RU2638566C2 - Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes - Google Patents

Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes Download PDF

Info

Publication number
RU2638566C2
RU2638566C2 RU2016105146A RU2016105146A RU2638566C2 RU 2638566 C2 RU2638566 C2 RU 2638566C2 RU 2016105146 A RU2016105146 A RU 2016105146A RU 2016105146 A RU2016105146 A RU 2016105146A RU 2638566 C2 RU2638566 C2 RU 2638566C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ring laser
gyroscope
filling
oxygen
neon
Prior art date
Application number
RU2016105146A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016105146A (en
Inventor
Александр Валентинович Озаренко
Владислав Сергеевич Быстрицкий
Original Assignee
Публичное Акционерное Общество "Тамбовский завод "Электроприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное Акционерное Общество "Тамбовский завод "Электроприбор" filed Critical Публичное Акционерное Общество "Тамбовский завод "Электроприбор"
Priority to RU2016105146A priority Critical patent/RU2638566C2/en
Publication of RU2016105146A publication Critical patent/RU2016105146A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638566C2 publication Critical patent/RU2638566C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/38Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: ring laser gyroscope is placed on a vacuum post, pumped to a high vacuum, the tightness is checked. The internal volume of the resonator is cleaned by repeating three times the sequence of operations: filling with oxygen, burning in the discharge of oxygen, pumping out. Then the following sequence of operations is repeated three times: filling the resonator with a mixture of oxygen with neon, burning in the discharge of these gases, pumping out, then degassing the getters installed in the gyroscope. Cool screens are installed on the electrodes of the ring laser gyroscope and connected to a coolant or gas supply system. The gyroscope housing with the installed screens is heated to the temperature of 260°C, with a constant supply of cooling liquid or gas, degassing for 48 hours and after cooling to the temperature of 50-60°C threefold filling of the working helium-neon mixture, operating and pumping are performed. Then, the getters are activated, the helium-neon mixture is filled to the working pressure, the electrical parameters are measured, and the sealing is performed.
EFFECT: increasing the reliability of ring laser gyroscopes by increasing the tightness of the indium compound of the glass-ceramic housing with gold-plated anodes and increasing the efficiency of degassing the internal volume of the ring laser gyroscope from sorbed impurity gases.
3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области лазерной техники, а именно к кольцевым моноблочным лазерным гироскопам, предназначенным для измерения угловой скорости вращения.The present invention relates to the field of laser technology, namely to ring monoblock laser gyroscopes designed to measure the angular velocity of rotation.

Известно уплотнение стекла или керамики с металлом, позволяющее создавать герметичное соединение между металлической поверхностью и поверхностью стекла или стеклокерамики [Патент США №4432660, кл. F19C 9/00, опубликованный 21.02.1984 г.]. Согласно изобретению герметичность данного соединения сохраняется при многократном циклическом изменении температуры в пределах от -50°C до +100°C.It is known to seal glass or ceramic with metal, which makes it possible to create a tight connection between the metal surface and the surface of glass or glass ceramics [US Patent No. 4432660, class. F19C 9/00, published 02.21.1984]. According to the invention, the tightness of this compound is maintained upon repeated cyclic temperature changes ranging from -50 ° C to + 100 ° C.

Для достижения указанного результата поверхность соединяемого стекла или стеклокерамики должна быть максимально чистой. Для получения сверхчистой поверхности стекла или стеклокерамики она бомбардируется плазмой, или ионами в вакууме, или ультрафиолетовым светом.To achieve this result, the surface of the connected glass or glass ceramics should be as clean as possible. To obtain an ultrapure surface of glass or glass ceramics, it is bombarded with plasma, or ions in a vacuum, or ultraviolet light.

Когда основным металлом является алюминий, поверхность алюминия вначале полируют, чтобы она соответствовала по качеству поверхности стекла или стеклокерамики. Затем применяется азотная кислота для травления алюминия, а ее избыток смывается, преимущественно в дистиллированной воде. Далее металл отжигают, и поверхность металла формуют, прижимая его к гладкой полированной поверхности. Для формовки предпочтительно использование стекла или стеклокерамической поверхности, поскольку алюминий не прилипает к данной поверхности и ее плоскостность сохраняется после повторных операций.When the base metal is aluminum, the surface of the aluminum is first polished to match the quality of the surface of the glass or glass ceramic. Then nitric acid is used to etch aluminum, and its excess is washed off, mainly in distilled water. Next, the metal is annealed, and the metal surface is molded, pressing it to a smooth polished surface. For molding, it is preferable to use glass or a glass-ceramic surface, since aluminum does not adhere to this surface and its flatness is preserved after repeated operations.

