CN103715045B

CN103715045B - 一种铍窗及其封接方法

Info

Publication number: CN103715045B
Application number: CN201310749759.5A
Authority: CN
Inventors: 赛小锋; 韦永林; 曹希斌; 田进寿; 刘永安; 盛立志
Original assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Current assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103715045A

Abstract

本发明提供一种铍窗及其封接方法，解决现有铍窗结构及其封接方法密闭性不好、不耐烘烤的技术问题。本发明的铍窗，包括封接环以及置于封接环上方的铍窗片，铍窗片下表面的封接边缘区域镀有一层金属镍，铍窗片下表面的封接边缘区域与封接环的封接面焊接。铍窗片的封接边缘区域电镀有一层金属镍，可以增加铍窗片和封接焊料之间的浸润性，有效提高铍窗的封接成活率。

Description

一种铍窗及其封接方法

技术领域

本发明属于X射线像增强器用铍窗封接领域，具体涉及一种铍窗及其封接方法。

背景技术

X射线像增强器是手提式X射线检测仪、X射线机器视觉系统的核心器件，由其所组成的仪器主要应用于人体四肢骨折检查、线路板及线路板焊点等的检测。X射线像增强器的输入窗通常选用对X射线透过率高的金属材料封接而成。X射线像增强器常用的输入窗为金属钛窗和铝窗，因为金属铍比金属钛、铝对X射线的透过率高得多，获得同样清晰的图像所需的X射线强度和计量都会低很多，因此，无论是对人身安全和环境保护采用金属铍作为X射线真空器件的输入窗都是最佳的选择。

铍一般采用钎焊和扩散焊方法。但金属铍窗的封接相对常用的钛输入窗和铝输入窗的封接而言会困难一些。钎焊要用铅基封接焊料和银基封接焊料.但无论是何种封接焊料，在铍表面的润湿性和流动性都较差，且铍易于氧化，增加了铍窗钎焊的难度。另外，铍窗的钎焊也不宜在过高的温度下进行，铍在高温下易于扩散，形成钎缝界面的孔洞。

对X射线真空器件而言，由于在制作过程中需要对器件进行400℃左右烘烤去气，故只能采用真空钎焊的方法制备X射线输入窗，可同时保证其真空气密性和耐烘烤的要求。专利200510040724.X提到采用胶粘的办法制备铍窗的方法只适用于不需要高温烘烤的密封条件下使用。

采用常规的钛输入窗封接方法封接小尺寸铍窗其封接成活率极低，大尺寸铍窗的封接难度可想而知。

发明内容

本发明的目的是：提供一种铍窗及其封接方法，解决现有铍窗结构及其封接方法密闭性不好、不耐烘烤的技术问题。

本发明是这样实现的：

一种铍窗，包括封接环以及置于封接环上方的铍窗片，其特殊之处在于：铍窗片下表面的封接边缘区域镀有一层金属镍，铍窗片下表面的封接边缘区域与封接环的封接面焊接。

上述铍窗还包括位于铍窗片上方的封接隔离环，所述铍窗片、封接环以及封接隔离环同轴，铍窗片上表面的封接边缘区域镀有一层金属镍，封接隔离环与铍窗片上表面的封接边缘区域焊接。

上述封接环的封接面的内边缘设置有倒角。

上述铍窗片的直径比封接隔离环的外边缘的直径小。

一种铍窗封接方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】去除铍窗片的表面的铍氧化膜后，在铍窗片的上下表面的有效输入面涂保护漆，在铍窗片的下表面的封接边缘区域镀一层金属镍；

2】将铍窗的各个部分固定在封接胎具内：

封接胎具包括封接底座、封接定位环以及封接压块，封接底座的中心设置有定位槽，定位槽用于容纳铍窗的封接环，封接定位环置于封接底座上并与封接底座扣合，封接定位环用于定位封接压块，固定封接压块插入封接定位环的环内；

