毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置與工藝的制作方法
【專利摘要】一種毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置與工藝，它包括固定在底座上的二氧化碳激光打標(biāo)機(jī)和與二氧化碳激光打標(biāo)機(jī)配合的棱鏡，還包括一中空的殼體，在殼體一個(gè)側(cè)面設(shè)置有與棱鏡相對(duì)應(yīng)的透光窗口，在殼體另一側(cè)面設(shè)置有第一氣孔和第二氣孔，第一氣孔與真空泵連通，第二氣孔與乙炔氮?dú)鈿怏w罐連通；在殼體上設(shè)置有光纖夾具，殼體內(nèi)部與殼體外部氣密封。該鍍碳膜裝置適用于化學(xué)氣相沉積方法在毛細(xì)玻璃管表面進(jìn)行碳膜沉積。需鍍膜的毛細(xì)玻璃管插入準(zhǔn)直玻璃管中，其尾部尾纖通過(guò)橡膠墊、光纖夾具、光纖固定夾具和螺帽擰緊密封，兩個(gè)塔形接頭裝置分別連接真空泵和氣體罐。涂覆碳膜的毛細(xì)玻璃管可以有效的阻止外界環(huán)境中氫離子的腐蝕，提高其使用壽命。
【專利說(shuō)明】毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置與工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到一種光纖傳感器的防氫損方法，特別是 一種毛細(xì)玻璃管表面的鍍膜裝置與工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 在油田開發(fā)過(guò)程中需要對(duì)井下溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，了解井下的物理 狀態(tài)從而優(yōu)化采油方案，提高采油效率，由于井下的惡劣環(huán)境，傳統(tǒng)的電子傳感器無(wú)法在井 下長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，光纖傳感器以其抗干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、可靠性能好等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越 廣泛的應(yīng)用。
[0003] 1983年，N. Uchida在文獻(xiàn)中介紹了一條鋪設(shè)兩年多的光纜的顯著的光纖衰減變 化，使的光纖在傳輸過(guò)程中的損耗成為人們研究的熱點(diǎn)，之后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)及理論研究得知， 這是由于氫分子滲入光纖芯區(qū)，與光纖的玻璃基體發(fā)生作用或形成0H鍵，引起附加損耗的 現(xiàn)象，即俗稱的光纖的"氫損"。
[0004] 光纖井下溫度壓力傳感器采用F-P腔測(cè)壓，光纖布拉格光柵測(cè)溫，F(xiàn)-P腔采用與光 纖相同材料的石英毛細(xì)管，由于在氫離子的環(huán)境中，氫離子會(huì)擴(kuò)散到石英毛細(xì)管中，同時(shí)與 石英毛細(xì)管中的缺陷發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而擴(kuò)散到光纖中造成光信號(hào)傳輸?shù)乃p增大，影響光纖 傳感器的測(cè)量精度以及光纖傳感器的使用壽命，因此提高光纖傳感器的阻氫性能對(duì)光纖傳 感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性應(yīng)用具有至關(guān)重要的作用。
[0005] 在光纖或者石英毛細(xì)管表面鍍膜的方法主要有物理方法和化學(xué)方法兩種，其中物 理方法主要有熱蒸發(fā)法、濺射法和離子鍍法等，化學(xué)方法主要是化學(xué)氣相沉積法，通過(guò)化學(xué) 氣相沉積法在光纖或者石英毛細(xì)管表面鍍碳膜是防止光纖氫損的主要方法，化學(xué)氣相沉積 法從理論上來(lái)說(shuō)就是兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之 間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料沉積到基體表面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本專利的目的是提供一種在石英毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜的裝置與工藝，將石英毛 細(xì)玻璃管置于一個(gè)密閉殼體內(nèi)，通過(guò)C0 2激光器對(duì)石英毛細(xì)玻璃管進(jìn)行局部加熱，其加熱溫 度可通過(guò)設(shè)置激光能量與強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用乙炔氣體作為反應(yīng)氣體，先將密閉殼體抽真 空，再在密閉殼體內(nèi)通入乙炔與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，在高溫下乙炔氣體首先進(jìn)行斷鍵和脫氫 反應(yīng)，即

【權(quán)利要求】
