一种科学相机及其定量检漏系统和方法与流程

1.本发明涉及相机密封测试技术领域，特别是涉及一种科学相机及其定量检漏系统和方法。


背景技术：

2.信噪比是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。对于科学相机，信噪比的值越大，图像的质量就越高。为了提高相机的信噪比，通常需要将图像传感器制冷到极低温度。如采用对科学相机的图像传感器腔体进行真空密封或者填充惰性气体进行热隔离和水汽隔离，延长相机的使用寿命。因此要求科学相机的密封腔体具有优良的密封性能。
3.为了对密封好的腔体进行定量的泄漏率评估，在完成密封之后需要对密封腔体进行漏率测试，评估密封等级以及进行寿命计算。目前，常用的氦质谱仪检漏方法有背压法、真空检漏法和喷氦法或者嗅氦法；
4.其中，背压法需要先对密封腔体进行压氦操作，将氦气通过密封腔体的微小漏孔压入腔内，在密封腔内形成一定量的氦气分压。而压氦时间根据腔体大小从几个小时到几十个小时不等，严重降低了生产效率。并且需要1个小时左右的净化时间，消除腔体外表面的氦气残余。同时用背压法测试的漏率受密封腔体的体积和材质影响较大，一般只用于密封容积小于20cc(cm3)的小型ic器件的检漏，对于容积太大的密封腔体，由于压氦过程很难在腔体内形成有效的氦气分压，因此该方法不适用于容积普遍较大的科学相机的检漏测试。
5.真空检漏法通常包括氦气由内向外和氦气由外向内两种途径，氦气由内向外的方法又叫预充氦气法，需要对待检测腔体预先充入1bar(1bar约等于1.02kg/cm2，1bar(巴)＝0.1mpa(兆帕))以上的纯净氦气，然后将被测腔体放入与氦质谱仪检漏口连接的外部腔体内，对外部腔体抽真空，被测腔体内的氦气通过漏孔进入外部腔体后被氦质谱仪检测到，这种方法要求被测腔体自带单向充气口能够充入氦气。而氦气由外向内方式利用氦气罩或者其它封闭的腔体将被测腔体包裹其中，对氦气罩或者外部腔体充入1bar以上的氦气，需要被测腔体自带开放的检漏口与氦质谱仪检漏口相连，氦质谱仪对被测腔体进行抽真空，外部氦气通过漏孔泄露进入氦质谱仪。这两种方法对密封腔体的设计造成一定的局限性，尤其是当密封腔空间较为紧凑时，很难在腔体上预留出足够的空间进行通气口设计。即便设计了通气口，由于通气口的引入，增加了额外的泄露风险。
6.喷氦法和嗅氦法仅能对密封腔体的局部进行测量，无法得到密封腔体整体的泄露率，得到的测量数据通常只能定性分析，寻找漏点。同时这两种方法需要一定的操作规范，例如喷氦法需要通过对局部漏孔进行持续喷吹，使局部浓度升高到仪器可检浓度，因此可能出现由于喷吹时间太少有可能无法检出的问题。
7.可知，以上三种常用的检漏方法在对科学相机的密封腔体进行检漏时，都存在较为明显的缺陷。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是：提供一种科学相机及其定量检漏系统和方法，提高对科学相机检漏的效率和精度。
9.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
10.一种科学相机的定量检漏系统，包括预制气囊和检漏装置；
11.所述检漏装置用于放置科学相机；
12.所述预制气囊用于设置于所述科学相机内；
13.所述预制气囊包括壳体和一次性堵头；
14.所述壳体上设置有唯一开孔；
15.所述一次性堵头设置于所述壳体的所述开孔位置，并与所述壳体形成封闭腔体。
16.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：
