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一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法 

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申请/专利权人:金华职业技术学院

摘要:本发明涉及新材料研发领域,一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法,是在低温及高压条件下测量材料介电性质的装置的加工方法,包括超导线缆的芯线连接射频接头的方法和压力腔中样品上电缆引出的方法,介电谱测量装置包括低温容器、样品腔、压力腔、射频转接头I、四根同轴电缆I、铜电缆I、转接腔、控制器、阻抗分析仪和操纵杆,采用铌钛同轴电缆镀铜的方法以解决同轴电缆芯线与射频转接头之间的焊接问题,镀铜过程安全无毒、操作简便,并采用特殊的连接方式将压力腔内的样品与压力腔外的阻抗分析仪连通,在保证压力腔密封性的基础上使得信号在电缆中的传输具有较好的高频特性。

主权项:1.一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法,介电谱测量装置包括低温容器1、样品腔2、压力腔3、射频转接头I4、四根同轴电缆I5、铜电缆I6、转接腔7、控制器8、阻抗分析仪9和操纵杆10,xyz为三维空间坐标系,低温容器1中具有液氦,样品腔2内为真空状态,样品腔2位于低温容器1内,压力腔3位于样品腔2内,转接腔7连接于低温容器1的上面且能够与低温容器1分离,操纵杆10依次贯穿低温容器1和样品腔2的底面,操纵杆10与低温容器1和样品腔2之间均具有气密性,控制器8和阻抗分析仪9均位于低温容器1外;压力腔3包括压力螺杆3-1、活塞螺丝I3-2、腔体3-3、顶砧3-4、活塞3-5、金属密封圈I3-6、橡胶密封圈I3-7、样品3-8、中空活塞3-9、橡胶密封圈II3-10、金属密封圈II3-11、活塞螺丝II3-12、金线I3-13、铟小球3-14、压力计3-15、金线II3-16、环氧树脂3-17、四根铜电缆II3-18、低频转接头3-19、四根同轴电缆II3-20和射频转接头II3-21;腔体3-3为圆柱管状并具有上段、中段和下段,所述腔体3-3的上段和下段的内侧均具有螺纹且内径均为1厘米,所述腔体3-3的中段内径为0.6厘米,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2分别螺纹连接于腔体3-3上段的上面和下段的下面,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2均纵向中空,活塞螺丝I3-2具有内螺纹,压力螺杆3-1可旋转连接于活塞螺丝I3-2内,顶砧3-4位于压力螺杆3-1上端;腔体3-3的上段与中段之间依次具有金属密封圈II3-11和橡胶密封圈II3-10,腔体3-3的中段与下段之间依次具有橡胶密封圈I3-7和金属密封圈I3-6,活塞3-5位于顶砧3-4与金属密封圈I3-6之间,中空活塞3-9位于活塞螺丝II3-12与金属密封圈II3-11之间,中空活塞3-9为中空的类圆台状,中空活塞3-9的上底面直径为0.8厘米、下底面直径为0.6厘米、内径为0.4厘米;样品3-8位于腔体3-3的中段内,腔体3-3的中段内充满了液态的压力媒介,能够通过操纵杆10旋转压力螺杆3-1并使得顶砧3-4及活塞3-5向上移动,从而能够将压力通过压力媒介施加到样品3-8上;四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18均从上到下贯穿于中空活塞3-9的内部,四根同轴电缆II3-20从外到内均依次具有外保护层、外导体层、电解质层和芯线,每根铜电缆II3-18的上端均连接有低频转接头3-19、其中两根铜电缆II3-18的下端通过金线II3-16连接压力计3-15,低频转接头3-19通过铜电缆I6经转接腔7连接控制器8,控制器8能够读取压力计3-15测量得到的压力值;四根同轴电缆I5的上端经转接腔7分别连接阻抗分析仪9、下端分别连接有射频转接头I4;中空活塞3-9的内部充满环氧树脂3-17,使得四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18与中空活塞3-9之间固定,四