本发明属于端窗gm管封装，具体涉及一种端窗gm管封装方法及端窗复原装置。
背景技术：
1、端窗盖革-米勒计数管(简称“端窗gm管”)是辐射探测领域核心前端探测器件之一，具有成本低、可靠性高、通用性强等诸多优点，特别是能够同时测量α、β、γ射线，覆盖各类辐射测量需求，广泛应用于核电、核医学等各大核能与核技术应用产业，是表面污染监测仪等涉核场所放射性污染监测设备与系统核心部件之一。
2、端窗gm管作为电真空器件，内部封装有工作气体，借助电子在工作气体中与电磁场发生的相互作用，将电磁能量转换为电信号，在制备过程中，要严格控制端窗gm管中工作气体的纯度。端窗gm管的工作气体一般采用ne、ar等惰性气体，同时为防止端窗gm管内连续放电，须消除正离子鞘电荷被收集时撞击阴极表面发射的二次电子所引起的再次放电，即“猝灭”。目前常用猝灭手段为自猝灭，通过在计数管中充入一定比例的多原分子气体作猝灭气体，自动防止再次放电现象发生。充酒精、石油醚等有机气体的称为有机猝灭管；充溴、氯等卤素气体的称为卤素猝灭管。不同工作气体与猝灭气体的组合以及充气压力均会直接影响端窗gm管的粒子响应特性与使用寿命，特别猝灭气体过度消耗会直接导致计数管失效。因此端窗gm管各部件之间需要有足够的机械强度，保证端窗gm管的工作气体纯度与气密性，是端窗gm管制备过程中的最核心的工艺之一。
3、端窗有效面积决定了端窗gm管的应用范围，端窗有效面积越大，可适用的场景越丰富，而端窗厚度越薄，对α与低能β射线的透射率越佳，相对的，其研制难度越大，尤其对真空封装技术与工艺要求更高。通过国内外技术与产品现状分析，目前端窗gm管为保障工作气体纯度，在封装过程中通常需要将管内杂质气体充分排空，管内维持1.333×10-1～1.333×10-6pa的高真空状态，再向管内充入一定质量的高纯度工作气体。对于一般玻璃、金属等材质的真空器件，无需考虑其结构在真空应力作用下损伤而导致封接失效。但端窗gm管的端窗结构通常由云母、铍等对α与低能β射线阻止本领较差的材质，以云母端窗gm管为例，端窗厚度通常为μm级别，在封装过程中，真空排气与充气工艺的实施极易导致端窗内外压差过大而而发生损伤，无法直接在大气环境下完成封装，需要定制专用真空控制系统，在排气及充气过程中维持端窗内外压强不超过端窗所能承受的最大应力。真空控制系统价格相对昂贵且需要根据排气及充气管路结构与端窗gm管型号编译专用控制算法，真空控制系统的算法策略失效易导致同一批次端窗损伤。
技术实现思路
1、本发明至少解决了端窗gm管在封装过程中，真空排气与充气工艺的实施极易导致端窗内外压差过大而发生损伤的问题。
2、本发明提供了如下技术方案：一种端窗gm管封装方法，通过在端窗gm管的端窗外部附加防护结构提升端窗真空应力承受能力，在大气环境下完成端窗gm管真空排气和充气工序并密封封装后，再利用复原溶液对防护结构与端窗gm管各部件的溶解速率差异性去除防护结构，复原溶液根据加固材料性质进行选择与配制，复原溶液应能够完全溶解防护结构，同时不会损伤端窗gm管各部件材料，实现端窗无损复原。
3、进一步地，防护结构采用金属材料，将金属材料沉积在端窗表面形成金属防护膜层，金属材料沉积方式包括磁控溅射镀膜、电子束溅射镀膜、光辐射溅射镀膜、电镀镀膜、离子镀膜或涂镀膜中的一种。
4、进一步地，采用磁控溅射镀膜的方式将金属材料沉积在端窗表面形成金属防护膜层，包括以下工序：
