激光器晶体封装气密性检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2026-03-20  

本检测围绕激光器晶体封装气密性检测这一关键技术环节,系统阐述了其核心检测项目、涵盖范围、主流检测方法及所需仪器设备。文章详细列举了从封装外壳完整性到内部气氛分析等十个具体检测项目,明确了检测对象从晶体本身到完整模块的覆盖范围,并深入介绍了氦质谱检漏、激光干涉等多种先进检测方法的原理与应用。最后,全面介绍了执行这些检测所必需的高精度仪器设备,为保障高功率及精密激光器的长期可靠性与性能稳定性提供了全面的技术参考。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

封装外壳整体泄漏率:评估激光器晶体封装整体对外界环境的气体密封性能,是气密性最核心的综合性指标。

焊缝与封接界面密封性:针对金属壳体焊缝、陶瓷金属封接界面等关键连接部位进行专项检测,排查微观泄漏通道。

光学窗口密封性:检测输出激光所通过的光学窗口(如透镜、玻璃片)与封装体的密封连接是否完好,防止由此处漏气。

电学馈通件密封性:对为晶体供电或提供信号的电连接器、引脚等馈通元件与封装体的结合部进行气密性验证。

内部水汽含量:检测封装腔体内的水蒸气分压或露点,严格控制水分,防止晶体潮解、光学表面污染或结雾。

内部氧气含量:测定封装内部残余氧气浓度,过高的氧气会导致晶体或其它光学元件的氧化损伤。

内部杂质气体成分分析:定性或定量分析封装内除工作气体外的其他杂质气体种类与含量,如碳氢化合物、氮气等。

封装体机械强度与抗疲劳性:评估封装结构在温度循环、机械振动等应力下保持气密性的能力,属于可靠性测试项目。

温度循环下的泄漏稳定性:监测封装在经历高低温循环过程中及循环后,其泄漏率是否发生变化,检验热应力下的密封可靠性。

长期存放泄漏率变化:通过加速老化试验或长期实时监测,评估封装气密性随时间推移的稳定性,预测器件寿命。

检测范围

激光晶体棒/块:对Nd:YAG、Yb:YAG、钛宝石等各类固体激光晶体本身的初级封装进行检测。

二极管泵浦模块封装:针对将激光二极管与耦合光学元件密封于一体的泵浦模块进行整体气密性检查。

全固态激光器整机封装:对包含晶体、泵浦源、谐振腔镜等元件的完整激光器头或模块进行最终封装的气密性验证。

光纤激光器增益模块封装:检测内含稀土掺杂光纤、泵浦合束器等关键部件的密封模块的气密性。

微片激光器封装:对结构紧凑、尺寸微小的微片激光器的微型化密封腔体进行高灵敏度检漏。

准密封与软密封结构:评估采用O型圈、胶粘剂等非永久性密封方式的封装结构的气体阻隔性能。

金属化陶瓷封装体:针对广泛应用于高功率器件的陶瓷金属复合封装壳体进行检漏。

平行封焊与激光焊封装:覆盖采用平行缝焊、激光焊接等不同封盖工艺制成的封装件。

带光学透窗的封装体:专门针对装有石英玻璃、蓝宝石等透光窗口的密封壳体进行检测。

多腔体互联复杂封装:对内部存在多个相互连通或独立腔室的复杂激光器封装结构进行分区或整体检漏。

检测方法

氦质谱检漏法(吸枪法):将被测件充入高压氦气,在外部用吸枪探测是否有氦气漏出,用于定位漏点并定量。

氦质谱检漏法(真空罩法):将被测件置于真空罩内充氦,通过质谱仪检测罩内氦气浓度上升速率来计算总漏率,精度极高。

气泡检漏法(水浸法):将被测件浸入液体(如水或酒精)中,内部充入一定压力气体,观察是否有连续气泡产生,用于粗检与漏点定位。

压力变化法(压降法):向被测件内充入一定压力气体,监测其内部压力随时间下降的速率,从而计算出泄漏率。

示踪气体检漏法(卤素法等):使用卤素气体或氢气等作为示踪气体,用相应的敏感探头(卤素检漏仪、氢敏探头)进行检测。

激光干涉检漏法:利用激光干涉原理,通过检测因泄漏导致封装表面微小形变或内部气压变化引起的干涉条纹移动来判定泄漏。

四极质谱仪内部气氛分析:在真空条件下击穿封装,用四极质谱仪直接分析内部残留气体的成分与分压,评估密封质量。

露点测试法:通过内置或外接的露点传感器,直接测量封装腔体内的露点温度,从而确定水汽含量。

放射性同位素示踪法(Kr-85法):使用放射性氪-85气体作为示踪剂,通过检测放射性信号来定位和测量极其微小的泄漏。

累积测试法:将被测件置于密闭累积腔内一段时间,然后分析累积腔内特定气体(如从器件内漏出的氦气或水汽)的浓度变化。

检测仪器设备

氦质谱检漏仪:气密性检测的核心设备,具有极高灵敏度(可达10^-13 Pa·m³/s),用于精确定量和定位泄漏。

真空抽充系统:为检漏提供所需的真空环境或进行充氦操作,包括机械泵、分子泵、真空室、阀门管路及控制系统。

卤素气体检漏仪:专门用于检测以卤素气体(如R134a)为示踪剂的泄漏,灵敏度较高,常用于空调制冷等领域,也可用于电子封装。

精密压力计与压差传感器:用于压力变化法(压降/压升法),高精度测量被测件内部或测试腔内的微小压力变化。

四极杆残余气体分析仪:用于对封装器件内部的气体成分进行定性和定量分析,特别是水汽、氧气等杂质气体的含量。

露点仪/微量水份分析仪:专门用于精确测量密封腔内或气流中的水蒸气含量,以露点温度或体积分数表示。

气泡检漏槽与观察系统: 提供盛放检漏液(通常为去离子水或酒精)的透明槽体,配合照明和放大观察装置,用于目视检测气泡。

高低温温度循环试验箱:用于对封装器件进行温度循环应力试验,考核其在热胀冷缩条件下气密性的稳定性。

激光干涉仪或数字散斑干涉系统: 利用光学非接触手段,通过监测封装表面因内外压差引起的微小形变来间接评估泄漏情况。

累积腔与气体采样分析系统: 包括一个密封良好的累积腔体以及与之连接的气体采样装置(如气相色谱仪或专用传感器),用于累积法测试。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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