[发明专利]一种真空系统、多级真空系统及它们的馈通电气连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空系统及其真空系统连接方法，包含一个或一个以上的真空腔体的组合方法以及将真空腔体内外部件电气连接的方法。

背景技术

真空系统是一些仪器的重要组成部分，例如质谱仪、电镜等。这些仪器真空内的核心部件主要是各种电极和放大器，例如离子或电子透镜、质量分析器、离子导引、电子倍增器等等。这些核心部件需要在较高真空环境下工作，而且需要输入或输出直流或交流的电压信号或电流信号；但是，供给或接收这些真空部件电信号的装置主要安装在真空系统外。

为了实现真空系统内外的电信号连接，现有的真空系统使用真空馈通连接器连接电信号。这些真空馈通连接器基于玻璃封接、陶瓷封接或密封胶等不漏气的密封技术，将金属引线的一部分和绝缘材料(例如玻璃、陶瓷、环氧树脂等)实施不漏气的密封连接，然后绝缘材料再和金属材质的法兰盘实施不漏气的密封连接，最后将此方法加工出的法兰通过胶圈或金属垫圈密封安装在真空腔体上，法兰上的电极两端分别连接真空内外设备的电信号，以实现电信号的真空内外传输。法兰上可以安装多根金属线，这些金属线相互之间是独立的。如图1a所示的基于陶瓷封接技术的真空馈通连接器为例，真空馈通连接器111包括真空外引线电极11、绝缘陶瓷柱12、安装法兰13、真空内引线电极14、安装法兰13上的通孔或螺纹孔15。通常，真空内引线电极14和真空外引线电极11为一根完整的电极；通孔或螺纹孔15用于将真空馈通连接器111固定在真空腔体112(见图1b)上；真空外引线电极11和绝缘陶瓷柱12、绝缘陶瓷柱12和安装法兰13之间基于陶瓷和金属的封接技术实现真空密封，同时，真空外引线电极11和安装法兰13之间是绝缘的；真空外的电信号连接到真空外引线电极11上，真空内的电信号连接到真空内引线电极14上，真空外引线电极11和真空内引线电极14电气相通，从而实现了电信号的真空内外连接；同理，该真空馈通连接器111上其余电极也通过相同方法实现不同电信号的传输。

如图1b所示，将图1a所指真空馈通连接器111应用到真空腔体112上，是目前真空系统开发中的主要涉及方法，真空系统除了真空馈通连接器111(如图1a所示)和真空腔体112之外，还包括胶圈槽113、电极114、绝缘垫片115、真空泵116和多路输出的电压信号源117。胶圈槽113位于真空腔体112的顶部，用于安装O形密封胶圈，并通过一块盲板将真空腔体112的顶部密封，由于并不影响本发明所述原理的描述，所以图中未画此盲板。电极114为真空系统内需要电信号才能工作的电极，例如离子透镜等，图1b里有三片类似的电极，它们需要不同的电信号，通过绝缘垫片115(树脂或陶瓷等材料加工而成)绝缘和固定。真空泵116用于将真空腔体112内部抽取真空。多路输出的电压信号源117产生的三路电压信号V1、V2、V3分别和真空馈通连接器111中的三根电极连接，这三根电极对应的真空内电极14分别和电极114连接，于是电压信号源117就可以控制电极114的工作状态了；真空馈通连接器111的安装法兰13和真空腔体112上的法兰119之间通过密封胶圈或金属垫圈密封。

由于在真空馈通连接器中，电极和法兰之间密封或封接技术的制作工艺复杂、成本高、体积大，因此不利于小型化、低成本仪器的开发。

发明内容

本发明的目的是解决现有真空馈通连接器中电极和法兰之间密封或封接技术的制作工艺复杂、成本高、体积大的问题，提供一种真空系统及多级真空系统，采用印刷电路板实现真空系统内外电气连接，制作工艺简单、成本低廉。本发明还提供真空系统以及多级真空系统的馈通电气连接方法。

为了实现上述目的，本发明的真空系统，其中，包括真空腔体和连接在所述真空腔体上的印刷电路板，所述真空腔体具有一真空空间，所述真空空间内设置有腔体内连接件，所述印刷电路板的各层均具有金属印制线且还包括：

第一表面和第二表面，所述第一表面处于所述真空空间之内，所述第二表面处于所述真空空间之外；

第一金属化过孔，设置于所述第一表面，且穿透所述印刷电路板的一部分层或全部层；以及

真空内焊盘和真空外焊盘，所述真空内焊盘连接在所述第一表面上，所述真空外焊盘连接在所述第二表面上；

所述真空内焊盘和所述真空外焊盘通过所述第一金属化过孔或所述第一金属化过孔以及所述金属印制线电气连接，所述真空内焊盘和所述腔体内连接件电气连接，所述真空外焊盘与所述真空腔体外的一电气件电气连接。