RU160522U1 - Фотоприемное устройство - Google Patents
Фотоприемное устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU160522U1 RU160522U1 RU2015149347/28U RU2015149347U RU160522U1 RU 160522 U1 RU160522 U1 RU 160522U1 RU 2015149347/28 U RU2015149347/28 U RU 2015149347/28U RU 2015149347 U RU2015149347 U RU 2015149347U RU 160522 U1 RU160522 U1 RU 160522U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- storage chamber
- beryllium
- refrigerant
- photodetector
- radiation receiver
- Prior art date
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 32
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011232 storage material Substances 0.000 claims abstract description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 carpet Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
1. Фотоприемное устройство, содержащее закрепленную в корпусе с входным окном и заполненную аккумулирующим холод материалом накопительную камеру, на торце которой расположен приемник излучения, а в отверстие в её основании вмонтирована трубка подачи хладагента, причем торцевая и боковая стенки накопительной камеры выполнены из бериллия.2. Фотоприемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что аккумулирующий холод материал выполнен из супертонкого кварцевого волокна.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к инфракрасной технике, в частности, охлаждаемым фотоприемным устройствам (ФПУ) для обнаружения инфракрасного (ИК) излучения, и может быть использована в приборах наведения с газобаллонной системой охлаждения брызгающего типа.
Известно фотоприемное устройство с микроохладителем, в котором корпус состоит из обечаек, выполненных из нержавеющей стали и ковара. Внутри корпуса расположен стеклотекстолитовый цилиндр, на торце которого на медном хладопроводе установлен охлаждаемый приемник излучения. Охлаждение осуществляется разбрызгиванием хладагента из дроссельной дюзы в область медного хладопровода (см. Б.Н. Формозов. Аэрокосмические фотоприемные устройства видимого и инфракрасного диапазона, СПб, 2004, с 83-84). При этом достигается равенство температуры приемника излучения и хладагента. Для приборов такого типа важными параметрами являются время выхода на рабочий режим и автономная работа прибора (без подачи хладагента), поэтому конструкционные материалы (нержавеющая сталь, медь, ковар, стеклотекстолит) подобраны по теплопроводности и теплоемкости так, чтобы минимизировать охлаждаемую массу. Тем не менее, такой микроохладитель не обеспечивает современных требований к автономной работе.
Известно наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому фотоприемное устройство с микроохладителем, содержащим корпус, на котором установлена камера-накопитель с расположенными на его торцевой поверхности хладопроводом и приемником излучения, к которым через входную трубку направлен поток хладагента, (см. Е.И. Акулов и др. Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 «Игла». Учебное пособие. Издательство томского политехнического университета, 2011 г., с. 22). Однако в такой конструкции также не обеспечивается необходимое время автономной работы прибора из-за недостаточной теплопроводности и сравнительно высокой плотности материала хладопровода.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, и техническим результатом при ее использовании является увеличение времени автономной работы фотоприемного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что микроохладитель фотоприемного устройства содержит закрепленную в корпусе заполненную аккумулирующим холод материалом накопительную камеру, на торце которой расположен приемник излучения, а в отверстие в ее основании вмонтирована трубка подачи хладагента, причем торцевая и боковая стенки накопительной камеры выполнены из бериллия. В частном случае выполнения в качестве аккумулирующего холод материала может быть использовано супертонкое кварцевое волокно.
Новым в предлагаемой полезной модели является изготовление из бериллия стенок накопительной камеры.
Выполненные из бериллия стенки накопительной камеры - эффективный хладопровод с теплопроводностью в 3 раза выше теплопроводности меди при азотной температуре. Выбор материала с более высокой теплопроводностью, малой плотностью и теплоемкостью материала дает возможность увеличить время автономной работы прибора.
Сравнение характеристик предложенного материала бериллия и традиционно используемой меди дает возможность оценить увеличение времени автономной работы следующим образом.
Теплопроводность бериллия - 1600 Вт/мк, меди - 560 Вт/мк при 80 К; плотность бериллия - 1.848 г/см3, меди - 8,96 г/см3, теплоемкостью бериллия - 164,4 Дж/кг·к, меди - 244,3 Дж/кг·к).
