[发明专利]一种基于表面CVD法生长石墨烯的新型激光陀螺阴极

说明书

本发明公开了一种基于表面CVD法生长石墨烯的新型激光陀螺阴极，包括以下步骤：1.阴极表面抛光；2.清洗；3.电极表面CVD法生长石墨烯。本发明与现有技术相比的优点在于：解决了激光陀螺阴极膨胀系数与激光陀螺腔体严重失配的问题，同时提升了阴极的电子发射能力，减小了阴极发生溅射的可能性，延长了激光陀螺使用寿命。

技术领域

本发明涉及激光陀螺领域，具体是指一种基于表面CVD法生长石墨烯的新型激光陀螺阴极。

背景技术

实用新型CN202231297U描述了一种激光陀螺新型玻璃阴极。该激光陀螺用新型玻璃阴极包括筒状结构玻璃，内部具有中心对称的放电腔，该玻璃阴极内壁上设置有一层放电层，该放电层为纯度99.999％的高纯铝膜，膜层厚度在3～4um，高纯铝膜覆盖玻璃阴极内壁全表面，玻璃阴极端面设置有封接层，为一层用于与激光陀螺谐振腔封接面密封连接的金膜，金膜与高纯铝膜相连，同时延伸出玻璃阴极的封接端面，在玻璃阴极侧面作为引脚。该新型玻璃阴极虽然一定程度上提高了装置的密封性，但是封接方式依然采用金属金膜过渡，一方面提高了生产成本和工艺要求，另一方面也没有完全解决阴极溅射和密封性问题。

实用新型CN204854757U描述了一种高可靠密封的激光陀螺一体化阴极，该阴极为球冠结构，球冠的圆周边缘向外延伸形成环绕球冠的圆环，球冠结构与圆环为一体化结构设计，圆环的下表面设置厚度为1～5微米的膜层，使玻璃腔体与阴极之间的铟封效果加强。该实用新型阴极结构简单、易加工装配，成本低，密封性能有所提高，但是它依然没有从根本上解决激光陀螺阴极存在的问题。

激光陀螺阴极是激光陀螺环行激光器气体放电的关键元件。它的性能好坏直接影响着激光陀螺的放电稳定性。激光陀螺阴极一方面发射电子，另一方面承受放电管中正离子的轰击，工作条件极为苛刻。故阴极表面均匀性至关重要，阴极局部电场产生畸变，会导致阴极表面发生异常阴极溅射。这种现象一方面会吸收掩埋工作气体，以致激光器偏离最佳工作气压，影响激光陀螺性能参数，阴极溅射严重时，会吸收大量工作气体而使激光陀螺无法正常引燃。另外溅射出来的物质如果飞到反射镜上，会导致谐振腔损耗增大，激光无法输出。阴极溅射一旦开始就会形成气压变低—溅射加剧—气压更低的恶性循环，使激光陀螺会在短期内失效。

此外，环型激光陀螺谐振腔是激光陀螺仪的核心部件。它是由一个高度密封的微晶玻璃腔体密封了三个金属电极和三到四个高反射镜构成，腔体内充有一定比例高纯度的氦氖气体。为保证腔内工作气体的比例和纯度，微晶玻璃腔体与电极和反射镜之间必须高度密封。在激光陀螺制造中，采用发射电子能力较强的高纯铝作为阴极材料，采用延展性良好的金属铟作为密封过渡材料。

金属铝阴极存在两个重大缺陷：一、由于膨胀系数与微晶玻璃相差1000倍，热失配问题严重；二、铟封时铟与金属铝的浸润性和结合力差。实验证明，直接用铝阴极与微晶玻璃腔体进行铟封，在多轮高低温循环实验后，铟封位置出现微漏气的概率相对较高。现有的封接工艺难度大，不易实施；封接稳定性和气密性较差，密封性能无法满足高精度需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种基于表面CVD法生长石墨烯的新型低膨胀合金或微晶玻璃激光陀螺阴极，采用低膨胀合金或微晶玻璃为CVD生长基底，形成低膨胀合金或微晶玻璃表面生长石墨烯层的新型阴极电极，使其不仅密封性好而且实现激光陀螺本体和阴极膨胀系数一致，保证激光陀螺的长期寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于表面CVD法生长石墨烯的新型激光陀螺阴极，包括以下步骤：

1.阴极表面抛光；

2.清洗；

3.电极表面CVD法生长石墨烯。