CN108092123A - 用于连通激光器和真空环境的管道及其制造方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于连通激光器和真空环境的管道，包括不锈钢管道和第二无氧铜管，不锈钢管道和第二无氧铜管之间连接有第一无氧铜管、三通接头、陶瓷管路和直通接头，三通接头的侧端接头上连接有吸气剂供给装置；还公开了其制造方法及其应用；本发明的管道完成连接后，可以在‑40~135℃范围内任何温度漏率均优于5.0×10‑13Pa·m3/s，且该管道可以满足长时间烘烤除气的工艺需求；该管道可使用冷封钳将无氧铜管冷封，冷封过程中激光器内的气体不会与外界环境发生交换，确保激光器内工作气体的纯度不会发生变化；冷封后的激光器与吸气剂供给装置组成的器件可进行其它工艺，然后进行第二次冷封，去除吸气剂供给装置后，得到高精度激光器产品。

Description

用于连通激光器和真空环境的管道及其制造方法与应用
技术领域
本发明属于高精度激光器制造技术领域，具体涉及用于连通激光器和真空环境的管道，以及其制造方法与应用。
背景技术
随着精密光电器件制造技术不断发展，高精度的气体激光器已经在生物制药、材料检测、惯性导航等诸多领域占据了越来越重要的地位。
一些高精度的气体激光器在制造工艺中，需要进行复杂的充排气工艺，以保证激光器内吸附的杂气分子被有效的排除，然后充入高纯度的工作气体。传统的连接方式是使用手持火焰喷灯在激光器和真空环境间吹接一根玻璃管道，利用该玻璃管道对激光器进行抽真空和充入工艺气体等操作。
这种方法具有以下三个固有缺陷：1）玻璃管道烧结过程中，煤气燃烧后生成的水汽、煤气不完全燃烧生成的碳颗粒、一氧化碳等物质容易进入真空管道，污染真空系统、谐振腔体以及超净间环境；2）一些激光器在调腔之前需要进行真空状态渗气，用烧红的玻璃棒对玻璃管道渗气的过程中，产生的微小的玻璃渣被涌入的大气充入激光器谐振腔内，造成激光器被污染；3）玻璃管的清洗工艺中用到了主要成分是重铬酸钾和浓硫酸的铬酸溶液，铬离子是强致癌物质，玻壳清洗后的废液无论是对自然环境还是对工艺人员都会造成危害。
为彻底解决玻璃管道在激光器充排气工艺中可能引入的工艺隐患，必须设计专用的管道，用于激光器与真空环境连通。
发明内容
本发明的目的之一在于根据现有技术的不足，设计一种用于连通激光器与真空环境的管道。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于连通激光器和真空环境的管道，包括连通真空环境的不锈钢管道和连接激光器的第二无氧铜管，所述的不锈钢管道和第二无氧铜管之间通过多个连接接头依次真空密封连接有第一无氧铜管、三通接头、陶瓷管路和直通接头，所述的连接接头包括配合使用的第一1/4 VCR公接头和第一1/4 VCR母接头、第二1/4 VCR公接头和第二1/4 VCR母接头以及第三1/4 VCR公接头和第三1/4 VCR母接头，所述的1/4 VCR公接头和1/4 VCR母接头之间均设置有VCR垫片，所述的三通接头的侧端接头上连接有吸气剂供给装置。
所述的用于连通激光器和真空环境的管道，其陶瓷管路采用白刚玉件。
本发明的目的之二在于提供上述管道的制造方法，包括以下步骤：
a）所有零件依次使用丙酮、酒精进行超声波清洗，使用高纯氮气吹干后，放入洁净的氮气干燥柜中临时保存，工艺人员在装配过程中需佩戴洁净的橡胶手套;
b）将第一1/4 VCR公接头的非螺纹端与不锈钢管道的非真空环境连接端通过真空钎焊工艺焊接在一起，得到第一组件；
c）将第一1/4 VCR母接头和第二1/4 VCR公接头的非螺纹端分别与第一无氧铜管的上下端通过真空钎焊工艺焊接到一起，得到第二组件；
d）将第一组件的第一1/4 VCR公接头外螺纹部分放入第二组件的第一1/4 VCR母接头内螺纹部分，其间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到第三组件；
e）将三通接头的下端与陶瓷管路的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，将直通接头的上端与陶瓷管路的下端通过真空钎焊工艺焊接在一起，第二1/4 VCR母接头的非螺纹端与三通接头的上端通过轨道焊接工艺焊接在一起，第三1/4 VCR母接头的非螺纹端与直通接头的下端通过轨道焊接工艺焊接在一起，吸气剂供给装置与三通接头的侧端接头通过高频感应封接工艺烧结在一起，得到第四组件；
