一种滤光片和探测器的配合装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种滤光片和探测器的配合装置，包括滤光片单元和探测器单元：所述滤光片单元包括滤光片底座，所述滤光片底座具有第一安装法兰以及用于容纳滤光片的第一凹槽，所述第一安装法兰上设置有第一安装孔、调整顶丝孔以及第一定位销孔；所述探测器单元包括底座，所述底座具有第二安装法兰、用于配合所述滤光片底座的第二凹槽、用于容纳探测器的第三凹槽以及螺纹孔，所述第二安装法兰上设置有第二安装孔以及第二定位销孔，所述第一安装孔与所述螺纹孔对应设置。滤光片和探测器的耦合具有重复性，方便滤光片组件的拆装和复位。
【专利说明】—种滤光片和探测器的配合装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及成像光谱仪【技术领域】，尤其涉及一种滤光片和探测器的配合装置。
【背景技术】
[0002]基于滤光片的成像光谱仪需在探测器靶面前方放置一滤光片，滤光片的形式有线性的、可调谐式的，以及带通阵列等，完成光谱图像的采集。为了消除鬼像和光谱混叠，滤光片和探测器的距离和安装角度要求都非常严格，滤光片和探测器靶面的耦合精度直接影响了系统的成像质量。
[0003]现有的探测器封装一般不能满足设定的距离要求，通常需要拆探测器芯片的保护玻璃，然后将滤光片耦合在探测器胶面上，这就要提供特殊的环境，且不容易实现，特别是对于大面阵探测器，探测器芯片价格非常昂贵，保护玻璃的尺寸较大，且厚度通常很薄，很容易被破坏，将对探测器芯片造成损伤，带来经济损失。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的是提供一种滤光片和探测器的配合装置，便于滤光片和探测器的拆装和复位。
[0005]本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种滤光片和探测器的配合装置，包括滤光片单元和探测器单元:
[0007]所述滤光片单元包括滤光片底座，所述滤光片底座具有第一安装法兰以及用于容纳滤光片的第一凹槽，所述第一安装法兰上设置有第一安装孔、调整顶丝孔以及第一定位销孔；
[0008]所述探测器单元包括探测器底座，所述探测器底座具有第二安装法兰、用于配合所述滤光片底座的第二凹槽、用于容纳探测器的第三凹槽以及螺纹孔，所述第二安装法兰上设置有第二安装孔以及第二定位销孔，所述第一安装孔与所述螺纹孔对应设置。
[0009]由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，滤光片和探测器装调耦合完成后打定位销定位，使得耦合具有重复性，方便滤光片组件的拆装和复位，不需要拆探测器芯片的保护玻璃，易于实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0011]图1为本发明实施例滤光片和探测器的配合装置中滤光片单元的构成示意图，图1(a)为剖面图，图1(b)为正视图。
[0012]图2为本发明实施例滤光片和探测器的配合装置中探测器单元的构成示意图，图2(a)为剖面图，图2(b)为正视图。
[0013]图3为本发明实施例滤光片和探测器的配合装置构成示意图，图3(a)为剖面图，图3(b)为正视图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0015]本发明实施例一种滤光片和探测器的配合装置，包括滤光片单元和探测器单元:
[0016]滤光片单元包括滤光片底座,滤光片底座具有第一安装法兰以及用于容纳滤光片的第一凹槽，第一安装法兰上设置有第一安装孔、调整顶丝孔以及第一定位销孔；
[0017]探测器单元包括探测器底座，探测器底座具有第二安装法兰、用于配合滤光片底座的第二凹槽、用于容纳探测器的第三凹槽以及螺纹孔，第二安装法兰上设置有第二安装孔以及第二定位销孔，第一安装孔与螺纹孔对应设置。
[0018]由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，滤光片和探测器装调耦合完成后打定位销定位，使得耦合具有重复性，方便滤光片组件的拆装和复位，不需要拆探测器芯片的保护玻璃，易于实现。
[0019]进一步的，滤光片单元还可以包括胶垫和滤光片压板，滤光片压板与滤光片之间设置胶垫，滤光片压板通过固定螺钉固定在滤光片底座上。
[0020]进一步的，滤光片底座还可以具有注胶孔，注胶孔与第一凹槽连通。
[0021]示例性的，第一安装孔可以为3个均布在第一安装法兰上的腰形通孔，螺纹孔可以为3个且均布在第二安装法兰上，第一安装孔与螺纹孔配合实现对滤光片单元的旋转调難
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[0022]调整顶丝孔可以为3个均布在第一安装法兰上的螺纹通孔，第一定位销孔可以为2个且对称设置在第一安装法兰上。
