[发明专利]一种用于微型核磁共振陀螺仪的气室加热集成单元结构

说明书

本发明一种用于微型核磁共振陀螺仪的气室加热集成单元结构，该结构包括真空室体、气室压盖、气室、加热体、加热片、温度传感器、底座和真空室盖。其中，加热片和温度传感器构成加热温控小单元，通过加热体给气室加热，气室压盖和底座均采用无磁、耐高温的聚酰亚胺材料，作为中心加热单元与外界的温度隔离，底座与真空室盖通过高温真空胶粘合在一起。真空室体与真空室盖利用玻璃熔融的方式粘合，形成整体后对腔室内抽真空就得到了其实加热集成单元结构。本发明与现有技术相比保温和抗扰动性能更好，结构更为紧凑，工艺性好，易于安装和使用。

技术领域

本发明涉及微型核磁共振陀螺仪的加热控温以及小型化技术领域，特别涉及一种用于微型核磁共振陀螺仪的气室加热集成单元结构，用于提供集成化、小型化的气室以及加热器部件，可以应用于战略、战术武器装备、微小型空间飞行器等。

背景技术

微型核磁共振陀螺仪具有小体积、低功耗、高性能、大动态范围等特性，已成为新型惯性器件的研究重点和热点。

核磁共振陀螺仪利用原子核自旋磁矩的拉莫尔进动感知物体转动信息，陀螺仪性能主要取决于核自旋磁矩的制备以及其工作状态，而其制备及正常工作均需将原子气室加热到100℃以上，从而获得高密度碱金属蒸汽。作为陀螺仪的核心器部件，气室和加热温控部分都必须具有极高的结构稳定性，不能在实验、拆卸过程中发生相对位移，从而导致性能发生改变，使陀螺仪不具有可重复性，而现有的分立组装式结构，每次拆装陀螺各器件之间都会发生相对变化，导致陀螺性能发生改变。

由于陀螺仪工作原理涉及微小原子的宏观效应，对陀螺仪的工作环境和操控手段都有极高的稳定性要求，尤其是原子气室的温度稳定性，更影响着陀螺仪的信噪比。现阶段使用较多的暴露于空气中的加热体结构无法控制热量的扩散和传导，没有很好的保温效果，导致陀螺仪整体性能受限，所以急需具有良好保温效果的新型结构来改善。真空结构具有良好的保温效果，是未来陀螺仪进一步提升性能的一种关键途径。

同时，面对武器装备越来越快的发展要求，对惯性器件的小型化需求也是越来越紧迫，分离组装式结构由于要预留安装孔位，无法实现较小的陀螺体积，所以器部件的集成化、单元化就成为了减小陀螺体积的一种有效途径，也是未来陀螺仪小型化的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于微型核磁共振陀螺仪的气室加热集成单元结构，该单元结构集成了气室、加热温控两部分陀螺仪的核心器部件，还添加了真空室对内部气室进行保温，实现了气室和加热的整体控制，具有极高的稳定性，同时，作为一个单元结构，可用于多个不同的核磁共振陀螺，拆装方便。该一体化真空单元结构稳定性高、结构紧凑、适用性强。

本发明的技术方案是：一种用于微型核磁共振陀螺仪的气室加热集成单元结构，包括气室、加热体、加热片、温度传感器、底座、真空室盖、气室压盖和真空室体；气室中充满核磁共振陀螺仪敏感角速度所需的碱金属原子、惰性气体原子以及缓冲气体原子；加热体上表面开有对气室进行限位的凹槽，下表面开有用于粘贴加热片和温度传感器的凹槽；加热片与温度传感器层叠放置，与加热体一起构成用于对气室加热的加热温控小单元；底座上表面开有凹槽，用于放置上述的加热温控小单元，并对其进行限位，下表面开有条形槽；气室压盖中心处开有圆孔，将气室上表面的突出封气口限位；利用真空室体与真空室盖连接时的压力将气室压盖压合固定；真空室体与真空室盖利用将玻璃熔融的方式粘合。

所述气室为立方体，封气口设置在气室上表面，侧壁四面用于通光，泵浦光和检测光分别通过此四面垂直穿过气室，与原子发生相互作用。

所述真空室盖上开有圆孔，用于使加热片和温度传感器的电气连接线穿出，穿出后，圆孔利用高温真空胶粘合封闭。

加热体采用比气室大的方形结构；加热体采用牌号为2A12的铝合金材料制作。

加热体、加热片、温度传感器两两之间使用导热硅脂均匀涂抹粘合。