f）将第三组件的第二1/4 VCR公接头外螺纹部分放入第四组件的第二1/4 VCR母接头内螺纹部分，之间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到第五组件；
g）将第三1/4 VCR公接头的非螺纹端与第二无氧铜管的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，得到第六组件；
h）将第六组件的第三1/4 VCR公接头的外螺纹部分放入第五组件的第三1/4 VCR母接头内螺纹部分，之间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到连通激光器和真空装置的管道。
本发明的目的之三在于提供一种上述管道用于连接激光器与真空环境以制造气体激光器。包括以下步骤：
Ⅰ）将激光器电极的下端与激光器的上端面通过铟封工艺焊接在一起，将管道一端的第二无氧铜管的下端与激光器电极的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，将管道另一端不锈钢管道的非螺纹端与真空环境通过真空钎焊工艺焊接在一起，通过管道将激光器和真空环境真空密封连接起来；
Ⅱ）当与真空环境连通的激光器完成真空处理工艺，并充入最终工作气体后，使用专用的冷封钳将第一无氧铜管冷封，在夹缝的过程中，第一无氧铜管受挤压部分在冷封钳的作用下受挤压而变形，变形部位逐渐一分为二，且分离部位各自保持密封状态，不会与外界环境发生气体交换。得到带吸气剂供给装置的激光器-辅助吸气剂供给装置连接体，这种带有辅助吸气剂供给装置的激光器可以进行其它工艺；
Ⅲ）当带有辅助吸气剂供给装置的激光器完成其它相关工艺后，使用专用的冷封钳将第二无氧铜管冷封，在冷封的过程中，第二无氧铜管受挤压部分在冷封钳的作用下受挤压而变形，变形部位逐渐一分为二，且分离部位各自保持密封状态，不会与外界环境发生气体交换，得到激光器最终的产品状态。
本发明的有益效果是：
1、本发明的管道使用1/4 VCR接头用于不同组件之间的高真空密封。
2、本发明的管道使用白刚玉加工而成的陶瓷管路，用于激光器和真空环境进行绝缘。陶瓷管路和陶瓷管路内部的工作气体共同起到绝缘作用，使与管路连接的真空环境保持对地状态。
3、本发明利用三通外接吸气剂供给装置，吸气剂供给装置在第一次冷封结束后，第二次冷封开始前，可吸收管路内残留的微量杂气。
4、本发明使用专用的冷封钳对无氧铜管进行冷封，激光器内的气体不会与外界环境发生交换，确保激光器内工作气体的纯度不会发生变化。
5、本发明完成第一次冷封后的激光器与吸气剂供给装置组件可进行其它真空工艺，然后进行第二次冷封，得到高精度激光器产品。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明第一组件的结构示意图；
图3是本发明第二组件的结构示意图；
图4是本发明第三组件的结构示意图；
图5是本发明陶瓷管路的示意图；
图6是本发明第四组件的结构示意图；
图7是本发明第五组件的结构示意图；
图8是本发明第六组件和激光器的结构示意图；
图9是带吸气剂供给装置的激光器的结构示意图；
图10是激光器产品状态的结构示意图。
各附图标记为：1—第一组件，11—不锈钢管道，12—第一1/4 VCR公接头，2—第二组件，21—第一1/4 VCR母接头，22—第一无氧铜管，23—第二1/4 VCR公接头，3—第三组件，4—第四组件，41—第二1/4 VCR母接头，42—三通接头，43—陶瓷管路，44—直通接头，45—第三1/4 VCR母接头，46—吸气剂供给装置，5—第五组件，6—第六组件，61—第三1/4VCR公接头，62—第二无氧铜管，7—激光器电极，8—激光器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1所示，本发明公开了用于连通激光器和真空环境的管道，包括连通真空环境的不锈钢管道11和连接激光器64的第二无氧铜管62，所述的不锈钢管道11和第二无氧铜管62之间通过多个连接接头依次真空密封连接有第一无氧铜管22、三通接头42、陶瓷管路43和直通接头44，所述的三通接头42的侧端接头上连接有吸气剂供给装置46。
多个所述的连接接头包括配合使用的第一1/4 VCR公接头12和第一1/4 VCR母接头21、第二1/4 VCR公接头23和第二1/4 VCR母接头41以及第三1/4 VCR公接头61和第三1/4VCR母接头45，所述的1/4 VCR公接头和1/4 VCR母接头之间均设置有VCR垫片。