1. 一種毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，它包括固定在底座上的二氧化碳激光打標(biāo)機(jī)和與 二氧化碳激光打標(biāo)機(jī)配合的棱鏡，還包括一中空的殼體，在殼體一個(gè)側(cè)面設(shè)置有與棱鏡相 對(duì)應(yīng)的透光窗口，在殼體另一側(cè)面設(shè)置有第一氣孔和第二氣孔，第一氣孔與真空泵連通，第 二氣孔與乙炔氮?dú)鈿怏w罐連通；在殼體上設(shè)置有光纖夾具，殼體內(nèi)部與殼體外部氣密封。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，其特征是所述透光窗口采用硒 化鋅窗口片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，其特征是真空泵通過(guò)塔形接頭 與殼體連接；乙炔氮?dú)鈿怏w罐也通過(guò)一個(gè)塔形接頭與殼體連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，其特征是在殼體上設(shè)置有觀察 窗口，觀察窗口上的鏡片通過(guò)高溫膠固定在殼體上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，其特征是在殼體頂部設(shè)置有排 氣閥和壓力表。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，其特征是殼體通過(guò)位置移動(dòng)平 臺(tái)與底座連接，位置移動(dòng)平臺(tái)可以相對(duì)于底座進(jìn)行上、下、前、后、左、右六維的移動(dòng)微調(diào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，其特征是光纖夾具包括準(zhǔn)直 玻璃管固定座，準(zhǔn)直玻璃管固定座包括頭部，頸部和尾部，頸部直徑大于頭部和尾部，在準(zhǔn) 直玻璃管固定座的頭部和尾部側(cè)面設(shè)置有密封圈，準(zhǔn)直玻璃管固定座尾部插入到殼體頂部 與之適配的臺(tái)階孔中，準(zhǔn)直玻璃管固定座尾部下端用高溫膠粘有準(zhǔn)直玻璃管，準(zhǔn)直玻璃管 內(nèi)徑與需鍍碳膜的石英毛細(xì)玻璃管外徑相適配，準(zhǔn)直玻璃管用來(lái)固定石英毛細(xì)玻璃管；準(zhǔn) 直玻璃管固定座頭部套裝有中間套，在中間套和準(zhǔn)直玻璃管固定座頭部之間設(shè)置有橡膠墊 圈，緊固螺帽套裝在中間套外面與殼體上的螺紋配合壓緊中間套實(shí)現(xiàn)氣密封。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，其特征是中間套上設(shè)置有堅(jiān)向 滑槽和準(zhǔn)直玻璃管固定座上的定位凸起滑配。
9. 一種石英毛細(xì)玻璃管表面涂覆碳膜的工藝，它包括如下步驟： (1) 使用如權(quán)利要求1所述的毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜裝置，將需要鍍碳膜的毛細(xì)玻璃 管置于光纖夾具底端的準(zhǔn)直玻璃管中，尾纖穿過(guò)橡膠墊圈，擰緊緊固螺帽，壓緊中間套和橡 膠墊圈，將中間套與殼體的相對(duì)位置進(jìn)行標(biāo)記，真空泵和乙炔氮?dú)鈿怏w罐通過(guò)塔形接頭與 殼體連接； (2) 調(diào)節(jié)二氧化碳打標(biāo)機(jī)的出光點(diǎn)與棱鏡的之間的距離與棱鏡到石英毛細(xì)玻璃管的距 離之和為二氧化碳打標(biāo)機(jī)的焦距，然后通過(guò)位置移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行距離的微調(diào)，微調(diào)至通過(guò)觀 察窗口觀察石英毛細(xì)玻璃管的亮度最大時(shí)停止調(diào)節(jié)； (3) 打開真空泵抽氣，抽氣至壓力表顯示為零時(shí)關(guān)閉真空泵開關(guān)，打開乙炔氮?dú)鈿怏w罐 開關(guān)，通入反應(yīng)氣體，通氣3分鐘后，打開真空泵開關(guān)邊通入反應(yīng)氣體邊抽氣，以確保殼體 內(nèi)充滿反應(yīng)氣體，沒有空氣，然后將真空泵關(guān)閉； (4) 打開二氧化碳打標(biāo)機(jī)設(shè)定打標(biāo)圖形為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度為5cm，調(diào)節(jié)二氧化碳打標(biāo)機(jī)打 標(biāo)強(qiáng)度為300bit時(shí)，開始進(jìn)行打標(biāo)，即二氧化碳激光對(duì)石英毛細(xì)管的加熱，由于打標(biāo)圖形 為長(zhǎng)方形，激光會(huì)對(duì)毛細(xì)玻璃管的總長(zhǎng)度進(jìn)行打標(biāo)，避免了采用激光器單點(diǎn)激光加熱時(shí)還 需使毛細(xì)玻璃管上下移動(dòng)時(shí)不同軸引起的加熱不均勻；在打標(biāo)加熱的同時(shí)，反應(yīng)氣體分解， 碳膜沉積在毛細(xì)玻璃管的表面，對(duì)毛細(xì)玻璃管打標(biāo)2~3次，停止打標(biāo)； (5) 中間套上設(shè)置有堅(jiān)向滑槽和準(zhǔn)直玻璃管固定座上的定位凸起配合，定位凸起的作 用是使中間套和準(zhǔn)直玻璃管固定座保持周向定位； (6) 以中間套與殼體的相對(duì)位置的標(biāo)記為基礎(chǔ)，用扳手將中間套順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°，對(duì) 毛細(xì)玻璃管的另外一面進(jìn)行局部加熱鍍碳膜，方法同上； (7) 毛細(xì)玻璃管兩側(cè)碳膜沉積完成后，先將真空泵打開將殼體內(nèi)的乙炔反應(yīng)氣體抽出， 然后擰開緊固螺帽，將光纖夾具取出，在將鍍碳膜的毛細(xì)玻璃管從準(zhǔn)直玻璃管中取出，至此 毛細(xì)玻璃管表面鍍碳膜完成。
【文檔編號(hào)】C23C16/26GK104195527SQ201410470320
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】王昌, 劉素香, 王英英, 劉小會(huì), 趙慶超, 馬龍 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院激光研究所