分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種用于分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)。用于分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)主要由冷鏈座、冷帽、彈簧、固定銷和導熱硅脂組成。本專利在分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)制備方面引入了實現(xiàn)方法，來實現(xiàn)分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合。本專利結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，具有多自由度誤差補償功能，可實現(xiàn)分置式杜瓦和制冷機的高效熱耦合。本專利同樣適用于其他被動冷平臺與主動制冷冷源之間的高效熱耦合。
【專利說明】分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及制冷型紅外探測器杜瓦組件技術，具體是指一種用于分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)。
【背景技術】
[0002]紅外探測器杜瓦組件在紅外領域有著廣泛的應用。隨著波長向長波擴展和探測靈敏度的提高，紅外探測器必須在深低溫下才能工作。由于機械制冷具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、制冷量大、制冷時間短、制冷溫度可控范圍大等優(yōu)點，目前該類探測器在空間應用中大多采用機械制冷方式。這樣也使得其應用時大多采用杜瓦封裝形成制冷型紅外探測器組件。 [0003]目前制冷型紅外探測器組件多采用分置式工程杜瓦先將紅外探測器芯片封裝在其內(nèi)，然后再與制冷機耦合。這種實現(xiàn)方式具有如下優(yōu)點:(I)杜瓦和制冷機可以單獨研制，工藝不交叉，可以縮短生產(chǎn)周期；(2)制冷機與工程杜瓦之間具有較強的互換性；(3)分置式杜瓦與制冷機耦合后形成的紅外探測器制冷組件的可維修性強。分置式杜瓦的冷平臺和制冷機冷指的熱耦合國內(nèi)外報道很少。傳統(tǒng)的分置式杜瓦的冷平臺和制冷機冷指的熱耦合多采用銦片、碳紙和低溫膠。它們對耦合部分的尺寸精度(比如芯柱的深度、芯柱與冷平臺的垂直度、制冷機的冷指的長度、制冷機的圓周體與冷端面冷指的垂直度等)要求都很高，這些都大大降低了杜瓦和制冷機的成品率，增加了杜瓦與制冷機的成本和熱耦合裝配的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本專利的目的是提供一種用于分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)的分置式杜瓦的冷平臺和制冷機冷指的熱耦合存在的問題。
[0005]本專利的低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括:冷鏈座1、圓柱彈簧2、圓柱型銷釘3、圓柱型冷帽4、導熱硅脂5。其中圓柱彈簧2放置在冷鏈座I的圓型盲孔103處，導熱硅脂5涂抹在圓柱型冷帽4圓型盲孔402的內(nèi)壁，圓柱型冷帽4安放在圓柱彈簧2上端面，通過圓柱型銷釘3將圓柱型冷帽4與冷鏈座I連接起來。
[0006]所述的冷鏈座I為選用無氧銅材料，形狀如凸臺，由上下兩個圓柱組成。冷鏈座底面101，其平面度優(yōu)于0.04mm。冷鏈座上圓柱1_2其圓周側(cè)面預先留有腰型孔102，同時在冷鏈座上圓柱1-2中心有一個安放圓柱彈簧2的圓型盲孔103，圓型盲孔103的直徑比圓柱彈簧2外直徑大0.5mm-1mm ;冷鏈座I整體鍍金，金層厚度大于I μ m，鍍金后在冷鏈座底面101處理上厚度為0.lmm-0.2mm的伍德合金；如圖2所示，冷鏈座上圓柱1_2上表面與腰型孔上孔面的距離為LI，為0.;冷鏈座I的腰型孔102長度為L2，確定方法如下:
P ιηα V
L2 = - + ^1 + S1，其中Fmax為圓柱彈簧2壓縮到極限位置時能提供的力，K為圓柱
A
彈簧2的倔強系數(shù)，Dl為圓柱型銷釘3的直徑，δ i為長度余量，選取0.lmm-0.5mm ;冷鏈座I的圓型盲孔103底面與腰型孔下孔面的距離為L3，確定方法如下:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)，它包括:冷鏈座(I)、圓柱彈簧(2)、圓柱型銷釘(3)、圓柱型冷帽(4)和導熱硅脂(5)，其特征在于:圓柱彈簧(2)放置在冷鏈座(I)的圓型盲孔(103)處，導熱硅脂(5)涂抹在圓柱型冷帽(4)圓型盲孔(402)的內(nèi)壁，圓柱型冷帽(4)安放在圓柱彈簧(2)上端面，通過圓柱型銷釘(3)將圓柱型冷帽(4)與冷鏈座(I)連接起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的冷鏈座(I)選用無氧銅材料，形狀如凸臺，由上下兩個圓柱組成；冷鏈座底面(101)，其平面度優(yōu)于0.04mm ;冷鏈座上圓柱(1_2)其圓周側(cè)面有腰型孔(102)，在冷鏈座上圓柱(1-2)中心有一個安放圓柱彈簧(2)的圓型盲孔(103)，圓型盲孔(103)的直徑比圓柱彈簧(2)外直徑大0.5mm-1mm ;冷鏈座(I)整體鍍金，金層厚度大于I μ m，鍍金后在冷鏈座底面(101)處理上厚度為0.lmm-0.2mm的伍德合金；冷鏈座上圓柱(1_2)上表面與腰型孔上孔面的距離LI為0.
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的圓柱彈簧(2)采用碳素彈簧鋼材料，它的兩個圓柱端面的平行度優(yōu)于0.05mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的圓柱型銷釘(3)采用無氧銅材料，其直徑比冷鏈座上圓柱(1-2)圓周側(cè)面預先留有的腰型孔(102)寬度小0.
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的圓柱型冷帽(4)選用無氧銅材料，在其圓周側(cè)面留有兩個銷釘孔(401)，銷釘孔(401)比圓柱型銷釘(3)直徑小0.02mm-0.04mm ;同時在圓柱型冷帽(4)中心有一個安放圓柱彈簧(2)的圓型盲孔(402)，其直徑比冷鏈座上圓柱(1-2)外圓直徑大0.02mm-0.06mm ；圓柱形冷帽上表面(403)平面度優(yōu)于0.04mm,圓柱型冷帽(4)表面金層厚度大于I μ m ;圓柱型冷帽(4)的圓型盲孔(402)的直徑比冷鏈座上圓柱(1-2)外圓直徑大δ2，δ2選取0.08mm-0.1mm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機低溫熱耦合的彈性結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的導熱硅脂(5)選用APIEZON-N低溫導熱高真空脂。
【文檔編號】G01J5/02GK203455079SQ201320139966
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月26日
【發(fā)明者】張磊, 沈一璋, 孫聞, 郝振貽, 王煜宇, 管建安 申請人:中國科學院上海技術物理研究所