專利名稱：真空冷箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于冷卻，特別是關(guān)于紅外探測器儲存和低溫工作的真空冷箱。
背景技術(shù)：
紅外探測器在低溫工作，可降低其內(nèi)部熱噪聲，提高探測器靈敏度、響應(yīng)率和信噪比。為此，高靈敏的紅外探測器均采用真空夾層的杜瓦容器或真空冷箱，提供低溫工作環(huán)境。而且針對影響紅外探測器工作的制冷機振動問題，提出了許多有效的技術(shù)方案。紅外探測器是固設(shè)在真空冷箱的冷平臺上的，而該冷平臺是用固定在箱體后壁上的懸臂支撐在箱體空間內(nèi)。為了盡可能減小冷平臺上的冷量損失，該懸臂除了應(yīng)有足夠的強度和剛度，以及使用低導(dǎo)熱材料制造外，還應(yīng)該將其導(dǎo)熱引起的冷量損失盡可能地減小。為此，可采用低導(dǎo)熱率材料的薄壁管來制作懸臂，管壁愈薄，導(dǎo)熱冷損愈小，但卻降低了其強度和剛度，且易引起徑向振動和沖擊，懸置的薄壁管根部將由于應(yīng)力集中而斷裂。減少懸臂的導(dǎo)熱冷損和提高其抵抗徑向振動和沖擊的能力成了真空冷箱懸臂的一對矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種真空冷箱，在于解決降低其懸臂的導(dǎo)熱冷損和提高其抵抗徑向振動和沖擊能力的技術(shù)問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種真空冷箱，包含箱體、冷平臺和懸臂，其特征在于該懸臂為低導(dǎo)熱材料的薄壁管；在該懸臂外圍設(shè)置有限位套，該限位套和懸臂之間具有微小的環(huán)狀間隙。
上述的真空冷箱，其特征在于該懸臂設(shè)置有排除管內(nèi)空氣以形成真空的排氣孔。
上述的真空冷箱，其特征在于該限位套鍍金拋光。
上述的真空冷箱，其特征在于該冷平臺用冷鏈與冷源的冷指相連；該冷鏈由分別與冷平臺、冷指固定連接的兩導(dǎo)冷板以及與該兩導(dǎo)冷板相連的柔性銅辮或波紋銅帶組成。
本發(fā)明的優(yōu)點如下①.薄壁管狀、且內(nèi)部真空的懸臂，大大降低了其導(dǎo)熱引起的冷量損失。
②.由于在懸臂外圍設(shè)置有限位套，當(dāng)懸臂受外力振動和沖擊時，其與限位套發(fā)生接觸，運動受到限止，應(yīng)力和力臂也隨之減小。例如，限位套接觸在懸臂中部，則應(yīng)力減小50％，相應(yīng)的懸臂管壁截面積可減少50％，冷量損失也可降低50％。隨限位套與懸臂接觸位置愈向冷平臺靠近，則懸臂的管壁可愈薄，冷量損失也愈小。
③.限位套的設(shè)置，可使懸臂長度增加，其熱阻也增大，有利于降低冷量損失。
④.采用柔性或可伸縮的冷鏈連接冷平臺和冷源的冷指，可進一步減少懸臂所受冷源振動的影響，減少其應(yīng)力，有利于降低其壁厚。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明冷平臺、懸臂和限位套結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是真空冷箱真空排氣和維持結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。
請參見圖1和圖2所示，本發(fā)明的真空冷箱包含箱體3、冷平臺1和懸臂2。該箱體1前面配置有窗架法蘭8和透紅外窗9組成的通光窗口，其間設(shè)置有密封環(huán)10進行真空密封，并用螺釘固定。光信號則從該通光窗口進入，供置于冷平臺1上的紅外探測器12探測。箱體3后壁為具有輸出引線腳5的密封電纜板4，由螺釘固定在箱體3上。懸臂2后端固定在密封電纜板4上，其懸置在箱體3內(nèi)的前端固定冷平臺1。該懸臂2為低導(dǎo)熱率材料的薄壁管，其兩端封閉，內(nèi)部呈真空狀態(tài)，以消除由空氣對流和傳導(dǎo)引起的冷量損失，為排除懸臂2管內(nèi)的空氣，它設(shè)置有排氣孔20。箱體1的側(cè)壁上設(shè)置有與冷源相密封連接的真空管法蘭15；若冷源有兩個，則兩側(cè)壁分別設(shè)置有真空箭法蘭15。設(shè)置有連接冷平臺1和冷源冷指14的冷鏈30，將冷量傳遞至冷平臺1供紅外探測器12以低溫。該冷鏈30由二導(dǎo)冷板31和在二導(dǎo)冷板31之間的柔性銅辮或波紋銅帶32組成；該二導(dǎo)冷板31分別與冷平臺1和冷源的冷指14固定連接。該冷鏈30有柔性可伸縮，它能有效地傳導(dǎo)冷量，卻又能防止將冷源的振動傳導(dǎo)至冷平臺1，同時可補償制造的尺寸鏈公差，降低制造精度，有利于安裝和降低成本。為將紅外探測器12的電信號傳輸至箱體1外，在冷平臺1上還設(shè)置有過渡引線環(huán)6，紅外探測器12的引線腳和過渡引線6的針腳間焊接有元件引線7，再于密封電纜板4的引線腳5和過渡引線環(huán)6的針腳上焊接有引線11。
