InSb红外探测器结构杜瓦瓶烘烤放气分析

一、前言大部分红外探测器都在低温、真空环境下工作,需要致冷器。红外探测器结构杜瓦瓶(以下简称杜瓦瓶)是致冷器的一种,它既是探测器的组成部分,又是致冷剂的贮存装置。杜瓦瓶内残余气体种类和数量直接影响探测器的性能和致冷剂贮放时间。杜瓦瓶一般分为金属和玻璃两种类型,玻璃类型用得较多。为了保证杜瓦瓶的静态真空度,同一般电真空器件一样,必须选材合理、密封可靠、除气彻底、消气有     

基于TC4/Ni杜瓦冷指焊缝微观组织及接头结构的研究

针对微型节流制冷型红外焦平面探测器杜瓦冷指,选取TC4/Ni的钎焊形式,从钎焊方法和钎料类型的焊缝微观组织以及接头结构设计的可靠性等方面对TC4/Ni的钎焊工艺进行了研究。结果表明,结合应力、形变和降温时间仿真以及防锈蚀分析结果,研究TC4/Ni冷指端面结构钎焊工艺具有一定工程实用意义;并通过正交试验确定了高温真空钎焊+AgCu28钎料组合的较佳工艺方案,满足对控制元素偏析和减少焊接脆性相生成的目的;同时综合考虑钎透率、充耐压试验及剪切强度测试的结果,确定锥形焊缝为较佳焊接结构。     

软钎焊接头质量实时检测与控制方法研究

本文设计了利用焊点红外辐射的激光软钎焊质量检测及控制的试验装置。以热释电元件作为红外探测器,研制了分离式的加热—探测光学单元。试验结果表明,软钎焊过程中焊点的红外辐射信号中包含了有效的焊点上钎料加热、熔化的信息,经计算机处理及反馈控制,初步实现了对激光软钎焊焊点质量的实时检测及控制     

图片介绍

美圣塔巴巴拉研究中心制备的与威留麦致冷器配合使用的集成金属杜瓦瓶中带有冷光谱滤光片的多元InSb红外探测器阵列。     

红外探测器薄壳杜瓦组件的瞬态钎焊热场分析

制冷型红外探测器是航天领域广泛应用的重要电子器件,主要由半导体芯片、杜瓦组件、制冷器等部件构成.其中薄壳杜瓦组件用于创造探测器内部的真空隔热环境,从而维持器件的低温工作.薄壳杜瓦组件是通过真空钎焊的方式加工生产的,设计合理的钎焊热场可预防零件形变、提高加工一致性,从而提升器件良率.对于机械强度较差的薄壳类零件,除稳态热...     

HgCdTe红外焦平面用锥形节流致冷杜瓦组件

介绍了一种用于HgCdTe红外焦平面的致冷器杜瓦组件的设计和试验情况.该组件通过采用锥形结构,包括锥形杜瓦和锥形节流致冷器两部分,提高了降温速度,有效地缩短了组件的轴向尺寸,结构更加紧凑,尤其适用于轴向尺寸受到限制的红外导引头.     

红外探测器用陶瓷/可伐合金钎焊技术研究

当前制冷型红外探测器所使用的金属材料、陶瓷材料的工作温度为80 K左右,其钎焊焊缝要求与常规钎焊焊缝存在很大的差异。本文对当前陶瓷/金属材料的钎焊方法进行了整理,使用AgCuTi钎料进行了钎焊工艺实验,实现了可伐合金/陶瓷(蓝宝石)材料直接钎焊(无金属化)。实验后进行了焊缝气孔率检测、抗温度冲击实验(333～77 K)。实验结果显示该种焊接方法满足制冷型焦平面探测器对可伐合金/陶瓷(蓝宝石)材料钎焊的要求,该工艺方法制备的焊接件可在超低温环境中长期服役。     

同步轨道卫星用碲镉汞空间辐射致冷器

本文叙述冷却碲镉汞探测器阵列用的双级被动辐射致冷器的结构和性能特点。支承探测器阵列的致冷器,经光调和红外辐射计准直,该辐射计装在自旋-稳定的同步轨道卫星上。在轨道上,致冷器的轴向与地球自转轴平行,与太阳射线的夹角小于±23°。至今已有三台碲镉汞辐射致冷器达到指标,可供飞行使用。双级辐射致冷器能将多元探测器阵列冷却到70～95K,这要取决于探测器的偏压功率、辐射计温度、致冷器-太阳的几何方向以及热-光学元件表面上可能遭到的污染情况。通过一块处于环境温度的太阳隔板和装在致冷级上的去污染加热器,可尽量避免后两种现象引起的性能降低。探测器级加热器也可用作温度控制装置,以使探测器的响应率固定不变。在冷却探测器和发射宇宙飞船期间,予加载的级间支架使探测器保持光学准直。在将杜瓦瓶组件装入致冷器和辐射计之前后,都可在周围环境下用节流致冷器对探测器阵列作冷却试验。辐射致冷器的性能测试是在热真空室内用液氮致冷的黑体背景构成的模拟致冷空间进行的。     

红外焦平面器件的研制与展望

从焦平面器件研制的角度出发，分析了焦平面技术的现状和发展趋势，认为红外焦平面的难点在于大规模，高均匀性，高性能的红外探测器阵列的制造，同时强调了材料，杜瓦瓶，致冷器，读出电路等关键技术在加速焦平面器件研制中所起的重要作用。     