17.一种科学相机，包括底座、上盖、窗片、窗片压板和预置气囊；
18.所述上盖设置于所述底座上；
19.所述窗片设置于所述上盖远离所述底座的一侧；
20.所述窗片压板设置于所述窗片远离所述上盖的一侧；
21.所述底座上设置有第三定位槽；所述第三定位槽与所述预置气囊的第三定位通孔可拆卸连接。
22.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
23.一种科学相机的定量检漏方法，包括步骤：
24.通过夹封的方式向预制气囊内部充入氦气；
25.将所述预制气囊放置在科学相机内部；
26.将待检的所述科学相机放置于检漏腔体中，并将所述检漏腔体与检漏仪连接；
27.启动电源将所述预制气囊的金属堵头熔化，所述预制气囊释放氦气；
28.通过所述检漏仪检测所述检漏腔体内的氦气，得到所述科学相机的整体泄漏率。
29.本发明的有益效果在于：通过将充满氦气的预制气囊设置在科学相机内部，使得当对科学相机进行检测时，通过启动外部电源破坏一次性堵头，使预制气囊内的氦气释放并充满科学相机，因预制气囊的气体量可以在装入时测量，且泄漏量也可以测量，从而实现对科学相机的定量检漏，相比与现有技术中的背压法，不仅不需要压氦和净化时间，而且对密封容积较大的腔体同样适用，同时也不需要在相机上预留充气口，克服了相机结构设计的局限性，从而提高对科学相机检漏的效率和精度。
附图说明
30.图1为本发明实施例的一种科学相机的定量检漏系统的结构示意图；
31.图2为本发明实施例的一种科学相机的定量检漏系统的预制气囊结构示意图；
32.图3为本发明实施例的一种科学相机的结构示意图；
33.图4为本发明实施例的一种科学相机的定量检漏方法的步骤流程图；
34.标号说明：
35.1、预制气囊；11、壳体；12、一次性堵头；13、电阻丝；14、支撑体；15、第三定位通孔；2、科学相机；21、底座；211、第一定位槽；212、穿墙电极；213、第三定位槽；22、上盖；221、第
一定位通孔；222、第二定位槽；23、窗片；24、窗片压板；241、第二定位通孔；25、冷指；26、半导体制冷片；27、图像传感器；3、检漏腔体；4、检漏仪；5、波纹管。
具体实施方式
36.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
37.请参照图1，一种科学相机的定量检漏系统，包括预制气囊和检漏装置；
38.所述检漏装置用于放置科学相机；
39.所述预制气囊用于设置于所述科学相机内；
40.所述预制气囊包括壳体和一次性堵头；
41.所述壳体上设置有唯一开孔；
42.所述一次性堵头设置于所述壳体的所述开孔位置，并与所述壳体形成封闭腔体。
43.由上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将充满氦气的预制气囊设置在科学相机内部，使得当对科学相机进行检测时，通过启动外部电源破坏一次性堵头，使预制气囊内的氦气释放并充满科学相机，因预制气囊的气体量可以在装入时测量，且泄漏量也可以测量，从而实现对科学相机的定量检漏，相比与现有技术中的背压法，不仅不需要压氦和净化时间，而且对密封容积较大的腔体同样适用，同时也不需要在相机上预留充气口，克服了相机结构设计的局限性，从而提高对科学相机检漏的效率和精度。
44.进一步地，所述一次性堵头为金属堵头；
45.所述预制气囊还包括电阻丝；
46.所述电阻丝的一端与所述金属堵头连接，另一端用于与所述科学相机的电极的一端连接。
