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。     

10.6微米碲镉汞光电二极管组件

本报告叙述了在146K 工作的温差电致冷10.6微米碲镉汞探测器的研制。本工程在前六个月制出的光电二极管在146K 时量子效率为55%、带宽为156兆赫、饱和电流为3毫安,从而证实它在146K 下工作是可行的。本工程目前阶段验证了9级温差电致冷器和温差电致冷器——探测器的互连。在 Cutler—Hamer 公司机载仪表实验室的装置上做了 CO_2激光器外差测量,其噪声等效功率在177K 时可达到2×10~(-13)瓦/赫。在激光试验中探测器并没达到146K,这是因为探测器装置表面积太大,造成了辐射热负荷过大。探测器以177K(不是145K)工作时,由于截止波长的偏移而使其在10.6微米下的性能变坏。业已发现9级致冷器效率低,它要求87瓦输入功率。因为在175K 通过黑体的测量,得到了高量子效率,因此建议在170K 工作的最佳10.6微米探测器最好是采用6级温差电致冷器,它的功耗不到20瓦。     

光伏型HgCdTe探测器近室温特性的研究

文章介绍了光伏型碲镉汞探测器在干冰温度的特性。给出了理论估算和实际测量的结果。进行了探测器和半导体致冷器的互连试验。笔者认为以半导体致冷器致冷的碲镉汞探测器用于10.6μm CO_2激光通讯是可行的。     

温差电致冷红外探测器的设计准则

在中等致冷温度(190～270K)下工作的红外探测器正在夜视、机载跟踪系统、舰载跟踪器和夜间观测装置上得到越来越多的应用。硫化铅、硒化铅、光电导碲镉汞和光伏碲镉汞单元探测器及阵列很适用于这些系统,而温差电致冷器则是产生这些探测器所需工作温度的一种常规方法。致冷器、封装和探测器的最新进展,已使整个工艺达到了高可靠性、长真空寿命和较高探测器灵敏度的水平。本文所述的一些选择方案和折衷方案有利于系统设计者使用温差电致冷的红外探测器。     

GE公司生产先进的红外列阵

美国通用电气(GE)公司利用它的新外延技术制成了高质量的InSb晶片之后,进而研制出了性能大为提高的InSb线性红外列阵。测试表明,由外延InSb晶片制成的这种探测器可以在110K工作,而其探测率仍然相当于由块晶片制成的探测器在80K时的探测率。GE公司认为,这一新工艺将对那些由于致冷要求十分严格,以致不适宜使用InSb探测器的空间应用发生巨大的影响。要将在块InSb晶片上制成的列阵冷却到80K,就需要使用固态低温蒸发致冷器(这种致冷器的工作寿命短得不可接受),或闭合循环致冷装置(这种装置能耗高,而     

半导体致冷器与探测器杜瓦瓶钎焊的实验研究

本文论述了四级微型半导体致冷器与红外探测器金属杜瓦瓶的钎焊方法。实验证明:预先在致冷器底面和杜瓦瓶底座挂上钎料,采用钎剂和保护气体加热钎焊,可降低加热温度,提高钎焊质量;采用快速冷却可大大减小由于长时间热滞所导致致冷器性能的下降,从而为半导体致冷的红外探测器提供了最佳的组装方法和实验参考。     

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     

温差电致冷的M1RPY系列3～5微米多元碲镉汞红外探测器

这种探测器阵列是在195K工作,用四级温差电致冷器致冷,特别适用于手提式热成象装置。这种阵列和致冷器封装结构小巧坚固,有80根引线,窗口为蓝宝石(图1)。有M101RPY和M104RPY两种标准型号,其主要特性列于表1。M101RPY型探测器为10元,致冷器功率为6瓦,器件在开机后30秒内达到195K工作温度,M104RPY型为14元,致冷器功率3瓦,器件在180秒内达到195K工作温度。     

用于半导体激光器实用化封装的半导体致冷器

简述了半导体致冷器的工作原理。给出了用于我所研制的温控光控Ⅳ型实用化封装半导体激光器中的致冷器——VBD0.76-18-1.4L微型半导体致冷器(尺寸9×7×3mm~3)几种很重要的半导体致冷关系:致冷工作电流与温差的关系I_c——△T曲线,致冷器热平衡过程T——t曲线,致冷器作热源时加热电流与热端温度关系I_n——T_h曲线。指出了环境温度对致冷效果的影响趋势。并给出了配合致冷器使用的感温元件——热敏电阻(10KⅡ级)的温度与电阻值关系T——R曲线,以及VBD0.76-18-1.4L致冷器用于我所实用化封装半导体激光器的一些实验结果。提出了半导体致冷器使用中应注意的一些问题。     

InGaAs近红外探测器高可靠封装技术

对256元和512元InGaAs线列探测器进行了气密封装,对封装结构和工艺中的几个关键技术进行了分析,包括热电致冷器的热负载性能、温度烘烤性能、组件密封性.研究结果表明:在室温条件下,热电致冷器的致冷温差可以达到55K以上,热负载每增加50 mW,致冷温差下降约0.51 K,能够满足组件的使用要求.经过120℃、500...     