5、基材清洁：将待真空排气及充气的端窗gm管清洁后烘干；
6、靶材与基材安装：端窗gm管作为基材固定在磁控溅射腔室内，金属材料作为靶材，端窗面向靶材；
7、惰性气体引入：将磁控溅射腔室抽至10-4pa的真空度，引入惰性气体；
8、磁控溅射镀膜：通过调节溅射功率、溅射气压、溅射温度以及惰性气体流量控制成膜质量与厚度，成膜完整均匀并达到目标厚度后停止溅射，提升磁控溅射腔室中气压至工作环境大气压，冷却基材，基材冷却速率≤10℃/min；
9、端窗gm管排气及充气：端窗表面形成金属防护膜层后，在工作环境大气压下完成端窗gm管真空排气工序并充入工作气体，密封端窗gm管；
10、端窗无损复原：端窗表面的金属防护膜层浸入对应的复原溶液中溶解后将端窗gm管用蒸馏水洗净、烘干，复原溶液为能够溶解该金属防护膜层的溶剂，且该溶剂对端窗gm管各部件无损伤。
11、进一步地，防护结构是盐类晶体制作的晶体基片，晶体基片中盐类晶体的纯度≥99％，晶体基片的面积和形状与端窗一致；晶体基片表面抛光后，在蒸馏水中浸湿放置于清洁后的端窗表面，然后将端窗gm管静置于恒温烘干箱内，50℃条件下放置24h以上，使晶体基片覆盖在端窗上与端窗结合；
12、完成端窗gm管真空排气及充气工序后去除晶体基片，端窗表面的晶体基片浸入复原溶液中，复原溶液为蒸馏水，水温保持在60～80℃之间，通过搅拌使晶体基片完全溶解。
13、进一步地，防护结构采用胶类材料，将胶类材料附着在端窗表面形成胶体加固层，胶体加固层的成型包括以下工序：
14、基材清洁：将待真空排气及充气的端窗gm管清洁后烘干；
15、厚度控制：端窗gm管的端窗朝上，端窗gm管的阴极壳体高于端窗表面1mm以上，在阴极壳体的内表面标注胶体加固层的成型厚度；
16、涂胶固化：将胶类材料倾倒入端窗与阴极壳体构成的半封闭区域，使胶类材料在端窗表面扩散均匀，胶类材料的高度超过标注值10％以上后停止倾倒；随后将端窗gm管放置于恒温箱中，在40～50℃条件下固化2小时，取出后在常温下搁置24小时以上，胶类材料在端窗表面凝结成胶体加固层；
17、端窗无损复原：完成端窗gm管真空排气工序并充入工作气体，密封端窗gm管；去除胶体加固层，端窗表面的胶体加固层浸入对应的复原溶液中，复原溶液为能够溶解该胶体加固层的溶剂，且该溶剂对端窗gm管各部件无损伤，复原溶液加热至80-100℃，通过搅拌使胶体加固层完全溶解或从端窗表面脱离。
18、进一步地，通过有限元分析确定端窗的真空应力承受能力与防护结构的厚度，包括以下步骤：
19、s1：建立端窗gm管数值仿真模型；
20、s2：建立放射源项模型；
21、s3：进行端窗gm管粒子响应特性分析，统计不同放射源项与端窗不同厚度下端窗gm管的能量沉积情况，根据端窗gm管应用场景与α、β射线探测效率要求确定端窗的厚度范围；
22、s4：建立端窗gm管真空应力仿真分析模型，计算标准大气压下，不同厚度的端窗在真空排气、充气过程中的应力分布、形变位移与失效压强，判断端窗是否能承受真空排气、充气过程中的真空应力，若不能承受，则在端窗外部附加防护结构；
23、s5：建立防护结构应力仿真分析模型，防护结构的厚度选择为具备抵抗端窗gm管的真空应力且防护结构的最大形变位移小于端窗形变位移极限。
24、进一步地，基材清洁工序中，将端窗gm管进行超声波清洁，超声频率≥100khz，清洁液ph值≥7，清洁时间5min，随后用40～60℃蒸馏水浸泡端窗gm管10min以上并反复冲洗3～5次，烘干。
