УЗЕЛ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИЕМНИКА ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Узел охлаждения приемника инфракрасного излучения
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для создания криогенных температур в инфракрасных приемниках излучения с дроссельной системой охлаждения.
Известен узел охлаждения прибора, содержащий цилиндрический держатель и дроссельную систему охлаждения, в котором охлаждаемый элемент расположен на торце держателя (см. пат США 5 692 379, НКИ 62/51, 1997 г.). Однако, при использовании таких систем для приемников излучения в месте соединения держателя и кристалла с фоточувствительными элементами (ФЧЭ) возникает неоднородное термическое сопротивление, которое влияет на элементы приемника. При этом наблюдается неоднородность параметров по полю, что особенно недопустимо для приемников с большим числом элементов, например, матричных, так как при этом ухудшаются выходные характеристики прибора.
Известен выбранный за прототип узел охлаждения приемника инфракрасного излучения, содержащий охлаждаемый цилиндрический держатель, на торце которого расположен кристалл с ФЧЭ, и дроссельную систему охлаждения (см. пат США 4 479 367, НКИ 62/515R, 1984 г.) В нем для выравнивания термического сопротивления между торцом цилиндра и кристаллом размещена пластина - термический фильтр, состоящий из двух слоев с различной теплопроводностью. Однако, для приемников с большим числом ФЧЭ, когда размер кристалла больше диаметра охлаждаемого цилиндра сложно достичь необходимой температурной однородности. Такая конструкция также обладает большим термическим сопротивлением, в ней заметно
увеличивается охлаждаемая масса, что приводит к увеличению времени выхода на рабочий режим.
Техническим результатом при использовании полезной модели является снижение термического сопротивления узла охлаждения.
Указанный технический результат достигается тем, что в узле охлаждения приемника инфракрасного излучения, содержащем охлаждаемый цилиндрический держатель, на торце которого расположен кристалл с ФЧЭ, и дроссельную систему охлаждения, держатель выполнен расширяющимся к торцу, внутренняя сторона которого снабжена пористым материалом. В частных случаях выполнения узла охлаждения пористый материал выполнен в виде металлической сетки или спеченного волокна.
Расширение держателя к торцу, на котором крепится кристалл с фоточувствительными элементами, до размеров кристалла приводит к полному механическому контакту соединяемых поверхностей при сохранении оптимальной величины диаметра цилиндрического держателя, обеспечивающего минимальные тепловые потери в процессе работы приемника. Наличие на внутренней стороне торца держателя пористого материала при дроссельной системе охлаждения интенсифицирует процесс охлаждения за счет захвата жидкой фазы хладагента - азота капиллярной структурой пористого материала и распределения его по всей поверхности, на которой происходит кипение. За счет увеличения поверхности кипения, уменьшается термическое сопротивление конструкции, обусловленное, термического сопротивления фазового перехода.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
дроссельную систему охлаждения 3 с отверстием 4. Держатель 1 выполнен расширяющимся к торцу, а внутренняя сторона торца снабжена пористым материалом 5. В частных случаях выполнения узла охлаждения пористый материал 5 выполнен в виде металлической сетки или спеченного волокна.
Во время работы приемника излучения проводится охлаждение кристалла с ФЧЭ, при этом одной из основных характеристик является быстрота и равномерность охлаждения кристалла. В предложенной конструкции это достигается тем, что в парогазовой (двухфазной) смеси, поступающей из дроссельного отверстия в полость держателя, за счет капиллярной структуры жидкостная фаза осаждается на расположенный напротив дроссельного отверстия пористый материал, который захватывает ее и распределяет на всю плоскость торца держателя благодаря капиллярному эффекту. При этом происходит быстрое и равномерное охлаждение закрепленного на нем кристалла с ФЧЭ.
Предложенная конструкция разработана для узла охлаждения приемника ИК излучения с матрицей ФЧЭ с барьером Шоттки на основе силицида платины с рабочей температурой  80 К. Диаметр держателя - 6 мм, размер кристалла  12x12 мм, поэтому к торцу диаметр держателя расширяется до 17 мм. Крепление пористого материала осуществляется с помощью, например, диффузионной сварки. В качестве пористого материала может быть использована 4-х слойная никелевая металлическая сетка саржевого плетения с ориентировочным диаметром отверстия 15 мкм.
1.Узел охлаждения приемника инфракрасного излучения, содержащий охлаждаемый цилиндрический держатель, на торце которого расположен кристалл с ФЧЭ, и дроссельную систему охлаждения, отличающийся тем, что держатель выполнен расширяющимся к торцу, снабженному с внутренней стороны пористым материалом.
2.Узел охлаждения по п.1, отличающийся тем, что пористый материал выполнен в виде металлической сетки или спеченного волокна.
Узел охлаждения приемника инфракрасного излучения