CN109781659B - 一种带参考气室的光电探测器的制备方法 - Google Patents

一种带参考气室的光电探测器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及参考气室、带参考气室的光电探测器及其制备方法和设备,带参考气室的光电探测器包括光电探测器本体,光电探测器本体内设有参考气室,参考气室内填充有被测气体,且参考气室通过焊料的加热融化焊接方式密封;焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。本发明能对参考气室内的被测气体进行检测,对系统中激光器波长进行实时较准;光电探测器自带参考气室,提高了整体集成度,降低了成本,采用焊料加热融化焊接方式对参考气室进行密封,气密性大大提高,使用寿命大大延长,适用于不同气体的激光浓度检测仪。

Description

一种带参考气室的光电探测器的制备方法
技术领域
本发明涉及气体检测领域,尤其涉及一种带参考气室的光电探测器的制备方法。
背景技术
基于TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱)技术的气体含量实时在线式检测系统是通过气体对特定波长的激光吸收,测量对应气体的含量。它是先进的高灵敏度、快速响应的新一代气体检测技术。该技术具有测量精度高,可达ppm(百万分之一)量级;准确度高,可检测混合气体中的特定成分气体;响应速度快,可达毫秒响应量级;使用光学方式检测,可抗干扰和防爆特性,可用于易燃易爆气体检测。
若要实现高精度测量,必须保证激光系统中激光器工作的中心波长正好对准被测气体的吸收波长,以甲烷气体为例,某一吸收波长为1653.7nm,因此激光甲烷传感器中的激光器波长需要保持在1653.7±0.01nm。然而激光器的驱动电流、环境温度等因素都会引起激光器波长的漂移,环境温度越高,激光器波长越长,反之越短。因此参考气室孕育而生,参考气室是在一个密封腔体内,灌注指定浓度的被测气体。带参考气室的方案就是其中一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的高精度、高稳定性、自带较准功能的气体检测系统。在系统中往往将激光的光束一分为二,一束光通过测量气室到探测器,另外一束光通过参考气室到光电探测器,通过参考气室来主动校准激光器在环境温度等因素影响下的波长变化。
目前激光气体检测系统中的光电探测器和参考气室主要存在以下几种问题:
1、参考气室与光电探测器多为分离结构,从外形结构上看,参考气室所占尺寸几乎为整体仪表的1/6,长度尺寸为100mm左右,大的体积限制了该高精度检测方式在便携仪等领域的应用,成本昂贵,密封性差,寿命短;
2、分离结构的常规光电探测器虽多为气密性封装,但都是惰性气体封装或者真空封装方式,因此其内部本身就有一个相对密封性较好的很小的密封腔;该内腔目前的功能仅仅为防止外部水汽进入到内部,避免水汽对激光器或者探测器芯片造成损害,因此密封腔没有充分利用起来;
3、目前无论一体化结构还是分体结构,当前所有的参考气室的封装工艺,多为胶封方法或电阻焊接密封方法,胶封的参考气室由于气密性不好,每年漏气率达到30%左右,往往使用寿命不到3年,漏气率大(当前胶封产品工艺只能达到1天漏气率为1/1000),因此为保证3年内,腔体内至少还保留约2.0cm3的(这个数字跟光程有关)的参考气体,就无法缩小体积,缩小体积方案的前提必须要密封腔的密封性至少达到1.0×10-10Pa·cm3/S;而当前密封性较好的电阻焊接密封的密封腔内只能充入惰性气体,而无法充入易燃易爆气体,参考气室充入的检测气体类型受限。
4、成本上看,市面上参考气室的价格大约为一个光电探测器价格的3~5倍,成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种带参考气室的光电探测器的制备方法。
本发明解决上述问题的技术方案如下:
一种带参考气室的光电探测器的制备方法,应用于带参考气室的光电探测器,所述带参考气室的光电探测器包括光电探测器本体,所述光电探测器本体内设有参考气室,所述参考气室内填充有被测气体,方法包括以下步骤:
将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内;
在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。
本发明的有益效果是:激光器发出的激光束通过参考气室内的被测气体到光电探测器内部的光敏元件,对参考气室内特定浓度的被测气体进行实时检测,从而对激光器波长进行较准,最终使气体检测系统的稳定性和精度大大提升。参考气室通过焊料的加热融化焊接方式进行焊接密封,用焊料加热融化焊接方式替代原有电阻焊气密性封装方式,避免易燃易爆气体由于电阻焊气密性封装方式的焊接面大电流通过产生的电火花而发生危险事件,可成功在参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体;用焊料的加热融化焊接方式密封参考气室,相比原胶封方式而言,气密性程度大大提高,使用寿命增加1倍以上(原使用寿命为3年以下);该自带参考气室的光电探测器,用光电探测器原有内腔加以设计,一腔两用,既满足了原有保护光电探测器内的光敏元件等电学器件而采用气密性封装的目的,又达到了参考气室的性能要求,从而提高整体集成度,降低成本;还可通过重新设计光电探测器内部输入光路,增加有效光程并扩束,使得激光吸收光程更长,从而进一步提高激光器波长较准精度,使得整体气体检测系统精度和稳定性得到提升;其中,本发明中的参考气室由光电探测器本体的至少一个内壁合围而成,对参考气室密封则对应地对光电探测器本体的至少一个内壁的衔接处进行密封。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进:
进一步:所述合金焊料包括金锡焊料、金锗焊料、金铜焊料、锡银铜焊料、银铜焊料、铟铅焊料、铟银焊料、铟锡焊料、铋锡焊料、锡银焊料、铅锡银焊料和铅锡焊料。
上述进一步方案的有益效果是:上述低温合金焊料能有效提高气密性,保护探测器内部结构不受高温破坏,且适用于非惰性气体的低温加热密封,扩大自带参考气室光电探测器在气体检测领域的应用范围。
进一步:还包括对所述光电探测器本体进行电镀预处理。
上述进一步方案的有益效果是:通过对金属材质的光电探测器本体进行预处理,例如:TO封装光电探测器的TO管帽、TO管座和套管组件;BOX封装光电探测器的BOX管壳和BOX管盖,以及所有需要密封焊接的金属组件进行表面电镀预处理,可提高封装焊料的沁润性,从而有效提高密封效果,提高气密性,提高产品使用寿命和稳定性。预处理的方式可根据实际情况选择。
进一步:所述光电探测器本体为第一TO封装光电探测器,所述第一TO封装光电探测器包括第一光敏元件、第一TO管帽、第一TO管座、第一TO管脚和第一管帽透镜,所述第一TO管帽密封固定在所述第一TO管座上,所述第一管帽透镜设置在所述第一TO管帽上,所述第一光敏元件固定在所述第一TO管座上,并与所述第一TO管脚电连接;
所述第一TO管帽的内壁与所述第一TO管座的内壁合围而成所述参考气室。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为空间光接收激光束方案,由第一TO管帽的内壁与第一TO管座的内壁合围而成的密闭空间构成参考气室,能直接满足空间光的气体检测系统使用,同时使用焊料的加热融化焊接方式可成功在参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度;其中,第一TO管帽透镜的类型可根据实际情况选择,有效增加像端光程,即参考气室内光程,同时让激光束得以扩束;例如,选用平行光透镜,则参考气室内可形成准直光束,有效增加光程,提高气体检测精度。
