СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНЫ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ФЛАНЦА Советский патент 1996 года по МПК H01J9/50 C03C15/00 

Способ отделения волоконно-оптической пластины от металлического фланца, соединенных стеклокристаллическим цементом, относится к области электровакуумной техники и может использоваться при восстановлении отработавших ресурс или поврежденных электронно-оптических преобразователей, в состав которых волоконно-оптические пластины, соединенные с фланцами, входят в виде отдельных узлов.

Известен способ разделения стеклянных деталей электровакуумных приборов, соединенных стеклокристаллическим цементом, включающий погружение в раствор азотной кислоты, нагретой до 42-45^оС, выдержку в течение 10-12 мин, последующее погружение в воду с температурой 15-20^оС на 15-20 с и затем в воду с температурой 57-70^оС на 12-15 с.

Использование горячей азотной кислоты ускоряет процесс размягчения и разрушения стеклокристаллического цемента и способствует прогреву деталей и их расширению. В холодной воде детали сжимаются, происходит дальнейшее разрушение слоя стеклокристаллического цемента, окончательное разрушение которого происходит в горячей воде.

Недостатком известного способа является то, что при термообработке соединенные детали испытывают термоудар, и возникающие в них при этом напряжения вызывают появление трещин и сколов на торцах деталей. Кроме того, при использовании этого способа для отделения волоконно-оптической пластины от металлического фланца поверхностный слой пластины прорабатывается раствором азотной кислоты (поверхность становится матовой), что приводит к ухудшению коэффициента светопропускания на различных длинах волн и разрешающей способности пластины.

Для удаления остатков стеклокристаллического цемента, трещин и сколов на торцах, а также матового слоя на поверхности пластины ее шлифуют и полируют. В результате уменьшаются геометрические размеры пластины. Все это приводит к уменьшению процента выхода годных для многократного использования волоконно-оптических пластин после их отделения от фланцев.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ отделения волоконно-оптической пластины от металлического фланца, соединенных стеклокристаллическим цементом, включающий нагревание узла, отрыв пластины и последующее охлаждение.

Нагревание осуществляют путем погружения узла в насыщенный раствор двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон-Б) с температурой 80-90^оС и выдержки в течение 45 мин. При этом происходит растворение стеклокристаллического цемента и отрыв пластины от металлического фланца, после чего раствор вместе с находящимися в нем деталями охлаждают.

Недостатком известного способа является то, что поверхность волоконно-оптической пластины при кипячении подвергается воздействию растворителя, в результате чего поверхностный слой пластины разрушается. Это объясняется тем, что в составе волоконно-оптической пластины и стеклокристаллического цемента есть одинаковые компоненты, которые в равной степени подвергаются воздействию трилона-Б. Для удаления остатков стеклокристаллического цемента и проработанного растворителем поверхностного слоя пластину шлифуют и полируют, что приводит к уменьшению ее геометрических размеров. При повторном отделении размеры пластины уменьшаются настолько, что выходят за пределы допустимых. Процент выхода годных пластин, у которых сохраняются основные параметры и геометрические размеры, при использовании способа выше, чем в способе, и составляет ≈80% однако использовать отделенную пластину можно только один раз.

Целью изобретения является увеличение выхода годных.

Указанная цель достигается тем, что по способу отделения волоконно-оптической пластины от металлического фланца, соединенных стеклокристаллическим цементом, включающему нагревание узла, отрыв пластины и последующее охлаждение, узел нагревают до температуры 520-540^оС со скоростью 3-5^оС/мин при одновременном создании давления на металлический фланец, равного 90-110 г/см².

Сущность способа поясняется чертежом, где приняты следующие обозначения: 1 волоконно-оптическая пластина, 2 металлический фланец, 3 стеклокристаллический цемент, 4 оправка, 5 металлический цилиндр.