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18的下端均位于环氧树脂3-17外,四根同轴电缆II3-20的下端的外导体层互相连接,四根同轴电缆II3-20两根为一组,每组两根下端的芯线顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球3-14,两组同轴电缆II3-20对应的两个铟小球3-14分别通过金线I3-13连接到样品3-8表面的两个不同位置,每根同轴电缆II3-20的上端均连接有射频转接头II3-21,射频转接头II3-21能够连接射频转接头I4,四根同轴电缆II3-20的芯线均由铌钛超导材料制成,其特征是:所述一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法,包括超导线缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法和压力腔3中样品3-8上电缆引出的方法,超导同轴电缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法的步骤为:对同轴电缆II3-20的芯线的电镀过程采用两个电解池,每个电解池均具有阳极和阴极,其中第一个电解池中具有基本的氧化溶液,第二个电解池中具有酸性的硫酸铜溶液,步骤1,使得同轴电缆II3-20两端各有1厘米长度的芯线露出在外保护层、外导体层和电解质层之外,对同轴电缆II3-20两端的芯线表面进行清洁及去脂;步骤2,第一个电解池中具有110克升的氢氧化钠水溶液,将需要电镀的芯线置于第一个电解池中,芯线连接到阳极,并采用一个铜片作为阴极,铜片和芯线之间距离为5厘米,施加电压5.5V,持续时间20秒,再施加电压11V,持续时间40秒,使得厚度30纳米氧化层沉积在芯线表面,在此过程中,铌钛材料制成的芯线表面的颜色从灰色转变为暗黄色;步骤3,将沉积了氧化层的同轴电缆II3-20的芯线在去离子水中冲洗,并快速转移到第二个电解池中;步骤4,第二个电解池中具有浓度为250克升的硫酸铜溶液,同轴电缆II3-20的芯线连接阴极,施加电压6V,持续200秒,使得铜沉积到同轴电缆II3-20的芯线表面;步骤5,将同轴电缆II3-20上端的芯线焊接到射频转接头II3-21上;压力腔3中样品3-8上电缆引出的方法的步骤为:步骤一,将四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18从上到下穿入中空活塞3-9中;步骤二,将耐压的环氧树脂3-17充填入中空活塞3-9中以固定铜电缆II3-18及同轴电缆II3-20;步骤三,采用一根镀银铜线将四根同轴电缆II3-20的下端的外导体层互相连接;步骤四,四根同轴电缆II3-20分为两组,每组中的两根同轴电缆II3-20下端的芯线的顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球3-14,即两组同轴电缆II3-20共形成两个铟小球3-14;步骤五,采用环氧树脂3-17进一步包裹同轴电缆II3-20下端,确保同轴电缆II3-20的外导体层及电解质层均被包裹,而两个铟小球3-14未被包裹,这样的方法使得同轴电缆II3-20下端的密封能够承受较大的压力,且减少同轴电缆II3-20下端的尺寸,这对同轴电缆II3-20内的测量信号有良好的屏蔽性,从而提升高频特性;步骤六,待环氧树脂3-17完全固化后,再次在两个铟小球3-14上沉积铟,使得铟小球3-14的直径为1毫米;步骤七,两个铟小球3-14分别通过金线I3-13连接到样品3-8表面的两个不同位置,金线I3-13与样品3-8之间通过碳糊作为粘合剂,铟小球3-14与金线I3-13之间通过银胶作为粘合剂。

全文数据:一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法技术领域本发明涉及新材料研发领域,尤其是在低温及高压条件下测量材料介电性质的装置的加工方法的一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法。背景技术外界的压力能够使得材料的性质如介电特性发生改变,通过在不同外界压力及温度条件下对同一个样品进行测量,能够得到所测材料的相平衡状态图,这对结构相位转变、金属-绝缘体转变、超导电性等方面的研究具有重要意义。