本发明涉及量子密钥分配和单光子探测领域，具体涉及一种基于雪崩光电二极管的密封检漏系统及其操作方法。
背景技术：
在量子保密通讯中使用单光子探测器探测携带量子信息的单光子，并转换为电信号输出，然后通过符合测量、计数等手段提取其量子信息或实现量子密钥分配等通信任务。只有当单光子探测器探测到单光子信号后，密钥的发射方和接收方才能通过一定的方法建立密钥。目前在1550nm通讯波段主要利用铟镓砷雪崩光电二极管（ingaas-apd）作为光敏感元件来实现红外单光子探测。
利用雪崩光电二极管进行单光子探测时，雪崩光电二极管工作与改革模式下，即加在雪崩光电二极管两端的反向偏置电压大于其雪崩电压。在这种模式下，雪崩光电二极管在单光子的触发下发生“自持雪崩”，即雪崩放大增益可达到106以上，这时，单光子信号就可以被放大到足够大，以保证其可以被后续电路检测到。
雪崩光电二极管一般设置在密封盒内，雪崩光电二极管需要工作下低温（-40℃左右）下，减少激发载流子的数量，抑制热噪声引起的随机热噪声电流。雪崩光电二极管工作在这样的温度下，雪崩光电二极管表面容易结露。如果密封措施不好，水蒸气进入密封盒，雪崩光电二极管结露现象更加明显，结露不仅会影响器件工作特性，严重时，还会造成短路，使整个系统失效。因此目前急需一种既具有对密封盒进行检漏的功能、还具有减少密封盒内部雪崩光电二极管结露现象功能的密封检漏系统。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于雪崩光电二极管的密封检漏系统及其操作方法，本基于雪崩光电二极管的密封检漏系统及其操作方法既能有效的对密封盒进行检漏从而及时发现是否漏气问题，还能有效的减少密封盒内部雪崩光电二极管结露现象。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于雪崩光电二极管的密封检漏系统，包括安装有雪崩光电二极管的密封盒和检漏系统，所述检漏系统包括检漏盒、手动检漏充气阀、第一充气气瓶、手动检漏阀、检漏仪和抽气系统，所述检漏盒的内部用于放置密封盒，所述检漏盒与手动检漏阀连接，所述手动检漏阀与检漏仪连接，所述检漏盒与手动检漏充气阀连接，所述手动检漏充气阀与第一充气气瓶连接，所述抽气系统用于与检漏盒或密封盒连接。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述抽气系统包括真空计、抽气手动阀和旋片泵，所述抽气手动阀与旋片泵连接，所述真空计和抽气手动阀用于与检漏盒连接或通过密封阀与密封盒连接。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述密封盒通过密封阀连接有充气系统，所述充气系统包括压力计、充气微调阀和第二充气气瓶，所述充气微调阀和第二充气气瓶连接，所述压力计和充气微调阀均与密封阀连接。
作为本发明进一步改进的技术方案，还包括六通管件、若干个卡箍、波纹管和气体管路，所述六通管件中的一路用于通过卡箍连接密封阀或检漏盒，所述真空计通过卡箍与六通管件中的一路连接，所述抽气手动阀通过卡箍与六通管件中的一路连接，所述抽气手动阀通过卡箍与波纹管的一端连接，所述波纹管的另一端通过卡箍与旋片泵连接，所述压力计通过卡箍与六通管件中的一路连接，所述充气微调阀通过卡箍与六通管件中的一路连接，所述充气微调阀通过气体管路与第二充气气瓶连接，所述手动检漏阀与六通管件中的一路连接。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一充气气瓶内装有氦气，第二充气气瓶内装有氩气。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述检漏仪采用氦质谱检漏仪。
为实现上述技术目的，本发明采取的另一个技术方案为：
一种基于雪崩光电二极管的密封检漏系统的操作方法，包括以下步骤：
（1）保持密封阀、抽气手动阀、手动检漏充气阀和手动检漏阀全部关闭；
（2）将密封盒通过密封阀与抽气系统连接；
（3）启动旋片泵，打开抽气手动阀和密封阀，旋片泵对密封盒进行抽气，真空计实时监测密封盒内的真空度，当真空计监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵、抽气手动阀和密封阀，完成密封盒抽气；
