红外探测器杜瓦的真空特性检测装置及方法与流程

本发明涉及红外焦平面阵列探测器技术领域，特别是涉及一种红外探测器杜瓦的真空特性检测装置、检测方法及真空度劣化原因检测方法。

背景技术：

对于大部分红外焦平面阵列探测器(简称红外探测器)的材料，需要在低温下抑制噪声才能正常工作，工作温度一般需要低至60k～90k，因此，红外探测器包括红外探测器芯片、杜瓦及制冷机，其中杜瓦用于维持低温的真空环境。

但在红外探测器使用过程中，杜瓦的真空度可能会发生劣化，导致红外探测器不能继续维持正常工作所要的低温环境。因此需要检测杜瓦的真空度，一般采用液氮蒸发法或外接/内接真空计的方法进行检测。

液氮蒸发法是通过计算杜瓦的液氮计算出杜瓦的热耗散功率，间接评估杜瓦的真空特性，不能准确直接的检测出杜瓦的真空特性；外接/内接真空计虽然可以直接获得杜瓦的真空度，但在红外探测器使用过程中，会对探测造成附加影响，并且会带来安全隐患。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种红外探测器杜瓦的真空特性检测装置及方法，能够准确直接且安全地检测杜瓦的真空特性，还能分析出造成杜瓦真空劣化的原因。

一种红外探测器杜瓦的真空特性检测装置，包括：穿刺针、穿刺管道及质谱仪；穿刺针内部开设有通路，穿刺针用于穿透红外探测器杜瓦的光窗玻璃后，与红外探测器杜瓦内部气体连通，以采集红外探测器杜瓦内部的气体；穿刺管道的一端与穿刺针内部的通路连通，另一端与质谱仪连通，用于将穿刺针采集的气体输送至质谱仪；质谱仪用于对穿刺管道输送的穿刺针采集的气体进行检测，以得到红外探测器杜瓦的真空特性。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测装置还包括真空罩；真空罩用于罩设于红外探测器杜瓦的光窗玻璃上，穿刺针设置于真空罩内部；真空罩上设置有密封阀；密封阀一端与穿刺针连通，另一端位于真空罩外部，用于驱动穿刺针穿透红外探测器杜瓦的光窗玻璃；密封阀上设置有抽气孔；穿刺管道穿过所述抽气孔，与所述密封阀内部连通，以连通穿刺针。

在其中一个实施例中，密封阀与穿刺针通过螺纹结构进行旋接。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测装置还包括抽气管道及真空泵；抽气管道分别连通质谱仪、真空泵，且抽气管道与穿刺管道通过质谱仪连通；真空泵用于对真空罩进行抽真空处理。

在其中一个实施例中，质谱仪为四极质谱仪。

在其中一个实施例中，真空泵为分子泵。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测装置还包括计算机设备；计算机设备与质谱仪电性连接，用于接收质谱仪的检测结果，并分析质谱仪的检测结果，判断红外探测器杜瓦真空度劣化的原因。

一种红外探测器杜瓦的真空特性检测方法，包括：

对红外探测器杜瓦进行烘烤处理；

通过穿刺针穿刺红外探测器杜瓦的光窗玻璃，对红外探测器杜瓦内的气体进行采集；

通过穿刺管道，将穿刺针采集的气体输送至质谱仪；

通过质谱仪对穿刺针采集的气体进行检测，得到杜瓦的真空特性。

在其中一个实施例中，通过穿刺针对红外探测器杜瓦的光窗玻璃穿刺前，还包括：

对红外探测器杜瓦的光窗玻璃进行局部减薄处理，以形成穿刺部供穿刺针进行穿刺。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测方法还包括：

通过计算机设备对质谱仪的检测结果进行分析，得到红外探测器杜瓦的真空度劣化原因。

上述红外探测器杜瓦的真空特性检测装置及方法，利用穿刺针穿透红外探测器杜瓦的光窗玻璃，采集红外探测器杜瓦内部的气体，将采集到的气体通过穿刺管道输送至质谱仪，质谱仪对采集到的气体进行检测，能够直接得到红外探测器杜瓦的真空特性。

附图说明

图1为一个实施例中红外探测器杜瓦的真空特性检测装置的结构示意图；

图2为另一个实施例中红外探测器杜瓦的真空特性检测装置的结构示意图；

图3为一个实施例中红外探测器杜瓦的真空特性检测方法的流程示意图；

图4为另一个实施例中红外探测器杜瓦的真空特性检测方法的流程示意图。

附图标记说明：

100、红外探测器杜瓦，101、光窗玻璃，210、穿刺针，220、穿刺管道，230、质谱仪，240、真空罩，250、密封阀，260、真空泵，270、抽气管道。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

