[发明专利]一种焦面探测器精密热控机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦面探测器精密热控机构，该机构既可应用于空间环境中，也可应用于地面环境中。

背景技术

高性能空间相机或空间望远镜等在不同工作模式和工作环境下，其工作温度要求不同。如在成像和观测时需要其焦面制冷到较低温度（-50℃～-150℃等），而在某些测试模式下，需要探测器工作在常温环境（如10℃～40℃等）。

为满足焦面探测器不同工作模式下的温度需求，需要实现热控机构在不同温度需求之间转换的快速、高精度及高可靠性。

现有传统的光电探测器热控机构主要依靠被动散热方式进行温度控制，很难实现不同工作模式下的温度快速变化，且温度控制范围及温度控制精度都很差。

本发明采用主动制冷和主动加热相结合的方式，通过对热控系统结构的合理设计，不仅能够使探测器温度迅速变化以满足不同工作模式下的温度需求，而且能够对温度范围进行精密控制，同时系统工作可靠性高。

发明内容

本发明提供一种焦面探测器精密热控机构，其解决了现有焦面探测器热控机构无法满足在不同工作模式下温度迅速转换，无法满足工作要求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术解决方案：

一种焦面探测器精密热控机构，其特殊之处在于：包括真空箱体1、制冷组件、冷屏组件、加热组件以及温度采集单元，还包括设置在真空箱体1的外侧以及加热组件外侧的隔热层12，

所述制冷组件包括制冷器基板5、至少一个探测器制冷器8、至少一个冷屏制冷器9、热管组件6以及散热板7，

所述加热组件包括基板薄膜加热器10以及热管薄膜加热器11以，

所述冷屏组件3包括冷屏罩31、冷屏底板32及窗口玻璃33，所述窗口玻璃33设置在冷屏罩31上，所述冷屏底板32与冷屏罩31密封连接形成冷屏空腔15，

所述真空外壳1与制冷器基板5固定密封连接形成密闭空腔16，所述冷屛组件设置在密闭空腔16内，探测器4封装于冷屏组件3中，所述加热组件设置在制冷器基板5底部，

所述冷屏制冷器9和探测器制冷器8均设置在制冷器基板5的上部，所述冷屛组件3通过冷屏底板32设置在冷屏制冷器9上，所述探测器制冷器8的另一端穿过冷屏底板32且伸入至冷屏空腔15，所述探测器制冷器8设置在探测器4的底部，探测器4的上部为感光面，

所述基板薄膜加热器10设置在制冷器基板5的底部，所述热管组件的蒸发端61的上部固定在制冷器基板5的底部，所述热管组件的蒸发端61的底部设置有热管薄膜加热器11，所述热管组件的冷凝端62固定在散热板7上，

所述温度采集单元包括设置在冷屏空腔15内的至少一个温度传感器13、设置在密闭空腔16内的至少一个温度传感器13，设置在探测器4的上部的温度传感器13。

上述探测器制冷器8均匀分布在探测器底部，所述冷屏制冷器9均匀分布在冷屏底板32底部。

上述探测器制冷器8和冷屏制冷器9为TEC热电制冷器。

上述热管组件的蒸发端61与基板薄膜加热器10之间设置有导热层和/或所述热管组件的冷凝端62与散热板7之间设置有导热层。

上述导热层为GD414单组份室温硫化硅橡胶、GD414C单组份室温硫化硅橡胶、D-3导热脂、铟箔、CHO－THERM T500或Silpad2000导热绝缘垫。

上述制冷器基板所选用热膨胀系数与基板制冷器相匹配的材料。

上制冷器基板5与制冷器8、制冷器8与探测器4和冷屏底板32之间的连接可以通过焊接或胶粘来实现，采用胶粘法时，应选用低挥发高导热的粘接材料。

所述真空箱体1的内壁、冷屏罩31的内壁和外壁、冷屏底板32的表面、所述探测器4除感光面外的其余表面以及所述制冷器基板5的上部表面均镀有金处层，红外发射率≤0.05。

所述散热板7外表面喷涂白漆，红外发射率≥0.92

所述真空箱体1上设置有真空窗口玻璃2，所述真空窗口玻璃2设置在探测器4的相对位置。

本发明的优点在于：

1、可以实现探测器的不同工作温度需求。

探测器需要制冷时，通过TEC模块热电制冷器对探测器进行主动制冷，探测器需要升温时，通过在探测器安装座上内置或外贴加热器来实现探测器的加热需求，TEC与加热器作用速度快，能够迅速满足探测器的温度需求。

2、可以实现温度精密控制。