[0023]可选的，滤光片压板的通光孔内表面为喷砂处理后的表面。
[0024]进一步的，第二安装孔可以为4个均布在第二安装法兰上的腰形通孔，第二定位销孔可以为2个且对称设置在第二安装法兰上。
[0025]进一步的，探测器单元还可以包括粘结胶层，粘结胶层位于第三凹槽内粘结探测器。
[0026]具体如图1所示通过滤光片单元的安装说明滤光片单元:
[0027]滤光片底座11选择与滤光片12基底材料热膨胀系数相近的金属材料，如金属材料热膨胀系数与基底材料的热膨胀系数相对偏差在50 %以内为好。在加工过程中采用尺寸稳定热处理，消除加工应力，使得使用过程中不会因为温度环境的剧烈变化，而对滤光片造成损伤。
[0028]滤光片底座11上设计第一安装法兰111，第一安装法兰111上均布3个第一安装孔1111，第一安装法兰111分别为腰形通孔，腰形通孔与第二安装法兰(后文描述)的螺纹孔配装，实现滤光片单元的旋转调整，而且，通过3个紧定螺钉，3个腰形通孔与第二安装法兰的3个螺纹孔配装起到3拉的作用；第一安装法兰111上还均布3个调整顶丝孔1112，3个调整顶丝孔分别为螺纹通孔，通过3个紧定螺钉起到3顶的作用；另外，第一安装法兰111上还有两个定位销孔1113，定位销孔1113用于实现滤光片单元在探测器底座上的安装定位。
[0029]这里，可以要求安装法兰面10与滤光片12安装基准面101的平行度公差要求(0.01。
[0030]首先，将滤光片12放入滤光片底座11中，这里，本领域技术人员可以根据仪器的使用温度范围，计算滤光片12的最大形变尺寸，保证滤光片12周边能够塞进最大形变的一半厚度的铜皮，实现滤光片12在滤光片底座11中的对称安装，满足温度使用要求。
[0031]之后，轻轻取出铜皮，放入胶垫13，胶垫13为橡胶材料，胶垫13位于滤光片压板14和滤光片12之间，可以有效的消除或减小滤光片压板14对滤光片12的压紧应力。然后放入滤光片压板14，滤光片压板14的通光孔做了喷砂处理，可以抑制滤光片12表面杂散光的影响。为了便于理解，图1中还示意出喷砂处理位置103。
[0032]最后，抒紧固定螺钉15,将滤光片压板14和滤光片底座11固定在一起。
[0033]再之后，可以使用胶枪从滤光片底座11上的注胶孔打入缓冲橡胶，固化。注胶孔可以为普通的通孔。为了便于理解，图1中还示意出橡胶位置102。
[0034]本领域技术人员可以知道，滤光片的光谱范围及基底材料的类型不受限制。
[0035]本领域技术人员可以知道，胶垫的橡胶牌号不受限制。
[0036]本领域技术人员还可以参考现有技术理解滤光片压板(要根据滤光片的外形来设计滤光片压板)，本领域技术人员可以知道，喷砂处理主要抑制杂散光，对处理数值一般没有定量的要求。
[0037]本领域技术人员可以知道，固定螺钉孔以及固定螺钉的个数不做严格限制，具体根据需要进行设置。
[0038]本领域技术人员可以知道，第一安装孔和调整顶丝孔的位置可以互换，不受限制。
[0039]本领域技术人员可以知道，固化时间通常由所选橡胶的牌号来确定，一般为半小时到几个小时，不受限制。
[0040]具体如图2所示通过探测器单元的安装说明探测器单元:
[0041]探测器底座21选用热膨胀系数较小的金属材料，如不变钢、钢、钛合金等金属材料，同时加工过程中做尺寸稳定性处理。端面20为滤光片单元的安装基准面，与探测器22安装基准面30的平行度公差要求< 0.01。
[0042]端面20上有3个均布的螺纹孔201，3个均布的螺纹孔201与上文3个第一安装孔1111 (腰型通孔)配装，起到3拉的作用，端面20上加工有凹槽200，安装过程中能使滤光片靠近探测器沉进去，而不至于产生结构的干涉，保证滤光片和探测器之间的距离。
[0043]端面40为后端电子学器件(电路板)的安装基准面。端面50为整个组件的安装法兰，安装法兰上有4个安装孔202，分别为腰型孔，方便滤光片单元和探测器单元耦合后形成的整个组件做小角度旋转；另外，安装还有2个定位销孔203用于滤光片单元和探测器单元耦合后整个组件与前置物镜的安装定位。
[0044]将探测器22放入探测器底座21中，四周保留均匀的间隙，然后注入粘结胶，将探测器22和探测器底座21粘结在一起，固化。为了便于理解，图2中还示意出粘结胶23。
[0045]本领域技术人员可以知道，探测器的种类和型号不受限制，如探测器芯片可以为 CCD (Charge-coupled Device,电荷稱合兀件)、CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor,互补金属氧化物半导体)等。
[0046]本领域技术人员可以知道，固化时间通常由所选粘结剂来确定，不受限制。
[0047]本领域技术人员可以知道，粘结剂的牌号不受限制。
[0048]如图3所示，滤光片单元探测器单元的耦合:
[0049]首先，可以利用测厚仪测量滤光片31的厚度。