将封接环放在封接底座的定位槽内，然后将封接焊料放置于封接环的封接面处，铍窗片下表面的封接边缘区域与封接焊料位置对准；

将封接定位环固定在封接底座上，将封接压块插入封接定位环内，并压在铍窗片上；

3】封接铍窗：

3.1】启动真空炉，升起真空炉钟罩，将封接底座、封接压块、封接定位环、铍窗作为整体放置于真空炉内托盘上，降下真空炉钟罩，设定铍窗封接工艺程序；

3.2】启动铍窗封接工艺程序，依次完成抽真空、系统升温、保温和降温的步骤，完成铍窗的真空封接。

较优的，上述步骤1】中，在铍窗片的上表面的封接边缘区域镀一层金属镍；步骤2】中，将封接隔离环的封接面与铍窗片上表面的封接边缘区域对准；铍窗片、封接环以及封接隔离环同轴；封接压块压在封接隔离环上。

较优的，步骤2】中，上述述封接环的封接面边缘设置有倒角。

上述铍窗片的直径比封接隔离环的外边缘的直径小。

上述封接焊料为AgCu28，所述焊料为厚0.1mm、宽3mm的圆环，圆环外径为16～106mm。

上述铍窗片的厚度为0.1～0.3mm，铍窗片的直径为15～105mm；封接隔离环厚度为0.5mm～1mm，封接隔离环的宽度为3mm～5mm，封接隔离环的内径为10mm～100mm，封接隔离环的外径为16～106mm。

上述步骤2】中，所述封接底座上设置有排气槽。

本发明的优点是：

（1）铍窗片的封接边缘区域电镀有一层金属镍，可以增加铍窗片和封接焊料之间的浸润性，有效提高铍窗的封接成活率。

（2）封接环的封接面的内边缘设置有倒角，防止焊料扩散到铍窗片的有效输入面。

（3）铍窗片的直径比封接环和封接隔离环的直径稍小，焊料熔化后会利用封接环和封接隔离环边缘之间的微小缝隙产生毛细作用而形成良好的真空密封。

（4）利用封接定位环将封接压块定位可以防止封接焊料熔化后造成封接压块及铍窗的移动。

（5）本发明可实现大尺寸铍窗的真空密封封接。该封接技术同样可以用于大尺寸钛窗、铝窗的封接。主要应用于X射线像增强器、大头管等的输入窗。

附图说明

图1为本发明实施例一铍窗的结构剖视图；

图2为本发明实施例二铍窗的结构剖视图；

图3为铍窗结构局部放大示意图；

图4为本发明铍窗的封接方法示意图。

其中：1-封接压块；2-封接定位环；3-封接底座；4-铍窗；41-封接环；42-封接隔离环；43-封接焊料；44-铍窗片；5-镍；6-倒角。

具体实施方式

实施例一，如图1，该铍窗，包括封接环41以及置于封接环41上方的铍窗片44，铍窗片44下表面的封接边缘区域镀有一层金属镍5，铍窗片44下表面的封接边缘区域与封接环41的封接面焊接。

实施例二，如图2，该铍窗还包括位于铍窗片44上方的封接隔离环42，所述铍窗片44、封接环41以及封接隔离环42同轴，铍窗片44上表面的封接边缘区域镀有一层金属镍5，封接隔离环42与铍窗片44上表面的封接边缘区域焊接。

较优的，封接环41的封接面的内边缘设置有倒角6，防止焊料扩散到铍窗片的有效输入面。

较优的，铍窗片44的直径比封接隔离环42的外边缘的直径小。焊料熔化后会利用封接环和封接隔离环边缘之间的微小缝隙产生毛细作用而形成良好的真空密封。

在真空环境下封接铍窗的方法，包括以下步骤：

铍窗的封接胎具在铍窗钎焊前一定要清洗干净。封接胎具包括封接底座3、封接定位环2以及封接压块1，封接底座3的中心设置有定位槽，定位槽用于容纳封接环41，封接定位环2与封接底座3扣合，封接定位环2用于定位封接压块1，固定封接压块1插入封接定位环2的环内。

