CN107340061A - 一种红外探测器冷箱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种红外探测器冷箱,包括由上至下依次连接的上窗座、下窗座和外壳,所述上窗座的顶部与窗片固定连接,所述窗片用于保证光信号的通过;所述外壳的底部与制冷机冷指的法兰盘固定连接,所述窗片、上窗座、下窗座、外壳及法兰盘构成第一腔体,所述制冷机冷指位于所述第一腔体内,所述红外探测器位于所述制冷机冷指上端的基板上;在所述外壳的侧壁上还设有接插件,所述接插件用于为所述红外探测器提供输入输出接口。本发明提供的红外探测器可封装较大规模芯片。

Description

一种红外探测器冷箱
技术领域
本发明涉及红外探测领域,特别涉及一种红外探测器冷箱。
背景技术
红外探测器技术具有被动探测、探测精度高、环境适应性强的特点,广泛应用于预警探测、情报侦察、精确打击、夜视、天文观测等领域。近年来,随着红外探测器技术的飞速发展,为了实现更大视场、更高空间分辨率的要求,对于长线列红外焦平面探测器的需求越来越迫切。常规红外探测器组件采用微杜瓦封装方式,使用陶瓷引线环结构作为电学接口,使用悬臂梁式的薄壁冷指作为芯片载体,可封装的芯片阵列规模有限。我所研制的此航天用红外焦平面探测器组件,其探测器芯片阵列规模达到3000元以上,工作温度60K,引出管脚数量超过100个,无法使用微杜瓦封装形式,需要设计可封装较大规模芯片的冷箱结构,为探测器芯片提供真空、低温的工作环境,提供光、机、电和热学接口,实现与相机系统的连接。
发明内容
为了解决了长线列红外焦平面探测器芯片的封装问题,保证红外探测器芯片的真空绝热的工作环境和光路要求,本发明提供了一种红外探测器冷箱。
本发明提供的一种红外探测器冷箱,包括由上至下依次连接的上窗座、下窗座和外壳,所述上窗座的顶部与窗片固定连接,所述窗片用于保证光信号的通过;所述外壳的底部与制冷机冷指的法兰盘固定连接,所述窗片、上窗座、下窗座、外壳及法兰盘构成第一腔体,所述制冷机冷指位于所述第一腔体内,所述红外探测器位于所述制冷机冷指上端的基板上;在所述外壳的侧壁上还设有接插件,所述接插件用于为所述红外探测器提供输入输出接口。
本发明有益效果如下:
本发明的红外探测器冷箱可封装较大规模芯片的冷箱结构,通过耦合制冷机为长线列探测器芯片提供真空绝热的工作环境为探测器芯片提供真空、低温的工作环境,同时能够提供光、机、电和热学接口,实现与相机系统的连接。本发明的探测器冷箱结构设计简单、紧凑,便于装配。
附图说明
图1是本发明实例1红外探测器用冷箱的结构示意图;
图2是本发明实例1红外探测器用冷箱的仰视图;
图3是本发明实例1红外探测器用冷箱的剖视图;
图4是本发明实例2红外探测器用冷箱的结构示意图;
图5是本发明实例3红外探测器用冷箱的结构示意图;
图6是本发明实例4红外探测器用冷箱的结构示意图;
其中,1、窗片;2、上窗座;3、下窗座;4、外壳;5、接插件;6、焊接过渡板;7、制冷机连管;8、排气管;9、真空阀头;10、法兰盘;11、冷屏;12、探测器芯片;13、制冷机冷指;14、过渡基板;15、同心窗座;16、吸气剂;17、窗座组件;18、外壳组件;19、螺钉。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决了长线列红外焦平面探测器芯片的封装问题,保证红外探测器芯片的真空绝热的工作环境和光路要求,本发明提供了一种红外探测器用冷箱,以下结合图1~图6对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不限定本发明。
本发明实施例的红外探测器冷箱,包括包括由上至下依次连接的上窗座2、下窗座3和外壳4,所述上窗座2的顶部与窗片1固定连接,所述窗片1用于保证光信号的通过;所述外壳4的底部与制冷机冷指的法兰盘10固定连接,所述窗片1、上窗座2、下窗座3、外壳4及法兰盘10构成第一腔体,所述制冷机冷指13位于所述第一腔体内,所述红外探测器位于所述制冷机冷指12上端的基板(例如过渡基板14)上;在所述外壳4的侧壁上还设有接插件5,所述接插件5用于为所述红外探测器提供输入输出接口。
具体的,本发明所使用的制冷机为脉冲管制冷机,能为探测器提供所需的工作温度。
进一步的,所述红外探测器冷箱,还包括用于保证所述红外探测器光路要求的冷屏11,所述冷屏11位于所述制冷机冷指13上端的基板(例如过渡基板14)上,与所述基板构成第二腔体,所述红外探测器位于所述第二腔体内。
进一步的,所述红外探测器冷箱,还包括排气管8,通过所述排气管8对所述制冷机冷指13进行抽真空。
进一步的,所述红外探测器冷箱,还包括真空阀头9,通过所述真空阀头9对所述第一腔体和所述第二腔体进行抽真空。在发明实施例中,所述第二腔体不为真空封闭,所以当利用真空阀头9对所述第一腔体抽真空时,也同时对所述第二腔体抽真空。
替换的,所述红外探测器冷箱,还包括吸气剂16,用于吸附吸附第一腔体和所述第二腔体内部的气体,对所述第一腔体和所述第二腔体进行抽真空。
具体的,在所述红外探测器冷箱中,所述外壳4与制冷机冷指的法兰盘10通过铟丝压封的方式耦合。