进一步:所述第一TO管帽与所述第一TO管座之间设有第一焊接处;
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第一焊接处注入所述参考气室内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第一焊接处注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第一焊接处进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为空间光接收激光束方案快捷工艺版,由于所述第一TO管帽的内壁与所述第一TO管座的内壁的衔接处包括这两个部件之间的密封焊接处,即第一焊接处,因此可直接先通过第一焊接处注入被测气体,待充入指定浓度的被测气体后,对该第一焊接处直接采用焊料的加热融化焊接方式进行密封,该形态的带参考气室的光电探测器,能直接满足空间光的气体检测系统使用,同时使用焊料加热融化的焊接方式可成功在参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度。
进一步:所述第一TO封装光电探测器上还设有第一注入孔,所述第一注入孔设置在所述第一TO管帽或第一TO管座的外壁上;
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第一注入孔注入所述参考气室内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第一注入孔注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第一注入孔进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为空间光接收激光束方案简化工艺版,可不改变原有TO封装探测器的封装工艺,通过在已经密封好的光电探测器本体的密封腔的外侧壁(即第一TO管帽或者第一TO管座的外壁)的任意位置打孔或者预留孔,且被测气体通过第一注入孔注入到参考气室内,最终通过焊料加热融化焊接方式密封第一注入孔。通过上述方法,可以有效的对原本非自带气室的光电探测器进行二次加工(第一TO管帽和第一TO管座之间未充入被测气体),使其自带气室,一腔二用,还能有效避免之前已经密封好光电探测器而造成的微漏,进一步提高气密性;其中,第一TO管帽密封固定在第一TO管座上的密封方式为非焊料加热融化焊接方式,例如胶封方式或电阻焊接方式等。
进一步:所述光电探测器本体为第二TO封装光电探测器,所述第二TO封装光电探测器包括第二光敏元件、第二TO管座、第二TO管脚、第二套管组件和第二光纤组件,所述第二光敏元件固定在所述第二TO管座上,并与所述第二TO管脚电连接,所述第二光纤组件嵌设在所述第二套管组件的一端并与所述第二光敏元件光路连接,所述第二套管组件的另一端密封套接在所述第二TO管座上且所述第二套管组件的另一端的内壁与所述第二TO管座的内壁合围而成所述参考气室。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为光纤接收激光束方案,该自带参考气室的光电探测器能直接满足光纤光路设计的气体检测系统使用,同时使用焊料加热融化的焊接方式可成功在参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度;
其中,第二光纤组件包括多种含光纤的光学器件,例如光纤尾纤或带透镜的光纤,其中带透镜的光纤例如光纤准直器,还可以根据实际情况选择第三光纤组件的出射透镜类型,可有效增加像端光程,即参考气室内光程,同时让激光束得以扩束;例如,第二光纤组件的出射透镜选用G-Lens,则参考气室内可形成准直光束,则可适当加长第二TO管座高度,有效增加光程,进一步提高气体检测精度。
进一步:所述第二套管组件的另一端与所述第二TO管座之间设有第二焊接处;
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第二焊接处注入所述参考气室内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第二焊接处注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第二焊接处进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为光纤接收激光束方案快捷工艺版,该形态的自带参考气室的光电探测器能直接满足光纤光路设计的气体检测系统使用,直接使用焊料加热融化的焊接方式对第二套管组件的另一端与第二TO管座之间的第二焊接处进行密封,可成功在参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度。
进一步:所述第二TO封装光电探测器上还设有第二注入孔,所述第二注入孔设置在所述第二套管组件或第二TO管座的外壁上;
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第二注入孔注入所述参考气室内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第二注入孔注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第二注入孔进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:对应地,本方案为光纤接收激光束方案简化版,可不改变原有的光纤接收激光束的带尾纤TO封装探测器的封装工艺,通过在已经密封好的密封腔的外侧壁(即第二套管组件或第二TO管座的外壁)的任意位置打孔或者预留孔,被测气体通过第二注入孔注入到参考气室内,最终通过焊料加热融化焊接方式密封第二注入孔。通过上述方法,可以有效的对原本非自带气室的尾纤型光电探测器(第二套管组件和第二TO管座之间未充入被测气体)进行二次加工,使其自带气室,一腔二用,还能有效避免之前已经密封好光电探测器而造成的微漏,进一步提高气密性;其中,第二套管组件的另一端与第二TO管座上的密封方式为非焊料加热融化焊接方式,例如胶封方式或电阻焊接方式等。
进一步:所述光电探测器本体为第三TO封装光电探测器,所述第三TO封装光电探测器包括第三光敏元件、第三TO管帽、第三TO管座、第三TO管脚、第三管帽透镜、第三套管组件和第三光纤组件;所述第三管帽透镜固定在所述第三TO管帽上,所述第三TO管帽密封固定在所述第三TO管座上,所述第三光敏元件固定在所述第三TO管座上,并与所述第三TO管脚电连接,所述第三光纤组件嵌设在所述第三套管组件的一端并与所述第三光敏元件光路连接,且所述第三套管组件的另一端密封套接在所述第三TO管座上;
所述参考气室包括第一参考气室和第二参考气室,所述第三套管组件的另一端的内壁与所述第三TO管座的内壁合围而成所述第一参考气室,所述第三TO管帽的内壁与所述第三TO管座的内壁合围而成所述第二参考气室;
则方法具体包括:
将所述被测气体注入所述第二参考气室内;
在所述第二参考气室内填充有所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述第二参考气室进行密封;
将所述被测气体注入所述第一参考气室;
