[實用新型]溫度可調(diào)的紅外探測器模塊篩選復(fù)合制冷裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821638622.7
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN209147541U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞君;王小坤;孫聞;沈一璋;王煜宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10;F25D19/00
• 代理公司: 上海滬慧律師事務(wù)所 31311
• 代理人: 郭英

本專利公開了一種溫度可調(diào)的紅外探測器模塊篩選復(fù)合制冷裝置。它包括中空液氮冷平臺、冷指液氮冷腔、液氮側(cè)罩杜瓦、曲柄連桿制冷機(jī)、變溫冷平臺、寶石傳熱棒、彈性絕熱圈組成。本專利通過對兩冷平臺物理熱隔離設(shè)計，由液氮和制冷機(jī)分別對其進(jìn)行制冷，讓液氮為探測器及探測器安裝冷平臺提供低溫背景和真空環(huán)境，從而降低曲柄連桿制冷機(jī)的熱負(fù)載，使得大規(guī)模紅外探測器篩選測試可獲得所需的工作溫度。本專利結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，實現(xiàn)了50K?150K溫區(qū)的大規(guī)模紅外探測器封裝前性能篩選測試，為紅外探測器工程化組件的封裝成品率提供了保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及紅外探測器模塊篩選測試技術(shù)，具體是指一種溫度可調(diào)的紅外探測器模塊篩選的復(fù)合制冷裝置，能夠滿足50K-150K溫區(qū)紅外探測器模塊的篩選測試。

背景技術(shù)

紅外探測器制備技術(shù)在航天、航空紅外領(lǐng)域有著重要意義。隨著紅外探測器向甚長波擴(kuò)展和探測靈敏度的提高，紅外探測器須在深低溫才能工作。為了提高紅外探測器杜瓦組件的成品率。紅外探測器模塊在進(jìn)入組件封裝前須進(jìn)行光譜測試和電性能測試篩選。

查閱中國專利CN201210019382.3《一種低能耗控溫杜瓦》其是作為紅外探測器性能篩選測試用側(cè)照杜瓦。其低溫是液氮制冷獲得，在冷面與內(nèi)筒之間插入一塊低溫傳熱冷片，在冷板的底面安裝加熱片。用電流輸出性PID高精度溫度控制儀對杜瓦進(jìn)行變溫控制。其應(yīng)用的溫度范圍為100K-170K。查閱中國專利CN200610163824.6《焦平面探測器成像測試用液氮金屬杜瓦》，其特點為焦平面成像測試用直照杜瓦，冷裝載面為呈階梯結(jié)構(gòu)，在階梯面上分別安裝探測器和冷屏。其優(yōu)點是探測器可以獲得更加接近液氮77K溫度，冷屏靠液氮制冷也可以獲得接近液氮77K溫度，這樣探測器可以獲得較低的背景輻射。以上兩個專利的優(yōu)點是利用低廉的液氮作為冷源，紅外探測器測試時，杜瓦內(nèi)真空度靠活性炭或分子篩低溫吸附來維持。但其存在一點不足為安裝在其內(nèi)探測器的工作溫度只能在液氮溫度以上。隨著碲鎘汞、量子阱或二類超晶格在長波12.5微米以上應(yīng)用的需求，探測器需要工作在65K以下(甚至55K)。很明顯前面兩專利無法滿足。查中國專利CN201610775886.6《一種可拆卸的集成式變溫測試杜瓦及其組件》。其創(chuàng)新點是將標(biāo)準(zhǔn)工程應(yīng)用的紅外探測器制冷組件的ADDC封裝技術(shù)進(jìn)行局部修改，具體如下：1)在陶瓷引線環(huán)與窗口帽的原有激光焊接改為了活真空O型橡膠圈密封結(jié)構(gòu)；2)在標(biāo)準(zhǔn)ADDC制冷組件的冷平臺下表面安裝活性炭；3)標(biāo)準(zhǔn)ADDC制冷組件排氣管的冷焊更改為排氣閥結(jié)構(gòu)；其優(yōu)點為可實現(xiàn)55K-130K溫度區(qū)的變溫測試需求。但其存在不足：1)探測器的焦耳熱、冷屏的輻射熱、杜瓦的外引線固體傳導(dǎo)傳熱等熱負(fù)載都是由曲柄連桿制冷機(jī)提供。隨著探測器規(guī)模擴(kuò)大和高頻讀出電路發(fā)展，探測器的焦耳熱會越來越大。曲柄連桿制冷機(jī)提供冷量可能難以匹配，可能無法讓探測器工作在50K左右，即便到達(dá)溫度，制冷機(jī)的工作電流相對偏大，對探測器性能的測試干擾也會大。比如640×512規(guī)模中心距30微米CTIA讀出電路探測器的焦耳熱約200mW，組件杜瓦的漏熱約300mW/60K，而常見曲柄連桿制冷機(jī)在60K以下溫度能提供的冷量約500mW以下；2)探測器、冷屏、陶瓷基板和制冷機(jī)氣缸的冷平臺都是通過低溫膠膠結(jié)，如果器件不達(dá)標(biāo)，那么芯片、冷屏、陶瓷基板和氣缸冷平臺就不能再次利用；

隨著超大規(guī)模(比如640×512、1024×1024)碲鎘汞、量子阱或二類超晶格在長波12.5微米以上發(fā)展，迫切需要發(fā)展一種低廉、探測器無損可拆，溫度在50K-80K性能篩選的重復(fù)使用的制冷裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本專利的目的是提供一種溫度可調(diào)的紅外探測器模塊篩選的復(fù)合制冷裝置，實現(xiàn)了50K-150K溫區(qū)的大規(guī)模紅外探測器封裝前的性能篩選測試的探測器無損快捷可拆安裝、低干擾和制冷裝置重復(fù)使用，為紅外探測器工程化組件的封裝成品率提供了保障。