如图5所示，所述的陶瓷管路43采用白刚玉件。
本发明还公开了上述管道的制造方法，包括以下步骤：
a）所有零件依次使用丙酮、酒精进行超声波清洗，使用高纯氮气吹干后，放入洁净的氮气干燥柜中临时保存，工艺人员在装配过程中需佩戴洁净的橡胶手套;
b）将第一1/4 VCR公接头12的非螺纹端与不锈钢管道11的非真空环境连接端通过真空钎焊工艺焊接在一起，得到如图2所示的第一组件1；
c）将第一1/4 VCR母接头21和第二1/4 VCR公接头23的非螺纹端分别与第一无氧铜管22的上下端通过真空钎焊工艺焊接到一起，得到如图3所示的第二组件2；
d）将第一组件1的第一1/4 VCR公接头12外螺纹部分放入第二组件2的第一1/4 VCR母接头21内螺纹部分，其间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到如图4所述的第三组件3；
e）将三通接头42的下端与陶瓷管路43的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，将直通接头44的上端与陶瓷管路43的下端通过真空钎焊工艺焊接在一起，第二1/4 VCR母接头41的非螺纹端与三通接头42的上端通过轨道焊接工艺焊接在一起，第三1/4 VCR母接头45的非螺纹端与直通接头44的下端通过轨道焊接工艺焊接在一起，吸气剂供给装置46与三通接头42的侧端接头通过高频感应封接工艺烧结在一起，得到如图6所示的第四组件4；
f）将第三组件3的第二1/4 VCR公接头23外螺纹部分放入第四组件4的第二1/4 VCR母接头41内螺纹部分，之间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到如图7所示的第五组件5；
g）将第三1/4 VCR公接头61的非螺纹端与第二无氧铜管62的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，得到如图8所示的第六组件6；
h）将第六组件6的第三1/4 VCR公接头61的外螺纹部分放入第五组件5的第三1/4 VCR母接头45内螺纹部分，之间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到连通激光器和真空装置的管道。
本发明的管道完成连接后，可以在-40~135℃范围内任何温度漏率均优于5.0×10-13Pa·m3/s，且该管道可以满足长时间烘烤除气的工艺需求。
本发明还公开了上述管道用于连通激光器与真空环境以制造气体激光器，包括以下步骤：
Ⅰ）将激光器电极7的下端与激光器8的上端面通过铟封工艺焊接在一起，将管道一端的第二无氧铜管62的下端与激光器电极7的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，将管道另一端不锈钢管道11的非螺纹端与真空环境通过真空钎焊工艺焊接在一起，通过管道将激光器8和真空环境真空密封连接起来；
Ⅱ）当与真空环境连通的激光器8完成真空处理工艺，并充入最终工作气体后，使用专用的冷封钳将第一无氧铜管22冷封，在夹缝的过程中，第一无氧铜管22受挤压部分在冷封钳的作用下受挤压而变形，变形部位逐渐一分为二，且分离部位各自保持密封状态，不会与外界环境发生气体交换，得到如图9所示的带吸气剂供给装置46的激光器-辅助吸气剂供给装置连接体，这种带有辅助吸气剂供给装置46的激光器可以进行其它工艺；
Ⅲ）当带有辅助吸气剂供给装置46的激光器8完成其它相关工艺后，使用专用的冷封钳将第二无氧铜管62冷封，在冷封的过程中，第二无氧铜管62受挤压部分在冷封钳的作用下受挤压而变形，变形部位逐渐一分为二，且分离部位各自保持密封状态，不会与外界环境发生气体交换，得到如图10所示的激光器8最终的产品状态。
该管道可使用冷封钳将无氧铜管冷封，冷封过程中激光器8内的气体不会与外界环境发生交换，确保激光器8内工作气体的纯度不会发生变化。冷封后的激光器8与吸气剂供给装置46组成的器件可进行其它工艺，然后进行第二次冷封，去除吸气剂供给装置46后，得到高精度激光器产品。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (5)