47.由上述描述可知，通过设置电阻丝，将预制气囊上的电阻丝通过科学相机的电极与外部电源连接，使得当对科学相机进行检测时，通过启动外部电源使电阻丝受热且温度不断升高，进而将金属堵头熔化，使预制气囊内的氦气释放并充满科学相机，简化金属堵头破坏的过程。
48.进一步地，所述预制气囊包括支撑体；
49.所述支撑体的一端与所述壳体连接；
50.所述支撑体的另一端用于与所述科学相机的底座连接。
51.由上述描述可知，通过在预制气囊壳体的外侧设置支撑体，减少预制气囊在科学相机内晃动的情况，从而提高预制气囊在科学相机内的稳定性。
52.进一步地，所述支撑体的另一端设置有第三定位通孔；
53.所述第三定位通孔用于与所述科学相机的底座可拆卸连接。
54.由上述描述可知，通过设置第三定位通孔，从而提高了预制气囊与科学相机之间的稳定性。
55.进一步地，所述检漏装置包括检漏腔体与检漏仪；
56.所述检漏腔体用于放置所述科学相机；
57.所述检漏仪与所述检漏腔体连接。
58.由上述描述可知，通过设置检漏腔体与检漏仪，当需要进行定量检测时，只需将科
学相机放置在检漏腔体，并将检漏仪与漏腔体连接，从而通过检漏仪检测科学相机泄漏至检漏腔体内的氦气就能够得到科学相机的定量检漏结果。
59.请参照图3，一种科学相机，包括底座、上盖、窗片、窗片压板和预置气囊；
60.所述上盖设置于所述底座上；
61.所述窗片设置于所述上盖远离所述底座的一侧；
62.所述窗片压板设置于所述窗片远离所述上盖的一侧；
63.所述底座上设置有第三定位槽；所述第三定位槽与所述预置气囊的第三定位通孔可拆卸连接。
64.由上述描述可知，通过由底座、上盖、窗片和窗片压板构成科学相机的壳体，且上盖、窗片和窗片压板依次层叠设置于底座上，使得壳体内部形成一封闭的密闭空间，提高科学相机的密闭性；并通过第三定位通孔和第三定位槽的配合，避免了预制气囊在科学相机内晃动的情况，极大提高预制气囊在科学相机内的稳定性。
65.进一步地，所述上盖设置有第二定位槽与第一定位通孔；
66.所述底座上设置有与所述第一定位通孔适配的第一定位槽；
67.所述窗片压板上设置有与所述第二定位槽适配的第二定位通孔；
68.所述上盖通过所述第一定位通孔与所述底座可拆卸连接；
69.所述窗片压板通过所述第二定位通孔与所述上盖可拆卸连接。
70.由上述描述可知，通过在上盖设置有第二定位槽与第一定位通孔，而在底座上设置第一定位槽以及在窗片压板上设置第二定位通孔，从而通过第一定位通与第一定位槽以及第二定位槽与第二定位通孔的配合，将底座、上盖、窗片和窗片压板稳定连接，从而能够方便地将预制气囊设置安放在科学相机内，并且完成测试后若需要将预制气囊取出，则也能够将上盖、窗片和窗片压板拆卸后，再将预制气囊取出，同时将预制气囊重新夹封后也能重新使用。
71.进一步地，所述科学相机还包括第一密封圈和第二密封圈；
72.所述第一密封圈设置于所述底座与所述上盖之间；
73.所述第二密封圈设置于所述上盖与所述窗片之间。
74.由上述描述可知，通过在底座与上盖之间设置第一密封圈，在上盖与窗片之间设置第二密封圈，通过第一密封圈和第二密封圈提高了底座与上盖之间以及上盖与窗片之间的密闭性，从而提高科学相机的密封性能。
75.进一步地，所述科学相机还包冷指、半导体制冷片和图像传感器；
76.所述半导体制冷片设置于所述底座上；
77.所述冷指设置于所述半导体制冷片远离所述底座的一侧；
78.所述图像传感器设置于所述冷指远离所述半导体制冷片的一侧。
79.由上述描述可知，通过冷指和半导体制冷片对图像传感器进行降温，从而将图像传感器制冷至极低的温度，提高科学相机的信噪比，提升科学相机图像采集的质量。
