Криостат для приемника инфракрасного излучения

Авторы патента:

Предлагаемая полезная модель относится к фоточувствительным приборам для обнаружения теплового излучения, в частности, к газонаполненным охлаждаемым полупроводниковым приемникам инфракрасного (ИК) излучения, и предназначена, в основном, для использования на транспортных средствах, создающих в условиях эксплуатации повышенные вибрационные нагрузки, например, от работающего двигателя, рельефа местности и т.п. Задачей, которая решается при помощи предлагаемой полезной модели, является улучшение характеристик приемника ИК излучения, например, его обнаружительной способности. Технический результат, который ее обеспечивает - повышение виброустойчивости и вибропрочности конструкции. Указанный технический результат достигается тем, что в криостате для приемника инфракрасного излучения, содержащем установленный в корпусе и закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара с внешним и внутренним входными окнами, напротив которых на охлаждаемом держателе, основание которого соединено с оправой, расположен кристалл с фоточувствительными элементами, согласно полезной модели, между корпусом и сосудом Дьюара установлен упругий элемент, закрепленный на внешнем входном окне. В частном случае упругий элемент может быть выполнен в виде распорной пружины, состоящей из крепежного кольца и присоединенной к нему конической поверхности с выполненными в ней равноудаленными друг от друга прорезями. В процессе эксплуатации прибора при воздействии вибрации упругий элемент надежно удерживает сосуд Дьюара в заданном положении внутри корпуса. Этим обеспечивается виброустойчивость и вибропрочность изделия и полностью снимаются модуляции фона, что в свою очередь приводит к повышению обнаружительной способности приемника излучения.

Известен приемник ИК излучения, содержащий закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара, снабженный внешним и внутренним входными окнами, напротив которых на охлаждаемом держателе расположен кристалл с фоточувствительными элементами (см. патент на изобретение РФ №2213941, МКИ 7 G01J 5/02, 2003 г.). Поскольку сосуд Дьюара изготавливается стеклянным, такая конструкция не отличается достаточной механической прочностью и может быть легко нарушена при сборке и эксплуатации прибора.

Известен выбранный за прототип приемник ИК излучения, содержащий установленный в корпусе закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара, снабженный внешним и внутренним входными окнами, напротив которых на охлаждаемом держателе расположен кристалл с фоточувствительными элементами, а герметичная полость, образованная держателем, сосудом Дьюара и оправой, заполнена осушенным газом (см. свид. на полезную модель РФ №14666, МКИ 7 G01J 5/02). Такая конструкция обеспечивает механическую прочность прибора, однако в процессе эксплуатации при воздействии внешних факторов возникают значительные вибрации, которые существенно ухудшают виброустойчивость и вибропрочность приемника излучения.

Задачей, которая решается при помощи предлагаемой полезной модели, является улучшение характеристик приемника ИК излучения, например, его обнаружительной способности. Технический результат, который ее обеспечивает - повышение виброустойчивости и вибропрочности конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в криостате для приемника инфракрасного излучения, содержащем установленный в корпусе и

закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара с внешним и внутренним входными окнами, напротив которых на охлаждаемом держателе, основание которого соединено с оправой, расположен кристалл с фоточувствительными элементами, согласно полезной модели, между корпусом и сосудом Дьюара установлен упругий элемент, закрепленный на внешнем входном окне. В частном случае упругий элемент может быть выполнен в виде распорной пружины, состоящей из крепежного кольца и присоединенной к нему конической поверхности с выполненными в ней равноудаленными друг от друга прорезями.

Новым в предложенном устройстве является то, что между корпусом и сосудом Дьюара установлен упругий элемент, закрепленный на внешнем входном окне. При этом достигается предотвращающее вибрацию крепление сосуда Дьюара в корпусе, причем использование распорной пружины, состоящей из крепежного кольца и присоединенной к нему конической поверхности с выполненными в ней равноудаленными друг от друга прорезями, обеспечивает равномерное распределение постоянного давления нагрузки по всей соприкасающейся с корпусом поверхности.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена конструкция приемника в целом, а на фиг.2 - элемент крепления в виде распорной пружины с радиальными пластинами.

Приемник инфракрасного излучения содержит установленный в корпусе 1 и закрепленный в оправе 2 вакуумированный сосуд Дьюара 3 с внешним и внутренним входными окнами 4 и 5 соответственно. Напротив входных окон на охлаждаемом держателе 6, основание которого соединено с оправой 2, расположен кристалл 7 с фоточувствительными элементами. Между корпусом 1 и сосудом Дьюара 3 установлен упругий элемент 8, расположенный на внешнем входном окне 4, выполненном из сапфира. Упругий элемент 8 выполнен в виде распорной пружины, состоящей из крепежного кольца 9, непосредственно закрепленного на внешнем входном окне 4, и присоединенной к нему конической поверхности 10 с выполненными в ней равноудаленными друг от друга прорезями.

В процессе эксплуатации прибора при воздействии вибрации упругий элемент 8 надежно удерживает сосуд Дьюара в заданном положении внутри корпуса 1. Этим обеспечивается виброустойчивость и вибропрочность изделия и полностью снимаются модуляции фона, что в свою очередь приводит к повышению обнаружительной способности приемника излучения.

Предложенная конструкция разработана для приемника инфракрасного излучения с фоточувствительными элементами из InSb или CdHgTe, рабочая температура которых

˜77 К. Вакуумированный сосуд Дьюара изготавливается из стекла, входные окна в котором выполнены из сапфира или германия. Корпус и оправа выполнены металлическими, причем оправа герметично соединена с сосудом Дьюара металлостеклянным спаем. Внутренний объем вокруг держателя заполнен осушенным газом, например, азотом. Упругий элемент может быть выполнен металлическим и крепежным кольцом приклеен к внешнему входному окну сосуда Дьюара, прочности которого вполне достаточно для сохранения целостности конструкции в процессе эксплуатации. По периметру упругий элемент соприкасается с корпусом, причем коническая поверхность 10 с выполненными в ней равноудаленными друг от друга прорезями обеспечивает равномерное распределение нагрузки на стенку корпуса. Для диаметров сосуда Дьюара и корпуса 15 и 18 мм соответственно, например, длина конической поверхности с углом расхождения 5 градусов составляет 6 мм, в которой могут быть выполнены 12 равных 6 мм равноудаленных друг от друга по периметру крепежного кольца прорезей. Таким образом, обеспечивается повышение виброустойчивости и вибропрочности конструкции.

1. Криостат для приемника инфракрасного излучения, содержащий установленный в корпусе и закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара с внешним и внутренним входными окнами, напротив которых на охлаждаемом держателе, основание которого соединено с оправой, расположен кристалл с фоточувствительными элементами, отличающийся тем, что между корпусом и сосудом Дьюара установлен упругий элемент, закрепленный на внешнем входном окне сосуда Дьюара.

2. Криостат для приемника инфракрасного излучения по п.1, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде распорной пружины, состоящей из крепежного кольца и присоединенной к нему конической поверхности с выполненными в ней равноудаленными друг от друга прорезями.

Приемник инфракрасного излучения (варианты) // 57455