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《微型低温制冷技术的现状和发展趋势》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第37卷第1期红外与激光工程2008年2月Vol.37No.1InfraredandLaserEngineeringFeb.2008微型低温制冷技术的现状和发展趋势陈晓屏(昆明物理研究所,云南昆明650223)摘要:介绍了目前典型的军用第二代、第三代焦平面探测器杜瓦制冷机组件中斯特林制冷机和节流制冷器的应用情况,从焦平面探测器芯片探测元尺寸的变化,提出了配接制冷机的冷指尺寸的变化,介绍了昆明物理研究所微型低温制冷技术的发展现状及微型低温制冷机向高可靠性、低成本、高工作温度的发展趋势。关键词:制冷机;斯特林;红
2、外焦平面;探测器中图分类号:TN215;TB65文献标识码:A文章编号:1007-2276(2008)01-0045-05StatusandtrendsofthecryocoolerinIRFPAdetectorCHENXiao!ping(KunmingInstituteofPhysics,Kunming650223,China)Abstract:TheapplicationscurrentofStirlingcoolersandJ!Tcoolersin2ndand3rdgenerationisintrodu
3、ced.AndIRFPAdetectorassembliesisintroduced.Thepixelsizeofthedetectorlimitsthecoldfingerdimensionsofthecoolers.ThecoolerproductsinKIParepresented.Thedevelopmenttrendsishighreliability,lowcostandhighworkingtemperature.Keywords:Cooler;Stirling;IRFPA;Detector1微
4、型低温技术对红外探测器系统的重要性等红外探测器,都只有在低温条件下(55～120K)才表现出最好的探测性能。微型低温制冷技术作为低温技术的重要分支,已低温制冷器在红外探测器中的主要应用为:红外广泛应用于气象、军事、航空航天、低温电子学、低温预警和监视;精确光电制导;红外热成像系统;红外遥医学等诸多领域。其制冷温度从193K至液氦温度,感技术。制冷量从几毫瓦至几十瓦,甚至几百瓦。微型低温制冷器的最主要应用是冷却红外探测2低温技术依赖于红外技术的发展系统的红外探测器件,给各类型红外探测器提供77K红外探测器件的冷
5、却离不开微型低温制冷器技或更低的低温工作环境,保证探测器功能正常,提高术,红外技术在武器装备中的特殊地位使微型低温技红外探测器的灵敏度和分辨率,还可以减小来自光学术迅速发展。据2000年NIST的SPIE数据显示,美国滤光片、冷屏及光学系统本身的热噪声。高性能红外已有超过125000台斯特林制冷机用于冷却军事夜探测器件,包括第一代的多元线列探测器、SPRITE红[1]视系统中的红外探测器,制冷功率为0.15～4W。外探测器,第二代主流的扫描型长波288×4焦平面探测器,凝视型中波320×240焦平面探测器,以
6、及正在2006年法国ThalesCryogenics公司售出各种型号制冷机约4000台,2007年美国RM系列的制冷机总产量突研制的第三代、第四代更大规模阵列和更高分辨率的破100000台。红外系统应用的低温制冷器需要解决高性能红外探测器件,包括InSb、MCT、量子阱、PtSi收稿日期:2007-04-05;修订日期:2007-06-17作者简介:陈晓屏(1959-),浙江诸暨人,高级工程师,博士生导师,从事斯特林制冷机和低温制冷研究。Email:xpcryo@yahoo.com.cn46红外与激光工程第3
7、7卷的问题为可靠性、效率、尺寸、质量、振动、电磁干扰、该制冷器的优点是结构紧凑、体积小、质量轻、启发热(散热性能)、价格等。近几十年来,正是红外技术动快、冷头无振动、对光电元器件不产生机械振动干的促进和推动,使微型低温制冷器走进了全新的发展扰。采用高压或超高压工质气体工作的快速节流制冷阶段,不断朝着体积小、质量轻、振动小、输入功耗低、器,其启动时间在5s以内,特别适用于机载和弹载对系统干扰小的专用化方向发展。系统。当前,红外导引头中的中波InSb、中波HgCdTe[4]探测器,均选用节流制冷器。3应用于红外探
8、测系统的微型低温制冷器4国外的发展情况下面主要介绍应用最为广泛的斯特林制冷机和[5]微型节流制冷器。表1给出目前主要的军用低温制冷机生产厂商。3.1斯特林制冷机表1低温制冷机生产厂商斯特林制冷机以斯特林制冷循环原理工作,采用Tab.1Suppliersofcryocoolers高纯氦气作为制冷工质。自20世纪50年代,对斯特CompaniesWebs林制冷机进行了深入的研究,目前,该技术已经成熟,A