呈薄壁管狀的懸臂2支撐冷平臺1、過渡引線環(huán)6、冷鏈30和紅外探測器12，當(dāng)受徑向振動、沖擊時其應(yīng)力集中于根部。另外，材料導(dǎo)熱路徑越長熱阻越大，故希望懸臂2有較大的長度，但如此一來，其根部的應(yīng)力將隨長度而增加，需要增加其管壁厚度以提高強度和剛度，防止應(yīng)力增加引起的斷裂。這與管壁厚度愈薄，冷量損失愈小有矛盾。因此，本發(fā)明在箱體3內(nèi)設(shè)置有圍繞懸臂2的限位套16，該限位套16與懸臂2之間有微小的環(huán)狀間隙，由于該環(huán)狀間隙在真空時熱阻很大，與材料的導(dǎo)熱相比，該環(huán)狀間隙引起的冷量損失可忽略不計。同時該限位套16鍍金拋光，對懸臂2起幅射屏蔽作用，減少幅射換熱的冷損。當(dāng)懸臂2受到徑向振動、沖擊時，該限位套16與懸臂2接觸起到支撐作用，吸收振動和沖擊力，大大減少了懸臂2根部的應(yīng)力。而且限位套16與懸臂2的接觸位置愈接近冷平臺1處，吸收振動和沖擊力、減少懸臂2根部應(yīng)力的效果愈大，則懸臂2的管臂厚度就可以盡可能地薄，得以充分降低其冷量損失。
為使真冷空箱在更換或修理紅外探測器12和冷源時，需反復(fù)真空排氣，為此可以在箱體3上設(shè)置具有真空閥頭32(參見圖3)的真空排氣管31。箱體3的所有可鍍金拋光的表面，均可進行鍍金拋光，以降低其表面輻射率，減少由輻射換熱引起的冷量損失。而且在箱體3和真空排氣管31中可設(shè)置有消氣劑36。該消氣劑36采用通電激活方式，以物理化學(xué)方式吸收箱體3內(nèi)的殘余氣體。在箱體3密封真空排氣徹底的條件下，消氣劑36可多次激活使用。消氣劑36可以通過用螺釘固定的密封電纜插34更換。也可以設(shè)置有放置消氣劑36的消氣劑室33。
權(quán)利要求
1.一種真空冷箱，包含箱體(3)、冷平臺(1)和懸臂(2)，其特征在于該懸臂為低導(dǎo)熱材料的薄壁管；在該懸臂外圍設(shè)置有限位套(16)，該限位套和懸臂之間具有微小的環(huán)狀間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空冷箱，其特征在于該懸臂(2)設(shè)置有排除管內(nèi)空氣以形成真空的排氣孔(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空冷箱，其特征在于該限位套(16)鍍金拋光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空冷箱，其特征在于該限位套(16)鍍金拋光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的真空冷箱，其特征在于該冷平臺(1)用冷鏈(30)與冷源的冷指(14)相連；該冷鏈由分別與冷平臺、冷指固定連接的兩導(dǎo)冷板(31)以及與該兩導(dǎo)冷板相連的柔性銅辮或波紋銅帶(32)組成。
全文摘要
一種真空冷箱，包含箱體、冷平臺和懸臂，其特征在于該懸臂為低導(dǎo)熱材料的薄壁管；在該懸臂外圍設(shè)置有限位套，該限位套和懸臂之間具有微小的環(huán)狀間隙。本發(fā)明在于解決其降低懸臂的導(dǎo)熱冷損和提高其抵抗徑向振動和沖擊能力的技術(shù)問題。
文檔編號G01N21/31GK1487281SQ03128828
公開日2004年4月7日 申請日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者紀國林, 劉曉華, 許妙根 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所