在对尺寸较小且易碎的单晶样品进行压力依赖的介电谱测量时,需要将样品通过电线连接到一个针脚电极上,测量装置中的电学连接需要具有良好的高频特性,以获得衰减小、截止频率高的信号,一种解决方法是将同轴电缆嵌入到能够耐压的馈通中,但是由于电缆及馈通均为管状结构以至于难以密封且在压力下容易变形。而且,在低于4.2K温度下进行的实验需要超导电缆能够有效地传输高频信号,并减少电缆及样品台之间的热量传输,通常电缆由铌钛合金制成,其缺点是较难直接焊接,现有技术中在钛及其合金表面镀铜的方法采用重铬酸盐及高浓度的氢氟酸,有较强的毒性,所述一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法能够解决问题。发明内容为了解决上述问题,本发明采用特殊的铌钛同轴电缆镀铜的方法以解决同轴电缆芯线与射频转接头之间的焊接问题,镀铜过程安全简便,并采用特殊的连接方式将压力腔内的样品与压力腔外的阻抗分析仪连通,在保证压力腔密封性的基础上使得信号在电缆中的传输具有较好的高频特性。本发明所采用的技术方案是:介电谱测量装置包括低温容器、样品腔、压力腔、射频转接头I、四根同轴电缆I、铜电缆I、转接腔、控制器、阻抗分析仪和操纵杆,xyz为三维空间坐标系,低温容器中具有液氦,样品腔内为真空状态,样品腔位于低温容器内,压力腔位于样品腔内,转接腔连接于低温容器的上面且能够与低温容器分离,操纵杆依次贯穿低温容器和样品腔的底面,操纵杆与低温容器和样品腔之间均具有气密性,控制器和阻抗分析仪均位于低温容器外;压力腔包括压力螺杆、活塞螺丝I、腔体、顶砧、活塞、金属密封圈I、橡胶密封圈I、样品、中空活塞、橡胶密封圈II、金属密封圈II、活塞螺丝II、金线I、钢小球、压力计、金线II、环氧树脂、四根铜电缆II、低频转接头、四根同轴电缆II和射频转接头II;腔体为圆柱管状并具有上段、中段和下段,所述腔体的上段和下段的内侧均具有螺纹且内径均为1厘米,所述腔体的中段内径为0.6厘米,活塞螺丝II和活塞螺丝I分别螺纹连接于腔体上段的上面和下段的下面,活塞螺丝II和活塞螺丝I均纵向中空,活塞螺丝I具有内螺纹,压力螺杆可旋转连接于活塞螺丝I内,顶砧位于压力螺杆上端;腔体的上段与中段之间依次具有金属密封圈II和橡胶密封圈II,腔体的中段与下段之间依次具有橡胶密封圈I和金属密封圈I,活塞位于顶砧与金属密封圈I之间,中空活塞位于活塞螺丝II与金属密封圈II之间,中空活塞为中空的类圆台状,中空活塞的上底面直径为0.8厘米、下底面直径为0.6厘米、内径为0.4厘米;样品位于腔体的中段内,腔体的中段内充满了液态的压力媒介,能够通过操纵杆旋转压力螺杆并使得顶砧及活塞向上移动,从而能够将压力通过压力媒介施加到样品上;四根同轴电缆II及四根铜电缆II均从上到下贯穿于中空活塞的内部,四根同轴电缆II从外到内均依次具有外保护层、外导体层、电解质层和芯线,每根铜电缆II的上端均连接有低频转接头、其中两根铜电缆II的下端通过金线II连接压力计,低频转接头通过铜电缆I经转接腔连接控制器,控制器能够读取压力计测量得到的压力值;四根同轴电缆I的上端经转接腔分别连接阻抗分析仪、下端分别连接有射频转接头I;中空活塞的内部充满环氧树脂,使得四根同轴电缆II及四根铜电缆II与中空活塞之间固定,四根同轴电缆II及四根铜电缆II的下端均位于环氧树脂外,四根同轴电缆II的下端的外导体层互相连接,四根同轴电缆II两根为一组,每组两根下端的芯线顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球,两组同轴电缆II对应的两个铟小球分别通过金线I连接到样品表面的两个不同位置,每根同轴电缆II的上端均连接有射频转接头II,射频转接头II能够连接射频转接头I,四根同轴电缆II的芯线均由铌钛超导材料制成。所述一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法,包括超导线缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法和压力腔中样品上电缆引出的方法。