天问一号矿物光谱仪短波红外焦平面制冷组件EI北大核心CSCD

根据“天问一号”火星矿物光谱仪短波红外探测组件小型化、轻量化、低功耗的需求,分析了红外探测器匹配性设计、集成式制冷机杜瓦适应性研制的难点。针对短波红外探测器高灵敏度、低温目标及多光谱探测需求的长积分时间模式的集成封装、抗大量级星器分离冲击等特点,提出了高信噪比探测器总体设计、具有噪声隔离和集成式冷平台结构设计、抗径向冲击的斜支撑结构设计等。解决了短波红外集成组件探测器低温下低热应力、长积分时间下干扰隔离、大量级力学加固、航天应用的高可靠性厚膜电路研制等关键技术。成功研制了短波碲镉汞探测器杜瓦制冷组件,并经过高低温循环、随机振动及机械冲击等严苛的空间环境热学力学适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足火星矿物光谱仪工程化应用的要求。     

用于冷光学长波红外杜瓦组件杂散光分析与抑制EI北大核心CSCD

红外谱段(8~12.5μm)作为红外对地光学载荷的主要探测谱段,在对地遥感领域发挥着重要的作用。以红外成像仪载荷的杜瓦组件为研究对象,宽幅高分辨率红外系统的光机结构作为输入边界,分析了关键面对系统杂散光的影响。为了抑制杂散光和降低背景辐射,利用柔性波纹管隔热实现200 K窗口和窗口帽低温设计。进一步分析了杜瓦组件窗口、窗口外壳、冷屏结构及表面处理工艺等对杜瓦内部杂散光的影响。冷屏采用三级挡板设计,滤光片为三波段集成,同时在考虑装配和加工精度的情况下,冷屏和滤光片支架采用分离方式。卫星红外成像仪载荷在轨运行良好,成像效果较好。为杜瓦设计和加工选择提供了一定依据。     

红外焦平面微型金属杜瓦高气密激光焊接的研究

高气密激光焊接是红外焦平面微型金属杜瓦的关键技术。针对微型杜瓦的结构和材料特点,通过实验对激光焊接设备可调参数电流和脉宽与焊接能量的关系、电流和脉宽对焊斑宽度、焊接斑深度的影响、离焦量和重叠对焊接质量影响的研究,得到不锈钢和柯伐、不锈钢与不锈钢和柯伐与柯伐的合理的焊接参数,并将这些工艺参数应用到某个工程项目用红外焦平面微型金属杜瓦的激光焊接中,其漏率均优于3×10-12Torr.L/s。     

长波QWIP-LED量子阱红外探测器杜瓦研制

在用于封装长波QWIP-LED量子阱探测器的杜瓦研制中,详细阐明了一种用于封装长波QWIP-LED量子阱红外探测器的结构,结构采用侧罩式设计,光信号从红外窗口进入,近红外窗口透出,提出了一种探测器胶接在管座上,管座整体再螺接在冷头的方法,提高探测器的互换性,通过热适配设计,降低低温应力对探测器影响,选择低冷损的TC4材料,降低杜瓦漏热,基本解决了长波QWIP-LED量子阱探测器杜瓦组件的关键技术,性能指标达标,成像效果良好,达到工程封装要求。     

超长线列红外探测器杜瓦真空寿命评估方法

针对超长线列红外探测器杜瓦具有容积大、零部件种类多、材料放气源多,特别是集成式超长线列杜瓦与内充3 MPa高压氦气的直线脉管冷指封装集成等特点,基于材料解析放气及渗透理论,建立了超长线列杜瓦组件真空寿命评估模型,对分置式与集成式超长线列杜瓦的真空寿命进行了计算,其真空寿命预计值均可以达到2年。设计了一种杜瓦真空度在线监测结构对这两类杜瓦的真空度进行了实时监测,分置式及集成式杜瓦真空寿命预计值与实测值相对误差分别为5.8%和6.96%。因集成式杜瓦真空寿命估算较为困难,对其热负载通过制冷性能进行实验验证,其热负载2年后未发生明显变化。     

