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     

一种新型红外探测器／杜瓦瓶的热耗计算

扫积型红外探测器是目前大量使用的一种新型红外探测器,在研制这种红外探测器时,应对这种探测器/杜瓦瓶的热耗(漏热)进行计算,以便对制冷器的制冷功率等参数提出合理的要求。本文从一般传热学原理出发,对该探测器/杜瓦瓶所发生的辐射、传导、焦耳热等漏热进行了计算,从而得到了该探测器/杜瓦瓶所消耗的热量——热耗,并与国内外有关资料、数据进行了比较。     

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。     

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.     

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。     

红外探测器杜瓦瓶的理论计算

对目前常用的红外探测器杜瓦瓶进行了传热理论分析,按照杜瓦瓶的应用条件导出了简单实用的计算公式。利用这些公式不仅可以较全面地了解影响杜瓦瓶漏热及性能的诸因素,而且还可以对杜瓦瓶的性能进行定性的和定量的估价。通过实例计算和讨论认为,重视杜瓦瓶的结构及其真空夹层的表面性状对于提高其性能具有重要意义。本文主要讨论玻璃杜瓦瓶,对金属杜瓦瓶可以同样仿效。     

红外器件用氩弧焊工艺及专用焊机的研制

红外器件的性能和使用寿命与器件和杜瓦瓶有关。杜瓦瓶的使用寿命与“真空度”保持时间有关。封接环的焊接质量又决定着真空度保持时间。因此,本文着重讨论保证封接环焊接质量的有关问题。目前封接技术有如下四种方法:即直接熔封、烙铁锡焊、胶封和氩弧焊焊封。由于氩弧焊,特别是高频脉冲氩弧焊性能优越,质量可靠。因此,我们选用703所JHD-05-3型焊接电源,研制成焊接玻璃杜瓦瓶封接环的专用焊机。经过工艺试验,于1982年成功地用于交货产品的焊接。     

开展全面质量管理提高了杯式杜瓦瓶成型的质量

红外器件用的玻璃杜瓦瓶是研制、生产红外器件不可缺少的重要组成部分。它对红外器件既提供了高真空环境,又提供了液氮致冷空间。玻璃杜瓦瓶型式中,杯式是目前常用的一种。长期以来杜瓦瓶生产一直采用手工操作。劳动强度大,效率低。不仅产量少,质量问题也不少。如歪斜、尺寸超差、重复性差等。这种情况对红外器件的发展有一定影响。开展全面质量管理活动后,领导提出组织QC小组解决玻璃杜瓦瓶成型的质量问题。我     

GaAs注入式光激射器

菲利浦公司制造的GAL-450型GaAs注入式光激射器包括液氮冷却的眞空杜瓦瓶,冷却温度为77 °K。当杜瓦瓶内温度降到65 °Κ时,产生激光的闼值减小30%,相应地波长也减小40埃。     

微型斯特林制冷器与杜瓦瓶组件耦合漏热分析

对杜瓦瓶漏热、微型斯特林制冷器冷指与杜瓦瓶组件耦合漏热进行了分析，得出斯特林制冷器与杜瓦瓶组件耦合时漏热量与微型节流制冷器和杜瓦瓶组件耦合时漏热量的区别，提出了斯特林制冷器与杜瓦瓶组件耦合时漏热量不但包括传统的三项漏热，而且应加上残余发子热传导引起的漏热量和穿棱漏热量。并给出了耦合时应该根据不同的制冷方式采取不同结构的建议。     

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。     

多路传输中波红外长线列光导焦平面列阵（上）

本文讨论利用廉价的中波红外（ＭＷＩＲ）线列焦平面组件（ＦＰＡ）首次成功进行的热成象的实验演示,该焦平面组件包含与焦平面上多路传输器（ＭＵＸ）相互连的硒化铅（ＰｂＳｅ）长线列列阵,这种独特的红外敏感器的设计由一个坚固的杜瓦瓶外壳构成,其中安装有一个可靠的固态热电致冷器（ＴＥＣ）,该热电致冷器与ＰｂＳｅ制备工艺和互补型金属－氧化物－半导体（ＣＭＯＳ）多路传输器这两项已被证实的技术相匹配。目前,把这些元     