Узел, состоящий из соединенных стеклокристаллическим цементом 3 пластины 1 и металлического фланца 2, устанавливают на (цилиндрическую) оправку 4 ступенчатой формы, которая может быть изготовлена из металла или керамики, таким образом, чтобы пластина 1 лежала на выступающей части оправки 4, диаметр которой меньше диаметра пластины 1. На металлический фланец 2 устанавливают металлический цилиндр 5, который обеспечивает давление на фланец 90-110 г/см². Узел помещают, например, в муфельную печь и со скоростью 3-5^оС/мин поднимают температуру до 520-540^оС. При этой температуре происходит деформация стеклокристаллического цемента 3, он плавится и металлический фланец 2 под тяжестью металлического цилиндра 5 отрывается от пластины 1, после чего температуру в печи понижают. Температура, при которой происходит деформация стеклокристаллического цемента, колеблется от 520 до 540^оС.

Отделение пластины 1 от фланца 2 происходит в течение 1-2 мин. При скорости подъема температуры более 5^оС/мин пластина может быть подвергнута термоудару, который приведет к растрескиванию пластины, что сделает ее непригодной для дальнейшего использования. Уменьшение нижнего предела скорости подъема температуры в печи приводит к увеличению времени нагревания узла.

Давление на металлический фланец 2, создаваемое собственным весом металлического цилиндра 5 и равное 90-110 г/см², обеспечивает в диапазоне температур 520-540^оС надежное отделение пластины от фланца. При давлении на фланец менее 90 г/см² температуру в печи необходимо повышать для того, чтобы преодолеть силу сцепления размягченного стеклокристаллического цемента с пластиной. Так, при давлении 77 г/см²температуру в печи необходимо поднять до 560^оС, а при давлении 60 г/см²отделение пластины от металлического фланца происходит при температуре 600^оС. Это приводит к ухудшению светопропускания, для восстановления которого поверхность пластины после ее отделения необходимо полировать.

Увеличение давления свыше 110 г/см² не целесообразно, поскольку может привести к разрушению поверхности пластины, соприкасающейся со слоем стеклокристаллического цемента, что потребует введения дополнительных операций шлифовки и полировки. Это приводит к уменьшению геометрических размеров пластины и снижению процента выхода годных для многократного использования пластин. Как показали измерения, коэффициент светопропускания пластины на длинах волн от 430 до 620 нм после ее отделения от фланца данным способом не изменяется, не наблюдается и ухудшения разрешающей способности. Основные параметры и геометрические размеры пластины после отделения ее от фланца сохраняются, поэтому практически каждая пластина оказывалась годной для последующего использования.

В результате отделения пластины на ее поверхности остается тонкая (от 15 до 25 мкм) пленка расплавленного стеклокристаллического цемента, которая способствует надежному вакуумно-плотному соединению пластины при повторном ее использовании.

Эта пленка образуется при соединении пластины с фланцем, так как при температуре 380^оС стеклокристаллический цемент растекается и активно взаимодействует с поверхностью пластины, вступая с ней в химическую реакцию.

Данный способ отделения волоконно-оптической пластины от металлического фланца, соединенного с ней стеклокристаллическим цементом, в сравнении с известным имеет следующие преимущества. Во-первых, отделенная волоконно-оптическая пластина не требует дополнительной механической или химической обработки, а это приводит к тому, что сохраняются ее геометрические размеры и коэффициент светопропускания на различных длинах волн. Во-вторых, остающаяся на поверхности пластины пленка расплавленного стеклокристаллического цемента при повторном использовании пластины способствует получению надежного вакуумно-плотного соединения ее с фланцем.

В-третьих, данный способ допускает многократное отделение одной и той же пластины.

Выход годных для дальнейшего использования волоконно-оптических пластин после их отделения от металлических фланцев данным способом близок к 100% тогда как в известном способе выход годных не превышает 80%

СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНЫ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ФЛАНЦА, соединенных стеклокристаллическим цементом, включающий нагревание узла, отрыв пластины и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годных, узел нагревают до температуры 520 - 540^oС со скоростью 3-5 град. /мин при одновременном создании давления на металлический фланец, равного 90-110 г/см².

СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНЫ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ФЛАНЦА, соединенных стеклокристаллическим цементом, включающий нагревание узла, отрыв пластины и последующее охлаждение, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годных, узел нагревают до температуры 520 540^oС со скоростью 3-5 град. /мин при одновременном создании давления на металлический фланец, равного 90-110 г/см².