石墨烯喷涂与化学镀镍黑化冷屏性能对比

目的 探索高效的冷屏黑化技术,获得石墨烯环氧胶混合喷涂与化学镀镍黑化后的红外探测器冷屏的光学特性、真空放气特性。方法 采用傅里叶光谱仪对比测试不同粗糙度的基底,以及基底经过化学镀镍、石墨烯喷涂黑化后的样品在2.5~15 μm波段内的镜面反射率,利用扫描电子显微镜观察分析黑化表面形貌。采用小孔流导法测试对比不同粗糙度基底250 ℃除气前后的放气规律,以及除气后基底、化学镀镍、石墨烯喷涂黑化样品的出气率。结果 化学镀镍黑化反射率受基底粗糙度的影响大,若在喷砂面黑化,镜面反射率低于2%。石墨烯喷涂的黑化涂层厚,吸收率不受基底表面粗糙度影响,镜面反射率低于0.4%,但镀层的表面结合力受到基底粗糙度的影响。对放气特性进行分析发现,高温除气可以去除化学吸附气体分子,再次暴露大气吸附的气体多为物理吸附。黑化层对出气率的影响远大于基底粗糙度,石墨烯黑化层的微孔洞结构使初始出气率大于镀黑镍约1个数量级。结论 石墨烯与环氧胶混合喷涂黑化的消杂散光能力显著优于化学镀镍黑化,但总放气量高,采用适当的低出气率处理,改进其真空性能是在红外组件应用中的关键。     

40 K双波段长波探测器冷箱封装技术研究

冷光学技术是弱目标及多光谱红外探测的重要支撑技术。为了实现低温光学系统温度精确控制和防污染,一般多将低温光学与探测器集成在冷箱内。某高光谱相机需要1个320×64量子阱探测器和1个320×64 II类超晶格探测器共面拼接,集成双波段微型滤光片,形成长波双波段探测杜瓦组件,探测器工作所需的40 K低温环境由脉管制冷机提供。杜瓦采用无窗口设计,并通过柔性波纹管将杜瓦外壳与冷箱外壳集成,以实现气密性集成和光校调节。针对40 K温区双波段探测器封装的三维拼接、探测器及滤光片的低应力封装、制冷机与探测器的高效热传输等难点,对探测器的三维拼接、40 K温区高效热传输、探测器低应力集成的热层结构、低应力滤光片支撑、杜瓦与制冷机耦合等进行研究,创新性提出了三点Z向调节拼接方法、探测器Al₂O₃载体复合钼基板和钼冷平台的热层结构、双波段滤光片集成的钼支撑结构、带应力隔离的冷平台与制冷机过盈装配的耦合方法,最终实现了40 K温区下双波段探测器平面度优于±2.06μm(RMS)、探测器的低温应力小于22.06 MPa、双波段滤光片低温形变小于8.55μm、探测器与...     

紫外激光在微细加工技术中的优势研究

本文主要涉及紫外激光加工技术.通过实验,将紫外/红外两种激光设备对材料的加工结果进行比较,发现在特殊材料加工上,紫外激光相对于红外激光,加工边沿更光滑、效率更高.对于用红外透过率较高的材料加工的红外器件来说,紫外激光在加工中具有明显的优势.     

长波红外制冷杜瓦组件杂散光分析

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率（PST）与杂散光系数（VGI）的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比（NSR）作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研究。结果表明：采用冷光学设计能有效抑制系统背景辐射,此时系统工作的三个波段NSR从4.5以上降低至0.35以下。制冷机制冷是冷光学设计和探测器工作的基础,研究了杜瓦窗口和冷屏设计对VGI、NSR和制冷机功耗的影响,进而优化了窗口和冷屏的设计参数。拟合实验数据明确了杜瓦漏热与制冷机功耗的函数关系,提出了一种低制冷功耗和高杂散光抑制的冷屏设计,此时杜瓦漏热为1.7 W,制冷机功耗为103.72 W,系统的VGI从1.95%降低至1.92%,窗口的NSR下降了60%,满足项目要求。研究结果解决了低温光学设计、制冷机功耗和杂散光抑制等一系列问题,组件通过力学试验,已成功运用于某项目用光谱成像仪中。     

溶胶—凝胶法制备BAM前驱体BaMgAl_(10)O_(17)研究

采用溶胶-凝胶法,用柠檬酸作为络合剂合成了纳米晶BAM前驱体BaMgAl10O17。研究发现,溶液的pH值对溶胶-凝胶的形成过程有重要影响,调节溶液的pH值为5～7可以形成稳定的溶胶。XRD分析表明,在950℃温度下煅烧得到的粉体为结晶完全的纳米晶BaMgAl10O17,粉体粒径在50 nm左右,团聚尺寸在150 nm左右。