[發明專利]一種用于高光譜對地觀測紫外成像光譜儀的焦面組件結構

有效

• 申請號: 202110817350.7
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113551769B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 顧家鵬;司福祺;武藝;薛輝;王煜;常振
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發明公開了一種用于高光譜對地觀測紫外成像光譜儀的焦面組件結構，包括：熱沉銅塊二（6）穿過C字型CCD驅動電路板中間卡口，依靠飛邊進行限位，275CCD管腳與電路板進行焊接形成連接體，通過隔熱柔性墊圈（10）安裝在焦面蓋板（5）上，熱沉銅塊一（4）與熱沉銅塊二（6）之間通過紫銅螺釘連接，熱沉銅塊一（4）通過鈦合金墊圈隔熱安裝在焦面蓋板（5），輔助石墨膜導熱帶（3）熱端黏貼在275CCD外殼，冷端與柔性石墨膜導熱索（2）熱端貼合，通過柔性導熱索壓接板（1）壓接在熱沉銅塊一（4）上，通過柔性石墨膜導熱索（2）將熱量傳至星上散熱系統實現散熱。整套裝置可實現CCD對熱彈性和力學穩定性的需求，滿足275CCD元件的熱控指標。

技術領域

本發明屬于航天遙感工程中的焦面組件結構設計技術領域，涉及一種用于高光譜對地觀測紫外成像光譜儀的焦面組件結構。

背景技術

本發明主要用于定量監測全球/區域痕量污染氣體成分(O3、NO2、HCHO和SO2等)的分布和變化，獲取大氣痕量氣體高光譜分辨率、高空間分辨率水平分布，監測我國上空及全球空氣質量變化以及污染氣體的分布輸運過程，分析人類活動排放和自然排放過程對大氣組成成分和全球氣候變化的影響。

由于CCD屬于精密的電子元器件，內部的結構特性決定了其本身無法承受較大的應力和變形，而來自運載火箭發動機不穩定燃燒而產生的推力脈動變化，旋轉設備的不平衡轉動，液體運載火箭所特有的飛行器結構與液體推進劑，貯箱及供應系統在燃燒室壓力和推動脈動變化下，相互作用而產生的縱向自激振動以及焦面組件在裝配過程中所產生的不可避免的裝配應力、CCD在經歷從地面到太空的溫差所引起的溫度應力都會對CCD本身產生影響，因此通常需要對焦面結構進行力學上的考量，使CCD在滿足溫度需求的條件下保持力學上的可靠性。

由于紫外波段信號較弱，對于高分辨率成像光譜儀和微弱光譜信號探測的光譜儀器來說，具有較高的信噪比是至關重要的，為增強對300nm-500nm紫外光譜信號的探測能力，很多CCD采用了焦面主動和被動制冷結構設計，降低探測器暗電流噪聲以增強系統信噪比，使光譜儀可以對弱目標進行長時間積分成像。

發明內容

由于E2V公司的275大面陣CCD在國內航天領域工程化應用尚屬首次，本發明要解決的技術問題為，提供一種結構簡單合理、實用、體積小、質量輕，即能保持CCD的熱彈性和動力學穩定性，又能為CCD提供制冷使其保持在-20℃以下來滿足對低信噪比的需求。

現有的技術方案中焦面結構形式復雜，工藝實施難度高，為解決這些技術問題，所采用的技術方案為：一種用于高光譜對地觀測紫外成像光譜儀的焦面組件結構，包括柔性導熱索壓接板（1）、柔性石墨膜導熱索（2）、輔助石墨膜導熱帶（3）、熱沉銅塊一（4）、焦面蓋板（5）、熱沉銅塊二（6）、焦面盒體（7）、焦面組件固定板（8）、CCD隔熱板（9）、隔熱柔性墊圈（10）、焦面組件連接腿一（11）、焦面組件連接腿二（12）以及E2V275CCD和C字型CCD驅動電路板，所述熱沉銅塊二（6）穿過C字型CCD驅動電路板卡口，依靠熱沉銅塊二（6）的飛邊進行限位，275CCD散熱面與熱沉銅塊二（6）的接觸面之間用硅橡膠填充，275CCD管腳穿過C字型CCD驅動電路板焊接孔進行焊接，所述熱沉銅塊一（4）安裝在焦面蓋板（5）上，利用鈦合金墊圈隔熱，所述C字型CCD驅動電路板通過修配好符合尺寸鏈關系的隔熱柔性墊圈（10）安裝在焦面蓋板（5）上，所述熱沉銅塊一（4）與熱沉銅塊二（6）利用紫銅螺釘緊固連接，所述輔助石墨膜導熱帶（3）熱端黏貼在275CCD外殼，其冷端連同柔性石墨膜導熱索（2）熱端，通過柔性導熱索壓接板（1）壓接在熱沉銅塊一（4）上，形成CCD散熱面中央導熱路徑與CCD側面外殼導熱路徑并聯，通過柔性石墨膜導熱索（2）將焦面內部的熱量傳至星上熱管上并最終通過輻冷板傳出。所述焦面盒體（7）與焦面蓋板（5）進行連接，CCD隔熱板（9）與焦面盒體（7）進行連接，焦面盒體（7）通過焦面組件連接腿一（11）、焦面組件連接腿二（12）連接至焦面組件固定板（8）。