在一个具体的实施例中，一种红外探测器杜瓦的真空特性检测装置，如图1所示，包括：穿刺针210、穿刺管道220及质谱仪230；穿刺针210内部开设有通路，穿刺针用于穿透红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101后，与红外探测器杜瓦101内部气体连通，以采集红外探测器杜瓦101内部的气体；穿刺管道220的一端与穿刺针210内部的通路连通，另一端与质谱仪230连通，用于将穿刺针210采集的气体输送至质谱仪230；质谱仪230用于对穿刺管道220输送的穿刺针210采集的气体进行检测，以得到红外探测器杜瓦100的真空特性。

穿刺针210内部开设的通路，贯通穿刺针210的针头及针尾，其中针头用于刺穿红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101，针尾与穿刺管道220的一端连通，使得穿刺针210内部与穿刺管道220内部贯通，能够通过流体，穿刺管道220的另一端与质谱仪230连通。使用穿刺针210进行穿刺采集气体前，需要对穿刺针210、穿刺管道220及质谱仪230进行真空处理，形成一个真空通路。穿刺针210穿透红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101时，红外探测器杜瓦100内的气体将会由穿刺针210流入穿刺管道220，最终通入质谱仪230中，质谱仪230能够对穿刺针210采集的红外探测器杜瓦100内部的气体进行检测，通过注意230分析气体的成分和含量，即可得到红外探测器杜瓦100的真空特性。

上述红外探测器杜瓦的真空特性检测装置，利用穿刺针210穿透红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101，采集红外探测器杜瓦100内部的气体，将采集到的气体通过穿刺管道220输送至质谱仪230，质谱仪230对采集到的气体进行检测，能够直接得到红外探测器杜瓦100的真空特性。相比液氮蒸发法进行检测，本装置能够直接得到准确的红外探测器杜瓦100的真空特性；相比采用内接/外接真空计进行真空度测量，本装置更加安全，并且不会影响红外探测器杜瓦100的内部环境。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测装置还包括真空罩240；真空罩240用于罩设于红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101上，穿刺针210设置于真空罩240内部；真空罩240上设置有密封阀250；密封阀250一端与穿刺针210连通，另一端位于真空罩240外部，用于驱动穿刺针210穿透红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101；密封阀250上设置有抽气孔；穿刺管道220穿过抽气孔，与密封阀250内部连通，以连通穿刺针210。

真空罩240用于在检测时罩设与红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101上。将真空罩240罩设与光窗玻璃上后，对真空罩240进行抽真空处理，抽真空处理后由于真空罩240内外压强不同，真空罩240将会被密封固定于光窗玻璃101上，穿刺针210设置于真空罩240内部，用于穿透红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101，真空罩240能够避免在穿刺针210穿透红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101时，外界气体进入穿刺针210或红外探测器杜瓦100，避免影响检测结果。真空罩240上开设有用于安装密封阀250的通孔，密封阀250一端经过通孔位于真空罩240内部与穿刺针210连通，另一端位于真空罩240外部，推动密封阀250能够间接推动穿刺针210，密封阀250开设有抽气孔，密封阀250通过抽气孔与穿刺管道220连通，使得穿刺管道220与穿刺针210连通，密封阀250能够便于驱动穿刺针210穿透红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101，并且避免影响真空罩240及红外探测器杜瓦100内部的真空度，避免影响检测结果。

在其中一个实施例中，密封阀250与穿刺针210通过螺纹结构进行旋接。

密封阀250内表面设有第一螺纹，穿刺针210外表面设有与第一螺纹匹配的第二螺纹，密封阀250与穿刺针210可以通过螺纹结构，即第一螺纹与第二螺纹进行旋接，旋转密封阀250即可驱动穿刺针210前进或后退。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测装置还包括抽气管道270及真空泵260；抽气管道270分别连通质谱仪230、真空泵260，且抽气管道270与穿刺管道220通过质谱仪230连通；真空泵260用于对真空罩240进行抽真空处理。