铍窗片44的表面有一层铍氧化膜，会阻碍封接焊料43的润湿，因此在铍窗钎焊前必须去除。铍窗片44洗液成分为：铬酐50g，浓缩磷酸450mL，浓硫酸26mL。铍窗片44浸入60℃的此溶液中浸泡1～3min，取出后用清水冲洗干净，烘干备用。

对于实施例一的铍窗，将去除氧化层的铍窗片44的下表面的有效输入面涂保护漆，整个上表面涂保护漆。在铍窗片的下表面的封接边缘区域镀一层金属镍；将封接环放在封接底座的定位槽内，然后将封接焊料放置于封接环的封接面处，铍窗片下表面的封接边缘区域与封接焊料位置对准；将封接定位环固定在封接底座上，将封接压块插入封接定位环内，并压在铍窗片上；启动真空炉，升起真空炉钟罩，将封接底座、封接压块、封接定位环、铍窗作为整体放置于真空炉内托盘上，降下真空炉钟罩，设定铍窗封接工艺程序；启动铍窗封接工艺程序，依次完成抽真空、系统升温、保温和降温的步骤，完成铍窗的真空封接。封接真空度为3×10^-3Pa；升温时间为15分钟，保温温度为780～820℃；保温时间为10～25分钟。

对于实施例二的铍窗，将去除氧化层的铍窗片44的下表面的有效输入面以及上表面的有效输入面涂保护漆。在铍窗片的下表面的封接边缘区域以及上表面的封接边缘区域镀一层金属镍；如图3和4，将封接环41放在带有排气槽的封接底座3的定位槽内，然后依次将封接焊料43、铍窗片44、封接隔离环42放在封接环41内的相应位置上并与封接环41保持同心，再将封接定位环2放在封接底座3上，最后将封接压块1插入封接定位环2内压在封接隔离环42上。启动真空炉，升起真空炉钟罩，将封接底座、封接压块、封接定位环、铍窗作为整体放置于真空炉内托盘上，降下真空炉钟罩，设定铍窗封接工艺程序；启动铍窗封接工艺程序，依次完成抽真空、系统升温、保温和降温的步骤，完成铍窗的真空封接。封接真空度为3×10^-3Pa；升温时间为15分钟，保温温度为780～820℃；保温时间为10～25分钟。

封接焊料43采用AgCu28,封接焊料为厚0.1mm宽3mm的圆环，圆环外径为16～106mm；铍窗片44的厚度为0.1～0.3mm，直径范围在15～105mm内；封接隔离环42厚度为0.5mm～1mm，封接隔离环42的宽度为3mm～5mm，封接隔离环42内径为10mm～100mm，封接隔离环42的外径为16～106mm。

Claims

1.一种铍窗封接方法，其特征在于：包括以下步骤：

2】将铍窗的各个部分固定在封接胎具内：

3】封接铍窗：

2.根据权利要求1所述的铍窗封接方法，其特征在于：

所述步骤1】中，在铍窗片的上表面的封接边缘区域镀一层金属镍；

所述步骤2】中，将封接隔离环的封接面与铍窗片上表面的封接边缘区域对准；铍窗片、封接环以及封接隔离环同轴；封接压块压在封接隔离环上。

3.根据权利要求1或2所述的铍窗封接方法，其特征在于：步骤2】中，所述封接环的封接面边缘设置有倒角。

4.根据权利要求3所述的铍窗封接方法，其特征在于：步骤2】中，所述铍窗片的直径比封接隔离环的外径小。

5.根据权利要求4所述的铍窗封接方法，其特征在于：步骤2】中，所述封接底座上设置有排气槽。

6.根据权利要求5所述的铍窗封接方法，其特征在于：所述封接焊料为AgCu28，所述焊料为厚0.1mm、宽3mm的圆环，圆环外径为16～106mm；铍窗片的厚度为0.1～0.3mm，铍窗片的直径为15～105mm；封接隔离环厚度为0.5mm～1mm，封接隔离环的宽度为3mm～5mm，封接隔离环的内径为10mm～100mm，封接隔离环的外径为16～106mm。