在所述第一参考气室内填充有所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述第一参考气室进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为双参考气室结构方案,第三套管组件的另一端的内壁与第三TO管座的内壁合围而成的密闭空间,以及第三TO管帽的内壁与第三TO管座的内壁合围而成的空间均分别构成参考气室,更为有效利用尾纤型光电探测器内部所有原有的密封腔,形成充有被测气体的双参考气室结构,任意一个密封腔漏气,都不会使得本发明中自带参考气室的光电探测器报废,进一步增加了产品可靠性及使用寿命。
进一步:所述第三管套组件的另一端与所述第三TO管座之间设有第三焊接处,所述第三TO管帽与所述第三TO管座之间设有第四焊接处;
则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第四焊接处注入所述第二参考气室内;
在通过所述第四焊接处注入所述被测气体后,采用所述加热融化焊接方式对所述第四焊接处进行密封;
将所述被测气体通过所述第三焊接处注入所述第一参考气室内,
在通过所述第三焊接处注入所述被测气体后,采用所述加热融化焊接方式对所述第三焊接处进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:对应地,本方案为双参考气室结构方案快捷工艺版,直接对两个参考气室的焊接处(第三焊接处和第四焊接处)分别进行注入被测气体并进行焊料的加热融化焊接密封,可分别成功在两个参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度。
进一步:所述第三TO封装光电探测器上还设有第三注入孔和第四注入孔,所述第三注入孔设置在所述第三套管组件另一端的外壁上,第四注入孔设置在所述第三TO管座的外壁上;
则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第三注入孔注入所述第一参考气室内,并将所述被测气体还通过所述第四注入孔注入所述第二参考气室内;
在分别所述第三注入孔和所述第四注入孔注入所述被测气体之后,分别采用所述加热融化焊接方式对所述第三注入孔和所述第四注入孔进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为双参考气室结构方案简化工艺版,可不改变原有的光纤接收激光束的带尾纤TO封装探测器的封装工艺,通过在已经密封好的密封腔的外侧壁(即第三TO管座的外壁和第三管套组件另一端的外壁)的任意位置打孔或者预留孔,使被测气体可分别通过第三注入孔和第四注入孔分别注入到对应的参考气室内,最终通过焊料加热融化焊接方式密封上述两类注入孔。通过上述方法,可以有效的对原本非自带气室的尾纤型光电探测器(第三套管组件的另一端和第三TO管座之间未充入被测气体,第三TO管帽和第三TO管座之间未充入被测气体)进行二次加工,使其自带双气室,两腔三用,还能有效避免之前已经密封好光电探测器而造成的微漏,进一步提高气密性;其中,第三TO管帽与在第三TO管座的密封方式,以及第三套管组件的另一端与第三TO管座的密封方式均为非焊料加热融化焊接方式,例如胶封方式或电阻焊接方式等。
进一步:所述光电探测器为BOX封装光电探测器,所述BOX封装光电探测器包括BOX光敏元件、BOX管盖、BOX管壳和BOX管脚,所述BOX光敏元件固定在所述BOX管壳上,并与所述BOX管脚电连接,所述BOX管盖密封固定在所述BOX管壳上,且所述BOX管盖的内壁与所述BOX管壳的内壁合围而成所述参考气室。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为BOX封装方案,由于光电探测器还包括BOX封装的类型,而BOX封装类型的BOX封装管壳和BOX封装管盖,分别与TO封装类型的TO封装管帽和TO封装管座有所不同,但原理类似,因此可构成与TO封装类似自带气室的的光电探测器,从而实现可成功在BOX封装光电探测器内的参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,参考气室气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,一腔两用,从而增加激光器波长较准精度,提高气体检测精度及稳定性;
其中,BOX封装光电探测器可以为空间光接收也可以为光纤接收,当为光纤接收时,则在BOX管壳内的BOX光敏元件的正对面加入光纤组件,并固定在BOX管壳内;当为空间光接收时,则在BOX管壳内的BOX光敏元件正对面加入BOX透镜组件,并固定在BOX管壳内。
进一步:所述BOX管盖与所述BOX管壳之间设有第五焊接处,则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第五焊接处注入所述参考气室内;
在通过所述第五焊接处注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第五焊接处进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为BOX封装方案快捷工艺版,直接通过BOX管盖与BOX管壳之间的第五焊接处进行注入被测气体后直接通过焊料的加热融化焊接方式密封,可成功实现在BOX封装光电探测器内的参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,参考气室气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,一腔两用,从而增加激光器波长较准精度,提高气体检测精度及稳定性。
进一步:所述BOX封装光电探测器上还设有第五注入孔,所述第五注入孔设置在所述BOX管盖或所述BOX管壳的外壁上,则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第五注入孔注入所述参考气室内;
在通过所述第五注入孔注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第五注入孔进行密封。
上述进一步方案的有益效果是:本方案为BOX封装方案简化工艺版,可不改变原有的光纤接收激光束的BOX封装探测器的封装工艺,通过在已经密封好的密封腔的外侧壁(即BOX管壳的外壁或BOX管盖的外壁)的任意位置打孔或者预留孔,使被测气体可分别通过第五注入孔注入到对应的参考气室内,最终通过焊料加热融化焊接方式密封第五注入孔。通过上述方法,可以有效的对原本非自带气室的BOX封装光电探测器进行二次加工,使其自带气室,一腔两用;其中,BOX管壳与BOX管盖的密封方式为非焊料加热融化焊接方式,例如胶封方式或电阻焊接方式等。
附图说明
图1-1本发明实施例一中带参考气室的光电探测器的结构示意一;
图1-2本发明实施例一中带参考气室的光电探测器的结构示意二;
图1-3本发明实施例一中带参考气室的光电探测器的制备方法的流程示意图;
图2-1为本发明实施例二中带参考气室的光电探测器的结构示意图一;
图2-2为本发明实施例二中带参考气室的光电探测器的结构示意图二;
图2-3为本发明实施例二中带参考气室的光电探测器的制备方法的流程示意图;
图3-1本发明实施例三中带参考气室的光电探测器的结构示意一;
图3-2本发明实施例三中带参考气室的光电探测器的结构示意二;
图3-3本发明实施例三中带参考气室的光电探测器的制备方法的流程示意图;
图4-1本发明实施例四中带参考气室的光电探测器的结构示意一;
图4-2本发明实施例四中带参考气室的光电探测器的结构示意二;