超导同轴电缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法的步骤为:对同轴电缆II的芯线的电镀过程采用两个电解池,每个电解池均具有阳极和阴极,其中第一个电解池中具有基本的氧化溶液,第二个电解池中具有酸性的硫酸铜溶液,步骤1,使得同轴电缆II两端各有1厘米长度的芯线露出在外保护层、外导体层和电解质层之外,对同轴电缆II两端的芯线表面进行清洁及去脂;步骤2,第一个电解池中具有110克升的氢氧化钠水溶液,将需要电镀的芯线置于第一个电解池中,芯线连接到阳极,并采用一个铜片作为阴极,铜片和芯线之间距离为5厘米,施加电压5.5V,持续时间20秒,再施加电压11V,持续时间40秒,使得厚度30纳米氧化层沉积在芯线表面,在此过程中,铌钛材料制成的芯线表面的颜色从灰色转变为暗黄色;步骤3,将沉积了氧化层的同轴电缆II的芯线在去离子水中冲洗,并快速转移到第二个电解池中;步骤4,第二个电解池中具有浓度为250克升的硫酸铜溶液,同轴电缆II的芯线连接阴极,施加电压6V,持续200秒,使得铜沉积到同轴电缆II的芯线表面;步骤5,采用普通的焊接方法将同轴电缆II上端的芯线焊接到射频转接头II上。压力腔中样品上电缆引出的方法的步骤为:步骤一,将四根同轴电缆II及四根铜电缆II从上到下穿入中空活塞中;步骤二,将耐压的环氧树脂充填入中空活塞中以固定铜电缆II及同轴电缆II;步骤三,采用一根镀银铜线将四根同轴电缆II的下端的外导体层互相连接;步骤四,四根同轴电缆II分为两组,每组中的两根同轴电缆II下端的芯线的顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球,即两组同轴电缆II共形成两个铟小球;步骤五,采用环氧树脂进一步包裹同轴电缆II下端,确保同轴电缆II的外导体层及电解质层均被包裹,而两个铟小球未被包裹,使得同轴电缆II下端的密封能够承受较大的压力,且减少同轴电缆II下端的尺寸,这对同轴电缆II内的测量信号有良好的屏蔽性,从而提升高频特性;步骤六,待环氧树脂完全固化后,再次在两个铟小球上沉积铟,使得铟小球的直径为1毫米;步骤七,两个铟小球分别通过金线I连接到样品表面的两个不同位置,金线I与样品之间通过碳糊作为粘合剂,铟小球与金线I之间通过银胶作为粘合剂。本发明的有益效果是:本发明采用特殊的铌钛同轴电缆镀铜的方法来改善超导电缆与射频转接头与之间的连接,镀铜过程安全无毒、操作简便,而且,采用特殊的方法将铜线及同轴电缆引到压力腔内,保持了压力腔的密封性,且同轴电缆的高频特性较好。附图说明下面结合本发明的图形进一步说明:图1是本发明示意图;图2是压力腔剖面图;图3是样品及中空活塞局部放大示意图。图中,1.低温容器,2.样品腔,3.压力腔,3-1.压力螺杆,3-2.活塞螺丝I,3-3.腔体,3-4.顶砧,3-5.活塞,3-6.金属密封圈I,3-7.橡胶密封圈I,3-8.样品,3-9.中空活塞,3-10.橡胶密封圈II,3-11.金属密封圈II,3-12.活塞螺丝II,3-13.金线I,3-14.钢小球,3-15.压力计,3-16.金线II,3-17.环氧树脂,3-18.四根铜电缆II,3-19.低频转接头,3-20.四根同轴电缆II,3-21.射频转接头II,4.射频转接头I,5.四根同轴电缆I,6.铜电缆I,7.转接腔,8.控制器,9.阻抗分析仪,10.操纵杆。具体实施方式如图1是本发明示意图,包括低温容器1、样品腔2、压力腔3、射频转接头I4、四根同轴电缆I5、铜电缆I6、转接腔7、控制器8、阻抗分析仪9和操纵杆10,xyz为三维空间坐标系,低温容器1中具有液氦,样品腔2内为真空状态,样品腔2位于低温容器1内,压力腔3位于样品腔2内,转接腔7连接于低温容器1的上面且能够与低温容器1分离,操纵杆10依次贯穿低温容器1和样品腔2的底面,操纵杆10与低温容器1和样品腔2之间均具有气密性,控制器8和阻抗分析仪9均位于低温容器1外。如图2是压力腔剖面图,如图3是样品及中空活塞局部放大示意图,压力腔3包括压力螺杆3-1、活塞螺丝I3-2、腔体3-3、顶砧3-4、活塞3-5、金属密封圈I3-6、橡胶密封圈I3-7、样品3-8、中空活塞3-9、橡胶密封圈II3-10、金属密封圈II3-11、活塞螺丝II3-12、金线I3-13、铟小球3-14、压力计3-15、金线II3-16、环氧树脂3-17、四根铜电缆II3-18、低频转接头3-19、四根同轴电缆II3-20和射频转接头II3-21;腔体3-3为圆柱管状并具有上段、中段和下段,所述腔体3-3的上段和下段的内侧均具有螺纹且内径均为1厘米,所述腔体3-3的中段内径为0.6厘米,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2分别螺纹连接于腔体3-3上段的上面和下段的下面,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2均