Machine de scellement de tube sous vide de tube de quartzC'est un équipement spécial qui intègre l'extraction sous vide et la technologie de fusion à haute température, grâce aux caractéristiques de résistance à haute température et de forte stabilité chimique du matériau de quartz, combinées aux avantages de la protection isolée de l'environnement sous vide, pour réaliser l'encapsulation hermétique de l'échantillon. Sa valeur fondamentale réside dans un environnement de stockage ou de réaction à long terme qui fournit une « atmosphère de vide ou de gaz inerte» pour les échantillons sensibles et est largement utilisé dans les domaines de la science des matériaux, de la synthèse chimique, de l'électronique, etc. Cet article analysera en profondeur le principe de fonctionnement de l'appareil, en combinaison avec des scénarios réels peignant sa direction d'application, fournissant un support théorique pour la sélection et l'utilisation de l'appareil.
Principe de fonctionnement de base: mécanisme synergique du vide et des températures élevées
Machine de scellement de tube sous vide de tube de quartzLa logique de travail s'articule autour des trois liens principaux de la « construction de l'environnement sous vide - étanchéité en fusion à haute température - Solidification fixative par refroidissement», grâce à la synergie précise du système de vide et du système de chauffage, permettant l'encapsulation haute étanchéité du tube de quartz. Son principe de base peut être démonté en deux parties, le principe d'extraction sous vide et le principe d'étanchéité à haute température, les deux coopèrent pour assurer la qualité de l'étanchéité.
(i) Principe de fonctionnement du système de vide: construire un environnement à faible teneur en oxygène / sans oxygène
Le système de vide est le « noyau de protection de l'environnement» de l'équipement, principalement constitué par la pompe à vide (pompe à vide à huile, pompe à vide sèche), le compteur à vide, la ligne de vide et l'assemblage étanche, sa fonction principale est d'extraire l'air et les impuretés volatiles à l'intérieur du tube de quartz, de construire un environnement stable à vide faible ou élevé, le principe est le suivant:
Mécanisme d'extraction par gradient de vide: l'appareil utilise généralement un mode d'extraction à deux étages "extraction grossière - extraction fine". Tout d'abord, réduire rapidement la pression de l'air à l'intérieur du tube de quartz par une pompe d'aspiration grossière (ou la phase d'aspiration grossière de la pompe principale), réduire la concentration de l'air de la pression normale (101,3 kPa) à moins de 10 Pa, éliminer la majeure partie de l'air macroscopique; Passez ensuite en mode de pompage fin (par exemple, pompe de diffusion assistée ou pompe principale fonctionnant avec une grande précision), ce qui augmente encore le niveau de vide jusqu'à 10⁻² Pa ou même 10⁻² PA, éliminant efficacement les petites bulles et les composants volatils. Cette méthode d'extraction de gradient peut à la fois garantir l'efficacité de l'aspiration et atteindre une précision de vide élevée, répondant aux besoins de différents degrés de vide expérimentaux.
Principe de contrôle de l'étanchéité et de la rétention de pression: pendant le processus d'aspiration, le tube de quartz et la ligne d'aspiration sont étroitement connectés par des joints d'étanchéité (caoutchouc fluoré, caoutchouc de silicone et autres matériaux résistants au vide), empêchant l'irrigation par l'air extérieur. Lorsque le degré de vide atteint une valeur prédéterminée, le système ferme la vanne de vide dans la phase de maintien de la pression et surveille les changements de pression en temps réel via le compteur de vide. Si le taux de chute du degré de vide pendant la rétention de pression est ≤ 0,1 Pa / h, indiquant que le système est bien scellé et qu'il n'y a pas de point de fuite d'air; Si la pression monte, une alarme de fuite d'air est déclenchée pour vérifier l'étanchéité de l'interface ou du tube de quartz lui - même.
Principe de remplacement de gaz inerte (fonction optionnelle): pour les échantillons facilement oxydables ou nécessitant une atmosphère de gaz spécifique, l'équipement peut accompagner le système de remplacement de gaz inerte. Le principe est qu'après avoir aspiré, à l'intérieur du tube de quartz dans l'argon, l'azote et d'autres gaz inertes, à ramener la pression à l'intérieur du tube à une pression légèrement positive (0,01 - 0,05 MPa), après avoir aspiré à nouveau, répétez 2 - 3 fois, de sorte que la quantité résiduelle d'oxygène dans le tube tombe en dessous de 10 ppm, formant une atmosphère de protection de gaz inerte et évitant la détérioration oxydative de l'échantillon.
(II) Principe d'étanchéité de chauffage: fusion de tube de quartz et formage d'étanchéité
Le système de chauffage est le « noyau d'exécution d'étanchéité» de l'équipement, le mode de chauffage principal est divisé en chauffage par induction à haute fréquence et chauffage à la flamme de deux types, le principe de base est d'utiliser des températures élevées pour faire fondre le site à souder du tube de quartz, par formage mécanique Pour réaliser une connexion étanche, le mécanisme spécifique est le suivant:
Principe de chauffage par induction à haute fréquence (technologie courante): l'appareil génère un champ magnétique alternatif à travers une bobine d'induction à haute fréquence, lorsque le site du tube de quartz à sceller est dans le champ magnétique, l'intérieur du corps du tube crée un effet de vortex, formant une chaleur Joule, de sorte que la température locale augmente rapidement à 1700 - 1800 ℃ (température de fusion du verre de quartz). Ce mode de chauffage présente les avantages d'une vitesse de réchauffement rapide (5 - 10 secondes pour atteindre la température de fusion), d'une concentration de la zone de chauffage (peut contrôler avec précision la plage de fusion ± 2 mm), d'une bonne uniformité de la température et d'autres avantages, peut efficacement éviter la fissuration du tube de quartz en raison de la surchauffe locale, convient aux scénarios de scellement de haute précision.
Principe de chauffage à la flamme (technologie traditionnelle): l'utilisation d'un gaz combustible (par exemple, hydrogène + oxygène, acétylène + oxygène) pour la combustion produit une flamme à haute température qui est éjectée directement sur le site d'étanchéité du tube de quartz pour faire fondre le corps du tube. L'avantage du chauffage à la flamme est le faible coût de l'équipement, l'adaptation du tube de quartz de gros calibre (diamètre intérieur ≥ 50 mm), mais la mauvaise uniformité de la température de chauffage, la sensibilité au flux d'air entraîne des irrégularités dans la zone de fusion et convient aux scénarios où les exigences de précision de scellement sont faibles.
Principe de mise en forme et d'étanchéité en fusion: quel que soit le mode de chauffage utilisé, lorsque le tube de quartz a atteint l'état fondu, une pression axiale est lentement appliquée par le système de préhension de l'appareil, de sorte que le verre de quartz sur le site de fusion fusionne les uns avec les autres pour former une surface d'étanchéité dense. Par la suite, le refroidissement par Gradient (de la température de fusion à la température ambiante lentement, la vitesse de refroidissement est contrôlée à 5 - 10 ℃ / min), éviter les fissures du tube de quartz en raison de contraintes thermiques, assurer la résistance mécanique et l'étanchéité à l'air de la surface d'étanchéité. Une fois le joint terminé, la résistance à la pression au niveau du joint peut atteindre 1 - 2 MPa, le taux de fuite sous vide ≤ 10⁻⁹ pa · m³ / s, pour répondre aux besoins de stockage sous vide à long terme.