RU169601U1

RU169601U1 - Герметичный корпус

Info

Publication number: RU169601U1
Application number: RU2016120886U
Authority: RU
Inventors: Павел Николаевич Вышинский; Александр Фёдорович Коваленко; Олег Николаевич Федорищев; Геннадий Станиславович Осипов
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-03-24

Abstract

Полезная модель представляет собой герметичный корпус и может быть использована при изготовлении герметичного ввода лазерного излучения в рабочий объем технологических установок, осуществляющих обработку материалов в вакууме или в среде инертных газов. Стенка герметичного корпуса через прокладку с двухсторонней отбортовкой, выполненную из титана, с обеих сторон которой расположена алюминиевая фольга, соединена по всему периметру с входным окном. Окно выполнено из прозрачного в заданном оптическом диапазоне материала и имеет конусоцилиндросферическую форму, коническая поверхность входного окна обращена навстречу лазерному пучку, а сферическая поверхность - внутрь герметичного корпуса. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей корпуса за счет фокусировки лазерного излучения в кольцо. 1 ил.

Description

Полезная модель может быть использована при изготовлении герметичного ввода лазерного излучения в рабочий объем технологических установок, осуществляющих обработку материалов в вакууме или в среде инертных газов.

Известно устройство термостатирования передающей телевизионной трубки, размещенной в герметичном корпусе. Входное окно передающей телевизионной трубки выполнено из пластины кристалла лейкосапфира (патент Российской Федерации на изобретение RU 2069392, МПК G21C 17/08, H01J 31/38, 20.11.1996).

Известен также облучатель, в котором окно выполнено из лейкосапфира (патент Российской Федерации на полезную модель RU 5346, МПК A61N 5/06, 16.11.1997).

Известен двухэлектродный разрядник, содержащий корпус, в котором расположены катод, имеющий острие, и выполненный из сплава ВНБ-3 анод, выполненный с отверстием в центре, и прозрачное окно для ввода луча лазера (патент Российской Федерации на полезную модель RU 119935, МПК H01J 17/64, 25.05.2012).

Известен герметичный корпус с входным окном из лейкосапфира, у которого герметичный корпус выполнен из алюмокерамики, а стенка герметичного корпуса через алюминиевую прокладку с двухсторонней отбортовкой соединена по всему периметру с входным окном из лейкосапфира диффузной сваркой (патент Российской Федерации на полезную модель RU 128780, МПК H01J 17/00, 27.05.2013).

Известен герметичный корпус из алюмокерамики, в котором стенка корпуса через прокладку с двухсторонней отбортовкой соединена по всему периметру с входным окном из лейкосапфира, причем прокладка с двухсторонней отбортовкой выполнена из титана, а с обеих сторон прокладки расположена алюминиевая фольга (патент Российской Федерации на полезную модель RU 138893, МПК H01J 17/00, 27.03.2014).

Недостатком перечисленных аналогов является низкая функциональная возможность входного окна, представляющего собой плоскопараллельную пластину. Во многих электрофизических установках и приборах требуется не только пропускать управляющее (воздействующее) лазерное излучение, но и фокусировать его. С этой целью дополнительно используют фокусирующие линзы, что усложняет конструкцию установок или приборов и увеличивает потери на отражение излучения.

Известен также герметичный корпус, включающий стенку корпуса, которая через прокладку, выполненную из титана, с двухсторонней отбортовкой, снабженную с обеих сторон алюминиевой фольгой, соединена по всему периметру с входным окном из лейкосапфира, выполненным в виде плоско-выпуклой фокусирующей линзы, плоская поверхность которой обращена к прокладке (патент Российской Федерации на полезную модель RU 156784, МПК H01J 17/00, 20.11.2015). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа, как и аналогов, является низкая функциональная возможность входного окна. Например, при пробитии сквозных отверстий большого диаметра в пластинах из керамических или тугоплавких материалов энергетически выгодно фокусировать лазерный пучок на поверхности пластин в кольцо. В этом случае осуществляется испарение материала пластины только в тонком кольце, ширина которого определяется дифракционной расходимостью лазерного излучения. Центральная часть отверстия, площадь которой существенно больше площади кольца, не подвергается воздействию лазерного излучения.

