RU14666U1 - Приемник инфракрасного излучения - Google Patents

Description

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 криостат, образованный внешним корпусом с входным окном и размещенным внутри него сосудом Дьюара, внутренняя оболочка которого охлаждается и соединена с внешней оболочкой упругим теплопроводом, а фоточувствительный элемент(ФЧЭ) приемника излучения установлен внутри заполненного газом корпуса на внешней оболочке сосуда Дьюара (см. А.с. № 453539, МКМ 5 Н 01 L 23/24). При этом обеспечивается хорошая теплоизоляция между охлаждаемой внутренней оболочкой сосуда Дьюара и корпусом криостата за счет наличия вакуумированной полости, однако при рабочей температуре прибора 77 К из-за хорошей теплопроводности газа происходит охлаждение 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. Кроме того, в данной конструкции отсутствуют экраны с диафрагмами, обеспечивающие оптимальный поток излучения на ФЧЭ, что снижает выходные характеристики прибора.

Известны экраны для приемников ИК излучения, вьшолненные из алюминия с различными, в основном металлическими, покрытиями, имеющие заданную апертуру для оптимизации прохождения потока регистрируемого излучения (см. Пат. США № 5 196 106, НКИ 205-67, 1993 г.). Однако, при рабочей температуре 77 К расположенный на охлаждаемом держателе экран требует дополнительной мощности охлаждения, особенно для газонаполненных конструкций криостатов, в которых значительный конвекционный

теплообмен сочетается с высокой теплопроводностью металлического экрана.

Известен выбранный за прототип приемник ИК излучения, содержащий не требующий откачки криостат, который образован внешним корпусом с входным окном и внутренним охлаждаемым цилиндром, на котором расположены кристалл с фоточувствительными элементами (ФЧЭ) и изготовленный из стали холодный экран с диафрагмой(см. Пат. США № 4 719 353, НКИ 250-352, 1988 г.). Недостатком данной конструкции так же является необходимость больщой мощности охлаждения из-за наличия теплопроводящей среды между внутренней охлаждаемой и внепшей, находящейся при температуре окружающей среды, стенками криостата и изготовления экрана из материала с высокой теплопроводностью.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является уменьшение теплопритока к охлаждаемым элементам конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в приемнике ИК излучения, содержащем установленные в корпусе и герметично соединенные с ним вакуумированный сосуд Дьюара, снабженный входными окнами, и охлаждаемый держатель, на котором расположены кристалл с фоточувствительными элементами и диафрагма, последняя выполнена из материала с коэффициентом теплопроводности менее 1 , например, полиалканимида, а полость между держателем и сосудом Дьюара заполнена газом, например, осушенным азотом.

Выполнение диафрагмы из материала с низкой теплопроводностью менее 1 позволяет уменьшить приток тепла к диафрагме и конвективный теплоперенос в газонаполненной полости от основания держателя, находящегося при более высокой температуре.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема заявленного устройства.

2

держателе 5 расположены кристалл 6 с фоточувствительными элементами и диафрагма 7. Оправа 3 обеспечивает герметичное соединение сосуда Дьюара 4 с корпусом 1. Герметичная полость, образованная сосудом Дьюара, держателем и оправой заполнена газом, например, осушенным азотом.

В процессе работы прибора происходит охлаждение кристалла до рабочей температуры 77 К. Закрепленная на том же держателе 5 диафрагма 7 также находится при пониженной температуре, однако, в предложенной конструкции за счет низкой теплопроводности материала диафрагмы происходит уменьшение теплопритока к ней, в том числе, и конвективный перенос через газонаполненную полость приемника. Так, коэффициент теплопроводности для используемой в прототипе стали при рабочей температуре прибора составляет 8 , применение материала с коэффициентом теплопроводности менее 1 Вт/м«К по оценочным данным уменьшит теплоприток на 20 %, что позволит применять менее мошные и дорогостоящие системы охлаждения.

Предложенная конструкция разработана для приемника ИК излучения с матрицами ФЧЭ из силицида платины. Корпус прибора 0 40 мм выполнен из нержавеюш;ей стали, к нему сваркой герметично присоединены охлаждаемый держатель с 0цилиндра 6 мм и оправа сосуда Дьюара. Стеклянный сосуд Дьюара с сапфировыми окнами герметично укреплен в оправе. На охлаждаемом держателе установлены кристалл с матрицей ФЧЭ и диафрагма, вьшолненная из полиалканимида, коэффициент теплопроводности которого при рабочей температуре прибора составляет 0,2 , а также имеет близкий к металлу коэффициент линейного расширения, что обеспечивает прочность его соединения с держателем. Герметичная полость внутри корпуса, образованная держателем, сосудом Дьюара и оправой, заполнена осушенным газом, в частности, азотом, отсутствие водяных паров необходимо для предотврашения их конденсации на охлаждаемом кристалле и окнах, которая может привести приемник в нерабочее состояние.

JUMiO-(f) 3

Claims (1)

1. Приемник инфракрасного излучения, содержащий установленные в корпусе и герметично соединенные с ним закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара, снабженный входными окнами, и охлаждаемый держатель, на котором расположены кристалл с фоточувствительными элементами и диафрагма, выполненная из материала с коэффициентом теплопроводности менее 1 Вт/м·К, например, полиалканимида, причем полость, образованная держателем, сосудом Дьюара и оправой, заполнена осушенным газом, например, азотом.