[发明专利]一种用于空间天文相机的热电制冷焦面装置

说明书

本发明公开了一种用于空间天文相机的热电制冷焦面装置，旨在解决液氮控温结构复杂、体积大、质量大、无法满足CCD深度制冷温度的技术问题。本发明包括真空密封的焦面箱体、柔性热管、卫星辐冷板、控温仪以及位于焦面箱体内的探测器组件；焦面箱体的顶部设有与探测器组件位置对应的玻璃窗口；探测器组件包括由下至上依次粘接的探测器组件底板、下级热电制冷器、上级热电制冷器、CCD承载片；CCD承载片的上方设有主热敏电阻和包含CCD感光区和CCD存储区的裸片探测CCD；柔性热管一端设置于焦面箱体的外侧底部，另一端嵌于卫星辐冷板内；控温仪用于接收主热敏电阻的温度信号，并根据该温度信号控制下级热电制冷器和上级热电制冷器的输入电流。

技术领域

本发明涉及空间天文相机，具体涉及一种用于空间天文相机的热电制冷焦面装置。

背景技术

对暗弱目标探测的空间天文相机为保证信噪比及测光精度，需要尽可能降低CCD的暗电流，而暗电流与CCD的工作温度及控温精度紧密相关，因此需要尽量降低CCD的工作温度，提高控温精度。现有技术中，通常采用液氮控温结构，液氮控温结构复杂、体积大、质量大，且液氮容易蒸发泄露，从而导致其使用寿命较短，也无法满足长时间天文观测的应用需求。而且现有的液氮控温结构为被动焦面制冷模式，该被动焦面制冷模式无法满足CCD深度制冷温度及控温精度要求。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的液氮控温结构复杂、体积大、质量大，且液氮容易蒸发泄露，从而导致其使用寿命较短，也无法满足长时间天文观测的应用需求，而且现有的液氮控温结构为被动焦面制冷模式，该被动焦面制冷模式无法满足CCD深度制冷温度及控温精度要求的技术问题，而提供一种用于空间天文相机的热电制冷焦面装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于空间天文相机的热电制冷焦面装置，其特殊之处在于：

包括真空密封的焦面箱体、柔性热管、卫星辐冷板、控温仪以及位于焦面箱体内的探测器组件；

所述焦面箱体的顶部设有与探测器组件位置对应的玻璃窗口；

所述探测器组件包括由下至上依次粘接的探测器组件底板、下级热电制冷器、上级热电制冷器、CCD承载片；

所述探测器组件底板固定安装于焦面箱体内的底部；

所述下级热电制冷器和上级热电制冷器均为一级热电制冷器(即其冷端与热端均为平面结构的热电制冷器)，且二者均为冷端朝上；

所述CCD承载片的上方设有主热敏电阻和包含CCD感光区和CCD存储区的裸片探测CCD；

所述探测CCD的CCD存储区位于上级热电制冷器的正上方，CCD存储区通过柔性电缆与嵌于焦面箱体上的真空接插件连接；

所述柔性热管一端设置于焦面箱体的外侧底部，另一端嵌于卫星辐冷板内；

所述控温仪用于接收主热敏电阻的温度信号，并根据该温度信号控制下级热电制冷器和上级热电制冷器的输入电流。

进一步地，所述柔性电缆选用转弯半径为4～8mm的柔性电缆。

进一步地，所述下级热电制冷器和上级热电制冷器的冷端面板和热端面板均为氧化铝材料制成。

进一步地，所述探测器组件底板以及焦面箱体的箱体底板均采用钼铜合金制成。

进一步地，所述CCD承载片采用碳化硅制成。

进一步地，还包括备热敏电阻；

所述备热敏电阻设置于CCD承载片的上方，并向控温仪输出温度信号。

进一步地，所述柔性电缆通过柔性电缆压板压制于CCD承载片上。