具体的,在所述红外探测器冷箱中,所述外壳4的上部设有配合槽,所述下窗座3通过激光焊接或铟丝压封固定在所述配合槽上。
具体的,所述上窗座2与所述下窗座3的连接方式为激光焊接。
具体的,在所述红外探测器冷箱中,所述上窗座2、下窗座3、外壳4、及焊接过渡板6的材质均为4J29合金。
具体的,在所述红外探测器冷箱中,所述上窗座2和所述下窗座3的内表面经过镀金处理。
具体的,在所述红外探测器冷箱中,所述上窗座为偏心结构。
本发明采用的探测器冷箱组件结构采用金属封装,材料选择为4J29材料,通过焊接和金属丝压封等方式,保证组件的气密性;冷箱结构两侧的接插件用于探测器的输入输出接口,冷箱采用动态真空工作方式。冷箱与制冷机耦合,为探测器芯片提供低温工作环境。
冷箱结构包括外壳4、上窗座2、下窗座3、窗片1、冷屏11、接插件5和焊接过渡板6。窗片1通过高频焊焊接在上窗座2,根据光路的要求上窗座2进行偏心设计,上窗座2与下窗座3之间为激光焊接,窗片1、上窗座2和下窗座3构成窗座部件17。冷屏11通过螺钉19固定于过渡基板14上,保证探测器芯片的光路要求。根据探测器信号的引出方式和用户的引线接口要求,将接口设计在外壳4两侧,通过焊接过渡板6,将接插件5焊接于外壳4上,外壳4、接插件5和焊接过渡板6构成外壳组件18。窗座组件17与外壳组件18之间为激光焊接方式,外壳组件18和制冷机之间通过铟丝压封的方式耦合固定,保证真空性。
本发明的红外探测器冷箱,通过耦合制冷机为长线列探测器芯片提供真空绝热的工作环境,保证60K工作温度,冷箱组件结构的偏心设计保证了探测器组件特殊的光路,装配工艺设计为铟丝压封和激光焊接方式,保证真空性的同时具有维护方便的特性。本发明的探测器冷箱结构设计简单、紧凑,便于装配。
为了详细的说明本发明,给出实例1~实例4。
实例1
结合图1~图3说明实例1,探测器冷箱组件窗座部件主要包括窗片1、上窗座2和下窗座3,上窗座2进行偏心设计,根据探测器芯片尺寸规格,上部设计为椭圆状,开口设计为圆形开口,保证探测器芯片光信号的接收。下窗座3与上窗座2内表面镀金处理,提高冷箱绝热效果,两者之间设计焊接接口,通过激光焊接方式进行连接,上窗座2焊接外窗片1。探测器冷箱外壳组件18包括外壳4、接插件5和焊接过渡板6,冷箱外壳4与制冷机冷指的法兰盘10通过铟丝压封的方式耦合固定,保证真空性。接插件5和冷箱外壳4通过焊接过渡板6固定连接,连接方式为激光焊接。外壳4上部开配合槽与上窗座2进行配合,以激光焊接方式进行固定。
实例2
结合图4说明本实施方式,探测器冷箱组件的窗座部件修改为同心窗座15,可以实现窗片、滤光片及探测器芯片在同一轴线上,用于不同规格探测器芯片的封装。其他与实例1相同。
实例3
结合图5说明本实施方式,探测器冷箱组件改为封闭真空结构,内部安装吸气剂16(例如活性炭)吸收第一腔体内的气体,可以实现用于不带真空泵组的系统。其他与实例1相同。
实例4
结合图6说明本实施方式,探测器冷箱组件窗座组件17与外壳组件18的连接方式改为铟丝压封,满足维护性和拆装性更高要求的探测器组件。其他与实例1相同。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种红外探测器冷箱,其特征在于,包括由上至下依次连接的上窗座、下窗座和外壳,所述上窗座的顶部与窗片固定连接,所述窗片用于保证光信号的通过;所述外壳的底部与制冷机冷指的法兰盘固定连接,所述窗片、上窗座、下窗座、外壳及法兰盘构成第一腔体,所述制冷机冷指位于所述第一腔体内,所述红外探测器位于所述制冷机冷指上端的基板上;在所述外壳的侧壁上还设有接插件,所述接插件用于为所述红外探测器提供输入输出接口。
2.如权利要求1所述的红外探测器冷箱,其特征在于,还包括用于保证所述红外探测器光路要求的冷屏,所述冷屏位于所述制冷机冷指上端的基板上,与所述基板构成第二腔体,所述红外探测器位于所述第二腔体内。
3.如权利要求2所述的红外探测器冷箱,其特征在于,还包括真空阀头,通过所述真空阀头对所述第一腔体和所述第二腔体进行抽真空。
4.如权利要求2所述的红外探测器冷箱,其特征在于,还包括吸气剂,用于吸附吸附所述第一腔体和所述第二腔体内部的气体,对所述第一腔体和所述第二腔体进行抽真空。
5.如权利要求1所述的红外探测器冷箱,其特征在于,所述外壳与制冷机冷指的法兰盘通过铟丝压封的方式耦合。
6.如权利要求1所述的红外探测器冷箱,其特征在于,
所述外壳的上部设有配合槽,所述下窗座通过激光焊接或铟丝压封固定在所述配合槽上。
7.如权利要求1所述的红外探测器冷箱,其特征在于,所述上窗座与所述下窗座的连接方式为激光焊接。
8.如权利要求1所述的红外探测器冷箱,其特征在于,所述上窗座、下窗座、外壳及焊接过渡板的材质为4J29合金。
9.如权利要求1所述的红外探测器冷箱,其特征在于,所述上窗座和所述下窗座的内表面经过镀金处理。
10.如权利要求1所述的红外探测器冷箱,其特征在于,所述上窗座为偏心结构。
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