用于导弹告警接收器的光纤耦合红外焦平面列阵系统（上）

中红外导弹告警接收传感器的定位与安装受限于探测器／杜瓦装置及有关低温致冷器装置的机械束缚。这些装置的尺寸、形态和重量对安装的方案造成了限制,并且使得导弹告警接收器系统无法装到最佳位置上,从而使接收器的覆盖范围和探测性能也受到了限制。为了把中红外传感器及低温装置装在远离接收器孔径的地方,我们设计并实现了一个同相干光纤束耦合的微透镜列阵和一个红外焦平面列阵。这样既消除了接收器孔径的位置限制,又便于传感器／杜瓦和致冷器的集成和维修。为了测定成像系统的性能,我们测量了系统的调制传递函数和噪声等效温差。     

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。     

四级微型半导体制冷器的环境实验

通过对我们研制的四级微型半导体制冷器所做环境实验结果,初步确定了该器件所能承受严酷环境的程度,证明了它是一种能够在许多恶劣环境下工作的半导体器件,从而为半导体制冷器在红外及其他许多领域的应用提供了实验依据。     

基于InGaAs探测器的制冷试验分析

为解决红外图像高质量要求与紧张的卫星有效载荷资源间矛盾,针对Xenics公司的InGaAs短波红外探测器XLIN-1.7-2048开展电制冷试验以确定其工作模式。对比暗背景与不同光辐照情况下,探测器开启半导体热电制冷与不制冷时的像元均值、噪声与灵敏度,综合考虑系统要求、功耗、辐冷板面积、重量及可靠性等因素,最终确定常温工作状态下的工作模式。     

复杂环境下半导体致冷器的动态模型及温度控制

半导体致冷器在环境温度变化大,热传导不稳定,温度调节时间要求快等恶劣条件下工作时具有复杂的热电．特性,基于小信号线性化方法得出了半导体致冷器在复杂环境下的线性动态模型,推导结果表明该模型有两个极点和一个零点,并且模型随工作条件的变化而变化．基于平均意义上的动态模型,采用模糊自适应PID控制算法和脉宽调制技术设计了半导体致冷器冷端的温度控制系统．阶跃反应表明该温度控制系统具有良好的动态性能和稳态品质,并具有良好的抗干扰特性,制冷10％的时间约为70s,稳态误差非常小,达到0．1℃．在简单环境下工作．其温度控制效果优于0．1℃．实验亦表明该温度控制系统在常温环境下,最大制冷温度与环境温度之差达到23℃,且随着控制温度的降低,阶跃反应的时间也越来越长,主要是和半导体致冷器的制冷效率、热沉的散热功率和半导体致冷器的供电电流饱和有关．     

Minority carrier lifetime in p-HgCdTe

High operating temperature (HOT) detector concepts using midwave infrared (MWIR) (x∼0.3) p-type HgCdTe operating at temperatures within the thermoelectric cooler range are of significant interest at the present time. However, it is apparent that much work remains to be done in the areas of material, diode passivation, and diode formation technologies before the “holy grail” of photon detection at room temperature for all infrared wavelengths is achieved. Over the years, at DRS, we have developed a technology base for both n- and p-type HgCdTe materials parameters that are relevant to photodiode design and fabrication. This paper will discuss data that we have taken recently on minority carrier lifetime in MWIR and long wave infrared (LWIR) HgCdTe, particularly p type, and how it compares to current theories of Auger 7, radiative, and Shockley-Read recombination in this material. Extrinsic group IB (Cu, Au) and group V (arsenic) p-type dopants were used, together with group III (In) for n-type. The impact of the data on future HOT detector work is discussed.     

384×288非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

在分析了法国ULIS公司的384×288元的长波红外非制冷微测辐射热计UL03191结构、性能及工作参数的基础上,针对该探测器数字与模拟两种输出模式设计了基于CPLD驱动电路。通过使用所设计电路采集黑体辐射的光信号转换成12位灰度图像来测试电路工作性能、成像质量和噪声特点,比较两种模式的测试结果,得出采用数字输出模式设计的电路具有体积小、功耗低及成像噪声小等特点。同时,设计了基于ADN8830单芯片热电制冷器控制器的温度控制系统,该系统设置电压由CPLD控制,可实现焦平面阵列根据环境温度变化采用不同工作温度点工作,从而较好的改善探测器工作性能和成像质量,降低探测器功耗。     

激光封口在非致冷型红外焦平面组件封装中的应用研究

与致冷型红外探测器相比,非致冷型红外探测器无需在系统中安装致冷装置,因此其尺寸较小、重量较 轻且功耗较低。为了完善非致冷型红外探测器排气后的封口工艺,并实现探测器组件的结构优化和高可靠性,提出了在高真空环境下利 用激光封口来封装非致冷型红外探测器的技术方案。试验表明,组件性能没有发生明显变化,满足工程化应用的要求。     

Thermal radiation effect in near infrared single photon detector

<正>Aminiaturized near infrared single photon detector is demonstrated by integrating a thermoelectric cooler(TEC), a thermistor, and a planar type In Ga As/In P separate absorption, charge and multiplication structure single photon avalanche diode into a butterfly case. The performance of the device at different temperatures is tested. It can achieve 20.3% single photon detection efficiency and 1.38 k Hz dark count rate when the chip is cooled to 223 K. The test results show that even when...     

GeTe薄膜的性质、应用及其红外探测研究进展

GeTe基半导体的非晶态,α-GeTe相和β-GeTe相可以相互转换,且在一定条件下稳定存在。利用高浓度空穴掺杂改善GeTe热电和铁电性能,以及非晶相和晶相间的巨大差异和快速切换,使其在热电、自旋器件、相变开关、相变存储等多个领域具有很大的应用前景。此外,GeTe具有窄光学带隙和高载流子迁移率,有望用于高性能红外光电探测,然而其在红外光电探测方面还处于初始阶段。本综述在详述其性质及在热电、相变等领域应用情况的基础上,根据GeTe的光电性质,展望了其在红外光电探测领域方面的应用。