RU2204812C1 - Infrared radiation detector - Google Patents
Infrared radiation detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204812C1 RU2204812C1 RU2001125404/28A RU2001125404A RU2204812C1 RU 2204812 C1 RU2204812 C1 RU 2204812C1 RU 2001125404/28 A RU2001125404/28 A RU 2001125404/28A RU 2001125404 A RU2001125404 A RU 2001125404A RU 2204812 C1 RU2204812 C1 RU 2204812C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- crystal
- filled
- cryostat
- inner inlet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к фоточувствительным приборам, предназначенным для обнаружения теплового излучения, в частности к охлаждаемым полупроводниковым приемникам инфракрасного (ИК) излучения. The present invention relates to photosensitive devices designed to detect thermal radiation, in particular to cooled semiconductor infrared (IR) radiation detectors.
Известен приемник ИК излучения, содержащий вакуумированный криостат (сосуд Дьюара) и газовую криогенную машину (ГКМ), причем внутренний цилиндр криостата используется как держатель кристалла с фоточувствительными элементами (ФЧЭ) и одновременно служит как холодный палец ГКМ (так называемая интегральная стыковка криостата и ГКМ) (см. з. ЕР 0339836 А2, МПК 4 F 25 В 9/00, 1989 г.). При этом обеспечивается хорошая теплоизоляция между охлаждаемым внутренним цилиндром и внешней стенкой криостата за счет наличия между ними вакуумированной полости, однако, поскольку криостат выполняется металлическим, со временем из-за дегазации и натекания вакуум ухудшается, что приводит к выходу из строя всего прибора. Кроме того, такая конструкция подвержена влиянию вибрации и электромагнитных наводок, которые передаются по холодному пальцу при работе ГКМ и могут существенно ухудшить выходные параметры приемника. A known infrared radiation receiver containing a vacuum cryostat (Dewar vessel) and a gas cryogenic machine (GCM), the inner cylinder of the cryostat is used as a crystal holder with photosensitive elements (PSE) and at the same time serves as a cold finger GKM (the so-called integrated docking of the cryostat and GKM) (see З. EP 0339836 A2, IPC 4 F 25
Известен приемник ИК излучения, содержащий закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара, снабженный входными окнами, напротив которых на охлаждаемом держателе расположен кристалл с фоточувствительными элементами, и диафрагму, а герметичная полость, образованная держателем, сосудом Дьюара и оправой, заполнена осушенным газом (см. свид. на полезную модель РФ 14666, МКИ 7 G 01 J 5/02). Такая конструкция обеспечивает более высокую надежность прибора, однако не устраняет вибрации и электромагнитные наводки. Кроме того, при охлаждении прибора ГКМ часть мощности непроизводительно расходуется на охлаждение держателя. A known infrared radiation receiver containing a vacuum-mounted Dewar vessel fixed in a frame is provided with entrance windows, opposite which there is a crystal with photosensitive elements and a diaphragm on the cooled holder, and the sealed cavity formed by the holder, Dewar vessel and the frame is filled with dried gas (see certificate on utility model of the Russian Federation 14666, MKI 7 G 01 J 5/02). This design provides higher reliability of the device, but does not eliminate vibration and electromagnetic interference. In addition, when cooling the GKM device, part of the power is unproductively spent on cooling the holder.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение фотоэлектрических параметров приемника за счет уменьшения вибрации и устранения электромагнитных наводок. The technical result of the invention is to improve the photoelectric parameters of the receiver by reducing vibration and eliminating electromagnetic interference.
Указанный технический результат достигается тем, что в приемнике ИК излучения, содержащем криостат, выполненный в виде закрепленного в оправе и снабженного внешним и внутренним входными окнами вакуумированного сосуда Дьюара, и газовую криогенную машину, холодный палец которой размещен в отверстии фланца, присоединенного к оправе, и установлен внутри криостата в полости, заполненной осушенным газом, причем кристалл с фоточувствительными элементами расположен в газонаполненной полости и установлен в непосредственной близости от холодного пальца. В частных случаях выполнения полость вокруг холодного пальца может быть дополнительно заполнена теплоизоляционным материалом, а кристалл с фоточувствительными элементами закреплен на внутреннем входном окне сосуда Дьюара или на теплоизоляционном материале. Между внешним и внутренним входными окнами вакуумированного сосуда Дьюара может быть расположена диафрагма, установленная на внутреннем входном окне. The specified technical result is achieved by the fact that in the infrared radiation receiver containing a cryostat, made in the form of a vacuum mounted Dewar vessel fixed in a frame and provided with external and internal input windows, and a gas cryogenic machine, the cold finger of which is placed in the hole of the flange attached to the frame, and mounted inside a cryostat in a cavity filled with dried gas, the crystal with photosensitive elements located in a gas-filled cavity and installed in the immediate vicinity of the cold th finger. In particular cases of execution, the cavity around the cold finger can be additionally filled with heat-insulating material, and a crystal with photosensitive elements is mounted on the internal input window of the Dewar vessel or on heat-insulating material. Between the outer and inner entrance windows of a dewar vessel, a diaphragm may be located mounted on the inner entrance window.
