CN1204392C - 真空冷箱 - Google Patents

Abstract

一种真空冷箱，包含箱体、冷平台和悬臂，其特征在于：该悬臂为低导热材料的薄壁管；在该悬臂外围设置有限位套，该限位套和悬臂之间具有微小的环状间隙。本发明在于解决其降低悬臂的导热冷损和提高其抵抗径向振动和冲击能力的技术问题。

Description

真空冷箱

技术领域：

本发明是关于冷却，特别是关于红外探测器储存和低温工作的真空冷箱。

背景技术：

红外探测器在低温工作，可降低其内部热噪声，提高探测器灵敏度、响应率和信噪比。为此，高灵敏的红外探测器均采用真空夹层的杜瓦容器或真空冷箱，提供低温工作环境。而且针对影响红外探测器工作的制冷机振动问题，提出了许多有效的技术方案。红外探测器是固设在真空冷箱的冷平台上的，而该冷平台是用固定在箱体后壁上的悬臂支撑在箱体空间内。为了尽可能减小冷平台上的冷量损失，该悬臂除了应有足够的强度和刚度，以及使用低导热材料制造外，还应该将其导热引起的冷量损失尽可能地减小。为此，可采用低导热率材料的薄壁管来制作悬臂，管壁愈薄，导热冷损愈小，但却降低了其强度和刚度，且易引起径向振动和冲击，悬置的薄壁管根部将由于应力集中而断裂。减少悬臂的导热冷损和提高其抵抗径向振动和冲击的能力成了真空冷箱悬臂的一对矛盾。

发明内容：

本发明提供了一种真空冷箱，在于解决降低其悬臂的导热冷损和提高其抵抗径向振动和冲击能力的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种真空冷箱，包含箱体、红外探测器、冷平台和悬臂，其特征在于：该悬臂为低导热材料的薄壁管；在该悬臂外围设置有限位套，该限位套和悬臂之间具有微小的环状间隙。

上述的真空冷箱，其特征在于：该悬臂设置有排除管内空气以形成真空的排气孔。

上述的真空冷箱，其特征在于：该限位套镀金抛光。

上述的真空冷箱，其特征在于：该冷平台用冷链与冷源的冷指相连；该冷链由分别与冷平台、冷指固定连接的两导冷板以及与该两导冷板相连的柔性铜辫或波纹铜带组成。

本发明的优点如下：

①.薄壁管状、且内部真空的悬臂，大大降低了其导热引起的冷量损失。

②.由于在悬臂外围设置有限位套，当悬臂受外力振动和冲击时，其与限位套发生接触，运动受到限止，应力和力臂也随之减小。例如，限位套接触在悬臂中部，则应力减小50％，相应的悬臂管壁截面积可减少50％，冷量损失也可降低50％。随限位套与悬臂接触位置愈向冷平台靠近，则悬臂的管壁可愈薄，冷量损失也愈小。

③.限位套的设置，可使悬臂长度增加，其热阻也增大，有利于降低冷量损失。

④.采用柔性或可伸缩的冷链连接冷平台和冷源的冷指，可进一步减少悬臂所受冷源振动的影响，减少其应力，有利于降低其壁厚。

附图说明：

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明冷平台、悬臂和限位套结构示意图。

图3是真空冷箱真空排气和维持结构示意图。

具体实施方式：

现结合附图对本发明作详细说明。

请参见图1和图2所示，本发明的真空冷箱包含箱体3、冷平台1和悬臂2。该箱体1前面配置有窗架法兰8和透红外窗9组成的通光窗口，其间设置有密封环10进行真空密封，并用螺钉固定。光信号则从该通光窗口进入，供置于冷平台1上的红外探测器12探测。箱体3后壁为具有输出引线脚5的密封电缆板4，由螺钉固定在箱体3上。悬臂2后端固定在密封电缆板4上，其悬置在箱体3内的前端固定冷平台1。该悬臂2为低导热率材料的薄壁管，其两端封闭，内部呈真空状态，以消除由空气对流和传导引起的冷量损失，为排除悬臂2管内的空气，它设置有排气孔20。箱体1的侧壁上设置有与冷源相密封连接的真空管法兰15；若冷源有两个，则两侧壁分别设置有真空箭法兰15。设置有连接冷平台1和冷源冷指14的冷链30，将冷量传递至冷平台1供红外探测器12以低温。该冷链30由二导冷板31和在二导冷板31之间的柔性铜辫或波纹铜带32组成；该二导冷板31分别与冷平台1和冷源的冷指14固定连接。该冷链30有柔性可伸缩，它能有效地传导冷量，却又能防止将冷源的振动传导至冷平台1，同时可补偿制造的尺寸链公差，降低制造精度，有利于安装和降低成本。为将红外探测器12的电信号传输至箱体1外，在冷平台1上还设置有过渡引线环6，红外探测器12的引线脚和过渡引线6的针脚间焊接有元件引线7，再于密封电缆板4的引线脚5和过渡引线环6的针脚上焊接有引线11。

呈薄壁管状的悬臂2支撑冷平台1、过渡引线环6、冷链30和红外探测器12，当受径向振动、冲击时其应力集中于根部。另外，材料导热路径越长热阻越大，故希望悬臂2有较大的长度，但如此一来，其根部的应力将随长度而增加，需要增加其管壁厚度以提高强度和刚度，防止应力增加引起的断裂。这与管壁厚度愈薄，冷量损失愈小有矛盾。因此，本发明在箱体3内设置有围绕悬臂2的限位套16，该限位套16与悬臂2之间有微小的环状间隙，由于该环状间隙在真空时热阻很大，与材料的导热相比，该环状间隙引起的冷量损失可忽略不计。同时该限位套16镀金抛光，对悬臂2起幅射屏蔽作用，减少幅射换热的冷损。当悬臂2受到径向振动、冲击时，该限位套16与悬臂2接触起到支撑作用，吸收振动和冲击力，大大减少了悬臂2根部的应力。而且限位套16与悬臂2的接触位置愈接近冷平台1处，吸收振动和冲击力、减少悬臂2根部应力的效果愈大，则悬臂2的管臂厚度就可以尽可能地薄，得以充分降低其冷量损失。

为使真冷空箱在更换或修理红外探测器12和冷源时，需反复真空排气，为此可以在箱体3上设置具有真空阀头37(参见图3)的真空排气管35。箱体3的所有可镀金抛光的表面，均可进行镀金抛光，以降低其表面辐射率，减少由辐射换热引起的冷量损失。而且在箱体3和真空排气管35中可设置有消气剂36。该消气剂36采用通电激活方式，以物理化学方式吸收箱体3内的残余气体。在箱体3密封真空排气彻底的条件下，消气剂36可多次激活使用。消气剂36可以通过用螺钉固定的密封电缆插34更换。也可以设置有放置消气剂36的消气剂室33。

Claims (5)

1、一种真空冷箱，包含箱体、红外探测器、冷平台和悬臂，其特征在于：该悬臂为低导热材料的薄壁管；在该悬臂外围设置有限位套，该限位套和悬臂之间具有微小的环状间隙。

2、根据权利要求1所述的真空冷箱，其特征在于：该悬臂设置有排除管内空气以形成真空的排气孔。

3、根据权利要求1所述的真空冷箱，其特征在于：该限位套镀金抛光。

4、根据权利要求2所述的真空冷箱，其特征在于：该限位套镀金抛光。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的真空冷箱，其特征在于：该冷平台用冷链与冷源的冷指相连；该冷链由分别与冷平台、冷指固定连接的两导冷板以及与该两导冷板相连的柔性铜辫或波纹铜带组成。

Images