При неизменном времени выхода на режим охлаждаемого приемника излучения до рабочей температуры применение бериллия дает возможность увеличить размеры накопительной камеры, что в свою очередь увеличивает объем хладагента в накопительной камере, и как следствие - время испарения жидкого хладагента (азота). Время удержания ФПУ на уровне рабочей температуры криостатирования (около 80 К) определяется из уравнения баланса
где Е - Vρr - запас «холода» в накопителе ФПУ,
Q∑ - суммарный теплоприток,
τ - время испарения хладагента (азота),
r - скрытая теплота испарения хладагента (азота),
r=198 Дж/г,
V - объем накопителя,
ρ - плотность жидкого азота,
ρ=0,808 г/см3,
Из формулы (2) видно, что время испарения хладагента прямо пропорционально увеличению объема хладагента. Изменение суммарного теплопритока конструкции (за счет удлинения накопителя) незначительно и при расчетах можно пренебречь. Охлаждаемой массой супертонкого кварцевого волокна также можно пренебречь из-за его малой плотности = 0,02 г/см3.
Плотность бериллия 4,8 раза меньше чем плотность меди (материал накопителя у существующих аналогов), а теплоемкость в 1,5 раза меньше, а значит охлаждаемая масса в медном эквиваленте накопителя из бериллия тех же габаритов в 7 раз меньше.
Учитывая вышеизложенное можно считать, что объем накопительной камеры, а, следовательно, и время автономной работы можно увеличить в несколько раз без ухудшения других теплофизических параметров ФПУ (времени охлаждения до заданной температуры).
В качестве аккумулирующего холод наполнителя накопительной камеры целесообразно использовать супертонкое кварцевое волокно из-за его незначительной плотности и высокой адгезионной способности, способной удерживать хладагент (жидкий азот) в накопительной камере независимо от пространственного положения ФПУ.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема фотоприемного устройства.
Фотоприемное устройство содержит корпус 1 и закрепленную в нем накопительную камеру, торцевая 2 и боковая 3 стенки которой выполнены из бериллия. В отверстие в основании 4 вмонтирована трубка 5, предназначенная для подачи хладагента в накопительную камеру. Снаружи накопительной камеры на торцевой поверхности 2 расположен приемник излучения 6, внутренняя полость накопительной камеры заполнена супертонким кварцевым волокном 7.
В процессе работы ФПУ происходит захолаживание приемника излучения до криогенной рабочей температуры микрохолодильником, работающим от баллона высокого давления, заполненного хладагентом, в частности, азотом. Струя сжиженного газа через трубку подачи хладагента поступает в накопительную камеру, на торцевой поверхности которой расположен приемник излучения. Благодаря выполнению стенок накопительной камеры из бериллия, обладающего меньшей плотностью, меньшей теплоемкостью и большей теплопроводностью по сравнению с традиционно используемыми материалами (медью, коваром, нержавеющей сталью) обеспечивается возможность увеличения объема накопительной камеры и как следствие увеличение времени его автономной работы без уменьшения быстродействия ФПУ.
Предложенная конструкция была разработана для охлаждаемого дроссельным микрохолодильником «брызгающего типа» быстродействующего матричного фотоприемного устройства на основе полупроводникового материала InSb, применяемого для обнаружения объектов в инфракрасном диапазоне. Основные элементы конструкции были изготовлены из следующих материалов: корпус - из титанового сплава ВТ6С, накопительная камера - из берилия, в качестве материала входного окна использовался Ge. В отверстие в основании накопительной камеры вставлялась трубка, крепление которой осуществлялось приклейкой клеем «Криосил». Изготовление деталей из бериллия производилось методами прецизионной механической обработки на токарном станке с ЧПУ при соблюдении соответствующих норм санитарной безопастности. После изготовления деталей соединение элементов конструкции между собой, а также крепление приемника излучения на торцевую поверхность накопительной камеры, проводилось при помощи клея, работающего при криогенных температурах (например криотек, криосил, УК-1). Использование для изготовления накопительной камеры (торцевой и боковой стенки) бериллия, обладающего более высокой теплопроводностью, малой плотностью и теплоемкостью материала, позволяет увеличить объем накопительной камеры без увеличения охлаждаемой массы прибора.