（4）将密封盒的密封阀与抽气系统断开；
（5）将密封盒放入检漏盒内并密封检漏盒，再将检漏盒分别与抽气系统、手动检漏阀和手动检漏充气阀连接，保持抽气手动阀、手动检漏充气阀和手动检漏阀全部关闭；
（6）启动旋片泵，打开抽气手动阀，旋片泵对检漏盒进行抽气，真空计实时监测检漏盒内的真空度，当真空计监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵和抽气手动阀，完成检漏盒抽气；
（7）打开手动检漏充气阀，第一充气气瓶向检漏盒内充入指定压力值的氦气，关闭手动检漏充气阀，保持24小时；
（8）打开检漏盒，取出密封盒，再用干燥氮气将密封盒和检漏盒表面吸附的氦气吹除；
（9）将密封盒放入检漏盒内并密封检漏盒，再次启动旋片泵，打开抽气手动阀，旋片泵对检漏盒进行抽气，真空计实时监测检漏盒内的真空度，真空计监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵和抽气手动阀；
（10）启动检漏仪，打开手动检漏阀，检漏仪对检漏盒内的密封盒进行背压法检漏，检漏仪用于检测氦气从而检测密封盒的漏率。
作为本发明进一步改进的技术方案，还具体包括以下步骤：
（1）保持密封阀、抽气手动阀、充气微调阀、手动检漏充气阀和手动检漏阀全部关闭；
（2）将密封盒通过密封阀与六通管件中的一路密封连接，从而实现密封阀分别与抽气系统和充气系统的连接；
（3）启动旋片泵，打开抽气手动阀和密封阀，旋片泵对密封盒进行抽气，真空计实时监测密封盒内的真空度，当真空计监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵和抽气手动阀，完成密封盒抽气；
（4）打开充气微调阀，将第二充气气瓶内的氩气通过充气微调阀和密封阀向密封盒内充气，压力计实时监测密封盒中的气体压力，当压力计监测的气体压力达到指定的气体压力值后，关闭充气微调阀和密封阀，完成密封盒充气；
（5）将密封盒的密封阀与六通管件中的一路断开；
（6）将密封盒和密封阀放入检漏盒内并密封检漏盒，再将检漏盒与六通管件中的一路通过卡箍密封连接，从而实现检漏盒分别与抽气系统和检漏仪的连接，保持密封阀、抽气手动阀、充气微调阀、手动检漏充气阀和手动检漏阀全部关闭；
（7）启动旋片泵，打开抽气手动阀，旋片泵对检漏盒进行抽气，真空计实时监测检漏盒内的真空度，当真空计监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵和抽气手动阀，完成检漏盒抽气；
（8）打开手动检漏充气阀，第一充气气瓶向检漏盒内充入指定压力值的氦气，关闭手动检漏充气阀，保持24小时；
（9）打开检漏盒，取出密封盒，再用干燥氮气将密封盒和检漏盒表面吸附的氦气吹除；
（10）将密封盒放入检漏盒内并密封检漏盒，再次启动旋片泵，打开抽气手动阀，旋片泵对检漏盒进行抽气，真空计实时监测检漏盒内的真空度，真空计监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵和抽气手动阀；
（11）启动检漏仪，打开手动检漏阀，检漏仪对检漏盒内的密封盒进行背压法检漏，检漏仪用于检测氦气从而检测密封盒的漏率。
本发明的密封盒通过密封阀与抽气系统连接，抽气系统可以对密封盒进行抽气实现真空状态，减少密封盒内部的空气和水蒸气，有效的防止雪崩光电二极管表面结露，电路失效。为了避免密封盒被水蒸气进一步污染，也可以进一步采用气氛保护法，即密封盒与充气系统连接，通过充气系统向密封盒充满高纯氩气体，此时由于密封盒内正压，可以更好的阻止外部水蒸气进入密封盒内，更进一步防止雪崩光电二极管面结露，电路失效。本发明还可以通过检漏系统检测密封盒的实际漏率。在雪崩光电二极管的密封系统工艺未定型，可以通过检漏系统反复测量密封盒漏率，并根据实际漏率再选择密封盒内为真空状态还是正压状态，从而更好的防止雪崩光电二极管表面结露。还可以根据实际漏率，及时发现密封盒是否漏气，采取解决措施，防止水蒸气进入密封盒导致雪崩光电二极管表面结露。本发明通过六通管件将抽气系统、充气系统和检漏仪进行组合连接，进行操作时，只需要断开或连接六通管件与密封盒或检漏盒的连接，即可实现密封盒与充气系统和抽气系统的整体连接，也能实现检漏盒与抽气系统和检漏仪的整体连接，结构设计巧妙，操作简单。
