УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИЕМНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для создания криогенных температур в инфракрасных приемниках излучения с заливной системой охлаждения.
Известно устройство для охлаждения приемника излучения, содержащее криостат с хладоагентом, выполненный в виде двух концентрических стеклянных трубок, к внутренней из которых припаян держатель с приемником излучения, к наружной - входное окно, а пространство между трубками вакуумировано (см. Амброзяк А. "Конструкция и технология полупроводниковых фотоэлектрических приборов", М., "Советское радио", 1970 г., с.203-205). Однако такое устройство работает только в вертикальном или горизонтальном положении, что не всегда реализуемо при контроле, например, за состоянием магистральных линий, путепроводов, перегревом букс подвижного состава, так как требует установки приемника излучения по месту под различными углами к наблюдаемому объекту.
Известно выбранное за прототип устройство охлаждения приемника излучения, содержащее снабженный крышкой сосуд Дьюара с хладоагентом, в котором держатель приемника излучения прикреплен к боковой поверхности (см. Госсорг Ж. "Инфракрасная термография", М., "Мир", 1988 г., с.262). Однако такая конструкция также требует вертикальной ориентации и не позволяет устанавливать приемник излучения в местах, угол наблюдения с которых отличается от прямого.
Техническим результатом при использовании предлагаемого устройства для охлаждения приемника излучения является расширение возможностей установки приемника излучения за счет обеспечения угловой ориентации.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для охлаждения приемника излучения содержит сосуд Дьюара с хладоагентом, снабженный крышкой и пробкой с отверстием для залива хладоагента и редукционным клапаном, и сифон, состоящий из внутренней и наружной трубок, пространство между которыми вакуумировано, и имеющий гибкий участок, выполненный в виде двух коаксиальных эластичных сильфонов, внешний из которых закреплен на фланцах, соединенных между собой опорными балками с шарнирами, причем один конец сифона установлен в сосуде Дьюара, а другой - в держателе приемника излучения. В частных случаях выполнения сифон может быть снабжен закрепленным на фланце сильфона радиатором, к которому присоединен держатель приемника излучения; напротив выходного отверстия сифона в держателе приемника излучения может быть установлена пористая структура, примыкающая к торцу держателя; установленный в сосуде Дьюара конец сифона может быть заполнен сорбентом, например, активированным углем.
Новым в предложенном устройстве является то, что устройство содержит сифон, имеющий гибкий участок, выполненный в виде двух коаксиальных эластичных сильфонов, внешний из которых закреплен на фланцах, соединенных между собой опорными балками с шарнирами. При этом держатель приемника излучения, установленный на конце сифона, может быть закреплен под любым углом по отношению к вертикальной оси сосуда Дьюара соответствующим положением опорных балок с шарниром.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема предложенного устройства для охлаждения приемника излучения.
Устройство для охлаждения приемника излучения содержит сосуд Дьюара 1 с хладоагентом, снабженный крышкой 2 и пробкой 3 с отверстием для залива хладоагента и редукционным клапаном 4, и сифон, состоящий из внутренней и наружной трубок 5 и 6 соответственно, пространство между которыми вакуумировано.
Сифон имеет гибкий участок, выполненный в виде двух коаксиальных эластичных сильфонов 7 и 8, внешний 8 из которых закреплен на фланцах 9, соединенных между собой опорными балками 10 с шарнирами 11. Трубки одного конца сифона опущены в сосуд Дьюара 1, а с другого конца вставлены в держатель приемника излучения 12. В частном случае выполнения к фланцу сильфона 9 прикреплен радиатор 13, к которому через вакуумную прокладку присоединен держатель приемника излучения 12. В других частных случаях напротив выходного отверстия трубок сифона в держателе приемника излучения 12 может быть установлена пористая структура 14, примыкающая к торцу держателя; а установленный в сосуде Дьюара 1 конец сифона может быть заполнен сорбентом 15, например, активированным углем. К заливному отверстию в крышке устройства прикреплена горловина 16, причем все соединения на крышке 2 сосуда Дьюара герметичны.
Предложенная конструкция устройства реализуется следующим образом. При монтаже приемника излучения, который используется для наблюдения за состоянием магистральных линий, путепроводов или перегревом букс подвижного состава, возможно размещение прибора с учетом вертикального расположения криостата не только прямо напротив линии наблюдения, но и в другом наиболее удобном исходя из окружающих условий месте. Такой монтаж стал возможен благодаря конструкции устройства для охлаждения приемника излучения, которая содержит сифон, имеющий гибкий участок, выполненный в виде двух коаксиальных эластичных сильфонов 7 и 8. При монтаже сильфоны изгибают под нужным углом и закрепляют в заданном положении при помощи опорных балок 10 с шарнирами 11. При этом держатель приемника излучения 12, установленный на конце сифона, располагается под любым углом по отношению к объекту наблюдения.
Наличие радиатора 13, пористой структуры 14, примыкающей к торцу держателя напротив выходного отверстия трубок сифона в держателе приемника излучения 12, и
сорбента 15, заполняющего конец сифона, установленного в сосуде Дьюара 1, повышает эффективность охлаждения. Радиатор служит для подогрева отходящих паров хладоагента, и может обдуваться вентилятором. Пористая структура активно захватывает пары хладоагента и убыстряет процесс охлаждения торца держателя, на котором крепится приемник излучения. Сорбент способствует поддержанию вакуума, который образует вакуумную рубашку между внутренней 5 и наружной 6 трубками сильфона, тем самым уменьшая потери хладоагента при транспортировке из сосуда Дьюара к приемнику излучения.
Предложенная конструкция разработана для узла охлаждения приемника инфракрасного излучения с матрицей фоточувствительных элементов с барьером Шоттки на основе силицида платины с рабочей температурой ~80 К. В качестве хладагента используется жидкий азот, причем редукционный клапан 4 служит для регулировки давления внутри сосуда Дьюара, которое повышается за счет естественного теплопритока, при этом жидкий азот передавливается через сильфон к объекту охлаждения - приемнику излучения. Пары азота отходят по кольцевому пространству между внешней трубкой сифона и стенкой держателя приемника излучения, шунтируя теплоприток по элементам конструкции, и попадают в атмосферу через отверстия в основании радиатора (на чертеже не показаны).
Таким образом, предложенная конструкция устройства для охлаждения приемника излучения расширяет возможности его установки относительно объекта наблюдения при обеспечении высокой эффективности его работы.