2. Описание конструкции фольгового датчика
Манганиновый датчик серии А0311-Л270, разработанный в ИФВ РФЯЦ-ВНИИЭФ, конструктивно представляет собой устройство, размещенное между двумя слоями изолирующего покрытия, состоящее из чувствительного элемента и токовыводов. Токовыводы предназначены для подключения датчика к измерительной аппаратуре. Для исключения влияния сопротивления токовыводов на результаты измерения они покрыты слоем меди толщиной 10 мкм. Чувствительный элемент и токовыводы изготавливаются в едином технологическом процессе методом фотохимического травления из манганиновой фольги типа МНМЦ АЖ3-12-0,25-0,2 толщиной 30 мкм.
В качестве изолирующего покрытия используется полиамидная пленка типа ПМФ-С, представляющая собой композицию из слоя полиамида и слоя фторопласта. С целью увеличения времени жизни датчика в процессе ударно-волнового нагружения толщина изолирующего покрытия может изменяться за счет нанесения дополнительных слоев изоляции. Нанесение изолирующего покрытия осуществляется методом термокомпрессионной сварки под давлением.
В зависимости от расположения токовыводов относительно чувствительного элемента на рисунке 1 приведены две модификации датчиков: Н –образные и W- образные.
1 – чувствительный элемент, 2 – токовыводы, 3 – место подключения к аппаратуре
1
111
2
2
3
3
Рис. 1. Манганиновые датчики типа А0311-Л270.
4
Конструкция датчиков определяется, прежде всего, теми условиями, в которых проводится регистрация давления. Наиболее удобные в этом смысле условия реализуются при плоском ударе. Чувствительным элементом в этом случае является прямолинейный отрезок фольги.
При регистрации профиля давления скользящей детонации, а также главных нормальных напряжений в твердых телах в плоскостях, параллельной и перпендикулярной фронту волны, используют датчики, располагаемые таким образом, чтобы базовая плоскость датчика была параллельна фронту ударной волны [2].
3. Технология изготовления
Процесс изготовления датчика начинается с этапа подготовки манганиновой фольги. В процессе подготовки фольги выполняется операция отжига с целью стабилизации электрических параметров и снятия напряжений в металле, возникающих при прокате фольги. Для отжига фольгу нарезают прямоугольными заготовками размером 200х200 мм. Эти заготовки помещаются в приспособление А0311- Р1247СБ между листами из не ржавеющей стали. Применение листов из нержавеющей стали необходимо для исключения спекания манганиновых заготовок между собой при высокой температуре. Собранный пакет стягивается равномерно 4-мя шпильками с усилием. Далее этот пакет помещается в печь, где создается разряжение примерно 10 -5 мм рт. Ст., и сборка нагревается до некоторой температуры и затем выдерживается при этой температуре. После этого печь выключается и происходит охлаждение заготовок в сжатом состоянии до нормальной температуры.
После операции отжига манганиновые заготовки подвергают химическому травлению поверхности для удаления окислой пленки и придания шероховатости поверхности. Подготовленная манганиновая заготовка ложится на фторопластовый слой полиамидной пленки типа ПМФ-С -351(352) и все заготовки собираются в пакет. Этот пакет устанавливается на рабочий стол пресса и сдавливается с одновременным разогревом до температуры 320 оС для проведения термокомпрессионной сварки. При этой температуре сборка выдерживается 2-3 минуты. Затем подогрев выключается и сжатая сборка охлаждается до температуры 170 оС. После этого пакет разбирается. В результате выполненной операции получатся заготовка с односторонним изолирующим покрытием.
5
Для дальнейшей обработки заготовок подготавливается негатив фотошаблона согласно технологическому процессу. На манганиновую пленку сваренных заготовок наносится модифицированный пленочный фоторезист. Фотоэкспонированием производят нанесение рисунка датчика на заготовку с последующим дублением фоторезиста и раздублением его на незащищаемых участках. Раздубленный фоторезист смывается. Затем производят стравливание незащищенных участков заготовки датчика. По окончанию омического травления производят нанесение слоя меди на токовыводы методом гальванического осаждения. После этой операции выполняются работы по нанесению второго изолирующего покрытия из полиамидной пленки на незащищенную сторону датчика методом термокомпрессионной сварки.