專利名稱：真空冷箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于冷卻，特別是關(guān)于紅外探測(cè)器儲(chǔ)存和低溫工作的真空冷箱。
背景技術(shù)：
紅外探測(cè)器在低溫工作，可降低其內(nèi)部熱噪聲，提高探測(cè)器靈敏度、響應(yīng)率和信噪比。為此，高靈敏的紅外探測(cè)器均采用真空夾層的杜瓦容器或真空冷箱，提供低溫工作環(huán)境。而且針對(duì)影響紅外探測(cè)器工作的制冷機(jī)振動(dòng)問(wèn)題，提出了許多有效的技術(shù)方案。紅外探測(cè)器是固設(shè)在真空冷箱的冷平臺(tái)上的，而該冷平臺(tái)是用固定在箱體后壁上的懸臂支撐在箱體空間內(nèi)。為了盡可能減小冷平臺(tái)上的冷量損失，該懸臂除了應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以及使用低導(dǎo)熱材料制造外，還應(yīng)該將其導(dǎo)熱引起的冷量損失盡可能地減小。為此，可采用低導(dǎo)熱率材料的薄壁管來(lái)制作懸臂，管壁愈薄，導(dǎo)熱冷損愈小，但卻降低了其強(qiáng)度和剛度，且易引起徑向振動(dòng)和沖擊，懸置的薄壁管根部將由于應(yīng)力集中而斷裂。減少懸臂的導(dǎo)熱冷損和提高其抵抗徑向振動(dòng)和沖擊的能力成了真空冷箱懸臂的一對(duì)矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種真空冷箱，在于解決降低其懸臂的導(dǎo)熱冷損和提高其抵抗徑向振動(dòng)和沖擊能力的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種真空冷箱，包含箱體、冷平臺(tái)和懸臂，其特征在于該懸臂為低導(dǎo)熱材料的薄壁管；在該懸臂外圍設(shè)置有限位套，該限位套和懸臂之間具有微小的環(huán)狀間隙。
上述的真空冷箱，其特征在于該懸臂設(shè)置有排除管內(nèi)空氣以形成真空的排氣孔。
上述的真空冷箱，其特征在于該限位套鍍金拋光。
上述的真空冷箱，其特征在于該冷平臺(tái)用冷鏈與冷源的冷指相連；該冷鏈由分別與冷平臺(tái)、冷指固定連接的兩導(dǎo)冷板以及與該兩導(dǎo)冷板相連的柔性銅辮或波紋銅帶組成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下①.薄壁管狀、且內(nèi)部真空的懸臂，大大降低了其導(dǎo)熱引起的冷量損失。
②.由于在懸臂外圍設(shè)置有限位套，當(dāng)懸臂受外力振動(dòng)和沖擊時(shí)，其與限位套發(fā)生接觸，運(yùn)動(dòng)受到限止，應(yīng)力和力臂也隨之減小。例如，限位套接觸在懸臂中部，則應(yīng)力減小50％，相應(yīng)的懸臂管壁截面積可減少50％，冷量損失也可降低50％。隨限位套與懸臂接觸位置愈向冷平臺(tái)靠近，則懸臂的管壁可愈薄，冷量損失也愈小。
③.限位套的設(shè)置，可使懸臂長(zhǎng)度增加，其熱阻也增大，有利于降低冷量損失。
④.采用柔性或可伸縮的冷鏈連接冷平臺(tái)和冷源的冷指，可進(jìn)一步減少懸臂所受冷源振動(dòng)的影響，減少其應(yīng)力，有利于降低其壁厚。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明冷平臺(tái)、懸臂和限位套結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是真空冷箱真空排氣和維持結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參見圖1和圖2所示，本發(fā)明的真空冷箱包含箱體3、冷平臺(tái)1和懸臂2。該箱體1前面配置有窗架法蘭8和透紅外窗9組成的通光窗口，其間設(shè)置有密封環(huán)10進(jìn)行真空密封，并用螺釘固定。光信號(hào)則從該通光窗口進(jìn)入，供置于冷平臺(tái)1上的紅外探測(cè)器12探測(cè)。箱體3后壁為具有輸出引線腳5的密封電纜板4，由螺釘固定在箱體3上。懸臂2后端固定在密封電纜板4上，其懸置在箱體3內(nèi)的前端固定冷平臺(tái)1。該懸臂2為低導(dǎo)熱率材料的薄壁管，其兩端封閉，內(nèi)部呈真空狀態(tài)，以消除由空氣對(duì)流和傳導(dǎo)引起的冷量損失，為排除懸臂2管內(nèi)的空氣，它設(shè)置有排氣孔20。箱體1的側(cè)壁上設(shè)置有與冷源相密封連接的真空管法蘭15；若冷源有兩個(gè)，則兩側(cè)壁分別設(shè)置有真空箭法蘭15。設(shè)置有連接冷平臺(tái)1和冷源冷指14的冷鏈30，將冷量傳遞至冷平臺(tái)1供紅外探測(cè)器12以低溫。