纵向中空,活塞螺丝I3-2具有内螺纹,压力螺杆3-1可旋转连接于活塞螺丝I3-2内,顶砧3-4位于压力螺杆3-1上端;腔体3-3的上段与中段之间依次具有金属密封圈II3-11和橡胶密封圈II3-10,腔体3-3的中段与下段之间依次具有橡胶密封圈I3-7和金属密封圈I3-6,活塞3-5位于顶砧3-4与金属密封圈I3-6之间,中空活塞3-9位于活塞螺丝II3-12与金属密封圈II3-11之间,中空活塞3-9为中空的类圆台状,中空活塞3-9的上底面直径为0.8厘米、下底面直径为0.6厘米、内径为0.4厘米;样品3-8位于腔体3-3的中段内,腔体3-3的中段内充满了液态的压力媒介,能够通过操纵杆10旋转压力螺杆3-1并使得顶砧3-4及活塞3-5向上移动,从而能够将压力通过压力媒介施加到样品3-8上;四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18均从上到下贯穿于中空活塞3-9的内部,四根同轴电缆II3-20从外到内均依次具有外保护层、外导体层、电解质层和芯线,所述芯线均由铌钛超导材料制成,每根同轴电缆II3-20的上端均连接有射频转接头II3-21,每根铜电缆II3-18的上端均连接有低频转接头3-19、其中两根铜电缆II3-18的下端通过金线II3-16连接压力计3-15,低频转接头3-19通过铜电缆I6经转接腔7连接控制器8,控制器8能够读取压力计3-15测量得到的压力值;中空活塞3-9的内部充满环氧树脂3-17,如图3的虚线范围为环氧树脂3-17,使得四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18与中空活塞3-9之间固定,四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18的下端均位于环氧树脂3-17外,四根同轴电缆II3-20的下端的外导体层互相连接,四根同轴电缆II3-20两根为一组,每组两根下端的芯线的顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球3-14,两组同轴电缆II3-20对应的两个铟小球3-14分别通过金线I3-13连接到样品3-8表面的两个不同位置;四根同轴电缆I5的上端经转接腔7分别连接阻抗分析仪9、下端分别连接有射频转接头I4,射频转接头II3-21能够连接射频转接头I4。介电谱测量装置包括低温容器1、样品腔2、压力腔3、射频转接头I4、四根同轴电缆I5、铜电缆I6、转接腔7、控制器8、阻抗分析仪9和操纵杆10,xyz为三维空间坐标系,低温容器1中具有液氦,样品腔2内为真空状态,样品腔2位于低温容器1内,压力腔3位于样品腔2内,转接腔7连接于低温容器1的上面且能够与低温容器1分离,操纵杆10依次贯穿低温容器1和样品腔2的底面,操纵杆10与低温容器1和样品腔2之间均具有气密性,控制器8和阻抗分析仪9均位于低温容器1外;压力腔3包括压力螺杆3-1、活塞螺丝I3-2、腔体3-3、顶砧3-4、活塞3-5、金属密封圈I3-6、橡胶密封圈I3-7、样品3-8、中空活塞3-9、橡胶密封圈II3-10、金属密封圈II3-11、活塞螺丝II3-12、金线I3-13、铟小球3-14、压力计3-15、金线II3-16、环氧树脂3-17、四根铜电缆II3-18、低频转接头3-19、四根同轴电缆II3-20和射频转接头II3-21;腔体3-3为圆柱管状并具有上段、中段和下段,所述腔体3-3的上段和下段的内侧均具有螺纹且内径均为1厘米,所述腔体3-3的中段内径为0.6厘米,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2分别螺纹连接于腔体3-3上段的上面和下段的下面,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2均纵向中空,活塞螺丝I3-2具有内螺纹,压力螺杆3-1可旋转连接于活塞螺丝I3-2内,顶砧3-4位于压力螺杆3-1上端;腔体3-3的上段与中段之间依次具有金属密封圈II3-11和橡胶密封圈II3-10,腔体3-3的中段与下段之间依次具有橡胶密封圈I3-7和金属密封圈I3-6,活塞3-5位于顶砧3-4与金属密封圈I3-6之间,中空活塞3-9位于活塞螺丝II3-12与金属密封圈II3-11之间,中空活塞3-9为中空的类圆台状,中空活塞3-9的上底面直径为0.8厘米、下底面直径为0.6厘米、内径为0