本发明涉及石英材料处理
技术领域：
，具体涉及一种适用于电子重力仪的高稳定性石英弹性系统的处理方法。
背景技术：
：电子重力仪是用于地球物理勘查和地球重力场信息观测的一种简便、实用的专用仪器，电子重力仪用石英弹性系统是该仪器的核心部件，以高性能石英弹簧和石英弹性部件构成的重力仪用石英弹性系统要分辨重力变化1微伽(1×10-8ms-2)、测量精度达到10-50微伽，石英弹性系统性能好坏直接影响电子重力仪的精度与稳定性。石英玻璃以其高纯、高的光透过和低的热膨胀等一系列优良的理化性能而成为一种重要的基础材料，广泛用于微电子、光纤通讯、激光、传感技术等高新
技术领域：
。电子重力仪用石英弹性系统采用高纯度(综合杂质含量＜2ppm)石英玻璃棒经过专用设备加工制作而成，石英弹性系统在热加工和制作过程中石英玻璃棒的外形与结构都随尺寸的变化产生相应变化。石英玻璃膨胀系数虽小，但经高温熔融和热加工后冷却过程中，由于温差可产生不同程度的热应力。应力存在及其不均匀分布会大大降低石英玻璃的光学均匀性、机械强度和结构稳定性。技术实现要素：本发明的目的是提供一种电子重力仪用石英弹性系统的处理方法，能够有效提高石英弹性系统结构稳定性。电子重力仪用石英弹性系统是由石英弹簧和石英弹性部件(石英框架、石英极板、石英扭丝等)构成。见弹性系统结构图1和图2。本发明的石英弹性系统的处理工艺主要包括清洗工艺、退火工艺和时效工艺，其目的是要最大限度地消除或减少石英玻璃中的热应力，使弹性系统更加趋于稳定。下面详述本发明的技术方案：一种电子重力仪用石英弹性系统的处理方法，所述石英弹性系统包括石英框架，石英框架的处理步骤如下：(1)清洗：石英框架用水浸润后使用氢氟酸清洗，然后第1遍温水洗去氢氟酸，再浸入添加清洗剂的水中超声波清洗，去离子水冲洗，然后再超声波清洗，第2遍沸水清洗，再第3遍沸水清洗，最后自然烘干；(2)退火：经过步骤(1)清洗的石英框架放入退火炉内，以500℃/小时的升温速度升温至1180℃，保持2小时；再以10℃/h速度降温至1000℃；继续以20℃/h速度降温至800℃；继续以30℃/h速度降温至500℃，停炉，自然降温至室温；(3)将经过退火处理的石英框架放室温下时效处理。优选的，上述电子重力仪用石英弹性系统的处理方法中，所述石英弹性系统还包括石英弹簧，石英弹簧的处理步骤如下：(1)清洗：石英弹簧用水浸润后使用氢氟酸清洗，然后第1遍温水洗去氢氟酸，去离子水冲洗，第2遍沸水清洗，再自然烘干；(2)退火：经过步骤(1)清洗的石英弹簧放入退火炉内，以500℃/小时的升温速度升温至1150℃，保持2小时；再以10℃/h速度降温至1000℃；继续以20℃/h速度降温至800℃；继续以30℃/h速度降温至500℃，停炉，自然降温至室温；(3)将经过退火处理的石英弹簧放置到专用工装内，自然时效处理。上述步骤(1)中，如想进一步清洁，也可以在去离子水冲洗后再超声波清洗下，无需添加清洗剂。优选的，上述电子重力仪用石英弹性系统的处理方法中，所述石英弹性系统还包括石英极板，石英极板的处理步骤如下：(1)清洗：石英极板用水浸润后使用氢氟酸清洗，然后第1遍温水洗去氢氟酸，再浸入添加清洗剂的水中超声波清洗，去离子水冲洗，然后再超声波清洗，后进行第2遍沸水清洗，第3遍沸水清洗，再自然烘干；(2)退火：经过步骤(1)清洗的石英极板放入退火炉内，以500℃/小时的升温速度升温至1180℃，保持2小时；以10℃/h速度降温至1000℃；继续以20℃/h速度降温至800℃；继续以30℃/h速度降温至500℃，停炉，自然降温至室温；(3)将经过退火处理的石英极板放置到极板专用工装内，自然时效处理。优选的，上述电子重力仪用石英弹性系统的处理方法中，所述清洗剂的体积百分浓度为5％，超声频率15-35khz，竖放清洗。优选的，上述电子重力仪用石英弹性系统的处理方法中，退火步骤中，控温精度：±1℃；温度均匀性：±5℃。优选的，上述电子重力仪用石英弹性系统的处理方法中，所述石英弹性系统还包括石英扭丝，石英扭丝的处理步骤如下：(1)自然时效处理：室温下自然时效24小时，检查完好后进入步骤(2)；(2)高温时效处理：在60℃温度下放置120小时，处理完毕。本发明提供的电子重力仪用石英弹性系统的处理方法，具有如下有益效果：总体来说，本发明的各部件处理工艺最大限度地消除或减少石英玻璃中的热应力，使弹性系统更加趋于稳定。各部件退火前均采用氢氟酸清洗工艺处理，以防高温退火时表面析晶。石英框架、石英极板需要3遍水洗。