热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构

本发明涉及热电制冷领域，具体是一种热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构。

背景技术：

1、热电制冷技术是基于珀尔贴效应的一种制冷方法，其基本原理是在外部电场的作用下，载流子发生定向运动，将一部分内能带到电场另一端。热电制冷技术具有体积小、重量轻、无机械运动部件、易于在制冷和制热模式下切换等优点，相较于复杂的循环制冷结构，热电制冷器更适用于作为低温面源黑体辐射源的温控装置。

2、面源黑体辐射源除了需要具备高发射率之外，其表面温度均匀性也是一项重要的技术指标，现有低温面源黑体为了提高靶面的温度均匀性同时解决结霜问题，主要有以下两种解决方案：第一种是向面源黑体靶面吹干燥氮气，可以解决结霜问题，但结构复杂，且会影响靶面的温度均匀性；第二种是将靶面封装在干燥气体环境或者真空环境下，靶面采用金属焊料直接焊接固定，但多级热电制冷器大温差工作条件下由于界面的温度变化而产生热应力，导致其制冷性能下降甚至结构损坏。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构，不存在胶水因受到高低温冲击而失效的情况，并且避免了异种材料胶接时以及热电制冷器工作过程中由于热应力引起的热电制冷器性能下降和寿命减少的问题，本发明也可避免辐射体在低温下结霜结露的问题，同时提高了靶面的温度均匀性。

2、本发明包括由底板、壳体框和盖板组成的壳体，盖板上开有光学窗口，所述壳体内设置有多级热电制冷器、辐射体、隔热结构和防辐射屏，所述辐射体通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的顶面上，所述底板通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的底面，隔热结构将热电制冷器、辐射体及底板固定。进一步改进，所述隔热结构包括柔性安装板、固定杆、弹簧和过渡连接件，所述过渡连接件通过弹簧与底板弹性连接并环绕热电制冷器分布，所述柔性安装板通过固定杆与过渡连接件固定，所述辐射体与柔性安装板固定连接。

3、进一步改进，所述柔性安装板中心设有工型槽，所述辐射体与工型槽卡接；所述柔性安装板侧方通过定位口设置有隔热垫。

4、进一步改进，所述隔热垫中心设置有通孔，所述固定杆底部设置有螺纹，所述固定杆穿过所述隔热垫的通孔与所述过渡连接件的内螺纹连接，以限定辐射体的位置。

5、本发明有益效果在于：

6、1、与现有技术相比，由于所述辐射体通过所述隔热结构与所述壳体底板和所述热电制冷器连接，不再采用胶接的方式，因此不会存在胶水因受到高低温冲击而失效的情况，并且避免了异种材料胶接时以及热电制冷器工作过程中由于热应力引起的热电制冷器性能下降和寿命减少的问题；同时，辐射体通过隔热结构与底板弹性连接，避免了安装应力对热电制冷器的不利影响。

7、2、隔热连接结构一部分以与所述壳体底座固定，另一部分对所述辐射体的位置进行限定，相对胶接的方式，装配精度更高且更为简便。

8、3、本发明提供的隔热结构能够有效提高了辐射体的温度均匀性。

技术特征：

1.一种热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构，包括由底板、壳体框和盖板组成的壳体，盖板上开有光学窗口，所述壳体内设置有多级热电制冷器、辐射体、隔热结构和防辐射屏，其特征在于：所述辐射体通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的顶面上，所述底板通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的底面，隔热结构将热电制冷器、辐射体及底板固定。

2.根据权利要求1所述的热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构，其特征在于：所述隔热结构包括柔性安装板、固定杆、弹簧和过渡连接件，所述过渡连接件通过弹簧与底板弹性连接并环绕热电制冷器分布，所述柔性安装板通过固定杆与过渡连接件固定，所述辐射体与柔性安装板固定连接。

3.根据权利要求2所述的热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构，其特征在于：所述柔性安装板中心设有工型槽，所述辐射体与工型槽卡接；所述柔性安装板侧方通过定位口设置有隔热垫。

4.根据权利要求3所述的热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构，其特征在于：所述隔热垫中心设置有通孔，所述固定杆底部设置有螺纹，所述固定杆穿过所述隔热垫的通孔与所述过渡连接件的内螺纹连接。

技术总结
本发明涉及一种热电制冷低温面源黑体的低热应力热结构，包括由底板、壳体框和盖板组成的壳体，盖板上开有光学窗口，所述壳体内设置有多级热电制冷器、辐射体、隔热结构和防辐射屏，其特征在于：所述辐射体通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的顶面上，所述底板通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的底面，隔热结构将热电制冷器、辐射体及底板固定，实现展向自由约束、纵向弹性约束；所述壳体采用真空封装。与现有技术相比，通过所述隔热结构弹性连接，不再采用胶接的方式，避免了异种材料胶接时由于热应力引起的热电制冷器性能下降和寿命减少的问题；真空封装壳体以及隔热结构能够避免辐射体表面结露结霜，同时提高辐射体的温度均匀性。

技术研发人员：绪升,张镜洋,沈萍,陈卫东,孟令琪,张秋萍,李叶翔,施良宇,罗轶欣
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15