CN1220887C - 超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，包括拼接基板，特点是还有直接安装于该基板上的分立型滤光片安装架和安装于该安装架上的分立滤光片；该分立型滤光片安装架的材料与该基板的材料相一致；该分立型滤光片安装架上的交叉开口之位置与大小同该基板上交叉拼接超长线探测器的各个模块一一对应，开口尺寸按所要求视场角确定；该分立滤光片的数量与该基板上所布设的奇偶数模块总数相对应，且紧贴模块的辐射入射表面。本发明的结构，利用多模块交叉拼接超长线列器件的结构特点，避免了要求中心波长、带宽、峰值透射率等参数一致的大尺寸滤光片的制造困难。同时，可提高超长线列焦平面探测器的可靠性。

Description

超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构
技术领域：
本发明涉及一种超长线列红外焦平面探测器，特别是一种6000元交叉模块拼接的超长线列红外焦平面探测器的分立型冷滤光片结构。
背景技术：
在航空、航天红外遥感技术领域，其发展方向，一方面是提高红外探测器的光电性能和探测灵敏度，以获取更多信息；另一方面就是增加红外敏感元数量，提高系统空间探测分辨率，即在相同高度、相同刈幅(刈幅—仪器覆盖的宽度)的遥感仪器，敏感元数量越多，则空间分辨率越高。高空间分辨率红外遥感仪器是红外预警、搜索、跟踪系统的首要指标。因此，超长线列红外焦平面探测器的制造技术，对于满足上述遥感仪器具有决定性的意义。
超长线列(2000～6000元)红外焦平面探测器，就是在一维方向上排列有大量红外敏感元的一种扫描型红外焦平面探测器，它是通过一维扫描(垂直于光敏元排列方向)，形成二维图像的一种成象器件。由于制造技术以及探测器低温工作的特点，对于超长线列红外焦平面探测器的制造，都采用多个子模块拼接的方法来实现。
众所周知，为了抑制红外背景辐射、或限定特殊的红外通光波段，一般的红外焦平面探测器，都需要在探测器入射光路上安装冷滤光片，以使红外探测器对感兴趣的波段进行探测，同时抑制背景辐射，用以提高探测器动态范围和探测灵敏度。对于超长线列红外焦平面探测器，横向线度很长，利用通常的单片滤光片的安装方法，技术上非常困难，而且极不经济。以6000元超长线列焦平面为例，每个子模块约10mm长，而拼接完成以后的总长度约180mm。这就意味着用通常方法的单片滤光片，必须制作长度为180mm以上的滤光片。对如此大尺寸的滤光片，要求中心波长、滤光片带宽、峰值透射率等参数指标均匀，技术上实现的难度非常大，甚至难以达到。另外，对于大尺寸的整块滤光片，一般只能室温安装、低温应用，由于滤光片基材与滤光片安装架在低温下的热胀系数差异，引起内应力，而且应力的大小与其长度成正比。因此，对于超长线列探测器线度长，从而严重影响器件的可靠性。或者，由于应力的作用，在低温下大尺寸的滤光片容易变形，影响光学校准难度或降低最终光学成像质量。
发明内容：
如上所述，如何解决高质量、高均匀单片大尺寸滤光片的制造上的技术困难，是本发明所要解决的技术问题，因此，本发明的目的在于提供一种分立型、小尺寸滤光片结构，用于多模块拼接超长线列红外焦平面探测器滤光片的安装。
本发明的技术解决方案是：
根据本发明的一种超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，包括超长线列红外焦平面探测器的拼接基板，该基板上以奇偶行排列错位交叉拼接布设奇数模块和偶数模块，其特征在于还有架空安装于该基板上方的分立型滤光片安装架和安装于该安装架上的分立滤光片，且该安装架在奇偶模块相应位置侧面设有开口；
a.该分立型滤光片安装架的材料与该基板的材料相一致；
b.该分立型滤光片安装架上的奇偶行排列错位交叉开口之位置与大小同该基板上交叉拼接超长线探测器的各个模块一一对应，开口尺寸按所设计的要求视场角的度数确定；
c.该分立滤光片的数量与该基板上所布设的奇偶数模块总数相对应，且紧贴模块的辐射入射表面。
进一步，所说的超长线列焦平面探测器的拼接基板与分立型滤光片安装架均为由同一金属材料制成；所述的分立型滤光片安装架与该基板以螺丝固定连接；该分立型滤光片安装架的固定螺丝位于布设在该基板上的二个奇数模块和二个偶数模块之间的空间位置上。
该分立型滤光片安装架上的开口设置有分立滤光片安装定位台阶。
该分立型滤光片的尺寸约为整体滤光片的二十分之一。
附图说明：
图1是本发明分立型冷滤光片结构布置示意图。
图2和图3分别是图1中不同位置的剖面结构图。
图4是本发明冷滤光片安装架结构示意图。
图中：
1-超长线列拼接基板
2-拼接基板上偶数模块间的滤光片安装架固定螺孔；2-2-拼接基板上奇数模块间的滤光片安装架固定螺孔
3-偶数模块读出电路    4-偶数模块敏感元芯片
5-奇数模块敏感元芯片  6-奇数模块读出电路
7-冷滤光片安装架      8-安装架安装孔
9-安装架上偶数分立滤光片定位台阶
10-安装架上偶数分立滤光片通光孔
11-安装架上奇数分立滤光片定位台阶
12-安装架上奇数分立滤光片通光孔
13-冷滤光片安装架固定螺丝    14-奇数模块分立滤光片
15-安装架上奇数模块缺口      16-安装架上偶数模块缺口
17-奇数分立滤光片            18-冷滤光片安装架固定螺丝
具体实施方式：
下面根据图1～图4给出本发明的一个较好实施例，并结合实施例的结构作进一步说明。
如图1～图4所示，本实施例的超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，包括超长线列红外焦平面探测器的拼接基板1，该基板1上以奇偶行排列错位交叉拼接布设奇数模块和偶数模块，其特征是：还有架空安装于该基板1上方的分立型滤光片安装架7和安装于该安装架7上的分立滤光片14、17，且该安装在奇偶模块相应位置侧面设有开口；
a.该分立型滤光片安装架7的材料与该基板1的材料相一致；
b.该分立型滤光片安装架7上的奇偶行排列错位交叉开口之位置与大小同该基板1上的奇偶行排列错位交叉拼接超长线探测器的各个模块一一对应，开口尺寸按设计要求的视场角大小确定；
c.该分立滤光片14、17的数量与该基板1上所布设的奇偶数模块的总数相对应，且紧贴模块的辐射入射表面。
更具体的描述，超长线列焦平面探测器的拼接基板1上面，各模块交叉拼接，即有奇模块5和偶模块排列，每个模块由平面倒焊的偶数模块的读出电路3、敏感元芯片4以及奇数模块的读出电路6、敏感元芯片5组成。
本实施例中，该分立型滤光片安装架7的固定螺丝位于布设在该基板1上的二个奇数模块之间和二个偶数模块之间的空间位置上。分立滤光片安装架的螺丝13、18经螺孔8固定在各偶模块对应的固定镙孔2位置。在相对应的奇偶敏感元芯片位置，精密开出偶数分立滤光片通光孔10、奇数分立滤光片通光孔12。该分立型滤光片安装架7上的开口设置有分立滤光片安装定位台阶9、11。偶数分立滤光片17、奇数分立滤光片14分别定位固定在安装架上的偶数分立滤光片定位台阶9和奇数分立滤光片定位台阶11上。冷滤光片安装架在奇偶模块的相应位置，开有奇数模块缺口15和偶数模块缺口16，以便于在工艺上方便实施装配。冷滤光片安装架固定螺丝13、18，穿经螺孔8、2把滤光片安装架紧密固定在超长线列拼接基板1上，通过紧密接触点，实现良好的热接触，使滤光片安装架7与基板1快速热平衡，达到冷光学系统要求。完成滤光片粘结、安装架固定在基板上以后，完成整个焦平面组件。
本发明有如下优点：
1.与一般的大尺寸滤光片相比，技术上容易实现，只要采用常规的滤光片技术，就可以实现超长线列焦平面器件的低温滤光片要求。
2.安装架与拼接基板是同一种金属材料制成，消除室温安装、低温应用导致的热胀系数差异引起的形变，大大有利于提高光学精度。
3.由于分立滤光片尺寸是大滤光片的约二十分之一，相应地每个分立滤光片与安装架之间由于低温引起的内部应力也降低为约二十分之一，因此提高了冷滤光片温度循环的可靠性。
4.由于滤光片尺寸减小，形变相应降低，因此室温安装、低温使用引起的变化也相应减小，有利于提高光学精度。
5.由于是金属材料制成的滤光片安装架，且安装架紧密固定在同种金属制成的拼接基板上，容易使滤光片与基板达到热平衡，达到低温滤光片的要求。
6.结构上冷滤光片、滤光片安装架与焦平面器件构成一个整体，使超长线列焦平面器件的使用安装方便。
7.装配式结构设计，具有可维修性。

