红外探测器杜瓦瓶漏热测试技术研究

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1、万方数据2008年第22卷第3期测试技术学报V01．22No．32008(总第69期)JOURNALOFTESTANDMEAsuREMENTTECHNOLOGY(SumNo．69)文章编号：1671—7449(2008)03—0222—03红外探测器杜瓦瓶漏热测试技术研究王武杰1，刘永强2，郑宾2(1．中国空空导弹研究院河南洛阳471009；2．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)摘要：从对流传热、传导传热、辐射传热等三个方面对杜瓦瓶漏热进行了理论分析，对杜瓦瓶测试的方法进行了理论分析与计算，并分别介绍了液氮保持时

2、间测试法和称重测试法两种常用的测试方法，利用这两种方法对杜瓦瓶漏热进行了大量实验验证．从实验数据与理论计算的比较可以看到，两种方法测得的结果比较一致，测试精度较高．关键词：红外探测器}杜瓦瓶；漏热中图分类号：TN215文献标识码：AResearchonDewarHeatLeakageDetectingTechnologiesusingInfraredDetectorsWANGWujiel，LIUYongqian92，ZHENGBin2(1．ChinaAirborneMissileAcademy，Luoyang471009，China；2．Key

3、LaboratoryofInstrumentationScienceandDynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Dewarheatleakageistheoreticallyanalyzedfromthreewayswhichareconvectiveheattransfer，conductiveheattransferandradiantheattransfer．Liquidnitrogenholdi

4、ngtimemethodandweighingmethodformeasuringDewarheatleakagearedescribed．Manyexperimentsweredonetovail—datethetwomethods．Theoreticalanalysisandexperimentaldataindicatethatthetwomethodscanobtainthesamemeasuringresultsandhavehighmeasuringprecision．Keywords：infrareddetector；metald

5、ewar；leakageofheat多元杜瓦瓶是探测器的重要组件，为热成像系统的敏感芯片和处理电路提供了一个液氮的工作温度(77K)和密封的真空环境．因此，杜瓦瓶的真空性能直接影响探测器的使用寿命，其质量直接影响整个热成像系统的可靠性‘¨．探测器从排气台上封接下来后，杜瓦瓶的真空密封性将决定探测器的使用寿命．当杜瓦瓶内真空度降低到一定程度时，窗I=I便起雾、结霜，使探测器芯片的红外光学信号迅速减弱，探测器的性能降低甚至无法工作．根据有关试验数据和技术资料，当杜瓦瓶真空腔体内气压达1．1～1．3Pa时，窗口起雾、结霜，造成探测器失效．另外，当杜瓦

6、瓶内气压升高时，气体分子平均自由程逐渐缩小，使得腔体内对流传热迅速上升，从而导致热负载上升[2]．因此，为了考核杜瓦瓶的真空特性，通过对杜瓦瓶的漏热检测至关重要．杜瓦瓶漏热的理论分析．引起杜瓦瓶自身漏热的主要因素有5个啪：①沿杜瓦瓶内壁由冷端与室温端形成的温差造成固体·收稿日期：2007—10—21作者简介：王武杰(1975一)，男，工程师，硕士生．主要从事半导体器件与微电子学研究万方数据(总第69期)红外探测器杜瓦瓶漏热测试技术研究(王武杰等)223传热引起的漏热；②探测器必须的引线两端温差造成的固体热传导以及产生的焦尔热引起的漏热；③杜瓦瓶

7、外壁与内壁之间的温差造成的热辐射所引起的漏热；④杜瓦瓶顶部内外温差造成的热辐射引起的漏热；⑤由于真空度不够高，杜瓦瓶夹层残留气体导致漏热．引起漏热的原因是杜瓦瓶本身的结构和功能上造成的，但可以通过提高制造水平来减小这5个方面的漏热．微型非灌注式杜瓦瓶有很多种类、结构，相同种类和结构的杜瓦瓶自身漏热因素大体相同，但漏热不外乎以下3种类型由上述因素决定，自身漏热量为Q，=Q。+Q，+Q，(1)式中：Q，为杜瓦瓶自身漏热量；Q，为杜瓦瓶内壁和引线产生的导热(含焦尔热)，通常这是主要热负载的来源；Q，为杜瓦瓶内外温差引起的辐射漏热量；Qf为杜瓦瓶内气体

8、对流换热引起的漏热量．1)对流传热．在环境温度和大气压条件下，对流换热量大约在0．1～O．5W／cm2左右，毫无疑问，对流换热会带来非常大的漏热．杜瓦