附图说明
图1为本发明的检漏盒与六通管件连接的结构示意图。
图2为本发明的密封盒与六通管件连接的结构示意图。
具体实施方式
下面根据图1至图2对本发明的具体实施方式作出进一步说明：
参见图1和图2，图1为本发明的检漏盒2与六通管件12连接的结构示意图。图2为本发明的密封盒1与六通管件12连接的结构示意图。具体地，一种基于雪崩光电二极管的密封检漏系统，包括整个密封盒抽气充气以及检漏功能，具体包括安装有雪崩光电二极管的密封盒1和检漏系统，所述检漏系统包括检漏盒2、手动检漏充气阀10、第一充气气瓶11、手动检漏阀15、检漏仪16和抽气系统，所述检漏盒2的内部用于放置密封盒1，所述检漏盒2与手动检漏阀15连接，所述手动检漏阀15与检漏仪16连接，所述检漏盒2与手动检漏充气阀10连接，所述手动检漏充气阀10与第一充气气瓶11连接，所述抽气系统用于与检漏盒2或密封盒1连接。
进一步地，所述抽气系统包括真空计4、抽气手动阀5和旋片泵6，所述抽气手动阀5与旋片泵6连接，所述真空计4和抽气手动阀5用于与检漏盒2连接或通过密封阀3与密封盒1连接。
进一步地，所述密封盒1通过密封阀3连接有充气系统，所述充气系统包括压力计7、充气微调阀8和第二充气气瓶9，所述充气微调阀8和第二充气气瓶9连接，所述压力计7和充气微调阀8均与密封阀3连接。
进一步地，还包括六通管件12、若干个卡箍、波纹管13和气体管路14，所述六通管件12中的一路用于通过卡箍连接密封阀3或检漏盒2，所述真空计4通过卡箍与六通管件12中的一路连接，用于测量密封盒1或检漏盒2抽气时的真空度；所述抽气手动阀5通过卡箍与六通管件12中的一路连接，所述抽气手动阀5通过卡箍与波纹管13的一端连接，所述波纹管13的另一端通过卡箍与旋片泵6连接，所述压力计7通过卡箍与六通管件12中的一路连接，用于测量充气气氛的压力；所述充气微调阀8通过卡箍与六通管件12中的一路连接，所述充气微调阀8通过气体管路14与第二充气气瓶9连接，第二充气气瓶9用于充装指定气体ar，所述手动检漏阀15与六通管件12中的一路连接。
进一步地，所述第一充气气瓶11内装有氦气，第二充气气瓶9内装有氩气。
进一步地，所述检漏仪16采用氦质谱检漏仪16。
本实施例还提供一种基于雪崩光电二极管的密封检漏系统的操作方法，包括以下步骤：
参见图2：（1）保持密封阀3、抽气手动阀5、手动检漏充气阀10和手动检漏阀15全部关闭；此步骤充气系统不需要使用，也需要关闭充气微调阀8；
（2）将密封盒1通过密封阀3与抽气系统连接；
（3）启动旋片泵6，打开抽气手动阀5和密封阀3，旋片泵6对密封盒1进行抽气，真空计4实时监测密封盒1内的真空度，当真空计监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵、抽气手动阀和密封阀，完成密封盒抽气；真空的密封盒1减少密封盒1内部的空气和水蒸气，有效的防止雪崩光电二极管表面结露，电路失效；
（4）将密封盒1的密封阀3与抽气系统断开；
参见图1，（5）将密封盒1放入检漏盒2内并密封检漏盒2，再将检漏盒2分别与抽气系统、手动检漏阀15和手动检漏充气阀10连接，保持抽气手动阀3、手动检漏充气阀10和手动检漏阀15全部关闭；
（6）启动旋片泵6，打开抽气手动阀5，旋片泵6对检漏盒2进行抽气，真空计4实时监测检漏盒2内的真空度，当真空计4监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵6和抽气手动阀5，完成检漏盒2抽气；
（7）打开手动检漏充气阀10，第一充气气瓶11向检漏盒2内充入指定压力值的氦气，关闭手动检漏充气阀10，保持24小时；
（8）打开检漏盒2，取出密封盒1，再用干燥氮气将密封盒1和检漏盒2表面吸附的氦气吹除；
（9）将密封盒1放入检漏盒2内并密封检漏盒2，再次启动旋片泵6，打开抽气手动阀5，旋片泵6对检漏盒2进行抽气，真空计4实时监测检漏盒2内的真空度，真空计4监测的真空度达到指定的真空度值后，关闭旋片泵6和抽气手动阀5；
（10）启动检漏仪16，打开手动检漏阀15，检漏仪16对检漏盒2内的密封盒1进行背压法检漏，检漏仪16用于检测氦气从而检测密封盒1的漏率。
