[实用新型]一种空间相机主动制冷真空密封焦面组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及相机密封装置领域，具体涉及一种空间相机主动制冷真空密封焦面组件。

背景技术

观测暗弱目标的空间天文相机积分时间长，对探测器噪声抑制的要求很高，一般采用制冷探测器的方式降低探测器暗电流，提高相机信噪比。热电制冷(Thermo-Electric Cooling,TEC)技术是利用帕尔帖效应的一种制冷方法,它不需要任何工质,无活动部件,结构简单,非常适宜于航天相机焦面的制冷应用，但是航天制冷焦面在地面进行测试试验时，制冷焦面温度一般低于环境露点，水汽凝结到低温探测器表面严重影响测试试验效果，甚至可能损坏航天探测器。

为消除凝露凝霜现象，航天相机在地面上测试试验时一般将焦面箱存放在氮气柜中，使焦面内充入氮气，并利用干燥剂吸收水分。但这种方式对于需要长时间进行测试试验的天文相机，水汽会慢慢进入箱体，影响测试效果，并且干燥剂的粉末会污染焦面，不利于航天应用。

传统的航天相机焦面箱一般采用导热性能好的铝合金材料。但对于制冷温度很低的天文相机焦面来说，铝合金的良好导热性会使密封玻璃窗口的温度降低至露点温度以下，使水汽凝结到玻璃窗口上，不利于测试试验，同时铝合金与热电制冷器的热膨胀系数不匹配，会使热电制冷器产生较大的热应力，降低焦面安全性。

实用新型内容

为解决现有低温焦面水汽凝结的技术问题，本实用新型提供了一种主动制冷、真空密封的空间相机主动制冷真空密封焦面组件，能够将探测器制冷到-60℃以下，有效解决传统相机焦面探测器制冷时的水汽污染问题。

本实用新型所提供的技术解决方案是：

一种空间相机主动制冷真空密封焦面组件，包括焦面箱修切垫片1、压 圈2、真空玻璃窗3、真空焦面箱体4、真空密封接插件7、制冷组件、焦面箱底座10、焦面箱底板11、热管12、中继箱体13、热敏电阻和热电制冷器14；真空焦面箱体4的前端设有入光孔，入光孔之外的边缘设有凸台，真空玻璃窗3通过压圈2密封压紧入光孔，压圈2的前端设置有焦面箱修切垫片1；真空焦面箱体4的侧面设有插件孔；真空焦面箱体4的侧面设有真空抽气接口15和真空度计接口16；制冷组件设置在焦面箱底座10的空腔中；制冷组件包括冷屏窗口5、冷屏6、主动制冷CCD组件8和冷屏底板9；冷屏6的前端设有缺口，冷屏窗口5安装在缺口内；冷屏底板9设有窗口，主动制冷CCD组件8设置在冷屏6和冷屏底板9之间，主动制冷CCD组件8背面安装的热电制冷器14和热敏电阻穿过冷屏底板9的窗口伸出冷屏底板9外，冷屏底板9的背面设有多个热电制冷器14和热敏电阻，主动制冷CCD组件8、热敏电阻和热电制冷器14通过真空焦面箱体4侧面的插件孔与真空密封接插件7连接；制冷组件、焦面箱底座10、焦面箱底板11、热管12均设置在真空焦面箱体4和中继箱体13组成的腔体内；焦面箱底板11设置在焦面箱底座10的后方，焦面箱底板11的背面设置有热管12，采用焦面箱底座10和焦面箱底板11密封真空焦面箱体4后端；真空焦面箱体4和真空玻璃窗3的接触面、真空焦面箱体4和焦面箱底座10的接触面、焦面箱底座10和焦面箱底板11的接触面上均设有密封圈。

进一步地，真空焦面箱体4材料为钛合金。钛合金较低的热传导系数能够有效提高真空玻璃窗口温度，防止水汽凝结到玻璃窗口上。

进一步地，真空密封接插件7截面为跑道形圆截面，真空密封接插件7截面设有橡胶垫17。保证与外界电连接部分的真空密封性。

进一步地，真空焦面箱体4的四周均匀设置有八个凸耳，中继箱体13的四周设置有八个螺钉通孔，所述真空焦面箱体4通过螺钉分别与中继箱体13固定连接。

进一步地，焦面箱底板11采用热膨胀系数可调制的钼铜合金底板。选择与热电制冷器(TEC)材料热膨胀系数匹配的钼铜合金材料作为焦面底板，解决了大温差条件下TEC的热应力问题，满足了航天相机对焦面箱高刚度、高强度和高可靠性的要求。

进一步地，冷屏底板9的背面设有四个热电制冷器14和四个热敏电阻；主动制冷CCD组件8背面安装的热电制冷器14和热敏电阻数量均为两个。

进一步地，真空焦面箱体4与中继箱体13之间设有隔热垫。

进一步地，主动制冷CCD组件8基板为氮化铝陶瓷，感光面外的其他表面镀金处理，减小了辐射换热。

进一步地，冷屏6和冷屏底板9的内外表面均进行镀金处理，焦面箱底板11面向主动制冷CCD组件8的一侧镀金处理，减小了辐射换热。

进一步地，热管12与焦面箱底板11的接触面间涂覆导热硅脂，以减小接触热阻。

本实用新型的优点为：