RU10877U1 - Приемник ик излучения - Google Patents

Abstract

1. Приемник ИК излучения, содержащий сосуд Дьюара, образованный внешним корпусом с входным окном и внутренним охлаждаемым цилиндром, на котором расположен размещенный в капсуле кристалл с фоточувствительными элементами, отличающийся тем, что капсула заполнена газом.2. Приемник ИК излучения по п.1, отличающийся тем, что капсула заполнена инертным газом.3. Приемник ИК излучения по п.1, отличающийся тем, что капсула заполнена осушенным азотом.4. Приемник ИК излучения по п.1, отличающийся тем, что капсула заполнена осушенным воздухом.

Description

ПРИЕМНИК ИК ИЗЛУЧЕНРЫ

Предполагаемая полезная модель относится к фоточувствительным приборам, предназначенным для обнаружения теплового излучения, в частности, к охлаждаемым полупроводниковым приемникам ИК излучения.

Известен приемник ИК излучения, содержащий не требующий откачки сосуд дьюара, который образован внешним корпусом с входным окном и внутренним охлаждаемым цилиндром, на котором расположен кристалл с фоточувствительными элементами (ФЧЭ)(см. Пат. США № 4 719 353, ПКИ 250-352, 1988 г.). Однако, в рабочем режиме прибора при температуре 77 К в объеме сосуда дьюара происходит конденсация газа на холодных поверхностях, в том числе на окнах и кристалле с ФЧЭ, что отрицательно сказывается на работе прибора. Другим недостатком данной конструкции является наличие теплопроводящей среды между внзггренней охлаждаемой и внешней стенками сосуда дьюара, так как наличие постоянного теплового потока требует повышенной мощности охлаждения, а заполнение внутреннего объема теплоизолирующим материалом для уменьшения оттока холода малоэффективно.

Известен приемник ИК излучения, содержащий криостат, образованный внешним корпусом с входным окном и размещенным внутри него сосудом дьюара, внутренняя оболочка которого охлаждается и соединена с внешней оболочкой упругим теплопроводом, при этом чувствительный элемент приемника излучения установлен внутри заполненного газом корпуса на внешней оболочке сосуда дьюара (см. А.с. № 453539, МКИ 5 Н 01 L 23/24). При этом обеспечивается хорошая теплоизоляция между охлаждаемой внутренней оболочкой сосуда дьюара и корпусом криостата за счет наличия вакз мированной полости, однако при рабочей температуре прибора 77 К из-за хорошей теплопроводности газа происходит охлаждение

GOl J5/02 входного окна и конденсация на нем газа, находящегося между корпусом и внешней

оболочкой сосуда дьюара, что приводит к ухудшению характеристик и, возможно, неработоспособности приемника излучения.

Известен приемник ИК излучения, содержаш;ий вакуумированный сосуд дьюара, образованный внешним корпусом с входным окном и внутренним охлаждаемым цилиндром, на котором расположен кристалл с ФЧЭ (см. Пат. США № 5 260 575, НКИ 250-352, 1993 г.) Однако, в случае использования в качестве фоточувствительного материала полупроводниковых соединений, содержаш;их компоненты с различной степенью летучести, например CdHgTe, в вакууме происходит изменение состава и, следовательно, ухудшение выходных характеристик прибора (чувствительность, обнаружительная способность и др.).

Техническим результатом при использованиии предлагаемой полезной модели является оптимизация соотношения стабильности выходных параметров приемника ИК излучения и мощности охлаждения.

Указанный технический результат достигается тем, что в приемнике ИК излучения, содержащем вакуумированный сосуд дьюара, образованный внешним корпусом с входным окном и внутренним охлаждаемым цилиндром, на котором расположен размещенный в капсуле кристалл с ФЧЭ, капсула заполнена газом. При этом в частных случаях могут быть использованы инертный газ, осушенный азот или осушенный воздз с.