图4-3本发明实施例四中带参考气室的光电探测器的制备方法的流程示意图;
图5-1本发明实施例五中带参考气室的光电探测器的结构示意一;
图5-2本发明实施例五中带参考气室的光电探测器的结构示意二;
图5-3本发明实施例五中带参考气室的光电探测器的外观结构图;
图5-4本发明实施例五中带参考气室的光电探测器的制备方法的流程示意图;
图6-1本发明实施例六中带参考气室的光电探测器的结构示意一;
图6-2本发明实施例六中带参考气室的光电探测器的结构示意二;
图6-3本发明实施例六中带参考气室的光电探测器的制备方法的流程示意图;
图7-1为本发明实施例七带参考气室的光电探测器的结构示意图一;
图7-2为本发明实施例七带参考气室的光电探测器的结构示意图二;
图7-3本发明实施例七中带参考气室的光电探测器的制备方法的流程示意图;
图8为本发明实施例一至实施例七中的制备设备的结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
100、参考气室,101、第一参考气室,102、第二参考气室,10、第一光敏元件,11、第一TO管帽,12、第一TO管座,13、第一TO管脚,14、第一管帽透镜,15、第一焊接处,16、第一注入孔,20、第二光敏元件,22、第二TO管座,23、第二TO管脚,25、第二焊接处,26、第二注入孔,27、第二套管组件,28、第二光纤器件,30、第三光敏元件,31、第三TO管帽,32、第三TO管座,33、第三TO管脚,34、第三管帽透镜,35、第三焊接处,36、第三注入孔,37、第三套管组件,38、第三光纤组件,39、第四焊接处,310、第四注入孔,40、BOX光敏元件,42、BOX管壳,43、BOX管脚,45、第五焊接处,46、第五注入孔,50、密封箱,51、气体注入装置,52、加热融化焊接装置,53、气体浓度传感器,54、气体压力传感器,55、手套操作口,59、压力表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
下面结合附图,对本发明进行说明。
实施例一、如图1-1、图1-2和图1-3所示,带参考气室的光电探测器,包括光电探测器本体,所述光电探测器本体内设有参考气室100,所述参考气室100内填充有被测气体,且所述参考气室100通过焊料的加热融化焊接方式密封;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种。
具体地,所述光电探测器本体为第一TO封装光电探测器,所述第一TO封装光电探测器包括第一光敏元件10、第一TO管帽11、第一TO管座12、第一TO管脚13和第一管帽透镜14,所述第一TO管帽11密封固定在所述第一TO管座12上,所述第一管帽透镜14设置在所述第一TO管帽11上,所述第一光敏元件10固定在所述第一TO管座12上,并与所述第一TO管脚13电连接;
所述第一TO管帽11的内壁与所述第一TO管座12的内壁合围而成所述参考气室100。
具体地,所述第一TO管帽11与所述第一TO管座12之间设有第一焊接处15,所述被测气体通过所述第一焊接处15注入所述参考气室100内,且所述第一焊接处15通过所述加热融化焊接方式密封。
具体地,本实施例的加热融化焊接方式选用脉冲加热方式,快速加热密封以达到高气密性封装效果。
其中,本实施例的第一TO管帽透镜的类型可根据实际情况选择,图1-1中的第一管帽透镜为准直透镜,图1-2中的第一管帽透镜为长焦距汇聚透镜,将外部入射的空间激光转换成平行光或者长焦距汇聚光,照射在面积有限的第一光敏元件上,从而达到在参考气室内增加有效光程,并激光扩束的作用,提高气体吸收强度,从而提高激光器波长较准精度,最终提高气体检测系统稳定性。
如图1-3所示,本实施例一中带参考气室的光电探测器对应的制备方法,包括以下步骤:
S101:将所述被测气体通过所述第一TO管帽11与所述第一TO管座12之间的所述第一焊接处15注入所述参考气室100内;
S102:采用所述加热融化焊接方式对所述第一焊接处15进行密封。
本实施例为空间光接收激光束方案快捷工艺版,通过上述S101-S102所述的制备方法制备的该形态的带参考气室的光电探测器,由第一TO管帽的内壁与第一TO管座的内壁合围而成参考气室,能直接满足空间光的气体检测系统使用,同时使用焊料的加热融化焊接方式对第一TO管帽与第一TO管座之间的第一焊接处进行密封,可成功在参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度。
优选地,所述合金焊料包括金锡焊料、金锗焊料、金铜焊料、锡银铜焊料、银铜焊料、铟铅焊料、铟银焊料、铟锡焊料、铋锡焊料、锡银焊料、铅锡银焊料和铅锡焊料。上述低温合金焊料能有效提高气密性,保护探测器内部结构不受高温破坏,且适用于非惰性气体的低温加热密封,扩大自带参考气室光电探测器在气体检测领域的应用范围。
优选地,还包括对所述第一TO管帽11和所述第一TO管座12进行预处理。本实施例将第一TO管帽和第一TO管座预先镀金,增加焊料的沁润性,从而有效提高密封效果,提高气密性,提高产品使用寿命和稳定性。
实施例二、如图2-1、图2-2和图2-3所示,带参考气室的光电探测器,包括光电探测器本体,所述光电探测器内设有参考气室100,所述参考气室100内填充有被测气体,且所述参考气室100通过焊料的加热融化焊接方式密封;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种。
具体地,所述光电探测器本体为第一TO封装光电探测器,所述第一TO封装光电探测器包括第一光敏元件10、第一TO管帽11、第一TO管座12、第一TO管脚13和第一管帽透镜14,所述第一TO管帽11密封固定在所述第一TO管座12上,所述第一管帽透镜14设置在所述第一TO管帽11上,所述第一光敏元件10固定在所述第一TO管座12上,并与所述第一TO管脚13电连接;
所述第一TO管帽11的内壁与所述第一TO管座12的内壁合围而成所述参考气室100。
具体地,所述第一TO封装光电探测器上还设有第一注入孔16,所述第一注入孔16设置在所述第一TO管帽11或第一TO管座12的外壁上,所述被测气体通过所述第一注入孔16注入所述参考气室100内,且所述第一注入孔16通过所述加热融化焊接方式密封。
其中,本实施例中第一TO管座和第一TO管帽之间用传统电阻焊或者胶粘方式进行密封,且第一TO管座的内壁和第一TO管帽的内壁合围而成的空间内在未通过第一注入孔注入被测气体之前,可以是真空,也可以填充有其他气体。
本实施例中,图2-1中的第一TO管帽透镜为准直透镜,图2-2中的第一TO管帽透镜为长焦距汇聚透镜。
如图2-3所示,本实施例二带参考气室的光电探测器对应的制备方法,包括以下步骤:
S201:将所述第一TO管帽11密封固定在所述第一TO管座12上;
S202:将所述被测气体通过所述第一TO管帽11或者所述第一TO管座12的外壁上的第一注入孔16注入所述参考气室100内;
S203:采用所述加热融化焊接方式对所述第一注入孔16进行密封。
本实施例为空间光接收激光束方案简化工艺版,由上述S201-S203所述的制备方法制备的带参考气室的光电探测器,可不改变原有TO封装探测器的封装工艺,通过在已经密封好的光电探测器本体的密封腔的外侧壁(即第一TO管帽或者第一TO管座的外壁)的任意位置打孔或者预留孔,且被测气体通过第一注入孔注入到参考气室内,最终通过焊料加热融化焊接方式密封第一注入孔。通过上述方法,可以有效的对原本非自带气室的光电探测器进行二次加工(第一TO管帽和第一TO管座之间未充入被测气体),使其自带气室,一腔二用,还能有效避免之前已经密封好光电探测器而造成的微漏,进一步提高气密性。
