CN104319214B - 一种抗振型光电探测器的封装方法 - Google Patents

Abstract

一种抗振型光电探测器的封装方法，首先在光电倍增管(4)外部缠绕聚四氟乙烯薄膜，再依次装入不锈钢套筒(6)、胶木筒(8)、磁屏蔽筒(9)和光电倍增管外壳(3)中，光电倍增管(4)的电极从光电倍增管外壳(3)后部引出，然后从光电倍增管外壳(3)后部灌胶固定各层套筒，将封装好的光电倍增管(17)与碘化钠闪烁体(18)的玻璃端窗面用胶耦合，从碘化钠闪烁体(18)后部依次套入橡胶垫圈(10)、半圆套圈(11)和法兰盘(2)，最后固定连接碘化钠闪烁体(18)和封装好的光电倍增管(17)，完成封装，该封装方法提高了光电探测器的结构强度和抗振等级。

Description

一种抗振型光电探测器的封装方法

技术领域

本发明涉及一种封装方法，特别是一种抗振型光电探测器的封装方法。

背景技术

航天器着陆时需要使用γ高度表实现低高度测量。γ高度表在航天器着陆过程中向着陆面辐射γ光子，光电探测器接收着陆面反散射的γ光子并转换成电信号，γ高度表根据γ光子的平均频率度量航天器到着陆表面的距离，光电探测器是γ高度表能够实现高度测量的关键组件。

光电探测器由碘化钠闪烁体和光电倍增管组成，光电倍增管为真空玻璃结构，其抗振性能不高，但是航天器在发射和着陆过程中都要经受较强的振动和冲击环境，为保证光电探测器在经历振动和冲击环境后仍能可靠工作，光电探测器应通过封装设计保证其满足规定量级的振动和冲击环境。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种耦合效果好、结构稳定可靠、抗振作用明显的封装方法。

本发明的技术解决方案是：一种抗振型光电探测器的封装方法，包括如下步骤：

a.在光电倍增管外部缠绕聚四氟乙烯薄膜，形成聚四氟乙烯包覆层，将缠绕聚四氟乙烯薄膜的光电倍增管放入不锈钢套筒固定；

b.将所述不锈钢套筒装入胶木筒，并在不锈钢套筒与胶木筒之间灌胶固封；

c.将所述胶木筒装入纯铁材料的磁屏蔽筒，然后将所述磁屏蔽筒装入带法兰盘的铝合金材料的光电倍增管外壳内，最后将光电倍增管的电极通过导线从光电倍增管外壳后部引出，并从光电倍增管外壳后部灌胶固定胶木筒、磁屏蔽筒和光电倍增管外壳，形成封装好的光电倍增管；

d.制作碘化钠闪烁体；

e.将封装好的光电倍增管与所述碘化钠闪烁体的玻璃端窗面用胶耦合；

f.将橡胶垫圈、半圆套圈和法兰盘依次从碘化钠闪烁体后部套入，然后将套在碘化钠闪烁体上的法兰盘与光电倍增管外壳法兰盘固定连接，完成光电探测器的整体封装。

所述制作碘化钠闪烁体的方法为：选取圆柱形的碘化钠晶体外壳，在0.5％以下的相对湿度环境中将碘化钠晶体通过定位减振部件定位并固定在碘化钠晶体外壳内，然后在碘化钠晶体与碘化钠晶体外壳间的空隙内填充氧化镁粉形成反射缓冲层，最后将碘化钠闪烁体后盖与碘化钠晶体外壳紧密结合；所述定位减振部件由聚四氟乙烯材料构成，形状为圆形套，位于碘化钠闪烁体后盖对面一端的碘化钠晶体外壳内侧底部。

所述的步骤b中灌胶固封时、步骤c中灌胶固定时或者步骤e中用胶耦合时使用的是RTV615胶。

所述的步骤c中的纯铁材料的磁屏蔽筒的外表面采用导电氧化的方式镀锌。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用胶木筒整体灌封的方式，即将胶木筒套在管子外部，二者之间采用有弹性的RTV615胶体灌封，起到绝缘、缓冲、抗振作用，可有效泄放光电倍增管经受的振动、冲击作用；

(2)本发明方法采用光耦合胶实现光电倍增管阴极光窗面与碘化钠闪烁体出光面的耦合，与现有技术中采用耦合硅油进行耦合的硬连接方式相比，可以实现碘化钠闪烁体光学窗口和光电倍增管玻璃窗口的可靠耦合，并能有效防止玻璃窗口间因挤压而碎裂；