.4厘米;样品3-8位于腔体3-3的中段内,腔体3-3的中段内充满了液态的压力媒介,能够通过操纵杆10旋转压力螺杆3-1并使得顶砧3-4及活塞3-5向上移动,从而能够将压力通过压力媒介施加到样品3-8上;四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18均从上到下贯穿于中空活塞3-9的内部,四根同轴电缆II3-20从外到内均依次具有外保护层、外导体层、电解质层和芯线,每根铜电缆II3-18的上端均连接有低频转接头3-19、其中两根铜电缆II3-18的下端通过金线II3-16连接压力计3-15,低频转接头3-19通过铜电缆I6经转接腔7连接控制器8,控制器8能够读取压力计3-15测量得到的压力值;四根同轴电缆I5的上端经转接腔7分别连接阻抗分析仪9、下端分别连接有射频转接头I4;中空活塞3-9的内部充满环氧树脂3-17,使得四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18与中空活塞3-9之间同定,四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18的下端均位于环氧树脂3-17外,四根同轴电缆II3-20的下端的外导体层互相连接,四根同轴电缆II3-20两根为一组,每组两根下端的芯线顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个钢小球3-14,两组同轴电缆II3-20对应的两个铟小球3-14分别通过金线I3-13连接到样品3-8表面的两个不同位置,每根同轴电缆II3-20的上端均连接有射频转接头II3-21,射频转接头II3-21能够连接射频转接头I4,四根同轴电缆II3-20的芯线均由铌钛超导材料制成。所述一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法,包括超导线缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法和压力腔3中样品3-8上电缆引出的方法。超导同轴电缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法的步骤为:对同轴电缆II3-20的芯线的电镀过程采用两个电解池,每个电解池均具有阳极和阴极,其中第一个电解池中具有基本的氧化溶液,第二个电解池中具有酸性的硫酸铜溶液。步骤1,使得同轴电缆II3-20两端各有1厘米长度的芯线露出在外保护层、外导体层和电解质层之外,对同轴电缆II3-20两端的芯线表面进行清洁及去脂;步骤2,第一个电解池中具有110克升的氢氧化钠水溶液,将需要电镀的芯线置于第一个电解池中,芯线连接到阳极,并采用一个铜片作为阴极,铜片和芯线之间距离为5厘米,施加电压5.5V,持续时间20秒,再施加电压11V,持续时间40秒,使得厚度30纳米氧化层沉积在芯线表面,在此过程中,铌钛材料制成的芯线表面的颜色从灰色转变为暗黄色;步骤3,将沉积了氧化层的同轴电缆II3-20的芯线在去离子水中冲洗,并快速转移到第二个电解池中;步骤4,第二个电解池中具有浓度为250克升的硫酸铜溶液,同轴电缆II3-20的芯线连接阴极,施加电压6V,持续200秒,使得铜沉积到同轴电缆II3-20的芯线表面;步骤5,将同轴电缆II3-20上端的芯线焊接到射频转接头II3-21上。压力腔3中样品3-8上电缆引出的方法的步骤为:步骤一,将四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18从上到下穿入中空活塞3-9中;步骤二,将耐压的环氧树脂3-17充填入中空活塞3-9中以固定铜电缆II3-18及同轴电缆II3-20;步骤三,采用一根镀银铜线将四根同轴电缆II3-20的下端的外导体层互相连接;步骤四,四根同轴电缆II3-20分为两组,每组中的两根同轴电缆II3-20下端的芯线的顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球3-14,即两组同轴电缆II3-20共形成两个铟小球3-14;步骤五,采用环氧树脂3-17进一步包裹同轴电缆II3-20下端,确保同轴电缆II3-20的外导体层及电解质层均被包裹,而两个铟小球3-14未被包裹,使得同轴电缆II3-20下端的密封能够承受较大的压力,且减少同轴电缆II3-20下端的尺寸,这对同轴电缆II3-20内的测量信号有良好的屏蔽性,从而提升高频特性;步骤六,待环氧树脂3-17完全固化后,再次在两个钢小球3-14上沉积钢,使得铟小球3-14的直径为1毫米;步骤七,两个铟小球3-14分别通过金线I3-13连接到样品3-8表面的两个不同位置,金线I3-13与样品3-8之间通过碳糊作为粘合剂,铟小球3-14与金线I3-13之间通过银胶作为粘合剂。