优选地,所述合金焊料包括金锡焊料、金锗焊料、金铜焊料、锡银铜焊料、银铜焊料、铟铅焊料、铟银焊料、铟锡焊料、铋锡焊料、锡银焊料、铅锡银焊料和铅锡焊料。上述低温合金焊料能有效提高气密性,保护探测器内部结构不受高温破坏,且适用于非惰性气体的低温加热密封,扩大自带参考气室光电探测器在气体检测领域的应用范围。
优选地,还包括对所述第一TO管帽11和所述第一TO管座12进行预处理。本实施例将第一TO管帽和第一TO管座预先镀金,增加焊料沁润性,从而有效提高密封效果,提高气密性,提高产品使用寿命和稳定性。
实施例三、如图3-1、图3-2和图3-3所示,带参考气室的光电探测器,包括光电探测器本体,所述光电探测器内设有参考气室100,所述参考气室100内填充有被测气体,且所述参考气室100通过焊料的加热融化焊接方式密封;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。
具体地,所述光电探测器本体为第二TO封装光电探测器,所述第二TO封装光电探测器包括第二光敏元件20、第二TO管座22、第二TO管脚23、第二套管组件27和第二光纤组件28,所述第二光敏元件20固定在所述第二TO管座22上,并与所述第二TO管脚23电连接,所述第二光纤组件28嵌设在所述第二套管组件27的一端并与所述第二光敏元件20光路连接,所述第二套管组件27的另一端密封套接在所述第二TO管座22上且所述第二套管组件27的另一端的内壁与所述第二TO管座22的内壁合围而成所述参考气室100。
具体地,所述第二套管组件27的另一端与所述第二TO管座22之间设有第二焊接处25,所述被测气体通过所述第二焊接处25注入所述参考气室100内,且所述第二焊接处25通过所述加热融化焊接方式密封。
其中,本实施例图3-1中的第二光纤器件为光纤尾纤,图3-2中的第二光纤器件为带准直器的光纤。
如图3-3所示,本实施例三中带气室的光电探测器对应的制备方法,包括以下步骤:
S301:将所述被测气体通过所述第二套管组件27的另一端与所述第二TO管座22之间的所述第二焊接处25注入所述参考气室100内;
S302:采用所述加热融化焊接方式对所述第二焊接处25进行密封。
本实施例为本方案为光纤接收激光束方案快捷工艺版,通过上述S301-S302所述的制备方法制备的该形态的带参考气室的光电探测器,能直接满足光纤光路设计的气体检测系统使用,直接使用焊料加热融化的焊接方式对第二套管组件的另一端与第二TO管座之间的第二焊接处进行密封,可成功在参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度。
优选地,所述合金焊料包括金锡焊料、金锗焊料、金铜焊料、锡银铜焊料、银铜焊料、铟铅焊料、铟银焊料、铟锡焊料、铋锡焊料、锡银焊料、铅锡银焊料和铅锡焊料。上述低温合金焊料能有效提高气密性,保护探测器内部结构不受高温破坏,且适用于非惰性气体的低温加热密封,扩大自带参考气室光电探测器在气体检测领域的应用范围。
优选地,还包括对所述第二套管组件27和所述第二TO管座22进行预处理,本实施例将第二套管组件的套管和第二TO管座预先镀金,增加焊料沁润性。
实施例四、如图4-1、图4-2和图4-3所示,带参考气室的光电探测器,包括光电探测器本体,所述光电探测器内设有参考气室100,所述参考气室100内填充有被测气体,且所述参考气室100通过焊料的加热融化焊接方式密封;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。
具体地,所述光电探测器本体为第二TO封装光电探测器,所述第二TO封装光电探测器包括第二光敏元件20、第二TO管座22、第二TO管脚23、第二套管组件27和第二光纤组件28,所述第二光敏元件20固定在所述第二TO管座22上,并与所述第二TO管脚23电连接,所述第二光纤组件28嵌设在所述第二套管组件27的一端并与所述第二光敏元件20光路连接,所述第二套管组件27的另一端密封套接在所述第二TO管座22上且所述第二套管组件27的另一端的内壁与所述第二TO管座22的内壁合围而成构成所述参考气室100。
具体地,所述第二TO封装光电探测器上还设有第二注入孔26,所述第二注入孔26设置在所述第二套管组件27或第二TO管座22的外壁上,所述被测气体通过所述第二注入孔26注入所述参考气室100内,且所述第二注入孔26通过所述加热融化焊接方式密封。
其中,本实施例的第二套管组件的另一端密封套接在第二TO管座上,采用传统电阻焊或者胶粘方式密封,且在通过第二注入孔注入被测气体之前,第二套管组件的另一端和第二TO管座的内壁合围而成的空间可以是真空,也可以充入其他气体。
其中,本实施例图4-1中的第二光纤器件为光纤尾纤,图4-2中的第二光纤器件为带准直器的光纤。
如图4-3所示,本实施例四中带气室的光电探测器对应的制备方法,包括以下步骤:
S401:将所述第二管套组件27的另一端密封套接在所述第二TO管座22上;
S402:将所述被测气体通过所述第二套管组件27或者第二TO管座22的外壁上的所述第二注入孔26注入所述参考气室100内;
S403:采用所述加热融化焊接方式对所述第二注入孔25进行密封。
本实施例为光纤接收激光束方案简化版,通过上述S401-S403所述的制备方法制备的带参考气室的光电探测器,可不改变原有的光纤接收激光束的带尾纤TO封装探测器的封装工艺,通过在已经密封好的密封腔的外侧壁(即第二套管组件或第二TO管座的外壁)的任意位置打孔或者预留孔,被测气体通过第二注入孔注入到参考气室内,最终通过焊料加热融化焊接方式密封第二注入孔。通过上述方法,可以有效的对原本非自带气室的尾纤型光电探测器(第二套管组件和第二TO管座之间未充入被测气体)进行二次加工,使其自带气室,一腔二用,还能有效避免之前已经密封好光电探测器而造成的微漏,进一步提高气密性。
优选地,所述合金焊料包括金锡焊料、金锗焊料、金铜焊料、锡银铜焊料、银铜焊料、铟铅焊料、铟银焊料、铟锡焊料、铋锡焊料、锡银焊料、铅锡银焊料和铅锡焊料。上述低温合金焊料能有效提高气密性,保护探测器内部结构不受高温破坏,且适用于非惰性气体的低温加热密封,扩大自带参考气室光电探测器在气体检测领域的应用范围。
优选地,还包括对所述第二套管组件27和所述第二TO管座22进行预处理。本实施例将第二套管组件和第二TO管座预先镀金,增加焊料沁润性。
实施例五、如图5-1、图5-2、图5-3和图5-4所示,带参考气室的光电探测器,包括光电探测器本体,所述光电探测器内设有参考气室100,所述参考气室100内填充有被测气体,且所述参考气室100通过焊料的加热融化焊接方式密封;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。
具体地,所述光电探测器本体为第三TO封装光电探测器,所述第三TO封装光电探测器包括第三光敏元件30、第三TO管帽31、第三TO管座32、第三TO管脚33、第三管帽透镜、第三套管组件37和第三光纤组件38;所述第三管帽透镜固定在所述第三TO管帽上,所述第三TO管帽31密封固定在所述第三TO管座32上,所述第三光敏元件30固定在所述第三TO管座32上,并与所述第三TO管脚33电连接,所述第三光纤组件38嵌设在所述第三套管组件37的一端并与所述第三光敏元件30光路连接,且所述第三套管组件37的另一端密封套接在所述第三TO管座32上;
所述参考气室100包括第一参考气室101和第二参考气室102,所述第三套管组件37的另一端的内壁与所述第三TO管座32的内壁合围而成所述第一参考气室101,所述第三TO管帽31的内壁与所述第三TO管座32的内壁合围而成所述第二参考气室102,且所述第一参考气室101和所述第二参考气室102内均填充有所述被测气体,所述第一参考气室101和所述第二参考气室102均通过所述加热融化焊接方式密封。