第一遍使用温水浸泡清洗以稀释、清洗石英部件表面残留的氢氟酸液，后两遍为沸水清洗，以彻底清洗干净。用体积百分浓度5％的超声波清洗剂水溶液清洗石英部件，以彻底清除附着在石英部件表面的污垢。超声波后必须用去离子水清洗，以彻底清除石英部件表面的超声波清洗剂。采用去离子水清洗的目的是彻底清除石英部件表面的离子状杂质，是石英部件镀膜前的必要清洗工艺。采用二遍超声波清洗是为了保证石英部件彻底洁净。石英弹簧作为石英部件中尺寸最小的部件其附着污垢较少，同时石英弹簧也是极易损坏部件，所以只采用2遍水洗，以保证工艺操作的可靠实施。石英扭丝由石英棒直接自然拉制而成，因此不需要清洗和退火处理。将拉制测量好的石英扭丝放到专用工装内直接进行自然时效和高温时效，因扭丝在拉制过程中石英材料内部可能存在残余气泡或裂痕，这样直接影响扭丝性能，通过两种时效处理可以再次对石英扭丝进行筛选。经过本发明的处理工艺进行处理的石英弹性系统各部件，能够最大限度地消除或减少石英玻璃中的热应力，使弹性系统更加趋于稳定。附图说明图1为石英弹性系统侧视图，示意石英框架、石英极板和石英弹簧位置；图2为石英弹性系统俯视图，示意中石英框架、石英扭丝和石英极板位置；图3为传统工艺处理后整机倾角读数恢复试验；图4为采取本发明的工艺处理后整机倾角读数恢复试验；图5为采用原石英弹簧处理工艺处理后整机静态测试数据；图6为采用本发明的石英弹簧处理工艺处理后整机静态测试数据。图中：1.石英框架2.石英扭丝3.石英极板4.石英弹簧。具体实施方式下面结合较佳的具体实施例对本发明的技术方案进行详细解释和说明，以使本领域技术人员能够更好地理解本发明并予以实施。实施例1一、石英弹簧处理工艺1、石英弹簧清洗工艺2、石英弹簧退火工艺技术要求：控温精度：±1℃；温度均匀性：±5℃。将筛选后的石英弹簧安装到石英弹簧热处理工装内，将整体放入石英坩埚内，在专用高温退火炉内(工作温度高于1200℃)严格按照工艺要求进行高温退火同时不间断记录与监测。工艺流程温度(℃)时间(h)备注通电，自然升温1150500℃/h恒温11502以10℃/h速率降温100015以20℃/h速率降温80010以30℃/h速率降温50010停炉，自然降温至室温500－室温自然时效处理室温二、石英框架处理工艺1、石英框架清洗工艺2、石英框架退火工艺技术要求：控温精度：±1℃；温度均匀性：±5℃。将清洗后的石英框架安装到石英框架热处理工装内，将整体放入石英坩埚内，在专用高温退火炉内(工作温度高于1200℃)严格按照工艺要求进行高温退火同时不间断记录与监测。工艺流程温度(℃)时间(h)备注通电，自然升温1180500℃/h恒温11802以10℃/h速率降温100015以20℃/h速率降温80010以30℃/h速率降温50010停炉，自然降温至室温500－室温自然时效处理室温三、石英极板处理工艺1、石英极板清洗工艺2、石英极板退火工艺技术要求：控温精度：±1℃；温度均匀性：±5℃。将清洗后的石英极板安装到石英极板热处理工装内，将整体放入石英坩埚内，在专用高温退火炉内(工作温度高于1200℃)严格按照工艺要求进行高温退火同时不间断记录与监测。工艺流程温度(℃)时间(h)备注通电，自然升温1180500℃/h恒温11802以10℃/h速率降温100015以20℃/h速率降温80010以30℃/h速率降温50010停炉，自然降温至室温500－室温自然时效处理室温四、石英扭丝处理工艺用洁净的石英玻璃材料将石英扭丝制作完成后需经过自然时效处理和高温时效处理。1、自然时效处理制作完成后挂在专用扭丝支架室温自然时效24小时，检查完好后使用。2、高温时效处理扭丝与石英框架连接后经过60℃温度下放置120小时，检查完好后使用。实施例2处理效果检测通过整机倾斜恢复试验数据对比，体现石英弹性系统不同工艺处理后出的稳定性。图3为传统工艺处理后整机倾角读数恢复试验，恢复时间慢、恢复幅度约40。图4为采取新的工艺处理后整机倾角读数恢复试验，恢复时间大大缩短，恢复幅度减小至10。通过数据对比证明新的石英弹性系统处理工艺减少了整机倾斜恢复时间，增强了整机倾斜恢复能力。通过整机静态观测数据对比，体现专用石英弹簧处理工艺的必要性。图5为采用原石英弹簧处理工艺处理后整机静态测试数据，48小时静态漂移约5毫伽。图6为采用新的石英弹簧处理工艺处理后整机静态测试数据，48小时静态漂移约1毫伽。通过数据对比证明新的石英弹簧处理工艺大大提高了整机静态零漂的稳定性。本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12