GH01型多元红外探测器用玻璃杜瓦瓶

(一)简要工作原理该玻璃杜瓦瓶是利用液氮致冷剂相变致冷的原理,通过冷头向探测器致冷的玻璃封装结构,冷头温度可达79K。(二)用途该玻璃杜瓦瓶可用于工作温度为77K,     

一种大功率半导体激光器恒温控制系统的设计

介绍了利用高效、大功率H桥驱动集成块DRV592作为热电致冷器的驱动器构成大功率激光二极管恒温致冷系统的方法.该系统温度探测器利用软件实现负温度系数的热敏电阻的非线性校正(在线参数自整定模糊PID控制方法).核心控制器采用MCS-52单片机来实现对系统的精确控制,对电流的控制精度达到毫安级,温度的控制精度可达±0.1℃.     

温差电致冷的红外成象器件

在红外成象装置中,使用温差电致冷器之所以比使用焦耳一汤姆逊低温恒温器或机械致冷器更受重视,在于其重量相当轻,单位使用期的成本低,而且可靠性良好。温差电工艺因温差电致冷器、工作温度适中的探测器、集成的焦平面电子电路这三个工艺分支都已成熟而具有生命力。现有的温差电致冷器在195K的致冷功率为30～50毫瓦,所用输入功率小于3瓦。对3～5微米辐射灵敏的小几何尺寸探测器在170K以上工作时是热噪声限的,但在193K仍然有相当好的探测度,接近为1.0×10~(11)厘米赫~(1/2)/瓦。现在正在研制信号处理集成在焦平面上的大型阵列,该阵列可把系统灵敏度提高到超过本公司第一代器件的系统灵敏度。本文扼要评述温差电致冷器、工作温度适中的探测器和焦平面电子电路的现状,并提出温差电工艺存在的问题和发展趋势。     

红外CCD封装致冷用多元金属杜瓦瓶

为满足日益发展的红外技术的急需,实现红外CCD和多元红外探测器的封装、致冷,是必不可少的。为达到此目的的GH11型金属杜瓦瓶已在我所研制成功。该封装形式是利用液态致冷剂相变致冷的原理,通过冷头提供致冷。它不仅向器件提供近77°K的低温,还为器件提供一个高真空工作环境,已成为红外探测器的一个重要组成部分。     

欧洲空间局致冷计划

致冷空间应用在欧洲将来的空间任务中,有不少任务需要采用致冷技术,美国也在进行这方面的试验。这些试验的大部分都用了不同致冷方式的探测器。在某些情况下,一些匹配件(如光学元件、防护罩、参考基准等)同样需要致冷。另一方面,由于信号很弱,也要使望远镜系统的反射镜的热辐射噪声干扰减小到可以忽略,因此整个光学系统的温度应保持低于20K甚至更低。这相当于标准液氮(氮1)或超流氮(氮2)的温度。     

AN/PAS-7手提式热视仪

这台手提式热视仪重量轻,分辨率与灵敏度中等,由电池供电,为被动红外热成象系统,是为地面部队的侦察和战斗人员使用而研制的。它在全黑、白昼及雨天提供对人、车辆及建筑物的被动热监视、探测、识别和观察。它也能透薄雾、烟尘及部分被树叶或伪装遮蔽的目标。它由观察器、电池、充电转接头、连接电缆、外壳及运输箱组成。是借助振动反射镜,由48元PbSe探测器线列完成对景物的光学扫描,产生矩形视埸。探测器是用四级温差电致冷器致冷,维持在195K。     

温差电致冷探测器

温差电致冷探测器组件是一种坚固、重量轻、比较便宜的器件,可供在适中温度(150～250K)下工作的红外系统的设计者和用户使用。本文探讨了温差电致冷探测器组件的一些比较重要的特点,在与其他致冷方式相比时它们的优点和不足之处,以及它们的可靠性。本文对这些器件的一些应用作了简要评述。另外讨论了设计者在选择红外系统所用致冷技术时所必须考虑的一些因素。     

七级温差电致冷器

温差电致冷器(TO)是一种致冷量小的点冷源,它用于局部或尺寸不大的物体致冷,比如无线电线路元件、光电接收器等的恒温。作者研制并试验的七级温差电致冷器是用于检测x射线辐射的、硅探测组件致冷的。在最大致冷效率范围内,曾对四种不同做法的温差电致冷器作过计算。热偶电堆是用不同成分的温差电材料,用冷压、取向结晶、热压的方法制成的。按照温差电致冷器的不同做法,电堆各级的基本参数列入表1。     

制冷型红外探测器高精度制冷控温系统

致冷型红外探测器温度的稳定性直接决定了红外系统的性能。设计了针对致冷型红外探测器的高精度温度控制系统,该系统利用MCU进行PID闭环自动控制,温度恒定范围在77～80K,实现了温度稳定度±0.05K的性能指标。该系统具有精度高、抗干扰能力强、噪声低、快速稳定等优点,并且工作可靠,应用方便,具有很高的实用价值。     

非致准红外热成象系统的性能理论值

描述了在室温下（非致冷）工作的热成象系统的噪声等效温度差ＮＥＴＤ及其相关的红外探测器的探测率Ｄ＾＊的理论值，并给出了它们与探测器温度、背景温度、大气窗口、红外成象光学系统、积分时间等因素的理论关系曲线。