具体地,所述第三管套组件37的另一端与所述第三TO管座32之间设有第三焊接处35,所述第三TO管帽31与所述第三TO管座32之间设有第四焊接处39,所述被测气体通过所述第三焊接处35注入所述第一参考气室101内,所述被测气体还通过所述第四焊接处39注入所述第二参考气室102内,且所述第三焊接处35和所述第四焊接处39均通过所述加热融化焊接方式密封。
其中,本实施例中,还包括第三光纤透镜,所述第三光纤透镜设置在第三光纤器件的端面,且第三光纤透镜为准直透镜或半球透镜,第三管帽透镜可以选择平面镜片,例如第三光纤透镜选择半球透镜,第三管帽透镜选择平行光镜片,将从光纤出射的激光转换成平行光,依次通过第一参考气室和第二参考气室,照射在面积有限的第三光敏元件上,从而达到在有限空间内进一步增加有效光程,并激光扩束的作用,提高气体吸收强度,从而提高激光器波长较准精度,最终提高气体检测系统稳定度。
其中,本实施例图5-1中的第三光纤组件为带半球透镜的光纤尾纤,第三管帽透镜为准直透镜,图5-2中的第三光纤器件为带准直器的光纤,第三管帽透镜为平面透镜。
如图5-4所示,本实施例五中带气室的光电探测器对应的制备方法,包括以下步骤:
S501:将所述被测气体通过所述第三TO管帽31与所述第三TO管座32之间的所述第四焊接处39注入所述第二参考气室102内;
S502:采用所述加热融化焊接方式对所述第四焊接处39进行密封;
S503:将所述被测气体通过所述第三套管组件37的另一端与所述第三TO管座32之间的所述第三焊接处35注入所述第一参考气室101内;
S504:采用所述加热融化焊接方式对所述第三焊接处35进行密封。
本实施例为双参考气室结构方案快捷工艺版,通过上述S501-S504所述的制备方法制备的带参考气室的光电探测器,第三套管组件的另一端的内壁与第三TO管座的内壁合围而成的密闭空间,以及第三TO管帽的内壁与第三TO管座的内壁合围而成的空间均分别构成参考气室,更为有效利用尾纤型光电探测器内部所有原有的密封腔,形成充有被测气体的双参考气室结构,任意一个密封腔漏气,都不会使得本发明中自带参考气室的光电探测器报废,进一步增加了产品可靠性及使用寿命;且直接对两个参考气室的焊接处(第三焊接处和第四焊接处)分别进行注入被测气体并进行焊料的加热融化焊接密封,可分别成功在两个参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,且气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,降低成本,提高气体检测系统精度。
优选地,还包括对所述第三TO管帽31、所述第三TO管座32和所述第三套管组件37进行预处理。本实施例将第三TO管帽、第三TO管座和第三套管组件预先镀金,增加焊料沁润性。
实施例六、如图6-1、图6-2和图6-3所示,带参考气室的光电探测器,包括光电探测器本体,所述光电探测器内设有参考气室100,所述参考气室100内填充有被测气体,且所述参考气室100通过焊料的加热融化焊接方式密封;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。
具体地,所述光电探测器本体为第三TO封装光电探测器,所述第三TO封装光电探测器包括第三光敏元件30、第三TO管帽31、第三TO管座32、第三TO管脚33、第三管帽透镜、第三套管组件37和第三光纤组件38;所述第三管帽透镜固定在所述第三TO管帽上,所述第三TO管帽31密封固定在所述第三TO管座32上,所述第三光敏元件30固定在所述第三TO管座32上,并与所述第三TO管脚33电连接,所述第三光纤组件38嵌设在所述第三套管组件37的一端并与所述第三光敏元件30光路连接,且所述第三套管组件37的另一端密封套接在所述第三TO管座32上;
所述参考气室100包括第一参考气室101和第二参考气室102,所述第三套管组件37的另一端的内壁与所述第三TO管座32的内壁合围而成所述第一参考气室101,所述第三TO管帽31的内壁与所述第三TO管座32的内壁合围而成所述第二参考气室102,且所述第一参考气室101和所述第二参考气室102内均填充有所述被测气体,所述第一参考气室101和所述第二参考气室102均通过所述加热融化焊接方式密封。
具体地,所述第三TO封装光电探测器上还设有第三注入孔36和第四注入孔310,所述第三注入孔36设置在所述第三套管组件37另一端的外壁上,第四注入孔310设置在所述第三TO管座32的外壁上,所述被测气体通过所述第三注入孔36注入所述第一参考气室101内,所述被测气体还通过所述第四注入孔310注入所述第二参考气室102内,且所述第三注入孔36和所述第四注入孔310均通过所述加热融化焊接方式密封。
其中,本实施例第三套管组件的另一端密封套接在第三TO管座采用传统电阻焊或者胶粘方式,第三TO管帽密封固定在第三TO管座上同样采用传统电阻焊或者胶粘方式密封,且在通过第三注入孔向第一参考气室注入被测气体,以及通过第四注入孔向第二参考气室注入被测气体之前,第三套管组件的另一端与第三TO管座的内壁合围而成的空间内部,以及第三TO管帽的内壁与第三TO管座的内壁合围而成的空间内,可以是真空,也可以充入其他气体。
如图6-3所示,本实施例六中带参考气室的光电探测器对应的制备方法,包括以下步骤:
S601:将所述第三管套组件37的另一端密封套接在所述第三TO管座32上,将所述第三TO管帽31密封固定在所述第三TO管座32上;
S602:将所述被测气体通过所述第三套管组件37外壁上的第三注入孔36注入所述第一参考气室101内,并将所述被测气体通过第三TO管座32外壁上的第四注入孔310注入所述第二参考气室102内;
S603:采用所述加热融化焊接方式分别对所述第三注入孔36和第四注入孔310进行密封。
本实施例为双参考气室结构方案简化工艺版,通过上述S601-S603所述的制备方法所制备的带参考气室的光电探测器,可不改变原有的光纤接收激光束的带尾纤TO封装探测器的封装工艺,通过在已经密封好的密封腔的外侧壁(即第三TO管座的外壁和第三管套组件另一端的外壁)的任意位置打孔或者预留孔,使被测气体可分别通过第三注入孔和第四注入孔分别注入到对应的参考气室内,最终通过焊料加热融化焊接方式密封上述两类注入孔。通过上述方法,可以有效的对原本非自带气室的尾纤型光电探测器(第三套管组件的另一端和第三TO管座之间未充入被测气体,第三TO管帽和第三TO管座之间未充入被测气体)进行二次加工,使其自带双气室,两腔三用,还能有效避免之前已经密封好光电探测器而造成的微漏,进一步提高气密性。
优选地,还包括分别对所述第三套管组件37、所述第三TO管座32和所述第三TO管帽31进行预处理。本实施例将第三套管组件、第三TO管座和第三TO管帽31预先镀金,增加焊料沁润性。
实施例七、如图7-1所示,带参考气室的光电探测器,包括光电探测器本体,所述光电探测器内设有参考气室100,所述参考气室100内填充有被测气体,且所述参考气室100通过焊料的加热融化焊接方式密封;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。
具体地,所述光电探测器为BOX封装光电探测器,所述BOX封装光电探测器包括BOX光敏元件40、BOX管盖(图中未画出)、BOX管壳42和BOX管脚43,所述BOX光敏元件40固定在所述BOX管壳42上,并与所述BOX管脚43电连接,所述BOX管盖密封固定在所述BOX管壳42上,且所述BOX管盖的内壁与所述BOX管壳42的内壁合围而成所述参考气室100。