Кристалл с ФЧЭ расположен в газонаполненной полости, установлен в непосредственной близости от холодного пальца и при этом не связан с ним ни механически, ни электрически как в случае закрепления его на внутреннем входном окне сосуда Дьюара, так и при закреплении на теплоизоляционном материале, что из-за наличия массивного фланца практически полностью исключает вибрационное и электромагнитное воздействие при работе ГКМ. A crystal with an PSE is located in a gas-filled cavity, installed in the immediate vicinity of a cold finger, and is neither mechanically nor electrically connected to it either when it is fixed on the internal entrance window of a Dewar vessel or when it is mounted on a heat-insulating material, which due to the presence of a massive flange, it almost completely eliminates the vibration and electromagnetic effects during the operation of the gas condensate field.
Заполнение полости вокруг держателя теплоизолирующим материалом, например пористой стеклокерамикой, подавляет конвективный теплообмен, что способствует снижению теплопритока к охлаждаемым элементам конструкции и уменьшению времени выхода на режим криостатирования. Filling the cavity around the holder with insulating material, such as porous glass ceramics, suppresses convective heat transfer, which helps to reduce heat gain to the cooled structural elements and reduce the time it takes to enter the cryostat mode.
Расположение диафрагмы между входными окнами сосуда Дьюара в вакуумированном объеме делает возможным размещение внутреннего входного окна в непосредственной близости от кристалла с ФЧЭ, что позволяет уменьшить газонаполненный объем и длину внутренней стенки сосуда Дьюара, охлаждаемой до температуры криостатирования. При этом уменьшается охлаждаемая масса, нагрузка на охлаждающую систему и в конечном счете время выхода на заданный режим охлаждения. The location of the diaphragm between the entrance windows of the Dewar vessel in the evacuated volume makes it possible to place the internal entrance window in the immediate vicinity of the crystal with PSE, which allows to reduce the gas-filled volume and the length of the inner wall of the Dewar vessel, cooled to the cryostat temperature. This reduces the cooled mass, the load on the cooling system and, ultimately, the time to reach the specified cooling mode.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на фиг. 1 представлена схема заявленного устройства, в которой кристалл с ФЧЭ закреплен на внутреннем входном окне сосуда Дьюара, на фиг.2 - установлен на теплоизоляционном материале. The essence of the invention is illustrated by drawings, in FIG. 1 is a diagram of the claimed device, in which a crystal with PSE is mounted on the inner input window of a Dewar vessel, and FIG. 2 is mounted on a thermal insulation material.
Приемник ИК излучения состоит из закрепленного в оправе 1 вакуумированного сосуда Дьюара 2, снабженного наружным и внутренним входными окнами 3 и 4 соответственно. К оправе 1 присоединен фланец 5, в отверстии которого размещен холодный палец 6 газовой криогенной машины 7, полость вокруг которого внутри криостата заполнена осушенным газом. В частных случаях выполнения полость может быть дополнительно заполнена теплоизоляционным материалом 8. Кристалл с ФЧЭ 9 расположен в газонаполненной полости, установлен в непосредственной близости от холодного пальца и закреплен на внутреннем входном окне 4 сосуда Дьюара (см. фиг.1) или на теплоизоляционном материале (см. фиг. 2). Кроме того, между внешним и внутренним входными окнами вакуумированного сосуда Дьюара может быть расположена диафрагма 10, установленная на внутреннем входном окне 4. The IR radiation receiver consists of a Dewar
В процессе работы прибора происходит охлаждение до криогенных температур кристалла газовой криогенной машиной. При этом из-за движения поршня-вытеснителя в тонкостенном холодном пальце и работы электропривода компрессора в известных устройствах на кристалл через палец передаются вибрации и электромагнитные наводки, которые ухудшают фотоэлектрические параметры прибора. В предложенной конструкции кристалл с ФЧЭ не связан ни механически, ни электрически с холодным пальцем из-за наличия массивного фланца, который устраняет нежелательное воздействие от работы ГКМ и тем самым улучшает выходные характеристики приемника. During operation of the device, the crystal is cooled to cryogenic temperatures by a gas cryogenic machine. In this case, due to the movement of the displacing piston in the thin-walled cold finger and the operation of the compressor electric drive in known devices, vibrations and electromagnetic pickups are transmitted through the finger to the crystal through the finger, which degrade the photoelectric parameters of the device. In the proposed design, the crystal with the PSE is not connected either mechanically or electrically with a cold finger due to the presence of a massive flange, which eliminates the unwanted effect from the operation of the gas condensate field and thereby improves the output characteristics of the receiver.
