一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核磁共振陀螺儀的加熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微型核磁共振陀螺具有小體積、低功耗、高性能、大動(dòng)態(tài)范圍等特性，已成為新型慣性器件的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。核磁共振陀螺的性能受原子核自旋宏觀磁矩的影響，且直接與堿金屬原子密度相關(guān)。為提高陀螺信噪比，需要將原子氣室加熱到100°c以上，從而獲得高密度堿金屬蒸汽，并通過優(yōu)化加熱結(jié)構(gòu)抑制加熱磁場(chǎng)給陀螺帶來的負(fù)面影響。
[0003]熱風(fēng)加熱是較好的無磁加熱手段，但存在體積大、功耗高等無法克服的缺點(diǎn)，無法用于微型核磁共振陀螺。美國(guó)加州大學(xué)歐文分校A.Shkel課題組利用銅棒底部加熱原子氣室，加熱溫度達(dá)到130°C，但直導(dǎo)線引入的非均勻磁場(chǎng)使惰性氣體宏觀磁矩的橫向弛豫時(shí)間減小，熱均勻性差導(dǎo)致陀螺性變差。美國(guó)諾.格公司等人采用雙向電流方式在底部加熱玻璃氣室，獲得了高密度堿金屬原子蒸汽，但仍存在氣室橫向磁場(chǎng)梯度過大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，該裝置采用加熱片層重合疊加的方式以及來回雙線的布線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)原子氣室的均勻無磁加熱，增加加熱絲電阻提高了加熱功率，且絕熱壓板的使用起到了保溫固定的作用，同時(shí)采用的溫度傳感器可實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)精確控制。該多層無磁加熱裝置結(jié)構(gòu)更緊湊，更易于裝配，加熱均勻性更好，加熱磁場(chǎng)抵消能力更強(qiáng)。
[0005]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，包括加熱體、加熱片層、絕熱壓板、溫度傳感器和待加熱原子氣室；其中加熱體位于加熱裝置的中心位置，且加熱體的頂部中心位置開設(shè)有方孔；所述加熱體每個(gè)側(cè)面設(shè)置加熱槽，加熱片層固定放置在所述加熱槽內(nèi)；加熱槽的中心位置分別設(shè)置透光孔；絕熱壓板設(shè)置在加熱片層的外側(cè)，也放置于加熱槽內(nèi)；加熱體的頂部設(shè)置孔，溫度傳感器插于加熱體頂部?jī)?nèi)的孔中，待加熱原子氣室放置在方孔中。
[0007]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，加熱槽槽深為2-3mm0
[0008]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，透光孔在同一平面內(nèi)彼此相交，直徑為4-5_，透光孔的交點(diǎn)與待加熱原子氣室的中心重合。
[0009]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，方孔深度為14_16mm，邊長(zhǎng)為 4-4.4mm。
[0010]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，加熱體上設(shè)置安裝孔用于將加熱體固定在外部核磁共振陀螺儀整機(jī)上。
[0011]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，加熱體采用無磁高導(dǎo)熱率材料；溫度傳感器采用無磁材料；加熱片層采用無磁材料，加熱片層由η層電加熱片和η+1層隔離片組成，相鄰兩層隔離片間放置一層電加熱片，每層電加熱片布線結(jié)構(gòu)相同，粘合時(shí)需精確重合。
[0012]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，所述η為3-5 ;電加熱片采用柔性薄膜材料，電加熱片上的加熱絲采用雙線對(duì)稱式往復(fù)布線結(jié)構(gòu)，為鏤空結(jié)構(gòu)。
[0013]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，隔離片采用聚酰亞胺薄膜材料，隔離片在對(duì)應(yīng)加熱體側(cè)壁的透光孔位置開有通光孔。
