[发明专利]红外探测器杜瓦组件测试用液氮水平制冷装置及设计方法

说明书

本发明公开了一种红外探测器杜瓦组件测试用液氮水平制冷装置及设计方法，它适用于分置式红外探测器杜瓦组件的过程性能测试，也适用于集成式红外探测器杜瓦组件的过程性能测试。主要由液氮腔体壁(1)、液氮腔底(2)、上盖(3)、真空保持罩(4)、压紧螺母(5)、杜瓦组件安装法兰(6)、抽气阀座(7)、抽气阀塞(8)、外壳(9)、冷指(10)、输液管(11)、尾气管(12)、热耦合器(13)等组成。并可通过给定计算公式获得稳定的液氮流量的调节值，再根据调节值通过调节液氮流量调节杆(16)以达到控制液氮流量的目的。本发明解决水平放置红外探测器杜瓦组件光谱测试、电性能测试和系统光学校正时需要液氮制冷的问题。

技术领域

本发明涉及红外探测器制造技术和低温与制冷技术，具体指一种红外探测器杜瓦组件测试用液氮水平制冷装置，它适用于红外探测器杜瓦组件的光谱测试和电性能测试，适用于在系统光学校正时对红外探测器杜瓦组件进行制冷，也适用于其它需要液氮水平制冷的场合。

背景技术

红外探测器组件制备技术在航天、航空红外领域有着重要意义。随着波长向长波扩展和探测灵敏度的提高，红外探测器必须在深低温下才能工作。由于机械制冷具有结构紧凑、体积小、重量轻、制冷量大、制冷时间短、制冷温度可控范围大等优点，目前该类探测器在应用中大多采用机械制冷方式。这样也使得其应用时大多采用杜瓦封装形成红外探测器杜瓦组件。

光谱测试和电性能测试是红外探测器杜瓦组件研制过程中重要环节。传统的红外探测器杜瓦组件光谱测试一般有两种方法。方法一为红外探测器芯片成型后在液氮侧照杜瓦内进行光谱测试，封装成红外探测器杜瓦组件一般不进行光谱测试。红外探测器杜瓦组件的光谱测试一般采用红外探测器芯片光谱与滤光片光谱叠加拟合而成；方法二为红外探测器杜瓦组件耦合制冷机后进行光谱测试；上述两种方法存在如下不足，方法一是间隔获得光谱响应曲线。方法二对于红外探测器杜瓦耦合小型制冷机(如曲柄连杆式)在光谱测试时可以操作，对红外探测器杜瓦组件耦合轮廓尺寸比较大的制冷机(比如牛津型长寿命制冷机)，由于现有的光谱仪测试平台的尺寸限制，无法进行光谱测试。红外探测器杜瓦组件的电性能测试一般是将面源黑体安装在红外探测器杜瓦组件下方，将红外探测器杜瓦组件窗口向下，确保红外探测器水平且面向下。利用红外探测器杜瓦组件支撑芯柱的容腔注入液氮进行制冷，此方法的不足为液氮的存储量较小，需要在测试过程中追加液氮。红外探测器杜瓦组件在系统应用时多为水平放置，传统的液氮直接制冷无法实现，大多需要耦合制冷机后进行系统光学校正。为了减小制冷机压缩机振动对一系统焦面的影响，制冷机的压缩机和膨胀机或脉管的支撑采用不共面设计，两者之间采用金属连管连接，在进行系统光学校正时，当光校量超过了金属连管的柔性余量后，就必须两面一起调整，这增加系统光校的复杂程度。随着探测器规模不断增加和探测器与低温光学集成度的提高，红外探测器杜瓦组件外型尺寸此问题更加突出。针对红外探测器杜瓦组件光谱测试、电性能测试和系统光校出现的上述问题，必须要探索一种新方法来解决它们。

发明内容

本发明的目的是提供一种红外探测器杜瓦组件测试用液氮水平制冷装置，它适用于分置式红外探测器杜瓦组件的过程性能测试，也适用于集成式红外探测器杜瓦组件的过程性能测试。本发明解决水平放置红外探测器杜瓦组件光谱测试、电性能测试和系统光学校正时需要液氮制冷的问题。

本发明一种红外探测器杜瓦组件测试用液氮水平制冷装置如附图1所示，包括液氮腔体壁1、液氮腔底2、上盖3、真空保持罩4、压紧螺母5、杜瓦组件安装法兰6、抽气阀座7、抽气阀塞8、外壳9、冷指10、输液管11、尾气管12、热耦合器13、液氮堵头14、尾气管座15、液氮流量调节杆16、定杆座17、导气底座18。

液氮腔体壁1、液氮腔底2、上盖3、压紧螺母5、杜瓦组件安装法兰6、抽气阀座7、抽气阀塞8、外壳9、冷指10均选用不锈钢材料。

输液管11和尾气管12为薄壁管，材料选用铜管或不锈钢。

液氮堵头14、尾气管座15、定杆座17和导气底座18选用不锈钢材料。