Таким образом, в предложенной конструкции происходит быстрое охлаждение приемника излучения за счет накопителя, изготовленного из бериллия, обладающего высокой теплопроводностью. Увеличенное время автономной работы реализовано за счет увеличения объема накопительной камеры, заполненной супертонким кварцевым волокном, способным удерживать хладагент (жидкий азот) в накопительной камере независимо от пространственного положения ФПУ.
Claims (2)
1. Фотоприемное устройство, содержащее закрепленную в корпусе с входным окном и заполненную аккумулирующим холод материалом накопительную камеру, на торце которой расположен приемник излучения, а в отверстие в её основании вмонтирована трубка подачи хладагента, причем торцевая и боковая стенки накопительной камеры выполнены из бериллия.
2. Фотоприемное устройство по п. 1, отличающееся тем, что аккумулирующий холод материал выполнен из супертонкого кварцевого волокна.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149347/28U RU160522U1 (ru) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Фотоприемное устройство |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149347/28U RU160522U1 (ru) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Фотоприемное устройство |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU160522U1 true RU160522U1 (ru) | 2016-03-20 |
Family
ID=55660942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149347/28U RU160522U1 (ru) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Фотоприемное устройство |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU160522U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170234U1 (ru) * | 2016-11-02 | 2017-04-18 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Фотоприемное устройство |
| RU173645U1 (ru) * | 2017-04-14 | 2017-09-04 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Фотоприемное устройство с хладопроводом |
-
2015
- 2015-11-18 RU RU2015149347/28U patent/RU160522U1/ru active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170234U1 (ru) * | 2016-11-02 | 2017-04-18 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Фотоприемное устройство |
| RU173645U1 (ru) * | 2017-04-14 | 2017-09-04 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Фотоприемное устройство с хладопроводом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU160522U1 (ru) | Фотоприемное устройство | |
| Bai et al. | Development of cryogenic loop heat pipes: A review and comparative analysis | |
| Zhang et al. | Visualization study on the heat and mass transfer in the evaporator-compensation chamber of a loop heat pipe | |
| CN109655227A (zh) | 一种低焓电弧加热器气流焓值诊断系统及诊断方法 | |
| CN202453310U (zh) | 溶液雾化闪蒸实验测试装置 | |
| Mukai et al. | Novae as a Class of Transient X-ray Sources | |
| Gao et al. | Chinese SPRIGT realizes high temperature stability in the range of 5–25 K | |
| CN104019903B (zh) | 黑体辐射源的黑体空腔结构 | |
| CN105890766A (zh) | 适用于真空低温环境下的黑体辐射源 | |
| CN102495101B (zh) | 吸热型碳氢燃料高温裂解的热沉测定装置及其测定方法 | |
| RU170234U1 (ru) | Фотоприемное устройство | |
| CN204027702U (zh) | 黑体辐射源的黑体空腔结构 | |
| Feng et al. | Experimental investigation on operating instability of a dual compensation chamber loop heat pipe | |
| CN207157535U (zh) | 一种环境监测无人机 | |
| Colbert et al. | ABI cooler system flight module performance | |
| Wilder et al. | Heat-Transfer Measurements on Hemispheres in Hypersonic Flight Through Air and CO 2 | |
| Dongbin et al. | Measurements of gas temperature and atomic oxygen density in the arc-heated wind tunnel based on TDLAS | |
| CN207199577U (zh) | 半导体制程用的温度调节装置 | |
| Gully | Superfluid helium heat pipe | |
| Mason et al. | A microscope cold stage with temperature control | |
| RU113566U1 (ru) | Радиационный холодильник | |
| CN214408546U (zh) | 一种真密度仪的测试气体与样品仓同源恒温系统 | |
| Gam et al. | Calibration of thermistors for precision temperature measurements | |
| Rashis | Preliminary Indications of the Cooling Achieved by Ejecting Water Upstream from the Stagnation Point of Hemispherical, 80 Degree Conical, and Flat-faced Nose Shapes at a Stagnation Temperature of 4,000 Degrees F | |
| Bo-tao et al. | Central Propellant Deflection Angle Model of Pintle Injector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD1K | Correction of name of utility model owner |