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红外探测器杜瓦热负载组成分析

[2020/3/22]

   J-T制冷型红外焦平面红外探测器组件由探测器芯片、杜瓦和J-T制冷器三部分组成,在工程应用中使用高压氮气或氩气作为工质气体进行制冷,一般要求在几十秒时间内快速达到要求温度。制冷速度的快慢,一方面取决于制冷器本身的制冷性能,还取决于杜瓦冷头的热学性能,包括冷头热质量和导热效率。

  杜瓦结垢作为红外探测器的载体,给探测器芯片提供一个深低温、高真空的工作环境,并决定了探测器组件与整机系统的光学、电学、机械安装接口。下图1位一种J-T制冷型红外焦平面探测器组件的结构示意图,冷台、框架、冷屏、滤光片和探测器芯片构成了杜瓦冷头结构,作为制冷器的热负载,杜瓦冷头的热质量和导热效率直接关系着组件的制冷启动时间等关键技术指标。

图1 杜瓦结构原理图

  红外探测器杜瓦组件的热负载由静态热负载和杜瓦组件的冷端热负载组成。

  现在通过合理设计组件的排气温度和时间以及提高杜瓦真空室零件的光洁度等最大限度降低其辐射热,使得微杜瓦的静态热负载已经非常小。在杜瓦组件总负载中,组件的冷端热负载对于启动时间起到主要作用。

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