一种用于气体探测器的密封方法

摘要

本发明属于辐射防护领域，提供一种用于气体探测器的密封方法，该方法是在气体探测器的电极与外壳之间采用环状陶瓷件绝缘，所述气体探测器外壳为铝等有色金属，气体探测器的电极采用可伐合金M，气体探测器的电极与环状陶瓷件之间采用钎焊焊接，在环状陶瓷件外围采用钎焊的方式焊接一圈可伐合金N，在可伐合金N和探测器外壳之间焊接一圈膨胀系数介于可伐合金N和外壳材料之间的金属作为过渡区域。使用本发明方法可有效解决可伐合金与膨胀系数相差较大的金属之间的焊接难题，拓展气体探测器的种类及使用范围。同时，该方法也可适用于两种膨胀系数相差较大的金属之间的连接方法。

权利要求

1.一种用于气体探测器的密封方法，气体探测器的电极与外壳之间采用环状陶瓷件绝缘，其特征是：所述气体探测器的电极采用可伐合金M，气体探测器的电极与环状陶瓷件之间采用钎焊焊接，在环状陶瓷件外围采用钎焊的方式焊接一圈可伐合金N，在可伐合金N和探测器外壳之间焊接一圈膨胀系数介于可伐合金N和外壳材料之间的金属作为过渡区域。

2.根据权利要求1所述的用于气体探测器的密封方法，其特征是：所述过渡区域为采用爆炸焊制作成的标准件，由爆炸焊标准件底层、爆炸焊标准件中间层和爆炸焊标准件顶层组成，其中底层选用和探测器外壳材质相同的金属，中间层和顶层选用线膨胀系数介于探测器外壳材料和可伐合金N之间的金属，三层金属为板材采用爆炸焊接的方式焊接在一起后加工制成，标准件与探测器外壳连接的位置及与可伐合金N连接的位置均采用熔焊的方式焊接。

3.根据权利要求1所述的用于气体探测器的密封方法，其特征是：所述过渡区域为采用钎焊制作成的标准件，由钎焊标准件外圈和钎焊标准件内圈组成，所述钎焊标准件外圈和钎焊标准件内圈为同轴圆柱形结构，其中钎焊标准件外圈选用和探测器外壳材质相同的金属，钎焊标准件内圈为可伐合金或与可伐合金可焊接的金属，钎焊标准件外圈和钎焊标准件内圈之间的连接位置采用钎焊制作成标准件，当外圈材料线膨胀系数大于内圈时，外圈采用厚壁，而内圈采用薄壁结构，反之，当外圈材料线膨胀系数小于内圈时，外圈采用薄壁结构，而内圈采用厚壁结构，钎焊标准件内圈和可伐合金N之间的连接位置采用熔焊的方式焊接。

4.根据权利要求1所述的用于气体探测器的密封方法，其特征是：所述过渡区域为单一金属，该单一金属与探测器外壳成嵌套结构，与外壳之间的连接及与可伐合金N之间的连接均采用钎焊焊接，单一金属选用线膨胀系数介于探测器外壳和可伐合金之间的材料。