[0014]在上述的一種用于微型核磁共振陀螺儀的多層無磁加熱裝置，絕熱壓板采用聚四氟乙烯材料；將絕熱壓板內(nèi)側(cè)涂抹導(dǎo)熱硅膠后壓合在加熱槽內(nèi)的加熱片層上，絕熱壓板在對(duì)應(yīng)加熱體側(cè)壁的透光孔位置開有通光孔，絕熱壓板厚度為1.3-1.7mm。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016](1)本發(fā)明中采用一層加熱絲層一層聚酰亞胺隔離層的三明治結(jié)構(gòu)，且層數(shù)為雙數(shù)，并需完全重合的粘合，可使電磁很好地相抵消，實(shí)現(xiàn)極低的干擾磁場(chǎng)，甚至是無磁環(huán)境;
[0017](2)本發(fā)明中的每層電加熱片上的加熱絲采用雙線對(duì)稱式往復(fù)布線結(jié)構(gòu)，且相鄰兩根線絲的電流方向相反，可很好的實(shí)現(xiàn)單層加熱層內(nèi)部的電磁相抵消；
[0018](3)本發(fā)明中加熱體采用純鋁高導(dǎo)熱率材料，并采用中空式加熱結(jié)構(gòu)，因此采用本發(fā)明裝置可以實(shí)現(xiàn)熱原子氣室的5個(gè)面同時(shí)加熱，使氣室加熱效率更高，加熱更均勻；
[0019](4)本發(fā)明中采用聚四氟乙烯材料制作絕熱壓板，其絕熱性能好，一方面可以很好的絕熱保溫，防止熱量散失，使加熱時(shí)間變短，有效降低保溫過程的功耗；另一方面起到固定的作用，使加熱片層更好的與加熱體側(cè)面貼合，使加熱更加均勻；
[0020](5)本發(fā)明采用柔性的薄膜型加熱片層，大大減小了發(fā)熱器件的體積，易于組裝與控制，有利于整體產(chǎn)品的小型化和集成化；且其形狀具有更多的可塑造性，可適用于多種其他場(chǎng)合，如原子鐘、原子磁力儀等儀器裝置；
[0021](6)本發(fā)明中在加熱體內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加熱體內(nèi)部溫度，結(jié)合外部電學(xué)反饋控制部件可實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償與控制，提高原子氣室的溫度控制穩(wěn)定度。提高整機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的多層無磁加熱裝置的示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的多層無磁柔性薄膜加熱片層的三明治結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的電加熱片的單層加熱絲布線結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0026]如圖1所示的多層無磁加熱裝置的示意圖，由圖可知包括加熱體1、加熱片層2、絕熱壓板3、溫度傳感器4、孔5和待加熱原子氣室6 ;本發(fā)明中加熱體1不限于截面為四邊形的柱體結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中采用四邊形的柱體結(jié)構(gòu)；其中加熱體1位于加熱裝置的中心位置，且加熱體1的頂部中心位置開設(shè)有方孔101 ;所述加熱體1四個(gè)側(cè)面設(shè)置加熱槽102，加熱片層2固定放置在所述加熱槽102內(nèi)；在所述加熱體1四個(gè)側(cè)面的中心位置分別設(shè)置透光孔103，共四個(gè)透光孔103 ;絕熱壓板3設(shè)置在加熱片層2的外側(cè)，也放置于加熱槽102內(nèi)；溫度傳感器4插于加熱體1頂部?jī)?nèi)的孔5中，其中孔5為圓形，將溫度傳感器4放進(jìn)孔5后在孔5中會(huì)涂滿導(dǎo)熱硅膠，待加熱原子氣室6放置在方孔101中。
[0027]所述加熱槽102槽深為2-3mm，本實(shí)施例中加熱槽102槽深為2.5mm。
[0028]所述四個(gè)透光孔103彼此垂直相交，直徑為4-5mm，透光孔103的交點(diǎn)與待加熱原子氣室6的中心重合，本實(shí)施例中透光孔103直徑為4.5_。
[0029]所述方孔101深度為14-16mm，邊長(zhǎng)為4-4.4mm,本實(shí)施例中方孔101深度為15mm，邊長(zhǎng)為4.2mm。
[0030]加熱體1上設(shè)置一些安裝孔7用于將加熱體1固定在外部核磁共振陀螺儀整機(jī)上。
[0031]所述加熱體1采用無磁高導(dǎo)熱率材料；溫度傳感器4采用無磁材料；加熱片層2采用無磁材料，加熱片層2由η層電加熱片8和η+1層隔離片9組成，相鄰兩層隔離9片間放置一層電加熱片8，每層電加熱片8布線結(jié)構(gòu)相同，粘合時(shí)需精確重合。
[0032]所述加熱體1采用無磁高導(dǎo)熱率材料；溫度傳感器4采用無磁材