(3)本发明方法在采用不锈钢筒和胶木筒机械结构的基础上，还采用光电倍增管外壳法兰盘实现与碘化钠闪烁体的固定，进一步提高了光电探测器的抗振强度。

附图说明

图1为本发明光电探测器封装结构示意图，其中1为碘化钠闪烁体外壳，2为法兰盘，3为光电倍增管外壳，4为光电倍增管，5为聚四氟乙烯包覆层，6为不锈钢套筒，7为RTV615层，8为胶木筒，9为磁屏蔽筒，10为橡胶垫圈，11为半圆套圈，12为碘化钠晶体，13为碘化钠闪烁体后盖，14为定位减振部件；

图2a为本发明光电倍增管封装结构剖面图的正视图，图2b为本发明光电倍增管封装结构剖面图的俯视图，其中3为光电倍增管外壳，厚度为1mm，4为光电倍增管，5为聚四氟乙烯包覆层，6为不锈钢套筒，厚度为0.6mm，7为RTV615层，厚度为3mm，8为胶木筒，厚度为1mm，9为磁屏蔽筒，厚度为1mm；

图3为本发明光电倍增管灌胶模具示意图，其中4为光电倍增管，6为不锈钢套筒，8为胶木筒，15为灌胶层，16为模具；

图4为本发明光电探测器分离组装示意图，其中2为法兰盘，10为橡胶垫圈，11为半圆套圈，17为封装好的光电倍增管，18为碘化钠闪烁体。

具体实施方式

本发明方法首先在光电倍增管4外部缠绕聚四氟乙烯薄膜，将其嵌入不锈钢套筒6内固定，再装入胶木筒8内，在胶木筒8与不锈钢套筒6之间灌胶固封，依次装入表面镀锌(导电氧化)的纯铁材料的磁屏蔽筒9和带法兰盘的铝合金材料的光电倍增管外壳3中，光电倍增管4的电极通过导线从光电倍增管外壳3后部引出，然后从光电倍增管外壳3后部灌胶以固定各层套筒，形成封装好的光电倍增管17，将封装好的光电倍增管17与碘化钠闪烁体18的玻璃端窗面采用光耦合胶进行耦合，从碘化钠闪烁体18后部依次套入橡胶垫圈10、半圆套圈11和法兰盘2，最后将碘化钠闪烁体部分的法兰盘2与光电倍增管外壳法兰盘通过四个M3螺钉拧紧，完成抗振型光电探测器的封装，实现封装好的光电倍增管17和碘化钠闪烁体18的可靠耦合，提高光电探测器的结构强度和抗振等级。固封所用的胶可以使用低释气、拉伸强度好、收缩率小的RTV615胶。所述碘化钠闪烁体18的玻璃端窗面是碘化钠闪烁体后盖13对面一侧的碘化钠闪烁体18的圆形端面。

光电探测器包括碘化钠闪烁体18和光电倍增管4，碘化钠闪烁体18用于接收γ射线并产生微光脉冲，光电倍增管4用于实现光电变换后输出微弱的光脉冲电流信号。碘化钠闪烁体18主要由碘化钠晶体12、反射缓冲层、定位减振部件14、碘化钠闪烁体后盖13和碘化钠晶体外壳组成，碘化钠晶体12应在0.5％以下的相对湿度环境中进行封装以解决潮解问题，碘化钠晶体12通过聚四氟乙烯材料的定位减振部件14定位并固定在碘化钠晶体外壳内，碘化钠晶体12与碘化钠晶体外壳间的空隙内填充氧化镁粉形成反射缓冲层，定位减振部件14和反射缓冲层可以增强碘化钠晶体12的抗振能力，碘化钠闪烁体后盖13与碘化钠晶体外壳紧密结合以确保碘化钠晶体12的密封性能。图1所示为本发明光电探测器封装结构示意图。