При использовании в конструкции теплоизоляционного материала произойдет снижение теплопритока к охлаждаемым элементам, так как в этом случае он будет обусловлен не конвективным теплопереносом, а теплопроводностью системы осушенный газ - теплоизоляционный материал, которая определяется в основном теплопроводностью осушенного газа. Поэтому будет получен выигрыш во времени выхода на требуемый температурный режим. When used in the construction of a heat-insulating material, there will be a decrease in heat inflow to the cooled elements, since in this case it will be determined not by convective heat transfer, but by the thermal conductivity of the drained gas - heat-insulating material system, which is determined mainly by the thermal conductivity of the dried gas. Therefore, a gain will be obtained in the time required to reach the required temperature regime.
Предложенная конструкция разработана для приемников ИК излучения с матрицами ФЧЭ из силицида платины. Стеклянный сосуд Дьюара с сапфировыми окнами герметично приварен к металлической оправе, которая также герметично присоединена к фланцу. Холодный палец ГКМ ⌀ 6 мм и толщиной стенки ~ 0,1 мм установлен в отверстии фланца толщиной ~ 2 мм, причем это соединение может быть выполнено через упругий элемент, например сильфон. Кристалл с матрицей ФЧЭ приклеен к внутреннему окну сосуда Дьюара. Сосуд Дьюара вакуумирован до 10-6 мм рт. ст., а расстояние между кристаллом и холодным пальцем составляет ~ 1 мм, что обусловлено в основном технологическими возможностями. Герметичная полость вокруг холодного пальца заполнена осушенным азотом и пористой (~ 95 %) стеклокерамикой, например, марки ТЗМК. Размещение кристалла на теплоизоляционном материале может осуществляться как непосредственно приклеиванием на него, так и через шайбы или другие крепежные детали, удобные для сборки или юстировки прибора.The proposed design was developed for infrared detectors with PSE matrices made of platinum silicide. A glass Dewar vessel with sapphire windows is hermetically welded to a metal frame, which is also hermetically attached to the flange. GKM cold finger ⌀ 6 mm and a wall thickness of ~ 0.1 mm is installed in the hole of the flange with a thickness of ~ 2 mm, and this connection can be made through an elastic element, such as a bellows. A crystal with a PSE matrix is glued to the inner window of a Dewar vessel. The Dewar vessel is evacuated to 10 -6 mm RT. Art., and the distance between the crystal and the cold finger is ~ 1 mm, which is mainly due to technological capabilities. The tight cavity around the cold finger is filled with dried nitrogen and porous (~ 95%) glass ceramics, for example, TZMK brand. Placement of the crystal on the heat-insulating material can be carried out either directly by gluing to it, or through washers or other fasteners convenient for assembly or adjustment of the device.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001125404/28A RU2204812C1 (en) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | Infrared radiation detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001125404/28A RU2204812C1 (en) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | Infrared radiation detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2204812C1 true RU2204812C1 (en) | 2003-05-20 |
Family
ID=20253190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001125404/28A RU2204812C1 (en) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | Infrared radiation detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2204812C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192540U1 (en) * | 2019-07-23 | 2019-09-23 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Cooled planar photodiode based on indium antimonide crystals |
-
2001
- 2001-09-18 RU RU2001125404/28A patent/RU2204812C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192540U1 (en) * | 2019-07-23 | 2019-09-23 | Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Cooled planar photodiode based on indium antimonide crystals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5934082A (en) | Indirect cooling system for an electrical device | |
US10451529B2 (en) | Cryogenic systems and methods | |
US5018359A (en) | Cryogenic refrigeration apparatus | |
US5177364A (en) | Infrared detector construction including a getter and method for manufacturing same | |
JPH10505682A (en) | Radiation detector cooled at low temperature by closed cycle gas | |
Naumov et al. | A closed-cycle cryostat for optical and Mössbauer spectroscopy in the temperature range 4.2–300 K | |
RU2204812C1 (en) | Infrared radiation detector | |
JPH04315017A (en) | Remote-ignition high-frequency getter used in dewar of metal infrared-ray detector | |
CN112213433A (en) | Low-temperature gas chromatography column box | |
WO2023226460A1 (en) | Closed-loop refrigerant gas cooling device | |
RU2194254C1 (en) | Device for receiving ultraviolet radiation | |
EP1523044B1 (en) | Imaging apparatus | |
RU2213941C1 (en) | Infrared radiation detector | |
RU14666U1 (en) | INFRARED RADIATION RECEIVER | |
JP2991566B2 (en) | Physical property measurement device under magnetic field | |
RU10877U1 (en) | IR RADIO RECEIVER | |
RU2262776C1 (en) | Infrared detector | |
RU53772U1 (en) | INFRARED RADIATION RECEIVER (OPTIONS) | |
JPH01250026A (en) | Infrared detecting device | |
JPH05243042A (en) | Cooling equipment for superconducting coil | |
JPH0674819A (en) | Freezing device | |
JPH07139464A (en) | Cryopump | |
JPH0632588Y2 (en) | Infrared detector | |
JPS643171Y2 (en) | ||
JPH10293167A (en) | Dewar for electronic spin resonance device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060919 |