真空泵260通过抽气管道270连通质谱仪230、穿刺管道220、密封阀250、穿刺针210，还未使用穿刺针210对红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101进行穿刺时，由于穿刺针210设置于真空罩240内部，此时真空泵260与真空罩240连通，启动真空泵260可以对真空罩240抽真空，使真空罩240密封固定于红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101上，并且使得穿刺针210、密封阀250、穿刺管道220及质谱仪230均被抽真空处理，检测期间真空泵260将一直处于工作状态，避免外界气体影响检测结果，并且避免外界气体进入红外探测器杜瓦100内部。

在其中一个实施例中，质谱仪230为四极质谱仪。

四极质谱仪的分析精度较高，能够达到10ppmv，即百万分之一体积比，即使红外探测器杜瓦100内部气体含量较低，也能准确和有效地检测出红外探测器杜瓦100的真空特性。

在其中一个实施例中，真空泵为分子泵。

分子泵真空度应优于正常状态下红外探测器杜瓦的真空度，在一些实施例中，分子泵的真空度应小于10^-5pa。

分子泵具有起动时间短，在分子流态下有很高的压缩比的优点，能抽除各种气体和蒸汽，由于是否具有氧气、氮气、二氧化碳、水汽将会直接影响检测结果，而氧气、氮气、二氧化碳、水汽在空气中均具有，因此使用分子泵能够抽除会对结果产生影响的气体，保证实现的准确性。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测装置还包括计算机设备；计算机设备与质谱仪230电性连接，用于接收质谱仪230的检测结果，并分析质谱仪230的检测结果，判断红外探测器杜瓦100真空度劣化的原因。

质谱仪230将对穿刺针210采集的气体检测的结果发送至计算机设备，计算机设备能够对质谱仪260发送的检测结果进行分析，判断出红外探测器杜瓦100真空度劣化的原因，得到红外探测器杜瓦100真空度劣化的原因能够更好地改进红外探测器杜瓦100，从而提升红外探测器杜瓦100的寿命。

计算机设备可以是但不限于服务器、电脑等能够对数据进行处理分析的设备。

在一个具体的实施例中，一种红外探测器杜瓦的真空特性检测方法，包括：

步骤310，对红外探测器杜100进行烘烤处理。

对待分析的红外探测器杜瓦100进行烘烤预处理，使红外探测器杜瓦100内部的气体和水汽被充分激活，在一些实施例中，烘烤温度为105℃，烘烤时间为24小时。

步骤320，通过穿刺针210穿刺红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101，对红外探测器杜瓦100内的气体进行采集。

采集前要对穿刺针210、穿刺管道220及质谱仪230进行抽真空处理，在一些实施例中，要保证穿刺针210、穿刺管道220及质谱仪230的真空度小于10^-5pa。在一些实施例中红外探测器杜瓦的真空特性检测装置还包括真空罩240及密封阀250，要对真空罩240、密封阀250、穿刺针210、穿刺管道220及质谱仪230进行抽真空处理，真空度小于10^-5pa。

由于穿刺针210、穿刺管道220及质谱仪230的通路已进行抽真空处理，因此穿刺针210对红外探测器杜瓦100进行穿刺时，由于真空度不同形成气压差，红外探测器杜瓦100内部的气体被通过穿刺针，最终通入质谱仪230。

步骤330，通过穿刺管道220，将穿刺针210采集的气体输送至质谱仪。

红外探测器杜瓦100内部的气体经过穿刺针210及穿刺管道220，通入质谱仪230中，质谱仪230将对通入的气体进行检测。

步骤340，通过质谱仪230对穿刺针210采集的气体进行检测，得到红外探测器杜瓦100的真空特性。

质谱仪230能够检测穿刺针210所采集的气体的成分及各成分的含量，由此得到红外探测器杜瓦的真空特性。

在其中一个实施例中，通过穿刺针对红外探测器杜瓦的光窗玻璃穿刺前，还包括：

对红外探测器杜瓦100的光窗玻璃101进行局部减薄处理，以形成穿刺部供穿刺针210进行穿刺。

预先对光窗玻璃101进行局部减薄处理，形成穿刺部，方便穿刺针210进行穿刺，避免由于光窗玻璃101过厚使得穿刺过程中造成光窗玻璃101破碎。

在其中一个实施例中，红外探测器杜瓦的真空特性检测方法还包括：

步骤350，通过计算机设备对质谱仪的检测结果进行分析，判断红外探测器杜瓦的真空度劣化原因。

若穿刺针210采集的气体中含有氮气及氧气成分，则真空度劣化原因为所述杜瓦发生泄漏；若穿刺针210采集的气体中含有水汽及二氧化碳成分，则真空度劣化原因为所述杜瓦内部材料放气。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。