[发明专利]一种铯束管用钛离子泵阳极筒加固装置

说明书

本发明公开了一种铯束管用钛离子泵阳极筒加固装置。使用本发明能够提高了阳极筒的抗冲击与振动的性能。本发明中，阳极铜材料选为钛，降低产品重量，然后采用一块矩形不锈钢薄膜，沿矩形薄膜的长度方向将阳极筒包裹起来，让支架与矩形不锈钢薄膜固定连接；通过用不锈钢薄膜包裹阳极筒的方法，将钛材与钢材之间的焊接转化为钢材与钢材之间的焊接，整体效果提高了阳极筒的抗冲击与振动的性能，并且可以采用廉价的点焊技术，既降低了材料成本又降低了人力成本。

技术领域

本发明涉及小型铯原子钟技术领域，包括磁选态铯原子钟、光抽运铯原子钟等铯原子钟，同时涉及真空技术领域，具体涉及一种铯束管用钛离子泵阳极筒加固装置。

背景技术

铯原子钟由铯束管和频标电路组成，其中铯束管提供原子的跃迁信号，是铯原子钟的核心部件，频标电路用于锁定并输出频率。铯束管工作时要求管内真空度优于5×10^-5Pa，否则跃迁信号的信噪比会下降，从而影响铯钟输出频率的指标。为了保证铯束管的真空度，管内装有开放式结构的钛离子泵，离子泵依据潘宁放电的原理，在电场和磁场联合作用下，使电子在较长的一段时间内，局限在某一定空间内运动，形成持续放电，把内部材料释放的各种杂质气体抽走。

离子泵主要由阴极、阳极筒和磁钢等部分组成，如图1所示。其中阴极的材料是金属钛，阳极筒的材料一般为不锈钢，磁钢的材料可选用铝镍钴或钐钴等。铯束管中钛泵的阳极筒通过支架固定在底座上，如图2所示。支架和底座也采用不锈钢材料，三者之间通过焊接的方式连在一起。

从图2可以看出，阳极筒和支架一起相对于底座构成了悬臂粱结构，这种结构在强烈冲击和振动下，如作为星载钟在卫星发射时容易破坏，要么阳极筒从支架脱落，要么支架从底座脱落，导致钛泵无法正常工作。

一种解决该问题的方法是选用更轻的材料制作阳极筒，比如选择金属钛，它的密度约为不锈钢的二分之一。如果阳极筒采用这种材料，那么焊接处承受的力矩将减半，从而提高连接可靠性。尽管采用钛材可以改善悬臂梁的力学性能，但需要解决阳极筒和支架如何焊接的问题。因为不锈钢和钛属于两种不同的材料，它们之间的焊接融合性较差，如果将它们直接焊在一起，连接的可靠性不会提高。

为了解决这个问题，可将支架和底座的材料都换为钛材，采用氩弧焊、激光焊或电子束焊进行焊接，由于同一种材料能够相互融合，从理论上来说连接可靠性将大为提高。但该方法有下述问题，首先由于钛材的价格高于不锈钢，这种方法使材料成本上升。其次对于氩弧焊和激光焊，一定要注意外围气体的保护，否则在焊接时钛材将会氧化，所以最好采用电子束焊，但电子束焊工艺较为复杂，需要放在真空环境中焊接，从而成本进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种铯束管用钛离子泵阳极筒加固装置，能够提高了阳极筒的抗冲击与振动的性能。

本发明的铯束管用钛离子泵阳极筒加固装置，所述阳极筒通过支架固定在底座上，其中，还包括矩形不锈钢薄膜，所述阳极筒材料为钛，所述支架材料为不锈钢，所述矩形不锈钢薄膜包裹在阳极筒的外圆周面上，所述支架与矩形不锈钢薄膜固定连接。

进一步的，所述矩形不锈钢薄膜的厚度为0.05～0.10mm。

进一步的，所述矩形不锈钢薄膜的宽为(1/3)h～(1/2)h，h为阳极筒的高；所述矩形不锈钢薄膜的长大于阳极筒圆截面的周长，所述矩形不锈钢薄膜沿其长度包裹阳极筒。

进一步的，所述矩形不锈钢薄膜位于阳极筒的中部。

进一步的，所述矩形不锈钢薄膜包裹阳极筒后，矩形不锈钢薄膜的两端采用电焊的方式固定，且焊点呈均匀分布。

进一步的，所述矩形不锈钢薄膜与支架采用电焊的方式固定，且焊点呈均匀分布。

进一步的，所述矩形不锈钢薄膜包裹阳极筒后，将矩形不锈钢薄膜点焊在阳极筒上。

有益效果：