1. 用于连通激光器和真空环境的管道，其特征在于：包括用于连通真空环境的不锈钢管道（11）和连接激光器（64）的第二无氧铜管（62），所述的不锈钢管道（11）和第二无氧铜管（62）之间通过多个连接接头依次真空密封连接有第一无氧铜管（22）、三通接头（42）、陶瓷管路（43）和直通接头（44），所述的连接接头包括配合使用的第一1/4 VCR公接头（12）和第一1/4 VCR母接头（21）、第二1/4 VCR公接头（23）和第二1/4 VCR母接头（41）以及第三1/4VCR公接头（61）和第三1/4 VCR母接头（45），所述的1/4 VCR公接头和1/4 VCR母接头之间均设置有VCR垫片,所述的三通接头（42）的侧端接头上连接有吸气剂供给装置（46）。
2.根据权利要求1所述的用于连通激光器和真空环境的管道，其特征在于，所述的陶瓷管路（43）采用白刚玉件。
3.一种如权利要求1或2所述的用于连通激光器和真空装置的管道的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）所有零件依次使用丙酮、酒精进行超声波清洗，使用高纯氮气吹干后，放入洁净的氮气干燥柜中临时保存，工艺人员在装配过程中需佩戴洁净的橡胶手套;
b）将第一1/4 VCR公接头（12）的非螺纹端与不锈钢管道（11）的非真空环境连接端通过真空钎焊工艺焊接在一起，得到第一组件（1）；
c）将第一1/4 VCR母接头（21）和第二1/4 VCR公接头（23）的非螺纹端分别与第一无氧铜管（22）的上下端通过真空钎焊工艺焊接到一起，得到第二组件（2）；
d）将第一组件（1）的第一1/4 VCR公接头（12）外螺纹部分放入第二组件（2）的第一1/4VCR母接头（21）内螺纹部分，其间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到第三组件（3）；
e）将三通接头（42）的下端与陶瓷管路（43）的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，将直通接头（44）的上端与陶瓷管路（43）的下端通过真空钎焊工艺焊接在一起，第二1/4 VCR母接头（41）的非螺纹端与三通接头（42）的上端通过轨道焊接工艺焊接在一起，第三1/4 VCR母接头（45）的非螺纹端与直通接头（44）的下端通过轨道焊接工艺焊接在一起，吸气剂供给装置（46）与三通接头（42）的侧端接头通过高频感应封接工艺烧结在一起，得到第四组件（4）；
f）将第三组件（3）的第二1/4 VCR公接头（23）外螺纹部分放入第四组件（4）的第二1/4VCR母接头（41）内螺纹部分，之间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到第五组件（5）；
g）将第三1/4 VCR公接头（61）的非螺纹端与第二无氧铜管（62）的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，得到第六组件（6）；
h）将第六组件（6）的第三1/4 VCR公接头（61）的外螺纹部分放入第五组件（5）的第三1/4 VCR母接头（45）内螺纹部分，之间放入VCR垫片，用扳手小心拧紧内螺纹螺母，得到用于连通激光器和真空装置的管道。
4.一种如权利要求1所述的管道的应用，其特征在于，用于连通激光器与真空环境以制造气体激光器。
5.根据权利要求4所述的用于连通激光器和真空环境的管道的应用，其特征在于，包括以下步骤：
Ⅰ）将激光器电极（7）的下端与激光器（8）的上端面通过铟封工艺焊接在一起，将管道一端的第二无氧铜管（62）的下端与激光器电极（7）的上端通过真空钎焊工艺焊接在一起，将管道另一端不锈钢管道（11）的非螺纹端与真空环境通过真空钎焊工艺焊接在一起，通过管道将激光器（8）和真空环境真空密封连接起来；
Ⅱ）当与真空环境连通的激光器（8）完成真空处理工艺，并充入最终工作气体后，使用专用的冷封钳将第一无氧铜管（22）冷封，在夹缝的过程中，第一无氧铜管（22）受挤压部分在冷封钳的作用下受挤压而变形，变形部位逐渐一分为二，且分离部位各自保持密封状态，不会与外界环境发生气体交换，得到带吸气剂供给装置（46）的激光器-辅助吸气剂供给装置连接体，这种带有辅助吸气剂供给装置（46）的激光器可以进行其它工艺；
Ⅲ）当带有辅助吸气剂供给装置（46）的激光器（8）完成其它相关工艺后，使用专用的冷封钳将第二无氧铜管（62）冷封，在冷封的过程中，第二无氧铜管（62）受挤压部分在冷封钳的作用下受挤压而变形，变形部位逐渐一分为二，且分离部位各自保持密封状态，不会与外界环境发生气体交换，得到激光器（8）最终的产品状态。
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