尺寸10mm(长)X 10mm(宽)X 18mm(高)，在上部加工Ml.6螺孔108，深度大于3mm，每边4个共16个，每边上按20mm的等间隔分布。在底部有8个Φ 2.5的通孔106，按照方形单排排布，每边上的相邻通孔的间隔为17mm。底部加工2个Φ8.0的通孔107，间距16mm。底部外侧8个Φ3.5的沉头孔105用于组件的安装固定，按照方形单排排布，在每条边上相邻孔的间隔为43mm。外壳I底部靠经腔体的边缘焊接I根Φ3.0的无氧铜管103，真空插座102通过激光焊在外壳I的底边上。加工时定位安装面109的平面度要优于0.01mm，光洁度优于0.8。
[0028]b)液冷装置6的液冷室601和液冷底板603用钼加工，低温密封圈602用低温橡胶加工，进出液管604采用无氧铜加工。液冷室601上加工8个M2.0的螺纹通孔608，液冷底板603上加工8个Φ 2.5的通孔607，螺纹通孔608和通孔607都是按照方形单排排布，在每条边上相邻孔的间隔为17mm。液冷底板603上靠近进出液管604的面加工大方形槽605和小方形槽606，槽宽1mm。液冷底板603各零部件加工完成后进出液管604与液冷底板603真空钎焊。
[0029]c)管帽2选用柯伐、殷钢等合金金属加工。在管帽2的四边加工Φ 1.8的通孔202，每边4个共16个，每边上按20mm的等间隔分布。管帽的中间根据光学窗口 3的尺寸加工通光区204和定位面205，定位面的宽度1.0mm?2.0mm，定位面205距离上表面203的距离比光学窗口 3的厚度大0.2mm。
[0030]2.装配及密封工艺
[0031 ] a)按照安装后的相对位置自下而上，依次把液冷室601、低温密封圈602、液冷底板603、大隔热密封圈701、小隔热密封圈702放置好。放置时确认低温密封圈602位于液冷底板603上的定位槽中，大隔热密封圈701位于液冷底板603上的大方形槽605中，小隔热密封圈702位于液冷底板603上的小方形槽606中。
[0032]b)将外壳I的反扣放置，与液冷装置6对位时，根据配合关系将进出液管604分别从两个Φ 8.0的通孔107中穿出。将8个M2.0的液冷装置固定螺钉8依次穿过外壳I底部的8个Φ2.5通孔、液冷底板603上的8个Φ 2.5通孔607，并与液冷室601上的8个M2.0螺纹通孔608接触。然后旋紧液冷装置固定螺钉8，旋紧力矩5cN.m?I OcN.m。
[0033]c)用高导热银浆或低温金属焊料将探测器芯片5固定在液冷室601上。
[0034]d)在外壳I的定位安装面109上放置金属密封圈104，厚度0.3mm?0.5mm。管帽2对位放置在外壳I上，放置时使面201与金属密封圈104接触，Φ 1.8通孔202与螺孔108位置对应。然后将16个管帽固定螺钉4穿过通孔202并旋入螺孔108，旋紧力矩3CN.m?8cN.ni。
[0035]e)反向操作上述步骤就可以分离各个零件。
【主权项】
1.一种集成深低温制冷装置的大功率光电探测器组件，它包括外壳(I)、管帽(2)、光学窗口(3)、管帽固定螺钉(4)、探测器芯片(5)、液冷装置(6)、隔热密封圈(7)和液冷装置固定螺钉(8)，其特征在于: 光学窗口(3)通过环氧胶粘贴或金属焊料焊接的方式与管帽(2)密封连接在一起，外壳(I)上放置金属密封圈(104)，然后放置管帽(2)，使面(201)与金属密封圈(104)接触，外壳(I)与管帽(2)通过将16个Ml.6管帽固定螺钉(4)对应安装穿过管帽(2)上的Φ 1.8通孔(202)并与外壳I的上16个Ml.6螺孔(108)螺接旋紧连接在一起，液冷装置(6)的进出液管(610)、(604)和液冷底板(603)通过真空钎焊工艺密封焊接在一起，液冷室(601)、低温密封圈(602)、液冷底板(603)通过销钉定位组装在一起；大隔热密封圈(701)和小隔热密封圈(702)放在液冷底板对应的环形槽内，液冷装置(6)放在外壳(I)内，通过8个M2.0的液冷装置固定螺钉(8)将液冷装置(6)与外壳(I)连接在一起。2.根据权利要求1所述的一种集成深低温制冷装置的大功率光电探测器组件，其特征在于:在所述的外壳(I)的上部加工16个与管帽(2)位置对应的Ml.6螺孔(108)，在底部有8个与液冷装置(6)位置对应的Φ 2.5的通孔(106)，底部有2个Φ8.0的通孔(107)，用于液冷装置(6)的进液管(610)和出液管(604)的穿出，底部外侧8个Φ3.5的沉头孔(105)用于组件的安装固定，与管帽(2)定位安装的面上放置金属密封圈(104)，壳体(101)与真空插座(102)通过激光焊接工艺密封并固定。3.根据权利要求1所述的一种集成深低温制冷装置的大功率光电探测器组件，其特征在于:所述的液冷装置(6)由液冷室(601)、低温密封圈(602)、液冷底板(603)、出液管(604),进液管(610)五部分组成，液冷室(601)和液冷底板(603)采用钼或钨铜合金，液冷底板(603)上有8个Φ2.5的通孔(607)，其位置与外壳的通孔(106)对应，也与液冷室(601)上的8个M2.0螺纹通孔(608)对应，液冷底板(603)底部的大环形槽(605)，用于安装大隔热密封圈(701)，小环形槽(606)用于安装小隔热密封圈(702);液冷室(601)上有676个按1.0mmX 1.0mm阵列排布的扰流柱(609)，每个扰流柱大小为:长0.5mm，宽0.5mm，高3.0mm。
【专利摘要】本专利公开了一种集成深低温制冷装置的大功率光电探测器组件，组件由外壳、管帽、光学窗口等部分组成。组件带有抽气口、进出液口，在其内部集成了可工作在深低温的制冷装置及大功率探测器芯片，对于100K左右的制冷温度，可选用液氮作为导冷循环液。工作时液氮从进液口进入到制冷装置，在制冷装置内部循环后从出液口排出。工作时抽气口接真空泵，对探测器内部抽气，避免内部芯片表面结冰。该组件可以对100W～500W的芯片进行制冷，实现芯片在100K以下的持续工作。
【IPC分类】F25D29/00
【公开号】CN205245669
【申请号】CN201520978996
【发明人】刘大福, 徐勤飞, 莫德锋, 陆华杰, 徐琳, 蒋梦蝶, 王煜宇
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月1日