[实用新型]红外杜瓦组件窗口与低温光学系统的耦合结构

说明书

本专利公开了一种红外杜瓦组件窗口与低温光学系统的耦合结构。红外杜瓦组件窗口与低温光学系统的耦合结构包括窗口帽内胆、隔热波纹管、窗口安装板、红外窗口、低温光学系统安装架、热耦合层。本专利在红外遥感仪器的低温光学系统中引入一种红外杜瓦组件低温窗口的实现方法，该方法中通过一种新型耦合结构实现杜瓦窗口与低温光学系统的耦合，并利用低温光学系统冷量对杜瓦窗口进行制冷降温，最终实现降低窗口自发辐射对系统背景噪声影响的目的。同时结构中增加的柔性隔热波纹管结构，可有效抑制低温光学系统冷量向杜瓦方向的传导以及避免杜瓦组件光学配准安装与窗口热耦合安装间的安装过定位问题。

技术领域

本专利涉及红外探测器杜瓦组件技术及低温光学技术，具体是指一种用于降低探测器背景辐射的红外杜瓦组件窗口与低温光学系统的耦合结构及实现方法。

背景技术

制冷型红外探测器组件在航天红外领域有着广泛的应用，红外传感器的探测性能是高空间分辨率红外遥感仪器重要的技术指标。随着波长向长波扩展和探测灵敏度的提高，红外探测器必须在深低温下才能工作。为了实现更长波段及更微弱信号的探测，红外红外遥感仪器一般需要通过降低自身红外辐射特征水平来降低系统背景噪声从而提高仪器的信噪比，最终提升外遥感仪器的探测性能。在红外遥感仪器研制中，特别是长波及甚长波红外遥感仪器的设计中，由于被探测目标的红外辐射特征信号微弱，一般通过低温光学系统来降低自身背景噪声，以实现对微弱红外信号的探测。通过对遥感仪器的光学系统中各部分的制冷降温来抑制物体温度自发辐射，使系统自身具备较低的背景噪声。

杜瓦作为红外探测器的封装形式，其在为探测器提供光、机、电、热等接口的同时，还具备为探测器提供机械保护及提供真空环境的功能。为保证杜瓦结构强度，一般采用金属材料对杜瓦进行制备。杜瓦的红外窗口气密焊接在杜瓦壳体上，其工作温度一般为常温或近室温温度环境。当封装有红外探测器的杜瓦组件安装至低温光学系统中后，室温工作杜瓦窗口的自发辐射将对低温光学系统背景噪声带来不利影响。在低温光学系统中，可通过将杜瓦光学窗口温度与低温光学系统工作温度保持一致的办法，解决杜瓦上光学窗口自发辐射对红外遥感仪器背景噪声影响。最有效的办法是将杜瓦窗口部分与冷光学系统进行热耦合，通过冷光学系统对窗口进行制冷降温，使窗口温度与冷光学系统一致。

在红外遥感仪器的低温光学系统对杜瓦窗口制冷降温中，存在两个主要问题。第一个问题是杜瓦窗口与低温光学系统热耦合后的杜瓦对冷光学系统降温的影响问题：通过低温光学系统对于杜瓦窗口直接制冷降温，将导致低温光学系统的冷量不可不免地通过杜瓦的金属壳体向室温杜瓦方向传导。由于杜瓦壳体为金属材料，传导热阻较小，冷光学系统冷量将向杜瓦传导，过多的冷量流失将导致低温光学系统无法正常降温，冷光学系统无法达到预期的工作温度。所以要求尽可能抑制低温光学系统向杜瓦的冷量流失。第二个问题是杜瓦内探测器与光学系统配准安装及杜瓦窗口与冷光学系统热耦合安装的安装过定位问题：在杜瓦与低温光学系统安装过程中，杜瓦组件首先应该与系统光路完成光学配准安装操作，完成该操作后杜瓦与光路的位置关系不应再变化。若再对杜瓦进行窗口与冷光学系统热耦合安装，此时刚性结构杜瓦壳体在热耦合安装时将不可避免的对光学配准安装产生过定位影响。综上所述，为降低低温光学系统中红外探测器杜瓦窗口自发辐射对红外遥感仪器背景噪声的影响，迫切需要一种红外杜瓦组件窗口与低温光学系统的耦合结构及实现方法。

发明内容

本专利的目的是提供一种红外杜瓦组件窗口与低温光学系统的耦合结构，本专利中通过在杜瓦结构中增加柔性波纹管结构，可有效抑制低温光学系统冷量向杜瓦的传导及避免杜瓦与低温光学系统安装中的过定位问题。

本专利的结构如图1所示，它包括：窗口帽内胆1、隔热波纹管2、窗口安装板3、红外窗口4、低温光学系统安装架5、热耦合层6。