[发明专利]一种基于集成式杜瓦组件变温测试制冷结构的控温方法

摘要

本发明公开了一种基于集成式杜瓦组件变温测试制冷结构的控温方法，所述的集成式杜瓦组件变温测试制冷结构包括环氧拉杆柄、环氧拉杆、液氮腔密封盖板、外壳、液氮存储腔、杜瓦一体支撑小端密封盖板、芯柱、定杆帽、液氮托盘、冷头、测温铂电阻、引线、引线环、杜瓦一体支撑密封底板、加热电阻、杜瓦一体支撑大端密封盖板。本发明设计了一种通过调节液氮面与冷平台不同距离量来实现测试温度达到85‑130K的制冷结构，通过热量补偿实现对测试温度精确控制；本发明在整个测试过程不受制冷机压缩机振动及电磁干扰，测试精度高，结果稳定；本发明适用于采用了直线型脉冲管制冷机与探测器耦合集成式杜瓦组件探测器性能过程测试。

主权项

一种基于集成式杜瓦组件变温测试制冷结构的控温方法，所述的集成式杜瓦组件变温测试制冷结构包括环氧拉杆柄(1)、环氧拉杆(2)、液氮腔密封盖板(3)、外壳(4)、液氮存储腔(5)、杜瓦一体支撑小端密封盖板(6)、芯柱(7)、定杆帽(8)、液氮托盘(9)、冷头(10)、测温铂电阻(11)、引线(12)、引线环(13)、杜瓦一体支撑密封底板(14)、加热电阻(15)、杜瓦一体支撑大端密封盖板(16)、待测试杜瓦(17)，其特征在于包括以下步骤：1)将由待测试杜瓦及变温测试制冷结构所组成的密封腔体进行抽真空，在该腔体内部真空达到1×10^‑4Pa后，将刻有刻度的环氧拉杆(2)推到芯柱(7)底部，此时开始灌入液氮，并实时记录杜瓦冷平台(1703)上的测温二极管的数值可监控整个降温过程，在经过t₁Min时间的液氮冷却后，待测杜瓦(17)内已达到热平衡状态，此时记录杜瓦冷平台上温度T₁和刻度L₁；2)待液氮存储腔(5)内液氮蒸发完后，将杜瓦冷平台的温度恢复到室温状态，再开始下一次测试，将环氧拉杆(2)拉到L2刻度，并持续灌入液氮，直至t₂min后,杜瓦内部达到热平衡，此时记录杜瓦探测器基板的温度T₂，当环氧拉杆(2)拉到L2刻度时，整个液氮存储腔(5)内充满液氮，而芯柱(7)被液氮托盘(9)分成两部分，液氮托盘(9)侧壁面与芯柱(7)内壁面之间存在0.2mm的间隙，既利于环氧拉杆(2)的推拉，也可由于毛细作用阻止液氮向下流动，因此芯柱(7)上部分充满液氮，下部分没有液氮，此时冷量传输途径为液氮冷量通过液氮托盘(9)侧面及芯柱(7)薄壁传输到冷头(10)，通过冷链(1701)将冷量传输到杜瓦冷平台及探测器，从而达到冷却探测器的目的；3)由环氧拉杆(2)的长度ΔL与ΔΤ为线性关系，即式中：λ为芯柱(7)的导热系数，A为芯柱(7)薄壁的横截面积，Q为杜瓦(17)漏热，ΔL为环氧拉杆(2)推拉的长度变化量，△T＝(T₂‑T₀)‑(T₁‑T₀)＝T₂‑T₁，T₀为液氮温度，T₁为环氧拉杆(2)将液氮托盘(9)推到芯柱(7)的底部时由待测杜瓦(17)冷平台上二极管所测温度值，T₂为环氧拉杆(2)将液氮托盘(9)拉到芯柱(7)的上部时由待测杜瓦(17)冷平台上二极管所测温度值；因此在环氧拉杆(2)上端(201)区域刻上一定的分度值，该分度值代表了的分度，通过拉动不同刻度来调节不同液氮冷却量，实现精确控制所需的制冷温度；4)为了保证所需的测温精度，在冷头(10)上贴了测温铂电阻(11)和加热电阻(15)，其中测温铂电阻(11)用于监测冷头(10)的温度，当冷头(10)温度过低时，可通过加热电阻(15)加热得到热量Q,对热量进行补偿，即Q_总＝Q_传导+Q_加热，其中Q_加热＝I²·R·t，式中，I为加热电阻(15)通入电流，R为加热电阻的阻值，t为加热电阻通电加热时间，由公式从而达到精确控制测量温度。