[发明专利]一种制冷型sCMOS科学相机的真空密封舱

说明书

本发明提供了一种制冷型sCMOS科学相机的真空密封舱，涉及光学成像技术领域。该制冷型sCMOS科学相机的真空密封舱包括窗口玻璃（2）、密封前盖（3）、信号输出电路板（6）、密封底座（9）、制冷电源接口（10）和单向阀（11），密封前盖（3）安装在密封底座（9）上，半导体制冷器（7）冷端通过冷凝块（5）与图像传感器电路板（4）底部相连接，其热端与密封底座（9）相连接，图像传感器电路板（4）底部与冷凝块（5）之间还设有高导热率的垫片，窗口玻璃（2）安装在密封前盖（3）上，且窗口玻璃（2）上还安装有除雾导电膜（1）。本发明可将较多的sCMOS图像传感器信号引出至真空密封舱外，稳定性好，加工难度低，降低了成本。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种制冷型sCMOS科学相机的真空密封舱。

背景技术

制冷型科学相机具有低噪声、高动态范围等优点，其工作时需要对成像传感器芯片进行制冷，在湿度一定的条件下，当制冷温差达到一定程度后，传感器芯片及其电路上容易结成水汽，轻则影响成像，重则损坏电路，因此需要将成像传感器及相关电路密封在一个真空环境中，避免上述问题。密封的同时需要将传感器信号及制冷部件的电源线引出。现有的相机传感器密封方法主要有：1、电路板密封法，如专利号CN109769364A公开了一种用于电路板密封的密封组件及方法，将成像传感器安装在电路板上，电路板对外用常规连接器连接，电路板与金属腔体之间通过橡胶圈密封，真空密封舱充干燥气体或抽真空，这种方法的主要缺点在于电路板结构强度较低，且与真空密封舱的金属结构之间的热膨胀系数有一定差异，其长期稳定性相对较差；2、金属密封法，成像传感器安装在真空密封舱内，传感器的信号通过陶瓷材料的电路板（或真空接插件）转接到真空密封舱外，陶瓷材料电路板（或真空接插件）与金属腔体之间采用焊接的方式密封，密封前盖与密封基座之间采用金属垫片进行密封，或者不用铜垫片，密封基座直接采用铜材质实现密封，当图像传感器为sCMOS传感器时信号较多，此种方法不易实现，同时金属密封处的生产及装配工艺要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制冷型sCMOS科学相机的真空密封舱，通过刚柔结合的信号输出电路板代替真空接插件和陶瓷电路板减小了信号接口的尺寸，可将较多的sCMOS图像传感器信号引出至真空密封舱外；刚柔结合板的刚性部分与密封胶结合的密封性较好，保证了真空密封舱的长期稳定性；密封前盖与密封底座之间采用氟橡胶密封圈和真空油脂灌注的方式密封，稳定性较好；整体加工和工艺难度降低，成本降低。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制冷型sCMOS科学相机的真空密封舱，包括窗口玻璃、密封前盖、信号输出电路板、密封底座、制冷电源接口和单向阀，其中：

所述密封前盖安装在密封底座上；

所述密封前盖与密封底座之间设有密封圈，形成真空密封舱，密封圈上涂有真空油脂；

所述真空密封舱内设有图像传感器电路板和半导体制冷器；

所述图像传感器电路板包括对真空密封舱内温湿度和气压进行监测的温湿度传感器及气压传感器，且通过若干个插座与信号输出电路板连接，插座数量随输出信号数量的多少而定，可能为一个或多个；

所述图像传感器电路板上还设有用于接触半导体制冷器的开口；

所述半导体制冷器冷端通过冷凝块与图像传感器电路板底部相连接，其热端与密封底座相连接；

所述图像传感器电路板底部与冷凝块之间还设有高导热率的垫片；

所述信号输出电路板两端及中间部位均为刚性电路板，所述刚性电路板之间通过柔性电路板连接；

所述信号输出电路板、制冷电源接口和单向阀均通过密封胶固定在密封底座上，所述单向阀通过密封胶与密封底座形成密封，可通过抽气泵对真空密封舱进行抽气，通过螺钉和涂抹真空油的橡胶圈将单向阀的气孔密封，还可在螺钉与单向阀之间涂抹密封胶进行二次密封；