Затем наносят золото на поверхность алюминия, золото может быть нанесено гальванически, но обнаружено, что предпочтительным является напыление или нанесение расплавленного золота на формованную поверхность алюминия. Чистота золота должна составлять порядка 99,5%. Типовая толщина золота после напыления, нанесения расплавленного золота или гальванического покрытия составляет менее 100 микродюймов.Gold is then applied to the surface of aluminum, gold can be applied galvanically, but it has been found that sputtering or applying molten gold to the molded surface of aluminum is preferred. The purity of gold should be about 99.5%. The typical thickness of gold after sputtering, application of molten gold or plating is less than 100 microinches.

Заготовку индия размещают над поверхностью золота. Чистота индия, как правило, составляет 99,9%. Затем индий и золото нагревают, предпочтителен нагрев в вакууме, выше температуры плавления индия (155°C) примерно до 175°C, до тех пор, пока индий не сплавится с золотом на поверхности.A blank of indium is placed above the surface of the gold. The purity of indium is usually 99.9%. Then, indium and gold are heated, heating in vacuum is preferred, above the melting point of indium (155 ° C) to about 175 ° C, until indium is fused with gold on the surface.

Поверхность индия далее максимально очищается, например, в плазме или ионной бомбардировкой, или ультрафиолетовым излучением. После очистки индий становится очень липким, и он имеет хорошую адгезию с любой контактирующей поверхностью. Сверхчистую поверхность индия затем прижимают к сверхчистой поверхности стекла или стеклокерамики с образованием герметичного вакуумного соединения.The surface of indium is further cleared as much as possible, for example, in plasma or by ion bombardment, or by ultraviolet radiation. After cleaning, indium becomes very sticky and has good adhesion to any contacting surface. The ultrapure surface of indium is then pressed against the ultrapure surface of glass or glass ceramic to form a sealed vacuum joint.

Когда металл медь, медь не подвергают травлению азотной кислотой, а золото наносят гальванически. Поверхность не формуют, но подвергают шлифовке с помощью небольших (обычно 1200 мкм) частиц, перед тем как покрывать медь золотом.When the metal is copper, copper is not etched with nitric acid, and gold is applied galvanically. The surface is not molded, but is ground using small (usually 1200 microns) particles before plating copper with gold.

Недостатком данного изобретения является низкая надежность, вследствие низкой герметичности соединения стекла или стеклокерамики с золотом, медью через индиевое уплотнение, при термоциклических воздействиях. С повышением температуры свыше 100°C между индием и золотом или медью начинают интенсивно формироваться интерметаллические соединения этих металлов. При многократном циклическом воздействии температуры от -50°C до +100°C хрупкие интерметаллиды индия разрушаются, вследствие этого нарушается герметичность индиевого соединения.The disadvantage of this invention is the low reliability, due to the low tightness of the connection of glass or glass ceramics with gold, copper through indium seal, under thermal cyclic influences. As the temperature rises above 100 ° C, intermetallic compounds of these metals begin to form intensively between indium and gold or copper. With repeated cyclic exposure to temperatures from -50 ° C to + 100 ° C, brittle indium intermetallic compounds are destroyed, as a result of which the tightness of the indium compound is broken.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ вакуумной обработки малогабаритных моноблочных газоразрядных лазеров [Патент РФ №2155410, кл. H01J 9/38, опубликованный 27.08.2000 г.].The prototype of the invention is a method of vacuum processing of small-sized monoblock gas-discharge lasers [RF Patent No. 21545410, class. H01J 9/38 published 08/27/2000].

При этом согласно изобретению данный способ включает подсоединение лазера к вакуумному посту, откачку его до высокого вакуума, проверку конструкции на герметичность, очистку в разряде активного газа и проверку параметров лазера в смеси рабочих газов, откачку и прогрев при максимальной температуре, которую допускает конструкция лазера, наполнение лазера смесью рабочих газов и его герметизацию, в котором на лазер устанавливают устройство избирательного поглощения примесей, а в процессе прогрева лазер наполняют смесью рабочих газов давлением 13,3-50540 Па, выдерживают в течение 1-4 ч и затем лазер, вновь откачивают до высокого вакуума. Наполнение и откачку проводят не менее 2 раз, а во время последней откачки измеряют масс-спектр остаточных газов, причем откачку производят в течение времени, необходимого для совпадения масс-спектра остаточных газов с эталонным, который измерен на вакуумном посту при отсоединенном лазере и предельно высоком для данного вакуумного поста вакууме, но не хуже 1,33×10-4 Па.Moreover, according to the invention, this method includes connecting the laser to a vacuum post, pumping it to a high vacuum, checking the structure for leaks, cleaning the active gas in the discharge and checking the laser parameters in the working gas mixture, pumping and heating at the maximum temperature that the laser design allows, filling the laser with a mixture of working gases and its sealing, in which a device for selective absorption of impurities is installed on the laser, and during heating, the laser is filled with a mixture of working gases With a temperature of 13.3-50540 Pa, it is held for 1-4 hours and then the laser is again pumped out to high vacuum. Filling and pumping is carried out at least 2 times, and during the last pumping, the mass spectrum of the residual gases is measured, and pumping is carried out for the time necessary for the mass spectrum of the residual gases to coincide with the reference, which was measured at a vacuum station with the laser disconnected and extremely high for a given vacuum post vacuum, but not worse than 1.33 × 10 -4 Pa.

