分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构的制作方法
【专利摘要】本专利公开了一种用于分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构。用于分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构主要由冷链座、冷帽、弹簧、固定销和导热硅脂组成。本专利在分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构制备方面引入了实现方法，来实现分置式杜瓦与制冷机低温热耦合。本专利结构简单、成本低廉，具有多自由度误差补偿功能，可实现分置式杜瓦和制冷机的高效热耦合。本专利同样适用于其他被动冷平台与主动制冷冷源之间的高效热耦合。
【专利说明】分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷型红外探测器杜瓦组件技术，具体是指一种用于分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构。
【背景技术】
[0002]红外探测器杜瓦组件在红外领域有着广泛的应用。随着波长向长波扩展和探测灵敏度的提高，红外探测器必须在深低温下才能工作。由于机械制冷具有结构紧凑、体积小、重量轻、制冷量大、制冷时间短、制冷温度可控范围大等优点，目前该类探测器在空间应用中大多采用机械制冷方式。这样也使得其应用时大多采用杜瓦封装形成制冷型红外探测器组件。 [0003]目前制冷型红外探测器组件多采用分置式工程杜瓦先将红外探测器芯片封装在其内，然后再与制冷机耦合。这种实现方式具有如下优点:(I)杜瓦和制冷机可以单独研制，工艺不交叉，可以缩短生产周期；(2)制冷机与工程杜瓦之间具有较强的互换性；(3)分置式杜瓦与制冷机耦合后形成的红外探测器制冷组件的可维修性强。分置式杜瓦的冷平台和制冷机冷指的热耦合国内外报道很少。传统的分置式杜瓦的冷平台和制冷机冷指的热耦合多采用铟片、碳纸和低温胶。它们对耦合部分的尺寸精度(比如芯柱的深度、芯柱与冷平台的垂直度、制冷机的冷指的长度、制冷机的圆周体与冷端面冷指的垂直度等)要求都很高，这些都大大降低了杜瓦和制冷机的成品率，增加了杜瓦与制冷机的成本和热耦合装配的难度。
【发明内容】
[0004]本专利的目的是提供一种用于分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构，解决了传统的分置式杜瓦的冷平台和制冷机冷指的热耦合存在的问题。
[0005]本专利的低温热耦合的弹性结构如图1所示，它包括:冷链座1、圆柱弹簧2、圆柱型销钉3、圆柱型冷帽4、导热硅脂5。其中圆柱弹簧2放置在冷链座I的圆型盲孔103处，导热硅脂5涂抹在圆柱型冷帽4圆型盲孔402的内壁，圆柱型冷帽4安放在圆柱弹簧2上端面，通过圆柱型销钉3将圆柱型冷帽4与冷链座I连接起来。
[0006]所述的冷链座I为选用无氧铜材料，形状如凸台，由上下两个圆柱组成。冷链座底面101，其平面度优于0.04mm。冷链座上圆柱1_2其圆周侧面预先留有腰型孔102，同时在冷链座上圆柱1-2中心有一个安放圆柱弹簧2的圆型盲孔103，圆型盲孔103的直径比圆柱弹簧2外直径大0.5mm-1mm ;冷链座I整体镀金，金层厚度大于I μ m，镀金后在冷链座底面101处理上厚度为0.lmm-0.2mm的伍德合金；如图2所示，冷链座上圆柱1_2上表面与腰型孔上孔面的距离为LI，为0.;冷链座I的腰型孔102长度为L2，确定方法如下:
P ιηα V
L2 = - + ^1 + S1，其中Fmax为圆柱弹簧2压缩到极限位置时能提供的力，K为圆柱
A
弹簧2的倔强系数，Dl为圆柱型销钉3的直径，δ i为长度余量，选取0.lmm-0.5mm ;冷链座I的圆型盲孔103底面与腰型孔下孔面的距离为L3，确定方法如下:
[0007]
【权利要求】
1.一种分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构，它包括:冷链座(I)、圆柱弹簧(2)、圆柱型销钉(3)、圆柱型冷帽(4)和导热硅脂(5)，其特征在于:圆柱弹簧(2)放置在冷链座(I)的圆型盲孔(103)处，导热硅脂(5)涂抹在圆柱型冷帽(4)圆型盲孔(402)的内壁，圆柱型冷帽(4)安放在圆柱弹簧(2)上端面，通过圆柱型销钉(3)将圆柱型冷帽(4)与冷链座(I)连接起来。
2.根据权利要求1所述的一种分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构，其特征在于:所述的冷链座(I)选用无氧铜材料，形状如凸台，由上下两个圆柱组成；冷链座底面(101)，其平面度优于0.04mm ;冷链座上圆柱(1_2)其圆周侧面有腰型孔(102)，在冷链座上圆柱(1-2)中心有一个安放圆柱弹簧(2)的圆型盲孔(103)，圆型盲孔(103)的直径比圆柱弹簧(2)外直径大0.5mm-1mm ;冷链座(I)整体镀金，金层厚度大于I μ m，镀金后在冷链座底面(101)处理上厚度为0.lmm-0.2mm的伍德合金；冷链座上圆柱(1_2)上表面与腰型孔上孔面的距离LI为0.
3.根据权利要求1所述的一种分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构，其特征在于:所述的圆柱弹簧(2)采用碳素弹簧钢材料，它的两个圆柱端面的平行度优于0.05mm。
4.根据权利要求1所述的一种分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构，其特征在于:所述的圆柱型销钉(3)采用无氧铜材料，其直径比冷链座上圆柱(1-2)圆周侧面预先留有的腰型孔(102)宽度小0.
5.根据权利要求1所述的一种分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构，其特征在于:所述的圆柱型冷帽(4)选用无氧铜材料，在其圆周侧面留有两个销钉孔(401)，销钉孔(401)比圆柱型销钉(3)直径小0.02mm-0.04mm ;同时在圆柱型冷帽(4)中心有一个安放圆柱弹簧(2)的圆型盲孔(402)，其直径比冷链座上圆柱(1-2)外圆直径大0.02mm-0.06mm ；圆柱形冷帽上表面(403)平面度优于0.04mm,圆柱型冷帽(4)表面金层厚度大于I μ m ;圆柱型冷帽(4)的圆型盲孔(402)的直径比冷链座上圆柱(1-2)外圆直径大δ2，δ2选取0.08mm-0.1mm0
6.根据权利要求1所述的一种分置式杜瓦与制冷机低温热耦合的弹性结构，其特征在于:所述的导热硅脂(5)选用APIEZON-N低温导热高真空脂。
【文档编号】G01J5/02GK203455079SQ201320139966
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】张磊, 沈一璋, 孙闻, 郝振贻, 王煜宇, 管建安 申请人:中国科学院上海技术物理研究所