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深度揭秘:电真空玻璃真的不简单!

—— 用PMT的你应该知道的事

导读: 玻璃,这是一种非常常见的东西,通常知道的玻璃是按照应用来划分的,如瓶罐玻璃、窗玻璃、汽车玻璃等。

  这些玻璃,是怎么做的?

  玻璃制品加工技术需要经验和隐性知识。这种手工艺在工人间人手相传。而要想同时获得产量和质量需要把这种隐性知识转变为正式知识,然后用这种知识形成玻璃制造的自动过程。

  其工艺包括玻璃熔制、成型、递级封接,高频封接等。还有一些技术不需要加热就可处理玻璃,比如切割、研磨或者上色等。玻璃制造的另一个关键技术是玻璃形状、模具和夹具的设计技术,这些需要通过使用电脑仿真,并凭借多年的经验来完成。

  玻璃熔制是将配合料经过高温加热形成均匀的无气泡的、并符合成型条件要求的玻璃液的过程。玻璃的很多缺陷,例如气泡、结石、条纹等都是在熔制过程中造成的,所以寻求合理的工艺过程和治理合理的熔制制度,是获得优质玻璃的重要环节。

  根据玻璃的应用不同,后期成形方法也是不同的。瓶罐玻璃使用模具吹制而成;平板玻璃(如窗玻璃)使用"浮法"制成;玻璃盘是压制出来的。电真空玻璃一般采用吹制,拉制为主。如玻璃芯柱产品可以通过加热来把玻璃熔化到金属上,也可通过压模或者电炉制模来成型,制造出终端布局、尺寸和形状不同的芯柱,以匹配器件的结构。

图6 施压成型的部件

图7 高频加热和电炉铸造的部件

  石英、MgF2和蓝宝石等窗口材料的热膨胀系数与玻壳使用的硅酸硼玻璃的热膨胀系数差异较大。因此,直接把二者结合会由于不同的热膨胀系数引起变形而导致爆裂或破裂。为了解决这个问题,使用了"非匹配玻璃的过渡封接"处理技术,通过使用多种热膨胀系数不同但渐变的中介玻璃逐级封接。

  蓝宝石和MgF2窗口使用的是软玻璃,因此需要软玻璃到硬玻璃的递级封接,石英窗口则需要石英到硬玻璃的递级封接。在滨松有一个石英过渡节的制作,是石英玻璃到钼组玻璃的封接,需要把7-8种膨胀系数渐变的玻璃结合在一起,中间有5种玻璃的连接,整体封接宽度不允许超过13mm,厚度仅在0.4mm~0.7mm,不但要保证多种玻璃的良好熔封,还要保持平整良好的外观,加工难度极大,且全部靠手工完成。

图8 石英玻璃到硬玻璃的递级封接

图9 软玻璃到硬玻璃的递级封接

  另外,为了匹配光学特性,窗口尺寸和形状都有所不同。圆形或者球形的窗口通常比其他形状更加坚固和稳定。然而,为了光电倍增管的特性,如今已经制造了形状更加复杂的玻璃窗口。

图10 用于滨松电真空器件的不同形状窗口

  电真空玻璃的加工,都是人手手工操作,因为是精密器件的重要配件,因此对误差要求非常的严格,这往往需要有经验和技术的工人们的高超手艺。虽然成品看起来可能觉得和其他许多玻璃器件无异,但是其在工艺和材料组成上却是完全不一样。

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