[發明專利]用于科學級CCD探測器光電性能測試的制冷方法

有效

• 申請號: 202111504648.9
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114370991B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 姚萍萍;許孫龍;陳懷軍;于新宇;王羿;孫亮;駱冬根;洪津
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;F25D31/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種用于科學級CCD探測器光電性能測試的制冷裝置及方法，包括：傳熱組件、制冷組件及自動加熱組件，傳熱組件由導熱銅條，導熱銅板和探測器熱敏電阻構成；制冷組件由低溫循環機、固定板、對角螺釘、隔熱層、進水出水管和鋁塊換熱器構成；自動加熱組件由薄膜電加熱器、電加熱片控制器和銅板熱敏電阻構成；導熱銅條通過柔性銅帶連接導熱銅板；鋁塊換熱器與導熱銅板間涂導熱硅脂以導熱安裝；鋁塊換熱器通過進出水管與低溫循環機連接。本發明能實現科學級CCD器件光電性能測試過程中的探測器精密控溫，并保證探測器工作在較低且穩定的溫度環境下，從而降低探測器的熱噪聲和暗電流。

技術領域

本發明涉及一種用于科學級CCD探測器光電性能測試的制冷裝置及制冷方法。

背景技術

目前，對于科學級CCD探測器進行光電性能測試的精密控溫在國內還沒有相關的制冷裝置，只有在一些生產廠家對CCD器件進行性能標定時對探測器進行制冷，但是生產廠家一般在-30℃環境下對CCD器件進行性能標定。實際應用中一般對CCD器件在室溫下進行光電性能測試，且整個測試過程中也無法控制探測器工作溫度。

目前應用于CCD相機的制冷技術包括經典杜瓦瓶制冷和半導體制冷，半導體制冷主要利用依據帕爾貼效應工作的熱電制冷器，其優點是無活動部件，結構簡單，無噪聲，重量輕等，但要求在CCD器件內部封裝半導體制冷器，否則無法使用該制冷方式。經典杜瓦瓶制冷采用液氮進行制冷，并采用透光窗口進行密封真空室，可將CCD器件制冷到-120℃～-20℃，但是杜瓦瓶真空室隨時間增加而變壞，真空環境保持時間不斷變短，必須及時重新抽真空，且杜瓦瓶內部只能放置CCD芯片，其驅動成像電路通過線纜與CCD芯片連接，增加CCD圖像噪聲。由此可見，現有技術中的CCD器件光電性能測試時需要的制冷裝置和制冷方法需要改進。

發明內容

本發明為解決上述現有技術存在的問題，提供一種穩定可靠，易于安裝固定的用于科學級CCD探測器光電性能測試的制冷方法，以期能實現科學級CCD器件光電性能測試過程中的探測器精密控溫，并保證探測器工作在較低且穩定的溫度環境下，從而能降低探測器的熱噪聲和暗電流。

本發明為上述目的，采用如下技術方案：

本發明一種用于科學級CCD探測器光電性能測試的制冷裝置，是應用于CCD探測器光電參數測試系統中，所述CCD探測器光電參數測試系統包括：積分球、濾光片、圖像采集裝置、被測CCD探測器、六自由度調整機構和工控機；所述濾光片放置在所述積分球的球口處用于對積分球光源進行濾光處理；所述被測CCD探測器設置在所述圖像采集裝置上，用于將積分球的光信號轉換為電信號；所述圖像采集裝置通過六自由度調整機構調整其六個方位，以獲取所述被測CCD探測器的圖像數據并傳送至所述工控機內進行圖像實時存儲與顯示；其特點是，在所述圖像采集裝置上設置有制冷裝置，并包括：傳熱組件、制冷組件及自動加熱組件；

所述傳熱組件設置在圖像采集裝置的面板上，并由導熱銅條、導熱銅板、探測器熱敏電阻，鎖緊螺栓和探測器光闌構成；

所述制冷組件由低溫循環機、固定板、對角螺釘、隔熱層、進水出水管和鋁塊換熱器構成；

所述自動加熱組件由薄膜電加熱器、電加熱片控制器和銅板熱敏電阻構成；

所述被測CCD探測器的背面通過絕緣導熱墊設置有導熱銅條，所述導熱銅條通過柔性銅帶連接所述導熱銅板；使得所述被測CCD探測器工作時產生的熱量通過導熱銅條傳遞到導熱銅板上；

所述鋁塊換熱器與所述導熱銅板之間涂導熱硅脂以導熱安裝，使得導熱銅板上熱量傳遞至所述鋁塊換熱器；

所述導熱銅條與所述探測器光闌之間通過所述鎖緊螺栓壓緊固定，在所述導熱銅條的中間開槽內粘貼有所述探測器熱敏電阻，用于采集被測CCD探測器的工作溫度；