一种超低温低能探测器的热控结构的制作方法

本发明涉及低能探测器热控技术领域，特别涉及一种超低温低能探测器的热控结构。

背景技术：

le（low-energy）热控对于低能x射线望远镜是一项非常重要的关键技术，其意义在于热控保证le探测器scd正常工作所需要的低温，保证scd入轨后加热避免污染问题，还保证le探测器机箱电子学较高的启动温度。scd探测器在低温-80℃~-45℃范围内性能良好而且稳定，当温度超过-45℃，暗电流会明显增加，探测器能量分辨变差。scd封装不是完全封闭，而scd对污染物比较敏感，需要通过热控保证scd在卫星入轨后首先加热，避免因为低温而吸附污染物。le探测器下机箱由于采取了辐射散热处理，在卫星入轨后其温度会低于电子学的最低启动温度（-40℃），需要通过热控保证电子学启动温度大于-40℃。

热控技术难点在于：1、轨道外热流环境恶劣：首先，le探测器布局在星外，其低温要求-80℃~-45℃对外热流变化十分敏感，而hxmt卫星选取的轨道高度仅550km，载荷在观测器件所受到的地球红外以及反照外热流情况恶劣，特别是地球红外热流。目前，国外同类x射线天文卫星大多7000km以上的高轨道来避免地球红外以及反照外热流的影响，或者采用对探测器局部热电制冷的主动制冷实现探测器的低温要求。在hxmt卫星目前仅能采用被动辐射散热热控措施的情况下，对le低温要求的热控设计非常困难。

2、多载荷一体安装布局：对于hxmt卫星有效载荷，其为了保证探测器精度要求将不同温度要求的he、me和le探测器均集中安装在同一个主支撑结构上，最大温度指标要求差异达到70℃。多载荷一体安装布局使得不同温度要求的载荷间热耦合很强，而在满足结构强度和刚度的前提下，能实现的隔热措施有限，这对he、me和le三类探测器同时满足温度要求提出了更大的难度。

3、轨道外热流变化极其复杂：hxmt卫星主要有两种工作模式，即巡天观测模式和定点观测模式，这两种模式在卫星整个寿命期间所占的比例约各为50%。卫星在该两种工作模式下姿态变化多样，载荷受到的外热流变化相当复杂，特别是对于定点观测模式，其依据观测器目标的观测时间可长达几天，存在le所受地球红外以及反照外热流很恶劣的情况。同时，hxmt卫星采用了国内卫星少用的倾斜轨道，β角在轨变化范围在120°以上，更增加了le所受到地球红外以及反照外热流的复杂情况。这些都对热控设计提出了更高的要求。

4、有效载荷温度稳定性要求：le探测器是在星外处于一种近似外露的状态，在hxmt卫星的复杂外热流状态下，如果不采取有效的热控措施，必然会导致le探测器的温度波动超过所要求的温度范围。

5、探测器和电子学加热要求：le探测器在卫星入轨后需要通过加热保证其温度高于周围其它部件温度，在其它部件污染物挥发时不会吸附于le探测器上。由于le探测器本身进行了良好的导热和散热热控措施，其温度正常工作时低于周围其它部件的温度。如果需要加热le探测器使其温度偏高则需要较高的功耗，同时需要加热带尽量靠近探测器。le探测器下机箱外壁目前有辐射散热涂层，起到辅助散热功能，减轻对探测器上机箱漏热。但是le探测器下机箱电子学需要在-40℃以上才能正常开机工作，所以需要预先加热。这些都为le热控带来很大的困难，需要多方面协调才能满足要求。

6、低温热管：目前的方案里主要的导热依靠热管，但是目前低温热管（低于-60℃）没有上天经验，没有可靠的成熟产品，需要通过攻关解决低温热管的导热能力和可靠性问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超低温低能探测器的热控结构，从而克服现有技术的缺点。

本发明提供了一种超低温低能探测器的热控结构，该超低温低能探测器的热控结构包括：

低能探测器下机箱；

低能探测器上机箱，低能探测器上机箱包括安装板以及固定连接在安装板上的遮光罩，其中，安装板上开设有用于容纳准直器和探测器的开槽，开槽由多个分隔棱分隔开；

探测器，探测器固定安装在安装板的开槽内；

准直器，准直器安装在开槽内，并且准直器叠放在探测器之上；

模拟上板，安装板固定在模拟上板上，并且模拟上板将低能探测器下机箱和低能探测器上机箱分隔开；

u型热管，u型热管的u型底部均匀铺设在分隔棱上，u型热管向上延伸的两端沿着遮光罩内壁延伸；以及

l型热管，l型热管的一端均匀铺设在分隔棱上，l型热管向上延伸的一端沿着遮光罩内壁延伸。

优选地，上述技术方案中，其中，遮光罩的内表面经过黑色阳极氧化处理，遮光罩的外表面设置有二次表面镜涂层。

优选地，上述技术方案中，其中，遮光罩还包括：栅格加强筋，栅格加强筋固定在遮光罩的侧壁上；热敏电阻，热敏电阻贴附在遮光罩的内表面上；以及全天检测视窗孔，全天检测视窗孔开设在遮光罩的一侧。