具体地,所述BOX管盖与所述BOX管壳42之间设有第五焊接处45,所述被测气体通过所述第五焊接处45注入所述参考气室100内,且所述第五焊接处45通过所述加热融化焊接方式密封。
本实施例的BOX封装光电探测器密封选用焊料的脉冲加热方式,快速加热密封以达到高气密性封装效果。而BOX光纤组件或BOX透镜组件与BOX管壳间的密封则可以用焊料的加热融化焊接方式密封,也可以采用胶封方式密封。
如图7-3所示,本实施例七中带参考气室的光电探测器对应的制备方法,包括以下步骤:
S701:将所述被测气体通过所述BOX管壳42与所述BOX管盖之间的第五焊接处45注入所述参考气室100内;
S702:采用所述加热融化焊接方式对所述第五焊接处45进行密封。
本实施例为BOX封装方案快捷工艺版,直接通过BOX管盖与BOX管壳之间的第五焊接处进行注入被测气体后直接通过焊料的加热融化焊接方式密封,可成功实现在BOX封装光电探测器内的参考气室内充入非惰性气体,特别是易燃易爆气体,参考气室气密性程度大大提高,使用寿命大大延长,提高了整体集成度,一腔两用,从而增加激光器波长较准精度,提高气体检测精度及稳定性。
优选地,还包括对所述BOX管壳42和所述BOX管盖进行预处理。本实施例将BOX管壳和BOX管盖预先镀金,增加焊料沁润性。
同理,本实施例也可采用实例二或四或六类似的方法,在预先密封好BOX封装光电探测器的BOX管壳或BOX管盖的外壁上打孔或者预留孔,即为第五注入孔,然后通过第五注入孔向参考气室内充入被测气体,最终采用焊料的加热融化焊接方式堵孔密封,如图7-2所示,具体结构和制备方法的描述可参见实施例二或四或六以及本实施例的综合描述,此处不再赘述。
实施例八、如图8所示,一种制备设备,适用于本发明实施例一至实施例七中带参考气室的光电探测器,包括密封箱50,所述密封箱50内设有气体注入装置51和加热融化焊接装置52,所述气体注入装置51用于向所述光电探测器本体内的所述参考气室100内注入所述被测气体,所述加热融化焊接装置52用于通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室100进行密封。
具体地,本实施例的加热融化焊接装置52为密封箱50内的脉冲加热台,且脉冲加热台与外部脉冲加热源电连接;气体注入装置51为密封箱50表面设置的充气口,且充气口与外部充气源连通。
优选地,所述密封箱50内还设有多个气体浓度传感器53和气体压力传感器54,所述气体压力传感器54与外部压力表59电连接,多个所述气体浓度传感器53分别与外部多个浓度检测仪电连接;所述气体浓度传感器53用于检测所述参考气室100内的所述被测气体的浓度,所述气体压力传感器54用于检测所述参考气室100内的所述被测气体的压力。
本实施例中气体浓度传感器包括一个氧气浓度传感器和一个被测气体浓度传感器,且密封箱50还包括两个手套操作口55。
通过充气口将被测气体注入到气体检测装置内的参考气室,并通过加热台对气体检测装置进行加热融化焊接,以达到参考气室的气密性要求,密封式手套操作箱气密效果良好;且脉冲加热融化焊接方式能有效增加气密性,从而提高参考气室的性能,提高激光器波长较准的稳定性,提高气体检测精度。同时,还可以将该密封手套操作箱设计成透明箱体,便于人员操作和监视。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,应用于带参考气室的光电探测器,所述带参考气室的光电探测器包括光电探测器本体,所述光电探测器本体内设有参考气室(100),所述参考气室(100)内填充有被测气体,方法包括以下步骤:
将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内;
在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用焊料通过加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封;
所述焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种;
所述加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种;
所述被测气体是易燃易爆气体。
2.根据权利要求1所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述光电探测器本体为第一TO封装光电探测器,所述第一TO封装光电探测器包括第一光敏元件(10)、第一TO管帽(11)、第一TO管座(12)、第一TO管脚(13)和第一管帽透镜(14),所述第一TO管帽(11)密封固定在所述第一TO管座(12)上,所述第一管帽透镜(14)设置在所述第一TO管帽(11)上,所述第一光敏元件(10)固定在所述第一TO管座(12)上,并与所述第一TO管脚(13)电连接;
所述第一TO管帽(11)的内壁与所述第一TO管座(12)的内壁合围而成所述参考气室(100);所述第一TO管帽(11)与所述第一TO管座(12)之间设有第一焊接处(15);
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第一焊接处(15)注入所述参考气室(100)内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第一焊接处(15)注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第一焊接处(15)进行密封。
3.根据权利要求1所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述光电探测器本体为第一TO封装光电探测器,所述第一TO封装光电探测器包括第一光敏元件(10)、第一TO管帽(11)、第一TO管座(12)、第一TO管脚(13)和第一管帽透镜(14),所述第一TO管帽(11)密封固定在所述第一TO管座(12)上,所述第一管帽透镜(14)设置在所述第一TO管帽(11)上,所述第一光敏元件(10)固定在所述第一TO管座(12)上,并与所述第一TO管脚(13)电连接;
所述第一TO管帽(11)的内壁与所述第一TO管座(12)的内壁合围而成所述参考气室(100);
所述第一TO封装光电探测器上还设有第一注入孔(16),所述第一注入孔(16)设置在所述第一TO管帽(11)或第一TO管座(12)的外壁上;
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第一注入孔(16)注入所述参考气室(100)内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第一注入孔(16)注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第一注入孔(16)进行密封。
4.根据权利要求1所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述光电探测器本体为第二TO封装光电探测器,所述第二TO封装光电探测器包括第二光敏元件(20)、第二TO管座(22)、第二TO管脚(23)、第二套管组件(27)和第二光纤组件(28),所述第二光敏元件(20)固定在所述第二TO管座(22)上,并与所述第二TO管脚(23)电连接,所述第二光纤组件(28)嵌设在所述第二套管组件(27)的一端并与所述第二光敏元件(20)光路连接,所述第二套管组件(27)的另一端密封套接在所述第二TO管座(22)上且所述第二套管组件(27)的另一端的内壁与所述第二TO管座(22)的内壁合围而成构成所述参考气室(100);