Предложенная конструкция, с одной стороны, позволяет стабилизировать параметры чувствительных элементов путем размещения их в газовой среде, с другой стороны, обеспечивает минимизацию мощности охлаждения за счет наличия вакуумной изоляции между корпусом и охлаждаемым внутренним цилиндром сосуда дьюара (криостата).

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где

1- корпус;

3- охлаждаемый цилиндр;

4- капсула;

5- кристалл с фоточувствительными элементами;

6- основание капсулы;

7- диафрагма;

8- боковая стенка капсулы;

9- входное окно капсулы.

Приемник ИК излучения содержит вакуумированный сосуд дьюара, образованный внешним корпусом 1 с входным окном 2 и внутренним охлаждаемым цилиндром 3. На торце внутреннего цилиндра 3 установлена капсула 4, внутри которой расположен кристалл 5 с фоточувствительными элементами. Капсула 4 герметична и состоит из основания 6 и диафрагмы 7, соединенных боковой стенкой 8, которая может быть выполнена в виде металлической рамки или холодного экрана. На диафрагме 7 установлено входное окно капсулы 9. Капсула 4 заполнена газом.

При работе приемника ИК излучения необходимо долговременное обеспечение заданных технических характеристик фоточувствительных элементов кристалла 5 при рабочей температуре, которая для большинства приборов такого типа составляет 77 К. Стабильность характеристик в случае использования материала ФЧЭ с различной степенью летучести компонентов обеспечивается за счет наличия газовой среды, находящейся в непосредственном контакте с ними в капсуле 4. При этом охлаждение кристалла с ФЧЭ происходит за счет охлаждения внутреннего цилиндра 3 сосуда дьюара, а мощность охлаждения, определяемая наличием теплопритоков от конструктивных элементов прибора, минимальна, так как вакуумированный объем является наилучшим изолятором от находящегося при температуре окружающей среды корпуса 1 криостата. Таким образом достигается оптимальное размещение конструктивных элементов, обеспечивающее стабильность параметров ФЧЭ при минимальной мощности охлаждения. В качестве заполняющего объем капсулы 4 газа могут быть использованы инертный газ,

осушенный азот, осушенный воздух. Они создают противодавление легколетучим компонентам в ФЧЭ и удовлетворяют требованиям обеспечения стабильности параметров ФЧЭ и неагрессивности по отношению к контактируемым с ними материалам. Так, осушенный воздух может быть использован для приемников ИК с ФЧЭ из PbS, так как наличие в нем кислорода обеспечивает стабильные свойства этого материала, а для приемников, работаюш;их при температурах ниже температуры 77 К капсула может заполнятся инертным газом, например, неоном. Давление внутри капсулы может варьироваться от 0,5 до 1 атм., но обычно примерно равно атмосферному, что является достаточным для стабилизации характеристик ФЧЭ и легко реализуемо при сборке прибора.

Предложенная конструкция реализована для приемников ИК излучения с ФЧЭ из CdHgTe с заполнением капсулы осушенным азотом. Сосуд дъюра выполнен из нержавеющей стали с входным окном 2 из просветленного германия. Основание 6 капсулы сделано из керамики (AliOs), диафрагма 7 и боковая стенка 8 - из стали 29 РЖ-ВИ, входное окно капсулы 9 - из просветленного германия. Капсула 4 герметизирована пайкой в атмосфере осушенного азота.

Claims (4)

1. Приемник ИК излучения, содержащий сосуд Дьюара, образованный внешним корпусом с входным окном и внутренним охлаждаемым цилиндром, на котором расположен размещенный в капсуле кристалл с фоточувствительными элементами, отличающийся тем, что капсула заполнена газом.

2. Приемник ИК излучения по п.1, отличающийся тем, что капсула заполнена инертным газом.

3. Приемник ИК излучения по п.1, отличающийся тем, что капсула заполнена осушенным азотом.

4. Приемник ИК излучения по п.1, отличающийся тем, что капсула заполнена осушенным воздухом.