Способ изготовления квадрупольного ядерного термопреобразователя Советский патент 1990 года по МПК G01K7/00 

Изобретение относится к термометрии с использованием явления ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР)„

Цель изобретения - повышение механической прочности и вибростойкости преобраз ователя с

На чертеже изображен изготовленный квадрупольный ядерный термопреобразователь, Общий ВИДо

Предлагаемый термопреобразователь работает следующим образом.

Термочувствительный элемент с нанесенной на него катушкой индуктив ности размещается в зоне измеряемых температур. В зависимости от изменения температуры изменяется частота ЯМР в закиси меди, которая измеряется блоком индикации (на чертеже не показан), связанным с катушкой индуктивности.

Процесс изготовления квадрупольного ядерного термопреобразователя состоит из следующих последовательных операций. На трубчатый фланец из окиси бериллия плотно насаживают трубку из анодной медие Для уменыпе Ј00 3d

ния влияния фланца на параметры термопреобразователя толщину стенок выбирают порядка 0,5 мм. Полученную заготовку отжигают в воздушной среде при 1000-ЮЗО°С до полного окисления меди0 При этом закись меди диффундирует в тело керамики и происходит ее спекание. Временной режим выбирают таким, чтобы происхо дило полное окисление медной заготовки. Для медных трубок с толщиной стенок 0,4 мм процесс окисления длится около 1,5 ч с С увеличением толщины до 2 мм время окисле- ния увеличивается до 8 ч. При формировании катушки индуктивности на поверхность изготовленного элемента наносят маску в виде катушки индуктивности, представляющую собой тонкий защитный слой эмали. Медную катушку получают методом восстановления в щелочной электролитической ванне. При этом элемент с нанесенно маской помещают в ванну в качестве катода под напряжением 10-12 В на время до 1 ч о При этом восстанавливается, покрываясь медным проводящим слоем, только та часть поверхности элемента, которая не защищена эмалью

Выбор в качестве основы термопре образователя окиси бериллия обусловливается его термостойкостью, хорошими диэлектрическими и высокочастотными свойствами при высоких температурах (практически полное отсутствие влияния на добротность преобразователя)„ Кроме того, окись бериллия обладает высокой теплопроводностью и химической стойкостью при соприкосновении с закисью меди в процессе отжига. Керамика из окис бериллия обладает высокой механической прочностью,

Предлагаемым способов были изго- товлены опытные образца квадруполь- ных ядерных термопреобразователей„ За исходные выбирались заготовки следующих размеров: толщина стенок медной трубы равна толщине стенки трубки из окиси бериллия - 0,5 мм; диаметр собранной заготовки 6 мм, длина 30 мм. Время отжига 5 ч.

После отжига на цилиндрическую поверхность заготовки из закиси меди был нанесен трафарет зеркального отображения катушки индуктивности с помощью цапон-лака. При восстановлении в щелочной ванне заготовка выдерживалась в качестве катода под напряжением 10 В на протяжении 30 мин.

Толщину стенок трубки преобразователя и ее наружный диаметр целесообразно выбирать из соотношения а у/ 0, 1 D при 4 6D & 0 мм, где а - толщина стенки трубки; D - наружный диаметр трубки.

Толщина стенки и диаметр трубки из закиси меди выбраны из условий минимально достижимой тепловой инерции термопреобразователя и устойчивости его работы.

Устойчивая работа термопреобразователя обеспечивается при условии:

YT- }Ю, где Uc - эффективное напряг

иш

жение сигнала ЯКР; иш - эффективное

напряжение шума.

Как показали проведенные испытания, это условие выполняется для диаметров трубок из закиси меди

D 4 мм при соотношении -- О, 1.

Выбор трубки D 10 мм нежелателен, так как увеличивается показатель тепловой инерции„

Формула изобретения

Способ изготовления квадруполь- ного ядерного термопреобразователя н основе закиси меди, включающий отжиг медной заготовки в воздушной среде, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и вибростойкости, медная заготовка насаживается без зазора на трубку из окиси бериллия, а отжиг полученной заготовки производится до полного окисления медного слоя, после чего на поверхность заготовки методом восстановления наносится тонкопленочная катушка индуктивности

Катишка ин- дукгпионости

Закись меди

Окиси Ьерилия

/

Изобретение относится к термометрии с использованием явления ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР). Целью изобретения является повышение механической прочности и вибростойкости. Процесс изготовления квадрупольного ядерного термопреобразователя состоит из следующих последовательных операций. На трубчатый фланец из окиси бериллия плотно насаживают трубку из анодной меди. Полученную заготовку отжигают в воздушной среде при температуре 1000-1030°С до полного ее окисления. При этом закись меди диффундирует в тело керамики и происходит ее спекание. Временной режим выбирают таким, чтобы происходило полное окисление медной заготовки. Медную катушку получают методом восстановления в щелочной электролитической ванне. При этом восстанавливается только та @ часть поверхности элемента, которая не защищена эмалью. В отличие от известных в предлагаемом способе при отжиге происходит спекание закиси меди и окиси бериллия в монолитное тело. Это обеспечивает высокую механическую прочность полученного термопреобразователя без ухудшения его точностных и динамических характеристик. На последние практически не влияет тонкопленочная катушка индуктивности. 1 ил.