Claims (6)

1、一种超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，包括超长线列红外焦平面探测器的拼接基板，该基板上以奇偶行并错位交叉拼接布设奇数模块和偶数模块，其特征在于还有架空安装于该基板上方的分立型滤光片安装架和安装于该安装架上的分立滤光片，且该安装架在奇偶模块相应位置侧面设有开口；
a.该分立型滤光片安装架的材料与该基板的材料相一致；
b.该分立型滤光片安装架上的奇偶行排列错位交叉开口之位置与大小同该基板上的奇偶行排列错位交叉拼接超长线探测器的各个模块一一对应，开口尺寸按设计要求的视场角度数确定；
c.该分立滤光片的数量与该基板上所布设的奇偶数模块总数相对应，且紧贴模块的辐射入射表面。
2、根据权利要求1所述的超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，其特征在于：所说的超长线列焦平面探测器的拼接基板与分立型滤光片安装架均为由同一金属材料制成。
3、根据权利要求1或2所述的超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，其特征在于：所述的分立型滤光片安装架与该基板以螺丝固定连接。
4、根据权利要求3所述的超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，其特征在于：该分立型滤光片安装架的固定螺丝位于布设在该基板上的二个奇数模块之间和二个偶数模块之间的空间位置上。
5、根据权利要求1所述的超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，其特征在于：该分立型滤光片安装架上的开口设置有分立滤光片安装定位台阶。
6、根据权利要求1所述的超长线列红外焦平面探测器分立型滤光片结构，其特征在于：该分立型滤光片的尺寸约为整体滤光片的二十分之一。
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