上述的步骤（1）至(3)的目的是为了使密封盒1内为真空状态，真空的密封盒1减少密封盒1内部的空气和水蒸气，有效的防止雪崩光电二极管表面结露，电路失效；步骤（4）到步骤（10）为检漏操作步骤，检测密封盒1内密封效果。
上述操作方法，还具体包括以下步骤：充气操作步骤，先将密封盒1抽为真空，再向内部充满高纯氩气体，此时由于密封盒1内正压，可以更好的阻止外部水蒸气进入密封盒1内，更进一步防止雪崩光电二极管面结露，电路失效。具体如下：
参见图2，（a）保持密封阀3、抽气手动阀5、充气微调阀8、手动检漏充气阀10和手动检漏阀15全部关闭；
（b）将密封盒1通过密封阀3与六通管件12中的一路密封连接，从而实现密封阀3分别与抽气系统和充气系统的连接；
（c）启动旋片泵6，打开抽气手动阀5和密封阀3，旋片泵6对密封盒1进行抽气，真空计4实时监测密封盒1内的真空度，当真空计4监测的真空度达到指定的10pa真空度后，关闭旋片泵6和抽气手动阀5，完成密封盒1抽气；启动抽气后，密封盒1内气体由密封盒1经密封阀3、真空计4、抽气手动阀5由旋片泵6的排气阀排出；真空的密封盒1减少密封盒1内部的空气和水蒸气，有效的防止雪崩光电二极管表面结露，电路失效；
（d）打开充气微调阀8，将第二充气气瓶9内的氩气通过充气微调阀8和密封阀3向密封盒1内充气，压力计7实时监测密封盒1中的气体压力，当压力计7监测的气体压力达到指定压力110kpa后，关闭充气微调阀8和密封阀3，完成密封盒1充气；充氩气时，充气气体经由第二充气气瓶9流经充气微调阀8、压力计7、经密封阀3进入密封盒1；此时由于密封盒1内正压，可以更好的阻止外部水蒸气进入密封盒1内，更进一步防止雪崩光电二极管面结露，电路失效；
（e）将密封盒1的密封阀3与六通管件12中的一路断开，拆下充气完成的密封盒1；
（f）将密封盒1和密封阀3放入检漏盒2内并密封检漏盒2，再将检漏盒2与六通管件12中的一路通过卡箍密封连接，从而实现检漏盒2分别与抽气系统和检漏仪16的连接，保持密封阀3、抽气手动阀5、充气微调阀8、手动检漏充气阀10和手动检漏阀15全部关闭；
（g）启动旋片泵6，打开抽气手动阀5，旋片泵6对检漏盒2进行抽气，真空计4实时监测检漏盒2内的真空度，当真空计4监测的真空度达到指定的10pa左右，关闭旋片泵6和抽气手动阀5，完成检漏盒2抽气；
（h）打开手动检漏充气阀10，第一充气气瓶11向检漏盒2内充入指定的0.15mpa-0.2mpa的氦气，关闭手动检漏充气阀10，保持24小时；
（i）打开检漏盒2，取出密封盒1，再用干燥氮气将密封盒1和检漏盒2表面吸附的氦气吹除；
（j）将密封盒1放入检漏盒2内并密封检漏盒2，再次启动旋片泵6，打开抽气手动阀5，旋片泵6对检漏盒2进行抽气，真空计4实时监测检漏盒2内的真空度，真空计4监测的真空度达到指定10pa真空度后，关闭旋片泵6和抽气手动阀5；
（k）启动检漏仪16，打开手动检漏阀15，检漏仪16对检漏盒2内的密封盒1进行背压法检漏，检漏仪16用于检测氦气从而检测密封盒1的漏率。可对密封盒1进行背压法检漏。
上面具体步骤包括密封盒抽气操作步骤和充气操作步骤，解决了雪崩光电二极管表面结露问题，还包括检漏操作步骤，有效的对密封盒1进行检漏，根据自身需要采取应对措施，有效的提前预防。
本发明的密封盒1通过打开密封阀3，可以使用抽气系统抽气实现真空状态，减少密封盒1内部的空气和水蒸气，有效的防止雪崩光电二极管表面结露，电路失效。为了避免密封盒1被水蒸气进一步污染，也可以采用气氛保护法，气体采用高纯氮或高纯氩均可以，压力维持在0.11-0.13兆帕，经过抽真空处理后的密封盒1需通过充气系统充满高纯氮气或高纯氩气体，此时由于密封盒1内正压，可以更好的阻止外部水蒸气进入密封盒1内，更进一步防止雪崩光电二极管面结露，电路失效。本发明的密封盒1内可为真空或正压，本发明可以检测密封盒1的实际漏率。在雪崩光电二极管的密封系统工艺未定型，可以通过本发明反复测量密封盒1漏率，并根据实际漏率再选择密封盒1内为真空状态还是正压状态，从而更好的防止雪崩光电二极管表面结露。还可以根据实际漏率，及时发现密封盒1是否漏气，采取解决措施。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。