專利名稱：分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷型紅外探測(cè)器杜瓦組件技術(shù)，具體是指一種用于分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
紅外探測(cè)器杜瓦組件在紅外領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著波長(zhǎng)向長(zhǎng)波擴(kuò)展和探測(cè)靈敏度的提高，紅外探測(cè)器必須在深低溫下才能工作。由于機(jī)械制冷具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、制冷量大、制冷時(shí)間短、制冷溫度可控范圍大等優(yōu)點(diǎn)，目前該類探測(cè)器在空間應(yīng)用中大多采用機(jī)械制冷方式。這樣也使得其應(yīng)用時(shí)大多采用杜瓦封裝形成制冷型紅外探測(cè)器組件。目前制冷型紅外探測(cè)器組件多采用分置式工程杜瓦先將紅外探測(cè)器芯片封裝在其內(nèi)，然后再與制冷機(jī)耦合。這種實(shí)現(xiàn)方式具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)杜瓦和制冷機(jī)可以單獨(dú)研制，工藝不交叉，可以縮短生產(chǎn)周期；(2)制冷機(jī)與工程杜瓦之間具有較強(qiáng)的互換性；(3)分置式杜瓦與制冷機(jī)耦合后形成的紅外探測(cè)器制冷組件的可維修性強(qiáng)。分置式杜瓦的冷平臺(tái)和制冷機(jī)冷指的熱耦合國(guó)內(nèi)外報(bào)道很少。傳統(tǒng)的分置式杜瓦的冷平臺(tái)和制冷機(jī)冷指的熱耦合多采用銦片、碳紙和低溫膠。它們對(duì)耦合部分的尺寸精度(比如芯柱的深度、芯柱與冷平臺(tái)的垂直度、制冷機(jī)的冷指的長(zhǎng)度、制冷機(jī)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(jī)的成品率，增加了杜瓦與制冷機(jī)的成本和熱耦合裝配的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本專利的目的是提供一種用于分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)和方法，解決了傳統(tǒng)的分置式杜瓦的 冷平臺(tái)和制冷機(jī)冷指的熱耦合存在的問(wèn)題。本專利的低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(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(dǎo)熱硅脂5。其中彈簧2放置在冷鏈座I的圓型盲孔103處，導(dǎo)熱硅脂5涂抹在冷帽4圓型盲孔402的內(nèi)壁，冷帽4安放在彈簧2上端面，通過(guò)銷釘3將冷帽4與冷鏈座I連接起來(lái)。所述的冷鏈座I為選用無(wú)氧銅材料，形狀如凸臺(tái)，由上下兩個(gè)圓柱組成。冷鏈座I的底面101，其平面度優(yōu)于0.04mm。冷鏈座I的上圓柱1-2其圓周側(cè)面預(yù)先留有腰型孔102，同時(shí)在上圓柱1-2中心有一個(gè)安放彈簧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I的底面101處理上厚度為0.lmm-0.2mm的伍德合金；如圖2所示，冷鏈座I上圓柱1_2上表面與腰型孔上孔面的距離為L(zhǎng)I，為0.;冷鏈座I的腰型孔102長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，確定方法如下:
fP ma γ
U = —— +貝+ S1，其中Fmax為彈簧2壓縮到極限位置時(shí)能提供的力，K為彈簧2的倔 K
強(qiáng)系數(shù)，Dl為圓柱形銷釘3的直徑，δ I為長(zhǎng)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L(zhǎng)3，確定方法如下:
權(quán)利要求