Недостатком прототипа является то, что в процессе прогрева при максимальной температуре, которую допускает конструкция лазера, достигается температура до 120°C. Данная температура не позволяет провести эффективное обезгаживание стеклокерамического корпуса, от примесных газов, сорбированных на внутренних поверхностях. Также при этой температуре начинают формироваться хрупкие интерметаллические соединения индия, которые приводят к нарушению герметичности индиевого уплотнения стеклокерамического корпуса с позолоченными анодами кольцевого лазерного гироскопа.The disadvantage of the prototype is that during heating at the maximum temperature that the laser design allows, a temperature of up to 120 ° C is achieved. This temperature does not allow for effective degassing of the glass-ceramic case, from impurity gases adsorbed on internal surfaces. Also at this temperature, brittle indium intermetallic compounds begin to form, which lead to a violation of the tightness of the indium seal of the glass-ceramic case with gold-plated anodes of a ring laser gyro.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности кольцевых лазерных гироскопов, за счет повышения герметичности индиевого соединения стеклокерамического корпуса с позолоченными анодами и повышения эффективности обезгаживания внутреннего объема кольцевого лазерного гироскопа от сорбированных примесных газов.The technical task of the invention is to increase the reliability of ring laser gyroscopes by increasing the tightness of the indium compound of the glass-ceramic case with gold-plated anodes and increasing the efficiency of degassing the internal volume of the ring laser gyro from sorbed impurity gases.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Кольцевой лазерный гироскоп 1 через штенгель-электрод 2 устанавливают на вакуумный пост, откачивают до высокого вакуума, проверяют герметичность. Внутренний объем очищают трехкратным повторением последовательности операций: заполнение кислородом, прожиг в разряде кислорода, откачка. Затем трехкратно повторяют следующую последовательность операций: заполнение смесью кислорода с неоном, прожиг в разряде этих газов, откачка. Далее проводится обезгаживание установленных в гироскопе газопоглотителей 3.The essence of the invention is as follows. An annular laser gyroscope 1 is mounted on a vacuum post through a shtangel-electrode 2, pumped out to a high vacuum, and the tightness is checked. The internal volume is cleaned by repeating the sequence of operations three times: filling with oxygen, burning in the discharge of oxygen, pumping. Then, the following sequence of operations is repeated three times: filling with a mixture of oxygen with neon, burning in the discharge of these gases, pumping. Next is the degassing of gas getters installed in the gyroscope 3.

На электроды 4 кольцевого лазерного гироскопа 1 устанавливают охлаждаемые экраны 5 и подключают их к системе подачи охлаждающей жидкости (газа) 6. На фиг. 1 представлена схема размещения охлаждаемых экранов 5 на электродах 4 кольцевого лазерного гироскопа КЛ-3.Cooled screens 5 are mounted on the electrodes 4 of the ring laser gyro 1 and connected to the coolant (gas) supply system 6. In FIG. 1 shows the layout of the cooled screens 5 on the electrodes 4 of the ring laser gyroscope KL-3.

Корпус гироскопа с установленными экранами 5 нагревают до температуры 260°C при постоянной подаче охлаждающей жидкости или газа, осуществляют обезгаживание в течение 48 часов и после остывания до температуры 50-60°C проводят трехкратные наполнения рабочей гелий-неоновой смесью, наработку и откачку. Далее проводится активация газопоглотителей 3, наполнение гелий-неоновой смесью до рабочего давления, измерение электрических параметров и герметизация.The gyroscope case with mounted screens 5 is heated to a temperature of 260 ° C with a constant supply of coolant or gas, gassing is carried out for 48 hours, and after cooling to a temperature of 50-60 ° C, three-fold filling of the working helium-neon mixture is carried out, operating time and pumping out. Next, the activation of getters 3, filling with a helium-neon mixture to operating pressure, measuring electrical parameters and sealing.