说明书

一种用于气体探测器的密封方法

技术领域

[0001] 本发明属于辐射防护领域，涉及一种用于气体探测器的密封方法。

背景技术

[0002] 气体探测器是核辐射测量中使用非常广泛的一类探测器，基本原理是将一定压力的工作气体充入与外界完全密封的容器（主要是金属）中，在容器中有一个或多个与探测器外壳绝缘的电极。使用时，在某些电极上施加一定的工作电压，核辐射射线（γ、中子或带电离子）与气体相互作用使工作气体电离，产生的电荷在电极间的电场中运动，从而在与电极相连的电路中感生出电信号，进而被电子学系统测量到。为了达到长期稳定工作的要求，这类探测器除了对气体密封性有要求外，还对电极间的绝缘度有很高的要求。目前，通常的做法是采用高绝缘度的陶瓷做绝缘材料将各个电极分开，用钎焊的方法将陶瓷和金属电极连接到一起。由于陶瓷和一般的金属（如不锈钢、铝）的膨胀系数差异较大，无法直接焊接，所以通常采用膨胀系数比较接近的可伐合金与陶瓷钎焊，然后将可伐合金和探测器外壳熔焊在一起。同样，与可伐合金焊接的材料也受膨胀系数的限制，如铝合金等有色金属与可伐合金的膨胀系数相差比较大，就不能与可伐合金焊接在一起。而在一些使用场合，需要采用铝或者原子序数低的金属材料做外壳，以便低能射线能够穿过探测器外壳进入工作气体，可伐合金和这些材料的焊接困难限制了这类探测器的设计，从而使气体探测器无法满足这些场合的使用要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的就是为了克服上述背景技术的不足之处，提供一种用于气体探测器的密封方法，解决可伐合金与膨胀系数相差较大的金属之间的焊接难题，拓展气体探测器的种类及使用范围。同时，该方法也可适用于两种膨胀系数相差较大的金属之间的连接方法。

[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种用于气体探测器的密封方法，该方法是在气体探测器的电极与外壳之间采用环状陶瓷件绝缘，所述气体探测器外壳为铝等有色金属，气体探测器的电极采用可伐合金M，气体探测器的电极与环状陶瓷件之间采用钎焊焊接，在环状陶瓷件外围采用钎焊的方式焊接一圈可伐合金N，在可伐合金N和探测器外壳之间焊接一圈膨胀系数介于可伐合金N和外壳材料之间的金属作为过渡区域。例如，铝和可伐合金之间可采用铜、不锈钢等材料，该材料和相邻的材料之间由于膨胀系数相差较小，可采用钎焊、熔焊、爆炸焊等焊接方式连接，且可根据探测器使用的工作温度及受力要求，选择合适的焊材及焊接温度。

[0005] 在上述技术方案中，为了方便组装及批量化生产，与可伐合金N连接的过度区域可根据探测器的尺寸，预先制作成与探测器外壳材料相同的材料同过渡区域的金属焊接组成的标准件，也可直接将过渡区域的金属与探测器外壳、可伐合金N整体焊接。

[0006] 在上述技术方案中，所述过渡区域为采用爆炸焊制作成的标准件，由爆炸焊标准件底层、爆炸焊标准件中间层和爆炸焊标准件顶层组成，其中底层选用和探测器外壳材质相同的金属，中间层和顶层选用线膨胀系数介于探测器外壳材料和可伐合金N之间的金属，三层金属为板材采用爆炸焊接的方式焊接在一起后加工制成，标准件与探测器外壳连接的位置及与可伐合金N连接的位置均采用熔焊的方式焊接。

[0007] 在上述技术方案中，所述过渡区域为采用钎焊制作成的标准件，由钎焊标准件外圈和钎焊标准件内圈组成，所述钎焊标准件外圈和钎焊标准件内圈为同轴圆柱形结构，其中钎焊标准件外圈选用和探测器外壳材质相同的金属，钎焊标准件内圈为可伐合金或与可伐合金可焊接的金属，钎焊标准件外圈和钎焊标准件内圈之间的连接位置采用钎焊制作成标准件，当外圈材料线膨胀系数大于内圈时，外圈采用厚壁，而内圈采用薄壁结构，反之，当外圈材料线膨胀系数小于内圈时，外圈采用薄壁结构，而内圈采用厚壁结构，钎焊标准件内圈和可伐合金N之间的连接位置采用熔焊的方式焊接。

[0008] 在上述技术方案中，所述过渡区域为单一金属，该单一金属与探测器外壳成嵌套结构，与外壳之间的连接及与可伐合金N之间的连接均采用钎焊焊接，单一金属选用线膨胀系数介于探测器外壳和可伐合金之间的材料。