80.请参照图4，一种科学相机的定量检漏方法，包括步骤：
81.通过夹封的方式向预制气囊内部充入氦气；
82.将所述预制气囊放置在科学相机内部；
83.将待检的所述科学相机放置于检漏腔体中，并将所述检漏腔体与检漏仪连接；
84.启动电源将所述预制气囊的金属堵头熔化，所述预制气囊释放氦气；
85.通过所述检漏仪检测所述检漏腔体内的氦气，得到所述科学相机的整体泄漏率。
86.本发明上述科学相机及其定量检漏系统和方法能够适用于对科学相机的定量检漏，以下通过具体实施方式进行说明：
87.实施例一
88.请参照图1，一种科学相机的定量检漏系统，包括预制气囊1和检漏装置；
89.所述检漏装置用于放置科学相机2；所述检漏装置包括检漏腔体3与检漏仪4；所述检漏腔体3用于放置所述科学相机2，所述检漏腔体3包括捡漏罐等容器；所述检漏仪4与所述检漏腔体3连接；所述预制气囊1用于设置于所述科学相机2内；在一个可选的实施方式中，通过波纹管5将所述检漏仪4与所述检漏腔体3连接；所述科学相机2的电极的另一端用于与外部电源连接；
90.请参照图2，所述预制气囊1包括壳体11、一次性堵头12和电阻丝13；所述壳体11上设置有唯一开孔；所述一次性堵头12设置于所述壳体11的所述开孔位置，并与所述壳体11形成封闭腔体；其中，所述一次性堵头12为金属堵头；所述电阻丝13的一端与所述金属堵头连接，另一端用于与所述科学相机2的电极的一端连接；所述开孔设置于所述壳体11靠近所述底座21的一侧；所述壳体11的顶部呈锥状，底部呈类锥形凹陷状；所述壳体11底部的锥形顶角处设置有所述开孔，通过所述金属堵头12将所述开孔封闭后，所述预制气囊1形成密闭结构，其内部的气体无法向外扩散；其中，所述壳体11的材质为完全退火的无氧铜，所述金属堵头12为熔点较低的热熔型金属如铟；
91.在一个可选的实施方式中，所述预制气囊1包括支撑体14；所述支撑体14的一端与所述壳体11连接；所述支撑体14的另一端设置有第三定位通孔15；所述第三定位通孔15用于与所述科学相机2的底座21可拆卸连接；所述支撑体14的另一端用于与所述科学相机2的底座21连接；所述支撑体14包括两组，两组所述支撑体14相对设置于所述壳体11的两侧；所述支撑体14呈类“l”形，水平一端的支撑臂与所述科学相机2的底部接触，斜立一端的支撑臂与所述壳体11连接。
92.实施例二
93.请参照图3，一种科学相机2，包括底座21、上盖22、窗片23、窗片压板24、冷指25、半导体制冷片26、图像传感器27和预制气囊1；所述上盖22设置于所述底座21上；所述窗片23设置于所述上盖22远离所述底座21的一侧；所述窗片压板24设置于所述窗片23远离所述上盖22的一侧；所述上盖22靠近所述底座21的一侧设置有内延部，所述上盖22的外延与所述底座21的外延贴合，所述上盖22的内延与所述底座21的外延内侧壁贴合；所述上盖22靠近所述窗片23的一侧设置有窗片放置槽，用于设置所述窗片23；所述窗片23的厚度小于所述窗片放置槽的厚度；所述窗片压板24靠近所述窗片23的一侧设置有凸部，所述凸部将所述窗片23压合在所述窗片放置槽内；所述底座21上设置有第三定位槽213；所述第三定位槽213与所述预制气囊1的第三定位通孔15可拆卸连接；
94.所述半导体制冷片26设置于所述底座21上；所述冷指25设置于所述半导体制冷片26远离所述底座21的一侧；所述图像传感器27设置于所述冷指25远离所述半导体制冷片26的一侧；所述底座21的底面还设置有多组穿墙电极212；所述穿墙电极212与底座21通过玻璃绝缘子或者陶瓷绝缘子进行焊接；所述穿墙电极212用于传输电信号和流通电流，通过所