Установка на электроды охлаждаемых экранов 5 позволяет повысить температуру обезгаживания со 120°C до 260°C, при этом соединение электродов 4 с корпусом через индиевую прокладку 7 сохраняет герметичность и надежность. Температура электродов при этом находится в интервале температур от 50°C до 60°C в зависимости от типа охлаждающей жидкости(газа) и скорости ее(его) протока. При такой температуре интерметаллические соединения индия с золотом образуются крайне медленно, что в дальнейшем не приводит к нарушению герметичности индиевого уплотнения при термоциклических воздействиях.The installation of cooled screens 5 on the electrodes makes it possible to increase the degassing temperature from 120 ° C to 260 ° C, while connecting the electrodes 4 to the housing through an indium gasket 7 maintains tightness and reliability. The temperature of the electrodes in this case is in the temperature range from 50 ° C to 60 ° C, depending on the type of coolant (gas) and its flow rate. At this temperature, the intermetallic compounds of indium with gold are formed extremely slowly, which subsequently does not lead to a violation of the tightness of the indium seal under thermocyclic influences.

Повышение температуры способствует эффективному обезгаживанию внутренних объемов корпуса кольцевого лазерного гироскопа и десорбции примесных газов, находящихся на поверхностях корпуса. На фиг. 2 представлен спектр излучения кольцевого гелий-неонового лазера КЛ-3 после проведения обезгаживания при температуре 120°C. На фиг. 3 представлен спектр излучения кольцевого гелий-неонового лазера КЛ-3 после проведения обезгаживания при температуре 260°C. При этом в спектре излучения на фиг. 3 отсутствуют представленные на фиг. 2 спектральные линии примесных газов: азота (N) - 391,4 нм, кислорода (О) - 394,7 нм, оксида углерода (СО) - 395,3 нм и водорода (Н) - 410,1 нм, что свидетельствует об эффективном удалении примесных газов с внутренних поверхностей корпуса при повышении температуры обезгаживания.An increase in temperature contributes to the effective degassing of the internal volumes of the body of the ring laser gyroscope and the desorption of impurity gases on the surfaces of the body. In FIG. Figure 2 shows the emission spectrum of a KL-3 helium-neon ring laser after degassing at a temperature of 120 ° C. In FIG. Figure 3 shows the emission spectrum of a KL-3 helium-neon ring laser after degassing at a temperature of 260 ° C. Moreover, in the emission spectrum in FIG. 3 are absent shown in FIG. 2 spectral lines of impurity gases: nitrogen (N) - 391.4 nm, oxygen (O) - 394.7 nm, carbon monoxide (CO) - 395.3 nm and hydrogen (H) - 410.1 nm, which indicates effective removal of impurity gases from the inner surfaces of the housing with increasing temperature degassing.

Таким образом, в предлагаемом способе установка охлаждаемых экранов, охлаждение электродов и повышение температуры обезгаживания, по сравнению с прототипом, позволяет повысить надежность кольцевого лазерного гироскопа за счет обеспечения неизменности состава рабочей гелий-неоновой смеси в процессе эксплуатации и хранения.Thus, in the proposed method, the installation of cooled screens, cooling of the electrodes and increasing the degassing temperature, compared with the prototype, improves the reliability of the ring laser gyroscope by ensuring the unchanged composition of the working helium-neon mixture during operation and storage.

Claims (1)