Техническим результатом полезной модели является расширение ее функциональных возможностей за счет фокусировки лазерного излучения в кольцо.

Технический результат достигается тем, что в герметичном корпусе, в котором стенка корпуса, которая через прокладку с двухсторонней отбортовкой, выполненную из титана и снабженную с обеих сторон алюминиевой фольгой, соединена по всему периметру с входным окном, выполненным из прозрачного в заданном оптическом диапазоне материала, которое имеет конусоцилиндросферическую форму, коническая поверхность входного окна обращена навстречу лазерному пучку, а сферическая поверхность - внутрь герметичного корпуса.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично представлено сечение герметичного корпуса, где 1 - стенка корпуса, 2 - титановая прокладка, 3 - алюминиевая фольга, 4 - входное окно. Верхняя часть окна 4 представляет собой конус с углом α при основании, средняя часть - цилиндр, нижняя - плосковыпуклую сферическую линзу.

Конусом параллельный лазерный пучок отклоняется на угол

где α - угол при основании конуса;

n - показатель преломления материала входного окна,

и преобразуется в сходящийся пучок.

Вследствие осевой симметрии конструкции сходящийся пучок, пройдя цилиндрическую часть входного окна, плосковыпуклой сферической линзой фокусируется в ее фокальной плоскости F в окружность, радиус которой определяется по уравнению

где ƒ - фокусное расстояние линзы, образованной сферической поверхностью входного окна 4.

На чертеже также показан ход лучей A, B и C лазерного пучка согласно законам геометрической оптики, показывающий возможность фокусировки лазерного пучка в кольцо в фокальной плоскости F.

Входное окно 4 может быть изготовлено следующим образом. Из цилиндрической заготовки диаметром, равным внешнему диаметру герметичного корпуса 1, вначале при помощи шлифовки и полировки на одном торце заготовки формируют коническую поверхность. Затем при помощи шлифовки и полировки на втором конце заготовки формируют сферическую поверхность. Затем последовательно часть конической и часть сферической поверхностей входного окна посредством шлифования удаляют до размеров несколько меньше внутреннего диаметра герметичного корпуса для формирования посадочного кольца 5 входного окна 4.

Изготовление герметичного корпуса осуществляют следующим образом. Собранное изделие, в котором на стенке корпуса 1 установлены титановая прокладка 2 с двухсторонней отбортовкой, алюминиевая фольга 3 с обеих сторон прокладки 2 и входное окно 4, помещают в рабочую камеру установки диффузной сварки. Проводят откачку в рабочей камере до давления ≈10^-7 Торр. Затем проводят активацию алюминия через окисную пленку на поверхности алюминиевой фольги 3 путем выдержки изделия при температуре 520-660°C в течение 60-90 мин без силового воздействия. Затем при осевом силовом воздействии более 350 Н изделие выдерживают при температуре 400-580°C в течение 30-60 мин. При физическом контакте происходят диффузные процессы стенки корпуса 1 и окна 4 с алюминиевой фольгой 3 как по поверхности алюминиевой фольги 3, так и по поверхности титановой прокладки 2. Затем соединяют свариваемые поверхности при силовом воздействии 40-200 Н при температуре 500-600°C в течение 40-70 мин.

Таким образом, предлагаемое техническое решение отличается от прототипа наличием новых признаков, взаимным расположением и формой выполнения, которые придают объекту новые свойства, проявляющиеся в техническом результате.

Claims

Герметичный корпус с входным окном для ввода лазерного излучения в установку для обработки материалов в вакууме или среде инертных газов, состоящий из стенки корпуса, прокладки с двухсторонней отбортовкой, выполненной из титана и снабженной с обеих сторон алюминиевой фольгой, при этом входное окно выполнено из прозрачного в заданном оптическом диапазоне материала, а стенка корпуса через прокладку соединена по всему периметру с входным окном, отличающийся тем, что входное окно выполнено конусоцилиндросферической формы, при этом коническая поверхность окна обращена навстречу лазерному пучку, а сферическая поверхность - внутрь герметичного корпуса.