脉冲激光高度表

本文讨论了关于研制对由发射器传播到地面而又返回到接收器上的激光脉冲的往返时间进行测量,就可确定飞机高度的这样一种装置。发射光源是安装在杜瓦瓶内的砷化镓激光二极管,并通过自动调节的焦耳—汤姆孙致冷器玲却到80°K。一个冷阴极调制器被用来激励激光器,发射能由多元发射透镜准直。接收器与发射器同轴安装,并采用卡塞格伦望远镜的形式。然后,用硅光二极管经过低噪声场效应管前置放大激励高增益视频放大器来提供探测。用一个改进的高速计数器对往返时间进行测量,并且输入辅助电路把高度信息提供给飞机磁带记录系统。将系统的设计参数与讨论的有关主要部件设计的特点和问题一起予以介绍,包括杜瓦瓶、激光调制器、发射器和接收器光学、以及接收探测器/放大器组合的设计。杜瓦瓶的设计问题起因于以低的电感馈给杜瓦瓶中的激光器激励脉冲的需要,和在有害的环境条件下,将真空保持相当长的一段时间的必要性。激光调制器的设计提出了用快速的大电流脉冲(40毫微秒脉冲宽度,200安)激励激光器的问题。为了具有快速、灵敏和低噪声的性能,探测系统的设计需要把探测器/前置放大器组合最佳化。还提到了有关这个装置的工程试验、环境试验和运用试验以及给定的质量指标。     

红外探测器微型封装杜瓦瓶的传热学分析

红外探测器微型封装杜瓦瓶的传热学分析航天工业总公司三院八三五八所郭立春本文对多元红外探测器微型封装杜瓦瓶进行传热学方面的分析，内容包括：漏热分析和冷指底部传热分析。本文认为：多元微型杜瓦瓶的漏热直接影响节流式微型制冷器的耗气量，埋入式电极引线和薄膜式...     

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。     

微型金属复合杜瓦瓶漏热测试系统的设计

杜瓦瓶是红外探测器的核心组件,其质量会直接影响整个热成像系统的可靠性。为了能更好地检测杜瓦瓶的真空特性,本文设计了一套用来测试杜瓦瓶液氮保持时间的设备,通过测试器件开路电压、液氮挥发等参数确定杜瓦器件真空的性能变化。本文对杜瓦瓶漏热进行了理论计算,并且进行了大量实验。根据实验数据与理论计算的比较可以看到,该设备具有较好的测量精度,达到了预期的设计目标。     

红外探测器用玻璃杜瓦瓶的热漏分析与试验

本文对低温下使用的红外探测器玻璃杜瓦瓶的常用结构——杯型杜瓦瓶,进行了热漏计算、试验和分析。为今后延长杜瓦瓶中液氮使用时间所采取的绝热措施和结构设计等提供了根据。试验中用两种结构尺寸的玻璃杯型光伏型锑化铟红外探测器用杜瓦瓶,进行了一次灌满液氮,待液氮完全汽化所需时间的试验。试验结果与计算结果基本相符。     

利用流量法测量微型金属杜瓦瓶热负载及其计算方法

详细讨论了微型金属杜瓦瓶热负载的测量原理和方法,提出了一种新的流量法测量微型金属杜瓦瓶热负载的数据处理方法.流量法通过流量计检测单位时间内的液氮蒸发量.利用相变在相同温度和压力下两相间的比焓差计算热负载,标准工况和测量工况下的计算因子分别为4.151和5.212.这种新方法通过检测微型金属杜瓦瓶内管冷端最低温度下的质量...     

集成式杜瓦组件真空寿命评测及影响因素分析

制冷机集成式金属杜瓦组件已广泛应用于256×256以上规模的红外焦平面阵列器件,杜瓦真空寿命成为制约探测器性能的关键指标。本文针此金属杜瓦组件通用结构,用氦漏率检测、静态热负载测试及高温加速实验等多种方法对杜瓦真空寿命进行了评测,并分析了影响杜瓦真空寿命的主要因素,对金属杜瓦研究具有实际意义。分析表明,真空寿命的主要影响因素包括漏气和放气,制造工艺改进可将金属杜瓦漏气控制在设计指标内,金属杜瓦内部放气可通过真空烘烤、安装吸气剂等方法消除,研制的杜瓦组件经验证真空存储寿命超过12年。