[實用新型]上端面開窗液氮杜瓦

有效

• 申請號: 201720061385.1
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN206410789U
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 陳星;陳安森;林加木;葉振華;林春;丁瑞軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本專利涉及低溫保持應用杜瓦，具體是指一種適合與廣泛應用的落射型三維影像儀、顯微鏡組合實現樣品在液氮溫度(77K)條件下樣品形變、電學性能測量的低溫應用杜瓦。

背景技術

在紅外探測器研制領域，隨著紅外材料研制技術、芯片制造技術和微電子技術的飛速發展，紅外焦平面探測器在性能、規模等方面取得了巨大的成就。制冷型紅外焦平面探測器因響應速度快、靈敏度高和探測距離遠等優異特性在航天遙感、天文探測和軍事等敏感領域重要應用而備受各國的重視。用于制造制冷型焦平面探測器所涉及的InSb、HgCdTe和超晶格材料，光敏元陣列芯片以及封裝完成的焦平面器件的性能表征需要借助大量的光學測量設備，并在低溫條件下進行。在這些光學測量設備中，其光路大部分為落射型，一般也不會配備低溫制冷裝置，如三維影像儀、金相顯微鏡和白光干涉儀等。機械制冷機成本高，可靠性低，部件的機械運動導致的振動會嚴重影響光學測量的精度。專利ZL200510025916.3中提出的專用杜瓦，其冷頭為簡單的紫銅導熱棒，重量、體積均過大，極有可能使得整個杜瓦的重量超出了測量設備載物臺的承重，影響測量精度，同時使得儲存液氮量小，低溫維持時間短；其液氮入口設計在杜瓦側壁，液氮注入操作和液氮量控制上相對困難。設計一種振動小，重量輕，能與落射型光學測量設備組合，實現低溫條件下焦平面器件制造材料，光敏元陣列芯片性能穩定測量表征的液氮杜瓦，對促進制冷型紅外焦平面探測器的發展具有重要意義。

發明內容

本專利的目的是解決制冷型焦平面探測器生產制造過程中需要借助大量的落射型光學測量設備進行低溫條件下產品的性能檢測表征，而設備無配套的制冷裝置的局限性問題。

本專利所述的上端面開窗的液氮杜瓦在方案上，窗口設計在杜瓦的上端面，視場水平，窗口大小可根據需要進行相應的調整；窗口支架通過螺紋環安裝固定在外圓柱金屬層上，在安裝拆解上相對簡單；其內部低溫主體熱傳導單元采用了錐形圓片狀的導熱結構，在保持良好的熱傳導性能情況下，極大地減小了冷頭、杜瓦的重量，增加了所儲存液氮體積。

本專利中提出的上端面開窗的液氮杜瓦在結構上包括內圓柱形金屬層1、外圓柱形金屬層2、冷頭3和窗口組件6。內圓柱形金屬層1、外圓柱形金屬層2組成真空密封腔，在內圓柱金屬層1內安裝有冷頭3，內圓柱金屬層1與外圓柱形金屬層2之間有液氮入口管4和與對稱支撐結構5；外圓柱金屬層2側面安裝有接插件8，排氣管9；外圓柱金屬層2上頂面為窗口安裝面，窗口組件6通過螺紋環7固定在外圓柱金屬層2上，形成整體杜瓦結構。窗口組件6位于杜瓦上端面，呈水平，測試光線經窗口6-2垂直入射至冷頭3樣品安裝面。

內圓柱形金屬層1和外圓柱形金屬層2是不銹鋼、或者鋁合金材料的中空圓柱體。

冷頭(3)底部為錐形圓片狀的導熱結構，冷頭(3)頂表面有接線柱(3-1)，冷頭(3)采用紫銅材料，接線柱(3-1)采用紫銅材料。

窗口組件(6)由窗口支架(6-1)和窗口(6-2)組成，窗口支架(6-1)采用鋁合金支架，窗口(6-2)為Al₂O₃、或者ZnSe窗口。

本專利的優點：

1.上端面窗口設計，形成水平視場，易與通用的落射型光學測量設備組合實現樣品低溫條件下性能的穩定測量。

2.采用了錐形圓片狀的導熱結構，在保持良好的熱傳導性能情況下，杜瓦重量小，液氮儲存體積大，低溫維持時間長。

3.液氮制冷，杜瓦振動小，有利于高精度光學測量。

附圖說明

圖1是本專利的上端面開窗杜瓦整體結構示意圖。圖中1是內圓柱形金屬層、2是外圓柱形金屬層、3是冷頭、4是液氮入口管、5是對稱支撐結構、6是窗口組件、7是螺紋環、8是接插件、9是排氣管；3-1是接線柱；6-1是窗口支架、6-2是窗口。

具體實施方式：

下面結合附圖，對本專利的具體實施方式作進一步的詳細說明：

1.本專利中提出的上端面開窗的液氮杜瓦在結構上主要包括內圓柱形金屬層1、外圓柱形金屬層2、冷頭3和窗口組件6。內圓柱形金屬層1、外圓柱形金屬層2組成真空密封腔，內圓柱形金屬層1和外圓柱形金屬層2采用304不銹鋼材料，材料之間采用釬焊焊接。

2.在內圓柱金屬層1內安裝冷頭3，兩者之間密封連接，釬焊焊接，冷頭3底部設計錐形圓片狀的導熱結構，增大與液氮接觸面積，提高熱傳導效果。