绝缘硬质板4。所述钨针夹持于所述第二绝缘硬质板7。所述钨针的自由端向所述钨丝凹进的一侧伸出2毫米以上，所述钨针与钨丝相接触。所述第一尖状金属电极9接触所述钨针与钨丝相接触的位置，所述第二尖状金属电极10接触所述钨针的自由端。
可调变压器12的输入电压为交流220V，输出电压为可调0～110V，可调变压器12的一个输出端通过导线接第一尖状金属电极9，另一个输出端通过导线接第二尖状金属电极10。
钨灯丝弯曲成所需要的形状后用第一绝缘硬质板4固定，需要焊接的钨针用作为绝缘夹子的第二绝缘硬质板7夹住并固定于可在螺纹杆5上下移动的紧固件金属杆6上，调节钨针的上下位置使其位于钨灯丝上需要焊接的位置处向凹进的一侧伸出约2毫米长。
调节第一尖状金属电极9的上下位置使之与钨灯丝被焊接点接触，第二尖状金属电极10使之与被焊接钨针的端点接触，在第一尖状金属电极9与第二尖状金属电极10两电极之间由于瞬间短路，使向外伸出的2毫米钨针被燃烧而熔化，钨针被焊接在钨灯丝上。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种钨丝焊接器，其特征在于，包括金属底座（1）、固定支架（2）、第一绝缘硬质板（4）、第二绝缘硬质板（7）、第一螺纹杆（5）、第二螺纹杆（8）、金属杆（6）、第一尖状金属电极（9）、第二尖状金属电极（10）、绝缘杆（11）、可调变压器（12），其中：
所述可调变压器（12）的一个输出端通过导线连接所述第一尖状金属电极（9），所述可调变压器（12）的另一个输出端通过导线连接所述第二尖状金属电极（10）；所述第一螺纹杆（5）、第二螺纹杆（8）、固定支架（2）依次连接在所述金属底座（1）上；所述金属杆（6）连接所述第一螺纹杆（5）和用于夹持钨针的所述第二绝缘硬质板（7）；用于夹持钨灯丝的所述第一绝缘硬质板（4）连接所述固定支架（2）；第二绝缘硬质板（7）的自由端与第一绝缘硬质板（4）的自由端之间相对设置且存在间隙；所述第一尖状金属电极（9）通过绝缘杆（11）连接所述第二螺纹杆（8）。
2.根据权利要求1所述的钨丝焊接器，其特征在于，所述金属杆（6）能够沿所述第一螺纹杆（5）的轴向上下移动。
3.根据权利要求1所述的钨丝焊接器，其特征在于，所述第一尖状金属电极（9）能够沿所述第二螺纹杆（8）的轴向上下移动。
4.根据权利要求1所述的钨丝焊接器，其特征在于，还包括钨丝，其中，所述钨丝成弯曲状夹持于所述第一绝缘硬质板（4）。
5.根据权利要求1或4所述的钨丝焊接器，其特征在于，还包括钨针，其中，所述钨针夹持于所述第二绝缘硬质板（7）。
6.根据权利要求5所述的钨丝焊接器，其特征在于，所述钨针的自由端向所述钨丝凹进的一侧伸出2毫米以上，所述钨针与钨丝相接触。
7.根据权利要求6所述的钨丝焊接器，其特征在于，所述第一尖状金属电极（9）接触所述钨针与钨丝相接触的位置，所述第二尖状金属电极（10）接触所述钨针的自由端。
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