优选地，上述技术方案中，准直器设置有多个，并且准直器是长准直器或者短准直器，其中，多个准直器中有一个准直器是短准直器。

优选地，上述技术方案中，其中，长准直器包括如下结构：长准直器工作部，其中，长准直器工作部的上表面与下表面相互平行；钽片，钽片围绕在长准直器工作部外周侧面；遮光膜，遮光膜设置于长准直器工作部顶面；以及遮光膜压框，遮光膜压框压设在遮光膜之上。

优选地，上述技术方案中，其中，短准直器包括如下结构：短准直器工作部，其中，短准直器工作部具有锥形加强筋；遮光膜，遮光膜设置于短准直器工作部顶面；以及遮光膜压框，遮光膜压框压设在遮光膜之上。

优选地，上述技术方案中，其中，安装板与遮光罩通过多个螺钉固定连接，在螺钉与安装板的接触面之间设置有聚酰亚胺隔热垫。

优选地，上述技术方案中，超低温低能探测器的热控结构包括：挡块，挡块呈l形，挡块的一端通过螺钉与模拟上板固定连接，挡块的另一端通过螺钉与安装板的侧边固定连接。

优选地，上述技术方案中，低能探测器下机箱外表面涂有白漆。

与现有技术相比，本发明的超低温低能探测器的热控结构具有如下有益效果：针对hxmt卫星各有效载荷温度指标跨度大且一体结构安装、外热流恶劣及变化复杂的热控设计难点，结合le的结构布局特点，并依据分析计算结果，制定了本发明的有效载荷热控总体设计思路：对于安装于载荷主结构上板的le，其直接暴露于星外，在其与he隔热措施的基础上，再利用其遮光罩和电子机箱外壳作为散热面来辐射制冷，同时在le相接触的主结构上增加散热面以降低le安装区域的基准温度，来实现le的低温要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明的一实施例的低能探测器的整体结构示意图；

图2是根据本发明的一实施例的热管以及安装板的内部结构示意图；

图3是根据本发明的一实施例的遮光罩的结构示意图；

图4是根据本发明的一实施例的长准直器的结构示意图；

图5是根据本发明的一实施例的短准直器工作部的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1-5所示，本发明优选实施方式的超低温低能探测器的热控结构包括：低能探测器下机箱101；低能探测器上机箱，低能探测器上机箱包括安装板102以及固定连接在安装板上的遮光罩103，其中，安装板上开设有用于容纳准直器和探测器的开槽，开槽由多个分隔棱201分隔开；探测器202，探测器固定安装在安装板的开槽内；准直器，准直器安装在开槽内，并且准直器叠放在探测器之上；模拟上板104，安装板固定在模拟上板上，并且模拟上板将低能探测器下机箱和低能探测器上机箱分隔开；u型热管105，u型热管的u型底部均匀铺设在分隔棱上，u型热管向上延伸的两端沿着遮光罩内壁延伸；以及l型热管106，l型热管的一端均匀铺设在分隔棱上，l型热管向上延伸的一端沿着遮光罩内壁延伸。

优选地，上述技术方案中，其中，遮光罩的内表面经过黑色阳极氧化处理，遮光罩的外表面设置有二次表面镜。

优选地，上述技术方案中，其中，遮光罩还包括：栅格加强筋301，栅格加强筋固定在遮光罩的侧壁上；热敏电阻，热敏电阻贴附在遮光罩的内表面上；全天检测视窗孔302，全天检测视窗孔开设在遮光罩的一侧。

优选地，上述技术方案中，准直器设置有多个，并且准直器是长准直器或者短准直器，其中，多个准直器中有一个准直器是短准直器。

优选地，上述技术方案中，其中，长准直器包括如下结构：长准直器工作部401，其中，长准直器工作部的上表面与下表面相互平行；钽片402，钽片围绕在长准直器工作部外周侧面；遮光膜403，遮光膜设置于长准直器工作部顶面；遮光膜压框404，遮光膜压框压设在遮光膜之上，遮光膜压框404之上还设置有保护盖405。

优选地，上述技术方案中，其中，短准直器包括如下结构：短准直器工作部，其中，短准直器工作部具有锥形加强筋501；遮光膜，遮光膜设置于短准直器工作部顶面；遮光膜压框，遮光膜压框压设在遮光膜之上，短准直器与长准直器的结构类似，只不过短准直器由于存在锥形加强筋501，所以在安装之后，短准直器的上表面与水平面是倾斜的。

优选地，上述技术方案中，其中，安装板与遮光罩通过多个螺钉固定连接，在螺钉与安装板的接触面之间设置有聚酰亚胺隔热垫107。

优选地，上述技术方案中，超低温低能探测器的热控结构包括：挡块108，挡块呈l形，挡块的一端通过螺钉与模拟上板固定连接，挡块的另一端通过螺钉与安装板的侧边固定连接。

优选地，上述技术方案中，低能探测器下机箱外表面涂有白漆。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。