[發(fā)明專(zhuān)利]航天用紅外探測(cè)器杜瓦組件高真空保持的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810042428.7
• 申請(qǐng)日: 2008-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101349593A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小坤;朱三根;龔海梅;張亞妮;曾智江;郝振貽
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01J5/02
• 分類(lèi)號(hào): G01J5/02
• 代理公司: 上海新天專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外探測(cè)器杜瓦部件技術(shù)，具體指一種航天用紅外探測(cè)器杜瓦組件高真空保持的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

紅外探測(cè)器組件在航天紅外領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著波長(zhǎng)向長(zhǎng)波擴(kuò)展和探測(cè)靈敏度的提高，紅外焦探測(cè)器必須在深低溫下才能工作。由于機(jī)械制冷具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、制冷量大、制冷時(shí)間短、制冷溫度可控范圍大等優(yōu)點(diǎn)，目前該類(lèi)探測(cè)器在空間應(yīng)用中大多采用機(jī)械制冷方式。這樣也使得其應(yīng)用時(shí)大多采用杜瓦封裝形成紅外探測(cè)器杜瓦組件。真空壽命是杜瓦組件重要的技術(shù)指標(biāo)，也就是說(shuō)杜瓦內(nèi)必須保持一定的真空度。由于材料固有的放氣特性，隨著時(shí)間的推移，杜瓦內(nèi)真空度會(huì)不斷下降。當(dāng)真空度下降到一定程度時(shí)，殘氣對(duì)流換熱導(dǎo)致杜瓦組件熱負(fù)載急劇增加，當(dāng)熱負(fù)載增加到一定程度后，機(jī)械制冷機(jī)提供的冷量無(wú)法滿(mǎn)足探測(cè)器深低溫工作的要求時(shí)，紅外探測(cè)器就無(wú)法工作在所必須的溫度點(diǎn)，并且杜瓦內(nèi)的殘氣會(huì)凝結(jié)在探測(cè)器表面，使得探測(cè)器的性能衰退甚至喪失，從而使得高空間分辨率紅外遙感儀器癱瘓。

紅外探測(cè)器杜瓦組件在航天領(lǐng)域應(yīng)用的特點(diǎn)場(chǎng)合，國(guó)內(nèi)外對(duì)其真空保持處理方法的報(bào)道很少。而影響紅外探測(cè)器杜瓦組件的真空保持時(shí)間的因素主要如下幾點(diǎn)：1)紅外探測(cè)器杜瓦組件的零部件材料及除氣處理工藝；2)紅外探測(cè)器杜瓦組件排氣的極限真空、烘烤溫度及排氣時(shí)間；3)紅外探測(cè)器杜瓦組件內(nèi)安裝吸附劑。前兩點(diǎn)主要取決于紅外探測(cè)器和杜瓦制備水平，同時(shí)也與所使用的原材料的生產(chǎn)和加工水平有關(guān)。而安裝吸附劑來(lái)延長(zhǎng)真空保持時(shí)間的方法，對(duì)紅外探測(cè)器杜瓦組件的航天儀器的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題：1)在使用的過(guò)程中需要不定期的通大電流激活，這就要求紅外遙感儀器系統(tǒng)中設(shè)置大電流電源電路和真空判斷裝置，增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和總功耗；2)吸附劑的吸附量總是有限的，一定時(shí)間后杜瓦內(nèi)真空度會(huì)下降，會(huì)導(dǎo)致制冷機(jī)的負(fù)載增加，這就使得提供制冷機(jī)的電源總功耗增加，同時(shí)導(dǎo)致制冷機(jī)的效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種航天用紅外探測(cè)器杜瓦組件高真空保持的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法，來(lái)解決航天用紅外探測(cè)器杜瓦組件的長(zhǎng)真空壽命的問(wèn)題。

本發(fā)明的航天用紅外探測(cè)器杜瓦組件高真空保持的結(jié)構(gòu)如附圖1所示，它主要包括：高氣密真空自鎖閥1、連接管2、高氣密真空對(duì)接接頭3、排氣管4、紅外探測(cè)器杜瓦組件5。連接管2和排氣管4是經(jīng)真空退火的無(wú)氧銅銅管，通過(guò)真空釬焊工藝連接管2與高氣密真空自鎖閥1的進(jìn)氣口座101相聯(lián)，排氣管4與紅外探測(cè)器杜瓦組件5相聯(lián)，連接管2和排氣管4通過(guò)高氣密真空對(duì)接接頭3連接在一起使紅外探測(cè)器杜瓦組件5和高氣密真空自鎖閥1相通。

高氣密真空自鎖閥1是一種通過(guò)瞬間通電開(kāi)關(guān)的位置可以保持的高氣密真空電磁閥，它主要由進(jìn)氣口座101、閥芯102、密封圈103、關(guān)狀態(tài)的保持圓環(huán)形狀的永久磁鐵104、運(yùn)動(dòng)塊105、線(xiàn)圈106、開(kāi)狀態(tài)保持的圓環(huán)形狀的永久磁鐵107組成。進(jìn)氣口座101、閥芯102由不銹鋼材料制成，運(yùn)動(dòng)塊105采用軟鐵材料，圓環(huán)形狀的永久磁鐵104、107采用釹鐵硼磁鐵，密封圈103采用氟橡膠制成。

高氣密真空自鎖閥1在原有電磁閥工作的原理上增加了位置保持裝置，位置保持裝置由圓環(huán)形狀的永久磁鐵104、運(yùn)動(dòng)塊105、圓環(huán)形狀的永久磁鐵107組成，通過(guò)圓環(huán)形狀的永久磁鐵104或106與運(yùn)動(dòng)塊105之間的磁場(chǎng)吸力來(lái)實(shí)現(xiàn)位置保持。附圖2所示的關(guān)狀態(tài)和開(kāi)狀態(tài)是通過(guò)對(duì)線(xiàn)圈105通不同方向的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)切換。具體工作原理如下(見(jiàn)附圖2)：1)圓環(huán)形狀的永久磁鐵104和圓環(huán)形狀的永久磁鐵106的磁場(chǎng)極性對(duì)面相同；2)密封圈103采用氟橡膠，對(duì)應(yīng)的密封界面要平整且光潔來(lái)獲得高的氣密性；3)給線(xiàn)圈106瞬間通正向直流電時(shí)，線(xiàn)圈106使運(yùn)動(dòng)塊105產(chǎn)生磁極性磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)塊105前面產(chǎn)生的磁極與圓環(huán)形狀的永久磁鐵104的磁極是異性而產(chǎn)生吸引力。同時(shí)運(yùn)動(dòng)塊105后面產(chǎn)生的磁極與圓環(huán)形狀的永久磁鐵106磁極是同性而產(chǎn)生排斥力。兩力相加，使運(yùn)動(dòng)塊105運(yùn)動(dòng)到如附圖2(a)所示的關(guān)狀態(tài)；4)類(lèi)似地，給線(xiàn)圈106瞬間通反向直流電，運(yùn)動(dòng)塊105就運(yùn)動(dòng)到如附圖2(b)所示的開(kāi)狀態(tài)；5)當(dāng)線(xiàn)圈106斷電后，運(yùn)動(dòng)塊105的磁極性消失，但由于圓環(huán)形狀的永久磁鐵104或106的磁場(chǎng)吸力，運(yùn)動(dòng)塊105能保持原有位置。