[0050]利用测厚仪分别测量探测器32四个角和中间点的高度，然后取平均值，依此为基准面，作为相对零点。
[0051]放入圆形修切垫33和滤光片单元34，利用测厚仪测量滤光片31和探测器32的距离，采用三顶三拉的方法:三个紧定螺钉35和探测器底座上三个均布的螺纹孔配装，预先不压紧，通过调节三个紧定螺钉36，保证测厚仪在滤光片31上表面各点的读数保持一致，满足滤光片31和探测器32的平行性要求。
[0052]其中，滤光片31下表面与探测器32之间的距离可以通过滤光片31上表面到探测器32的距离减去滤光片31本身的厚度求出。
[0053]根据求出的距离计算修切垫片33的厚度，满足滤光片31和探测器32的距离要求，转动滤光片单元34，调整滤光片31条带和探测器32像元间的平行配准。压紧紧定螺钉35，在滤光片底座上的定位销孔37打定位销钉固定，定位销孔38用于后期整机的安装定位。
[0054]本领域技术人员可以知道，滤光片底座和探测器底座法兰上的安装孔和调整孔的相对位置关系可以改变，不受限制。
[0055]本领域技术人员可以知道测厚仪测量滤光片的厚度的实现原理，在此不作赘述。
[0056]通过上述描述，本发明实施例滤光片和探测器的配合装置具有如下优点:
[0057]不需要拆探测器芯片的保护玻璃，易于实现，节约研制成本。
[0058]滤光片底座选用热膨胀系数与滤光片基底材料相近的金属材料，在加工过程中采用尺寸稳定热处理，消除加工应力，使得使用过程中不会因为温度环境的剧烈变化，而对滤光片造成损伤。
[0059]滤光片上表面的胶垫可以有效的消除和释放滤光片压板对滤光片的压紧应力。
[0060]滤光片与金属底座间留有均匀的间隙，均充填橡胶，可以缓冲冲击、振动的力学环境及温度变化的热应力对玻璃元件的影响。
[0061]滤光片底座设计有安装腰孔和调整顶丝孔，三顶三拉的方法实现了滤光片相对于探测器芯片的角度调整。
[0062]滤光片和探测器装调耦合完成后打定位销定位，使得耦合具有重复性，方便滤光片组件的拆装和复位。
[0063]以上，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，包括滤光片单元和探测器单元: 所述滤光片单元包括滤光片底座，所述滤光片底座具有第一安装法兰以及用于容纳滤光片的第一凹槽，所述第一安装法兰上设置有第一安装孔、调整顶丝孔以及第一定位销孔； 所述探测器单元包括底座，所述底座具有第二安装法兰、用于配合所述滤光片底座的第二凹槽、用于容纳探测器的第三凹槽以及螺纹孔，所述第二安装法兰上设置有第二安装孔以及第二定位销孔，所述第一安装孔与所述螺纹孔对应设置。
2.如权利要求1所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述滤光片单元还包括胶垫和滤光片压板，所述滤光片压板与所述滤光片之间设置所述胶垫，所述滤光片压板通过固定螺钉固定在所述滤光片底座上。
3.如权利要求1或2所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述滤光片底座还具有注胶孔，所述注胶孔与所述第一凹槽连通。
4.如权利要求1或2所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述第一安装孔为3个均布在所述第一安装法兰上的腰形通孔，所述螺纹孔为3个且均布在所述第二安装法兰上，所述第一安装孔与所述螺纹孔配合实现对所述滤光片单元的旋转调整。
5.如权利要求1或2所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述调整顶丝孔为3个均布在所述第一安装法兰上的螺纹通孔，所述第一定位销孔为2个且对称设置在所述第一安装法兰上。
6.如权利要求1或2所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述滤光片底座材料的热膨胀系数与所述滤光片的基底材料的热膨胀系数相对偏差小于或等于50%。
7.如权利要求1或2所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述滤光片压板的通光孔内表面为喷砂处理后的表面。
8.如权利要求1或2所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述第二安装孔为4个均布在所述第二安装法兰上的腰形通孔，所述第二定位销孔为2个且对称设置在所述第二安装法兰上。
9.如权利要求1或2所述的滤光片和探测器的配合装置，其特征在于，所述探测器单元还包括粘结胶层，所述粘结胶层位于所述第三凹槽内粘结所述探测器。
【文档编号】G01J3/02GK104296872SQ201410653383
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】钱路路, 相里斌, 黄旻, 吕群波, 付强 申请人:中国科学院光电研究院