Способ повышения надежности кольцевых лазерных гироскопов, заключающийся в том, что кольцевой лазерный гироскоп устанавливают на вакуумный пост, откачивают до высокого вакуума, проверяют герметичность, внутренний объем резонатора очищают трехкратным повторением последовательности операций: заполнение кислородом, прожиг в разряде кислорода, откачка, затем трехкратно повторяют последовательность операций: заполнение резонатора смесью кислорода с неоном, прожиг в разряде этих газов, откачка, далее выполняется обезгаживание установленных в гироскопе газопоглотителей, отличающийся тем, что на электроды кольцевого лазерного гироскопа устанавливают охлаждаемые экраны и подключают их к системе подачи охлаждающей жидкости или газа, корпус гироскопа с установленными экранами нагревают до температуры 260°C при постоянной подаче охлаждающей жидкости или газа, осуществляют обезгаживание в течение 48 часов и после охлаждения до температуры 50-60°C проводят трехкратные наполнения рабочей гелий-неоновой смесью, наработку и откачку, далее проводится активация газопоглотителей, наполнение гелий-неоновой смесью до рабочего давления, измерение электрических параметров и герметизация.A way to increase the reliability of ring laser gyroscopes, which is that the ring laser gyro is mounted on a vacuum post, pumped to high vacuum, check for leaks, the internal volume of the resonator is cleaned by repeating the sequence of operations three times: filling with oxygen, burning in an oxygen discharge, pumping, then repeating three times sequence of operations: filling the resonator with a mixture of oxygen with neon, burning in the discharge of these gases, pumping out, then degassing is carried out gas absorbers in a gyroscope, characterized in that cooled screens are installed on the electrodes of the ring laser gyroscope and connected to a coolant or gas supply system, the gyroscope housing with installed screens is heated to a temperature of 260 ° C with a constant supply of coolant or gas, for 48 hours and after cooling to a temperature of 50-60 ° C, three-time filling with a working helium-neon mixture is carried out, operating hours and pumping out, then getters are activated, n complements a helium-neon mixture to the operating pressure, measurement of electrical parameters and sealing.
RU2016105146A 2016-02-16 2016-02-16 Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes RU2638566C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105146A RU2638566C2 (en) 2016-02-16 2016-02-16 Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105146A RU2638566C2 (en) 2016-02-16 2016-02-16 Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016105146A RU2016105146A (en) 2017-08-21
RU2638566C2 true RU2638566C2 (en) 2017-12-14

Family

ID=59744638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016105146A RU2638566C2 (en) 2016-02-16 2016-02-16 Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638566C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155410C2 (en) * 1998-06-25 2000-08-27 ТОО Фирма "Кварк" Method for vacuum processing of small-size single-unit gas-discharge lasers
WO2004035461A2 (en) * 2002-10-18 2004-04-29 The Regents Of The University Of Michigan Manufacturing methods and vacuum or hermetically packaged micromachined or mems devices formed thereby having substantially vertical feedthroughs
US6902656B2 (en) * 2002-05-24 2005-06-07 Dalsa Semiconductor Inc. Fabrication of microstructures with vacuum-sealed cavity
RU2521678C1 (en) * 2012-11-26 2014-07-10 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Vacuum microgyroscope manufacturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155410C2 (en) * 1998-06-25 2000-08-27 ТОО Фирма "Кварк" Method for vacuum processing of small-size single-unit gas-discharge lasers
US6902656B2 (en) * 2002-05-24 2005-06-07 Dalsa Semiconductor Inc. Fabrication of microstructures with vacuum-sealed cavity
WO2004035461A2 (en) * 2002-10-18 2004-04-29 The Regents Of The University Of Michigan Manufacturing methods and vacuum or hermetically packaged micromachined or mems devices formed thereby having substantially vertical feedthroughs
RU2521678C1 (en) * 2012-11-26 2014-07-10 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Vacuum microgyroscope manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016105146A (en) 2017-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120258022A1 (en) Helium Barrier Atom Chamber
JP4602691B2 (en) Sealing technology for sealed lamps with uniquely sealed components and lamps
US3914836A (en) Method for processing quartz crystal resonators
US6452334B1 (en) Arc tube with residual-compressive-stress layer for discharge lamp unit and method of manufacturing same
RU2638566C2 (en) Method of increasing reliability of ring laser gyroscopes
CN111623801A (en) Laser gyro electrode indium seal enhancement device and method
KR100799092B1 (en) A method for sealing display devices
US20040004422A1 (en) Method and apparatus for heat pipe cooling of an excimer lamp
US5867269A (en) RLG mirror conditioning and cathode oxidation process
RU2521678C1 (en) Vacuum microgyroscope manufacturing method
JPH0850855A (en) Manufacture of arc tube for discharge bulb
JP2001148526A (en) Treatment method for laser chamber and the laser chamber
CN221425676U (en) Laser gyro vacuum treatment device
US1144028A (en) Protective device.
JP2009146804A (en) Plasma display panel and its manufacturing method
RU2784820C1 (en) Method for manufacturing a microgyroscope
JP2009245756A (en) Method of manufacturing discharge tube
JP6389892B2 (en) Electric gas discharge lamp with discharge coupled active antenna
SU1742888A1 (en) Stemless evacuation device
EP3724906B1 (en) Method for reconditioning of vacuum interrupters
RU2155410C2 (en) Method for vacuum processing of small-size single-unit gas-discharge lasers
JPH0334540A (en) Plasma treatment apparatus and temperature control of wafer in this apparatus
TR2022018776A1 (en) HEATING AND COOLING MECHANISM FOR GLASS BODY CLEANING PROCESS IN RING LASER ROTA METERS
KR101808241B1 (en) Apparatus and method for sealing arc-tube
SU1056305A1 (en) Process for manufacturing gaseous-discharge lamps