該冷鏈30由二導(dǎo)冷板31和在二導(dǎo)冷板31之間的柔性銅辮或波紋銅帶32組成；該二導(dǎo)冷板31分別與冷平臺(tái)1和冷源的冷指14固定連接。該冷鏈30有柔性可伸縮，它能有效地傳導(dǎo)冷量，卻又能防止將冷源的振動(dòng)傳導(dǎo)至冷平臺(tái)1，同時(shí)可補(bǔ)償制造的尺寸鏈公差，降低制造精度，有利于安裝和降低成本。為將紅外探測(cè)器12的電信號(hào)傳輸至箱體1外，在冷平臺(tái)1上還設(shè)置有過(guò)渡引線環(huán)6，紅外探測(cè)器12的引線腳和過(guò)渡引線6的針腳間焊接有元件引線7，再于密封電纜板4的引線腳5和過(guò)渡引線環(huán)6的針腳上焊接有引線11。
呈薄壁管狀的懸臂2支撐冷平臺(tái)1、過(guò)渡引線環(huán)6、冷鏈30和紅外探測(cè)器12，當(dāng)受徑向振動(dòng)、沖擊時(shí)其應(yīng)力集中于根部。另外，材料導(dǎo)熱路徑越長(zhǎng)熱阻越大，故希望懸臂2有較大的長(zhǎng)度，但如此一來(lái)，其根部的應(yīng)力將隨長(zhǎng)度而增加，需要增加其管壁厚度以提高強(qiáng)度和剛度，防止應(yīng)力增加引起的斷裂。這與管壁厚度愈薄，冷量損失愈小有矛盾。因此，本發(fā)明在箱體3內(nèi)設(shè)置有圍繞懸臂2的限位套16，該限位套16與懸臂2之間有微小的環(huán)狀間隙，由于該環(huán)狀間隙在真空時(shí)熱阻很大，與材料的導(dǎo)熱相比，該環(huán)狀間隙引起的冷量損失可忽略不計(jì)。同時(shí)該限位套16鍍金拋光，對(duì)懸臂2起幅射屏蔽作用，減少幅射換熱的冷損。當(dāng)懸臂2受到徑向振動(dòng)、沖擊時(shí)，該限位套16與懸臂2接觸起到支撐作用，吸收振動(dòng)和沖擊力，大大減少了懸臂2根部的應(yīng)力。而且限位套16與懸臂2的接觸位置愈接近冷平臺(tái)1處，吸收振動(dòng)和沖擊力、減少懸臂2根部應(yīng)力的效果愈大，則懸臂2的管臂厚度就可以盡可能地薄，得以充分降低其冷量損失。
為使真冷空箱在更換或修理紅外探測(cè)器12和冷源時(shí)，需反復(fù)真空排氣，為此可以在箱體3上設(shè)置具有真空閥頭32(參見圖3)的真空排氣管31。箱體3的所有可鍍金拋光的表面，均可進(jìn)行鍍金拋光，以降低其表面輻射率，減少由輻射換熱引起的冷量損失。而且在箱體3和真空排氣管31中可設(shè)置有消氣劑36。該消氣劑36采用通電激活方式，以物理化學(xué)方式吸收箱體3內(nèi)的殘余氣體。在箱體3密封真空排氣徹底的條件下，消氣劑36可多次激活使用。消氣劑36可以通過(guò)用螺釘固定的密封電纜插34更換。也可以設(shè)置有放置消氣劑36的消氣劑室33。
權(quán)利要求
1.一種真空冷箱，包含箱體(3)、冷平臺(tái)(1)和懸臂(2)，其特征在于該懸臂為低導(dǎo)熱材料的薄壁管；在該懸臂外圍設(shè)置有限位套(16)，該限位套和懸臂之間具有微小的環(huán)狀間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空冷箱，其特征在于該懸臂(2)設(shè)置有排除管內(nèi)空氣以形成真空的排氣孔(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空冷箱，其特征在于該限位套(16)鍍金拋光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空冷箱，其特征在于該限位套(16)鍍金拋光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的真空冷箱，其特征在于該冷平臺(tái)(1)用冷鏈(30)與冷源的冷指(14)相連；該冷鏈由分別與冷平臺(tái)、冷指固定連接的兩導(dǎo)冷板(31)以及與該兩導(dǎo)冷板相連的柔性銅辮或波紋銅帶(32)組成。
全文摘要
一種真空冷箱，包含箱體、冷平臺(tái)和懸臂，其特征在于該懸臂為低導(dǎo)熱材料的薄壁管；在該懸臂外圍設(shè)置有限位套，該限位套和懸臂之間具有微小的環(huán)狀間隙。本發(fā)明在于解決其降低懸臂的導(dǎo)熱冷損和提高其抵抗徑向振動(dòng)和沖擊能力的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01N21/31GK1487281SQ03128828
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者紀(jì)國(guó)林, 劉曉華, 許妙根 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所