25、一种端窗复原装置，用于完成前述的一种端窗gm管封装方法，包括：支架、容器、搅拌装置、加热装置以及吊架；容器顶部开口，容器内存储有复原溶液，端窗gm管以端窗向下的姿态通过吊架吊挂在支架上，使端窗上的防护结构完全没入复原溶液内；加热装置用于加热容器内的复原溶液，搅拌装置用于搅拌容器内的复原溶液。
26、进一步地，支架包括立架和立架上的水平悬臂。
27、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
28、本发明提供的一种端窗gm管封装方法及端窗复原装置，能够稳定实现端窗gm管真空排气、充气过程，提升制备成品率，避免端窗gm管在制备过程中由于人为失误、真空控制器件老化、算法策略失效而导致端窗损伤，对大面积或新型端窗gm管的批量化生产具有重大意义。
1.一种端窗gm管封装方法，其特征在于：通过在端窗gm管的端窗外部附加防护结构提升端窗真空应力承受能力，在大气环境下完成端窗gm管真空排气和充气工序并密封封装后，再利用复原溶液对防护结构与端窗gm管各部件的溶解速率差异性去除防护结构，所述复原溶液应能够完全溶解防护结构，同时不会损伤端窗gm管各部件材料，实现端窗无损复原。
2.根据权利要求1所述的一种端窗gm管封装方法，其特征在于：防护结构采用金属材料，将金属材料沉积在端窗表面形成金属防护膜层，金属材料沉积方式包括磁控溅射镀膜、电子束溅射镀膜、光辐射溅射镀膜、电镀镀膜、离子镀膜或涂镀膜中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种端窗gm管封装方法，其特征在于，采用磁控溅射镀膜的方式将金属材料沉积在端窗表面形成金属防护膜层，包括以下工序：
4.根据权利要求1所述的一种端窗gm管封装方法，其特征在于：防护结构是盐类晶体制作的晶体基片，晶体基片中盐类晶体的纯度≥99％，晶体基片的面积和形状与端窗一致；晶体基片表面抛光后，在蒸馏水中浸湿放置于清洁后的端窗表面，然后将端窗gm管静置于恒温烘干箱内，50℃条件下放置24h以上，使晶体基片覆盖在端窗上与端窗结合；
5.根据权利要求1所述的一种端窗gm管封装方法，其特征在于：防护结构采用胶类材料，将胶类材料附着在端窗表面形成胶体加固层，胶体加固层的成型包括以下工序：
6.根据权利要求2～5任一项所述的一种端窗gm管封装方法，其特征在于，通过有限元分析确定端窗的真空应力承受能力与防护结构的厚度，包括以下步骤：
7.根据权利要求3所述的一种端窗gm管封装方法，其特征在于：基材清洁工序中，将端窗gm管进行超声波清洁，超声频率≥100khz，清洁液ph值≥7，清洁时间5min，随后用40～60℃蒸馏水浸泡端窗gm管10min以上并反复冲洗3～5次，烘干。
8.一种端窗复原装置，用于完成权利要求3、权利要求4或权利要求5所述的一种端窗gm管封装方法，其特征在于，包括：支架、容器、搅拌装置、加热装置以及吊架；容器顶部开口，容器内存储有复原溶液，端窗gm管以端窗向下的姿态通过吊架吊挂在支架上，使端窗上的防护结构完全没入复原溶液内；加热装置用于加热容器内的复原溶液，搅拌装置用于搅拌容器内的复原溶液。
9.根据权利要求8所述的一种端窗复原装置，其特征在于：支架包括立架和立架上的水平悬臂。