[0009] 本发明提供的一种用于气体探测器的密封方法，可有效解决可伐合金与膨胀系数相差较大的金属之间的焊接难题，拓展气体探测器的种类及使用范围。比如，作为γ辐射剂量率测量常用的高气压电离室，人们为了获得好的密封效果，过去只能采用不锈钢做探测器承压外壳，因为常用材料中不锈钢的膨胀系数与可伐合金相差较小，可以直接焊接。由于低能γ射线在不锈钢中穿透力很差，因此限制了该类型探测器在低能γ辐射场中的使用。采用本发明方法后，可以用低能γ射线穿透性较好的铝合金制作探测器的承压外壳，并且获得好的密封效果。同样，广泛采用无氧铜做外壳的盖革-弥勒计数管也可改为铝或铝合金的外壳，提高探测器在低能端的灵敏度。同时，该方法也可适用于两种膨胀系数相差较大的金属之间的连接。

附图说明

[0010] 图1为本发明中过渡区域为采用爆炸焊制作成的标准件的一种实施例。

[0011] 图2为本发明中过渡区域为采用钎焊制作成的标准件的一种实施例。

[0012] 图3为本发明中过渡区域为单一金属的一种实施例。

[0013] 其中：1．探测器外壳，2．爆炸焊标准件底层，3．爆炸焊标准件中间层，4．爆炸焊标准件顶层，5．可伐合金N，6．陶瓷，7．可伐合金M，8．钎焊标准件外圈，9．钎焊标准件内圈，10．单一金属。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。

[0015] 如图1所示，为本发明中过渡区域为采用爆炸焊制作成的标准件的一种实施例。其中：1．探测器外壳，2．爆炸焊标准件底层，3．爆炸焊标准件中间层，4．爆炸焊标准件顶层，5．可伐合金N，6．陶瓷，7．可伐合金M。可伐合金N、陶瓷、可伐合金M为钎焊陶瓷标准件，也可以是其它组合形式，最外层保证为可伐合金即可。爆炸焊制作成的标准件，由底层
2、中间层3和顶层4组成，其中底层2选用和探测器外壳1材质相同的金属，中间层3和顶层4选用线膨胀系数介于探测器外壳材料和可伐合金之间的金属，三层金属为板材采用爆炸焊接的方式焊接在一起后加工制成。也可采用两层或多层板材爆炸焊接成型。这样可以充分利用爆炸焊一次焊接大面积板材的优点将其加工成标准件，有利于批量化生产。标准件与探测器外壳1连接的位置A及与可伐合金5连接的位置B均采用熔焊的方式焊接，有利于操作，可提高焊接的可靠性。

[0016] 如图2所示，为本发明中过渡区域为采用钎焊制作成的标准件的一种实施例。其中，与图1相同，1．探测器外壳， 5．可伐合金，6．陶瓷，7．可伐合金。不同的是，本实例中，8．钎焊标准件外圈和9．钎焊标准件内圈为同轴圆柱形结构，其中钎焊标准件外圈8为与探测器外壳材质相同的材料，钎焊标准件内圈9为可伐合金或与可伐合金可焊接的金属，如不锈钢。钎焊标准件外圈8和钎焊标准件内圈9之间的连接位置C采用钎焊制作成标准件。当外圈材料线膨胀系数大于内圈时，外圈采用厚壁，而内圈采用薄壁结构。反之，外圈采用薄壁结构，而内圈采用厚壁结构。这样有利于钎焊时由于线膨胀系数的差异引起的变形。钎焊标准件内圈9和可伐合金5之间的连接位置D采用熔焊的方式焊接。

[0017] 如图3所示，为本发明中过渡区域为单一金属的一种实施例，将单一金属与探测器外壳及可伐合金均采用钎焊的方式焊接。其中，与图1相同，1．探测器外壳， 5．可伐合金，6．陶瓷，7．可伐合金。不同的是，本实例中，在可伐合金5和探测器外壳1之间的单一金属10与外壳成嵌套结构，与外壳之间的连接E及与可伐合金5之间的连接F均采用钎焊焊接，单一金属选用铜或不锈钢等线膨胀系数介于探测器外壳和可伐合金5之间的材料。