所述第二套管组件(27)的另一端与所述第二TO管座(22)之间设有第二焊接处(25);
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第二焊接处(25)注入所述参考气室(100)内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第二焊接处(25)注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第二焊接处(25)进行密封。
5.根据权利要求1所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述光电探测器本体为第二TO封装光电探测器,所述第二TO封装光电探测器包括第二光敏元件(20)、第二TO管座(22)、第二TO管脚(23)、第二套管组件(27)和第二光纤组件(28),所述第二光敏元件(20)固定在所述第二TO管座(22)上,并与所述第二TO管脚(23)电连接,所述第二光纤组件(28)嵌设在所述第二套管组件(27)的一端并与所述第二光敏元件(20)光路连接,所述第二套管组件(27)的另一端密封套接在所述第二TO管座(22)上且所述第二套管组件(27)的另一端的内壁与所述第二TO管座(22)的内壁合围而成构成所述参考气室(100);
所述第二TO封装光电探测器上还设有第二注入孔(26),所述第二注入孔(26)设置在所述第二套管组件(27)或第二TO管座(22)的外壁上;
则将所述被测气体注入所述光电探测器本体内部的所述参考气室内,具体包括:
将所述被测气体通过所述第二注入孔(26)注入所述参考气室(100)内;
则在所述参考气室注入所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述参考气室进行密封,具体包括:
在通过所述第二注入孔(26)注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第二注入孔(26)进行密封。
6.根据权利要求1所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述光电探测器本体为第三TO封装光电探测器,所述第三TO封装光电探测器包括第三光敏元件(30)、第三TO管帽(31)、第三TO管座(32)、第三TO管脚(33)、第三管帽透镜(34)、第三套管组件(37)和第三光纤组件(38);所述第三管帽透镜(34)固定在所述第三TO管帽(31)上,所述第三TO管帽(31)密封固定在所述第三TO管座(32)上,所述第三光敏元件(30)固定在所述第三TO管座(32)上,并与所述第三TO管脚(33)电连接,所述第三光纤组件(38)嵌设在所述第三套管组件(37)的一端并与所述第三光敏元件(30)光路连接,且所述第三套管组件(37)的另一端密封套接在所述第三TO管座(32)上;
所述参考气室(100)包括第一参考气室(101)和第二参考气室(102),所述第三套管组件(37)的另一端的内壁与所述第三TO管座(32)的内壁合围而成所述第一参考气室(101),所述第三TO管帽(31)的内壁与所述第三TO管座(32)的内壁合围而成所述第二参考气室(102);
则方法具体包括:
将所述被测气体注入所述第二参考气室(102)内;
在所述第二参考气室(102)内填充有所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述第二参考气室(102)进行密封;
将所述被测气体注入所述第一参考气室(101);
在所述第一参考气室(101)内填充有所述被测气体之后,采用所述焊料通过所述加热融化焊接方式对所述第一参考气室(101)进行密封。
7.根据权利要求6所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述第三管套组件(37)的另一端与所述第三TO管座(32)之间设有第三焊接处(35),所述第三TO管帽(31)与所述第三TO管座(32)之间设有第四焊接处(39);
则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第四焊接处(39)注入所述第二参考气室(102)内;
在通过所述第四焊接处(39)注入所述被测气体后,采用所述加热融化焊接方式对所述第四焊接处(39)进行密封;
将所述被测气体通过所述第三焊接处(35)注入所述第一参考气室(101)内,
在通过所述第三焊接处(35)注入所述被测气体后,采用所述加热融化焊接方式对所述第三焊接处(35)进行密封。
8.根据权利要求6所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述第三TO封装光电探测器上还设有第三注入孔(36)和第四注入孔(310),所述第三注入孔(36)设置在所述第三套管组件(37)另一端的外壁上,第四注入孔(310)设置在所述第三TO管座(32)的外壁上;
则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第三注入孔(36)注入所述第一参考气室(101)内,并将所述被测气体还通过所述第四注入孔(310)注入所述第二参考气室(102)内;
在分别所述第三注入孔(36)和所述第四注入孔(310)注入所述被测气体之后,分别采用所述加热融化焊接方式对所述第三注入孔(36)和所述第四注入孔(310)进行密封。
9.根据权利要求1所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述光电探测器为BOX封装光电探测器,所述BOX封装光电探测器包括BOX光敏元件(40)、BOX管盖、BOX管壳(42)和BOX管脚(43),所述BOX光敏元件(40)固定在所述BOX管壳(42)上,并与所述BOX管脚(43)电连接,所述BOX管盖密封固定在所述BOX管壳(42)上,且所述BOX管盖的内壁与所述BOX管壳(42)的内壁合围而成所述参考气室(100);
所述BOX管盖与所述BOX管壳(42)之间设有第五焊接处(45),则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第五焊接处(45)注入所述参考气室(100)内;
在通过所述第五焊接处(45)注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第五焊接处(45)进行密封。
10.根据权利要求1所述的带参考气室的光电探测器的制备方法,其特征在于,所述光电探测器为BOX封装光电探测器,所述BOX封装光电探测器包括BOX光敏元件(40)、BOX管盖、BOX管壳(42)和BOX管脚(43),所述BOX光敏元件(40)固定在所述BOX管壳(42)上,并与所述BOX管脚(43)电连接,所述BOX管盖密封固定在所述BOX管壳(42)上,且所述BOX管盖的内壁与所述BOX管壳(42)的内壁合围而成所述参考气室(100);
所述BOX封装光电探测器上设有第五注入孔(46),所述第五注入孔(46)设置在所述BOX管盖或所述BOX管壳(42)的外壁上,则方法具体包括:
将所述被测气体通过所述第五注入孔(46)注入所述参考气室(100)内;
在通过所述第五注入孔(46)注入所述被测气体之后,采用所述加热融化焊接方式对所述第五注入孔(46)进行密封。
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