光电倍增管4由光电倍增管裸管及其外围电路组成，光电倍增管裸管由光阴极、倍增极和阳极输出端组成，外围电路由阻容器件组成并实现各倍增极之间的分压。光电倍增管4的光阴极收集碘化钠闪烁体产生的光信号并激发产生光电子，光电子经各倍增极实现电子加速和信号放大，最后由阳极输出电流脉冲信号。图2所示为本发明光电倍增管封装结构剖面图，聚四氟乙烯薄膜包覆于光电倍增管4侧面，用于对光电倍增管4进行软保护；不锈钢套筒6用于配合聚四氟乙烯包覆层5对光电倍增管4起硬保护作用，增强抗振能力；RTV615层对光电倍增管4起到缓冲与电绝缘作用，同时对胶木筒8起到粘结作用；胶木筒8用于实现与碘化钠闪烁体18的软连接，同时也起到一定的电绝缘作用；磁屏蔽筒9采用表面镀锌(导电氧化)的铁材料，用于保护光电倍增管4在实际使用时避免遭受外界磁场干扰；光电倍增管外壳3采用导电氧化处理的铝合金材料，通过一端面的四个螺纹孔与套在碘化钠闪烁体18上的法兰盘2连接，实现光电探测器的整体安装。如图2所示胶木筒8突出光电倍增管4的阴极的玻璃面1mm，与碘化钠闪烁体外壳1实现软连接，避免光电倍增管阴极玻璃面与碘化钠闪烁体玻璃端窗口的直接接触，可以保证耦合连接时的可靠性与安全性。

图3所示为本发明光电倍增管灌胶示意图，套有不锈钢套筒6的光电倍增管4与胶木筒8通过模具固定，二者之间的空隙为灌胶层，通过真空排泡静置后形成RTV615层。

图4为本发明光电探测器分离组装示意图，橡胶垫圈10、半圆套圈11和法兰盘2依次从碘化钠闪烁体18后部套入，法兰盘2与光电倍增管外壳法兰盘连接，橡胶垫圈10和半圆套圈11在法兰盘耦合连接时起缓冲、固定作用。

本发明通过实体灌胶及多层结构封装大大提高了光电探测器的结构强度和抗振等级，可以满足航天器的振动和冲击环境要求。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种抗振型光电探测器的封装方法，其特征在于包括如下步骤：

a.在光电倍增管(4)侧面缠绕聚四氟乙烯薄膜，形成聚四氟乙烯包覆层(5)，将缠绕聚四氟乙烯薄膜的光电倍增管(4)放入不锈钢套筒(6)固定；

b.将所述不锈钢套筒(6)装入胶木筒(8)，并在不锈钢套筒(6)与胶木筒(8)之间灌胶固封；

c.将所述胶木筒(8)装入纯铁材料的磁屏蔽筒(9)，然后将所述磁屏蔽筒(9)装入带法兰盘的铝合金材料的光电倍增管外壳(3)内，最后将光电倍增管(4)的电极通过导线从光电倍增管外壳(3)后部引出，并从光电倍增管外壳(3)后部灌胶固定胶木筒(8)、磁屏蔽筒(9)和光电倍增管外壳(3)，形成封装好的光电倍增管(17)；所述的光电倍增管外壳(3)后部为远离光电倍增管外壳(3)套入端的光电倍增管外壳(3)部分，其中，光电倍增管外壳(3)套入端为光电倍增管外壳(3)上装入磁屏蔽筒(9)的光电倍增管外壳(3)一端；

d.制作碘化钠闪烁体(18)；

e.将封装好的光电倍增管(17)与所述碘化钠闪烁体(18)的玻璃端窗面用胶耦合；

f.将橡胶垫圈(10)、半圆套圈(11)和碘化钠闪烁体(18)的法兰盘(2)依次从碘化钠闪烁体(18)后端套入，然后将套在碘化钠闪烁体(18)上的法兰盘(2)与光电倍增管外壳法兰盘固定连接，完成光电探测器的整体封装。

2.根据权利要求1所述的一种抗振型光电探测器的封装方法，其特征在于：所述制作碘化钠闪烁体(18)的方法为：选取圆柱形的碘化钠晶体外壳，在0.5％以下的相对湿度环境中将碘化钠晶体(12)通过定位减振部件(14)定位并固定在碘化钠晶体外壳内，然后在碘化钠晶体(12)与碘化钠晶体外壳间的空隙内填充氧化镁粉形成反射缓冲层，最后将碘化钠闪烁体后盖(13)与碘化钠晶体外壳紧密结合；所述定位减振部件(14)由聚四氟乙烯材料构成，形状为圆形套，位于碘化钠闪烁体后盖(13)对面一端的碘化钠晶体外壳内侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种抗振型光电探测器的封装方法，其特征在于：所述的步骤b中灌胶固封时、步骤c中灌胶固定时或者步骤e中用胶耦合时使用的是RTV615胶。

4.根据权利要求1或2所述的一种抗振型光电探测器的封装方法，其特征在于：所述的步骤c中的纯铁材料的磁屏蔽筒(9)的外表面采用导电氧化的方式镀锌。