材料介电谱测量的方法步骤为:一,采用上述“压力腔3中样品3-8上电缆引出的方法”将样品3-8依次通过金线I3-13、铟小球3-14和同轴电缆II3-20连接至射频转接头II3-21,将压力计3-15依次通过金线II3-16、铜电缆II3-18、低频转接头3-19和铜电缆I6连接控制器8;二,将样品3-8置于腔体3-3的中段内,向腔体3-3中加入液态的压力媒介并使其充满腔体3-3的中段,并将中空活塞3-9固定于活塞螺丝II3-12及金属密封圈II3-11之间;三,将压力腔3置于样品腔2内,将射频转接头II3-21连接至射频转接头I4,将转接腔7连接于低温容器1的上面;四,向低温容器1内加入液氦以对样品腔2降温;五,通过操纵杆10旋转压力螺杆3-1并使得顶砧3-4及活塞3-5向上移动,从而将压力通过压力媒介施加到样品3-8上,通过压力计3-15测量样品3-8所承受的压力;六,通过阻抗分析仪9测量样品3-8的介电谱;七,通过操纵杆10旋转压力螺杆3-1以微调顶砧3-4及活塞3-5的位置,改变施加到样品3-8上的压力,并在该压力条件下通过阻抗分析仪9测量样品3-8的介电谱,并在多个压力条件下重复测量;八,分析不同样品3-8压力条件下阻抗分析仪9测得的介电谱,最终得到样品3-8的介电谱与样品3-8所承受的压力之间的关系。本发明采用安全简便的方法在同轴电缆的铌钛芯线上镀铜以解决同轴电缆芯线与射频转接头之间的焊接问题,并采用特殊的连接方式将同轴电缆引入压力腔内,保证了压力腔的密封性及同轴电缆的高频特性。

权利要求:1.一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法,介电谱测量装置包括低温容器1、样品腔2、压力腔3、射频转接头I4、四根同轴电缆I5、铜电缆I6、转接腔7、控制器8、阻抗分析仪9和操纵杆10,xyz为三维空间坐标系,低温容器1中具有液氦,样品腔2内为真空状态,样品腔2位于低温容器1内,压力腔3位于样品腔2内,转接腔7连接于低温容器1的上面且能够与低温容器1分离,操纵杆10依次贯穿低温容器1和样品腔2的底面,操纵杆10与低温容器1和样品腔2之间均具有气密性,控制器8和阻抗分析仪9均位于低温容器1外;压力腔3包括压力螺杆3-1、活塞螺丝I3-2、腔体3-3、顶砧3-4、活塞3-5、金属密封圈I3-6、橡胶密封圈I3-7、样品3-8、中空活塞3-9、橡胶密封圈II3-10、金属密封圈II3-11、活塞螺丝II3-12、金线I3-13、铟小球3-14、压力计3-15、金线II3-16、环氧树脂3-17、四根铜电缆II3-18、低频转接头3-19、四根同轴电缆II3-20和射频转接头II3-21;腔体3-3为圆柱管状并具有上段、中段和下段,所述腔体3-3的上段和下段的内侧均具有螺纹且内径均为1厘米,所述腔体3-3的中段内径为0.6厘米,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2分别螺纹连接于腔体3-3上段的上面和下段的下面,活塞螺丝II3-12和活塞螺丝I3-2均纵向中空,活塞螺丝I3-2具有内螺纹,压力螺杆3-1可旋转连接于活塞螺丝I3-2内,顶砧3-4位于压力螺杆3-1上端;腔体3-3的上段与中段之间依次具有金属密封圈II3-11和橡胶密封圈II3-10,腔体3-3的中段与下段之间依次具有橡胶密封圈I3-7和金属密封圈I3-6,活塞3-5位于顶砧3-4与金属密封圈I3-6之间,中空活塞3-9位于活塞螺丝II3-12与金属密封圈II3-11之间,中空活塞3-9为中空的类圆台状,中空活塞3-9的上底面直径为0.8厘米、下底面直径为0.6厘米、内径为0.4厘米;样品3-8位于腔体3-3的中段内,腔体3-3的中段内充满了液态的压力媒介,能够通过操纵杆10旋转压力螺杆3-1并使得顶砧3-4及活塞3-5向上移动,从而能够将压力通过压力媒介施加到样品3-8上;四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18均从上到下贯穿于中空活塞3-9的内部,四根同轴电