1.一種分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(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(dǎo)熱硅脂(5)，其特征在于:彈簧(2)放置在冷鏈座(I)的圓型盲孔(103)處，導(dǎo)熱硅脂(5)涂抹在冷帽(4)圓型盲孔(402)的內(nèi)壁，冷帽(4)安放在彈簧(2)上端面，通過(guò)銷釘(3)將冷帽(4)與冷鏈座(I)連接起來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的冷鏈座(I)選用無(wú)氧銅材料，形狀如凸臺(tái)，由上下兩個(gè)圓柱組成；冷鏈座(I)的底面(101 )，其平面度優(yōu)于0.04mm ;冷鏈座(I)的上圓柱(1_2)其圓周側(cè)面有腰型孔(102)，在上圓柱(1-2)中心有一個(gè)安放彈簧(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(I)的底面(101)處理上厚度為0.lmm-0.2mm的伍德合金；冷鏈座(I)上圓柱(1_2)上表面與腰型孔上孔面的距離LI為0.;冷鏈座(I)的腰型孔(102)長(zhǎng)度L2確定方法如下:. F max ηι
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(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(gè)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(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的圓柱型銷釘(3)采用無(wú)氧銅材料，其直徑比冷鏈座(I)的上圓柱(1-2)圓周側(cè)面預(yù)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(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的圓柱型冷帽(4)選用無(wú)氧銅材料，在其圓周側(cè)面留有兩個(gè)銷釘孔(401)，銷釘孔(401)比圓柱型銷釘(3)直徑小0.02mm-0.04mm ;同時(shí)在圓柱型冷帽(4)中心有一個(gè)安放彈簧(2)的圓型盲孔(402)，其直徑比冷鏈座(I)的上圓柱(1-2)外圓直徑大0.02mm-0.06mm ；圓柱型冷帽(4)的上表面(403)平面度優(yōu)于0.04mm，圓柱型冷帽(4)表面金層厚度大于Ιμπι;圓柱型冷帽(4)的圓型盲孔(402)的直徑比冷鏈座(I)的上圓柱(1_2)外圓直徑大δ 2, δ 2 選取 0.0Hmm-Q.1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的導(dǎo)熱硅脂(5)選用ΑΡΙΕΖ0Ν-Ν低溫導(dǎo)熱高真空脂。
7.—種如權(quán)利要求1所述一種分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)的裝配方法，其特征在于包括以下步驟:1)先將冷鏈座(I)用丙酮、酒精清洗干凈，然后使用卡盤(pán)將其固定； 2)用鑷子將預(yù)先準(zhǔn)備好的彈簧(2)平穩(wěn)地放入冷鏈座(I)的圓型盲孔(103)內(nèi)； 3)在冷帽(4)的圓型盲孔(402)內(nèi)壁均勻涂抹上導(dǎo)熱硅脂(5)，然后將冷帽輕放于彈簧(2)的上端面; 4)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)冷帽(4)，使得冷鏈座(I)上圓柱(1-2)其圓周側(cè)面預(yù)先留有的腰型孔(102)的中心線與冷帽(4)圓周側(cè)面的兩個(gè)銷釘孔中心線對(duì)齊； 5)輕微下壓冷帽(4)的上表面(403)處，使得腰型孔(102)與冷帽(4)圓周側(cè)面的兩個(gè)銷釘孔對(duì)齊； 6)然后將兩個(gè)銷釘(3)依次塞入冷帽(4)預(yù)留的銷釘孔(401)內(nèi)，保證兩個(gè)銷釘完全塞入，與冷帽(4)外圓面齊平，這 樣就完成了此彈性結(jié)構(gòu)裝配過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。用于分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)主要由冷鏈座、冷帽、彈簧、固定銷和導(dǎo)熱硅脂組成。本發(fā)明在分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈系膹椥越Y(jié)構(gòu)制備方面引入了實(shí)現(xiàn)方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)分置式杜瓦與制冷機(jī)低溫?zé)狁詈稀１景l(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，具有多自由度誤差補(bǔ)償功能，可實(shí)現(xiàn)分置式杜瓦和制冷機(jī)的高效熱耦合。本發(fā)明同樣適用于其他被動(dòng)冷平臺(tái)與主動(dòng)制冷冷源之間的高效熱耦合。
文檔編號(hào)B23P21/00GK103196566SQ201310098340
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所