述穿墙电极212用于所述图像传感器27和半导体制冷片26供电，还用于将所述图像传感器27的数据信号导出；其中所述穿墙电极212还与所述预制气囊1的所述电阻丝13相连，为所述电阻丝13提供电流输入，使所述电阻丝13发热；
95.其中，所述上盖22设置有第二定位槽222与第一定位通孔221；所述底座21上设置有与所述第一定位通孔221适配的第一定位槽211；所述窗片压板24上设置有与所述第二定位槽222适配的第二定位通孔241；所述上盖22通过所述第一定位通孔221与所述底座21可拆卸连接；所述窗片压板24通过所述第二定位通孔241与所述上盖22可拆卸连接；可通过螺丝、铆钉等接合结构进行连接；请参照图2和3，所述支撑体14的另一端设置有第三定位通孔15；所述底座21上设置有与所述第三定位通孔15适配的第三定位槽213；所述支撑体14通过所述第三定位通孔15与所述底座21可拆卸连接；
96.在一个可选的实施方式中，所述科学相机2还包括第一密封圈和第二密封圈；所述第一密封圈设置于所述底座21与所述上盖22之间；所述第二密封圈设置于所述上盖22与所述窗片23之间；其中，所述底座21以及所述上盖22均设置有密封圈槽，所述密封圈槽分别用于放置所述第一密封圈和第二密封圈；所述第一密封圈和第二密封圈的的材料根据所需要的真空度和密封等级选择，如采用包括o形橡胶圈或金属丝如铟丝、银丝等软金属材料。
97.实施例三
98.本实施例具体限定了定量检漏的测试方法；可通过实施例一中的科学相机的定量检漏系统实现；
99.请参照图1和图4，一种科学相机的定量检漏方法，包括步骤：
100.s1、通过夹封的方式向预制气囊1内部充入氦气；在一种可选的实施方式中，充入1bar～1.1bar的高纯氦气；
101.s2、将所述预制气囊1放置在科学相机2内部；
102.s3、将待检的所述科学相机2放置于检漏腔体3中，并将所述检漏腔体3与检漏仪4连接；
103.s4、启动电源将所述预制气囊1的金属堵头12熔化，所述预制气囊1释放氦气；当所述预制气囊1内部的高纯氦气全部释放到所述科学相机2的密封腔内部后，所述科学相机2的密封腔将形成1bar以上的氦气分压，这部分氦气通过密封腔上漏孔释放到检漏罐中，通过所述波纹管5被氦质谱检漏仪4探测到；
104.s5、通过所述检漏仪4检测所述检漏腔体3内的氦气，得到所述科学相机2的整体泄漏率。
105.综上所述，本发明提供的一种科学相机及其定量检漏系统和方法，通过将充满氦气的预制气囊设置在科学相机内部，并且将预制气囊上的电阻丝通过科学相机的电极与外部电源连接，使得当对科学相机进行检测时，通过启动外部电源使电阻丝受热且温度不断升高，进而将金属堵头熔化，使预制气囊内的氦气释放并充满科学相机，因预制气囊的气体量可以在装入时测量，且泄漏量也可以测量，从而实现对科学相机的定量检漏；相对于现有技术中的真空法或者背压法，前者需要在检漏前充氦气，后者需要进行压氦操作，工艺较为繁琐，极大的限制了生产效率，而本发明中的预制气囊可提前批量生产，流水化作业，使得检漏效率明显提升；并且本发明中所提到的检漏方法不需要在相机机体上设计通气孔，减小了泄露面，在特殊情况下可整体采用焊接的方式将泄漏率做到极低水平；相对与采用真
空法进行检漏时，需要在相机上预留检漏口或者通气口，相机的整体尺寸会增加，而采用本发明的检漏装置则不需要考虑预留开口，可以缩小产品体积，克服了相机结构设计的局限性，从而提高对科学相机检漏的效率和精度。
106.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。