缆II3-20从外到内均依次具有外保护层、外导体层、电解质层和芯线,每根铜电缆II3-18的上端均连接有低频转接头3-19、其中两根铜电缆II3-18的下端通过金线II3-16连接压力计3-15,低频转接头3-19通过铜电缆I6经转接腔7连接控制器8,控制器8能够读取压力计3-15测量得到的压力值;四根同轴电缆I5的上端经转接腔7分别连接阻抗分析仪9、下端分别连接有射频转接头I4;中空活塞3-9的内部充满环氧树脂3-17,使得四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18与中空活塞3-9之间固定,四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18的下端均位于环氧树脂3-17外,四根同轴电缆II3-20的下端的外导体层互相连接,四根同轴电缆II3-20两根为一组,每组两根下端的芯线顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球3-14,两组同轴电缆II3-20对应的两个铟小球3-14分别通过金线I3-13连接到样品3-8表面的两个不同位置,每根同轴电缆II3-20的上端均连接有射频转接头II3-21,射频转接头II3-21能够连接射频转接头I4,四根同轴电缆II3-20的芯线均由铌钛超导材料制成,其特征是:所述一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法,包括超导线缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法和压力腔3中样品3-8上电缆引出的方法,超导同轴电缆的芯线的电镀过程及连接射频接头的方法的步骤为:对同轴电缆II3-20的芯线的电镀过程采用两个电解池,每个电解池均具有阳极和阴极,其中第一个电解池中具有基本的氧化溶液,第二个电解池中具有酸性的硫酸铜溶液,步骤1,使得同轴电缆II3-20两端各有1厘米长度的芯线露出在外保护层、外导体层和电解质层之外,对同轴电缆II3-20两端的芯线表面进行清洁及去脂;步骤2,第一个电解池中具有110克升的氢氧化钠水溶液,将需要电镀的芯线置于第一个电解池中,芯线连接到阳极,并采用一个铜片作为阴极,铜片和芯线之间距离为5厘米,施加电压5.5V,持续时间20秒,再施加电压11V,持续时间40秒,使得厚度30纳米氧化层沉积在芯线表面,在此过程中,铌钛材料制成的芯线表面的颜色从灰色转变为暗黄色;步骤3,将沉积了氧化层的同轴电缆II3-20的芯线在去离子水中冲洗,并快速转移到第二个电解池中;步骤4,第二个电解池中具有浓度为250克升的硫酸铜溶液,同轴电缆II3-20的芯线连接阴极,施加电压6V,持续200秒,使得铜沉积到同轴电缆II3-20的芯线表面;步骤5,将同轴电缆II3-20上端的芯线焊接到射频转接头II3-21上;压力腔3中样品3-8上电缆引出的方法的步骤为:步骤一,将四根同轴电缆II3-20及四根铜电缆II3-18从上到下穿入中空活塞3-9中;步骤二,将耐压的环氧树脂3-17充填入中空活塞3-9中以固定铜电缆II3-18及同轴电缆II3-20;步骤三,采用一根镀银铜线将四根同轴电缆II3-20的下端的外导体层互相连接;步骤四,四根同轴电缆II3-20分为两组,每组中的两根同轴电缆II3-20下端的芯线的顶端焊接在一起以形成焊点,并用铟将所述焊点包裹以形成一个铟小球3-14,即两组同轴电缆II3-20共形成两个铟小球3-14;步骤五,采用环氧树脂3-17进一步包裹同轴电缆II3-20下端,确保同轴电缆II3-20的外导体层及电解质层均被包裹,而两个铟小球3-14未被包裹,这样的方法使得同轴电缆II3-20下端的密封能够承受较大的压力,且减少同轴电缆II3-20下端的尺寸,这对同轴电缆II3-20内的测量信号有良好的屏蔽性,从而提升高频特性;步骤六,待环氧树脂3-17完全固化后,再次在两个铟小球3-14上沉积铟,使得铟小球3-14的直径为1毫米;步骤七,两个铟小球3-14分别通过金线I3-13连接到样品3-8表面的两个不同位置,金线I3-13与样品3-8之间通过碳糊作为粘合剂,铟小球3-14与金线I3-13之间通过银胶作为粘合剂。

百度查询: 金华职业技术学院 一种用于低温条件下介电谱测量的压力腔的加工方法

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