应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体的制作方法

1.本发明涉及红外探测器制冷技术领域，尤其涉及一种应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体。


背景技术：

2.国内某天文台没有红外观测能力，在采用天文望远镜开展红外恒星辐射定量观测试验时，需要对该地望远镜进行冷光学的红外探测改造，使望远镜具备长波红外观测能力。通过在该天文望远镜的耐焦平台上部署冷光学设计的制冷红外探测器达到观测目的。探测器的成像质量是该天文望远镜能否拥有红外观测能力的关键性因素，通过给探测器制冷的方式，可以提高探测器的成像质量。
3.因此，如何提供一种应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体，实现红外探测器的安装及制冷是当前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明的目的是提供一种应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体，实现红外探测器的安装及制冷。
6.(二)技术方案
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体，包括连接板、底板和四个冷却壁，连接板和其中三个冷却壁围成一周并且均一端与底板连接，另一个冷却壁与底板平行且另一端与连接板和其他三个冷却壁连接，在连接板、底板和四个冷却壁之间形成具有容纳腔的箱体结构；
8.连接板上设有用于与天文望远镜相连接的安装接口以及供红外光通过的光学窗口，当红外探测器安装在容纳腔内时，能够通过光学窗口接收红外光；
9.冷却壁包括具有冷却腔的壁体和用于密封冷却腔的盖体，盖体位于冷却壁背离容纳腔的一侧，冷却腔内设有冷液循环通道，盖体上间隔设有进液口和出液口，进液口和出液口与冷液循环通道连通，冷却液能够从进液口进入并流经冷液循环通道后由出液口流出。
10.可选地，冷却循环通道包括多条隔板，多条隔板平行间隔设置在冷却腔内，冷却腔的第一侧壁和第二侧壁间隔相对设置，隔板的长度小于第一侧壁与第二侧壁之的距离，隔板的下侧与冷却腔的底侧壁连接，相邻的两个隔板中，其中一个隔板的一端与第一侧壁连接，另一端与第二侧壁之间具有间隔，另一个隔板的一端与第一侧壁之间具有间隔，另一端与第二侧壁连接。
11.可选地，冷却循环通道包括多条隔板，多条隔板平行间隔设置在冷却腔内，每个隔板的两端分别与冷却腔的第一侧壁和第二侧壁连接，第一侧壁和第二侧壁间隔相对设置，隔板的下侧与冷却腔的底侧壁连接，隔板的一端设有贯穿隔板的连通孔，相邻的两个隔板中，其中一个隔板具有连通孔的一端与第一侧壁连接，另一个隔板具有连通孔的一端与第
二侧壁连接。
12.可选地，连接板、底板、四个冷却壁以及隔板均为金属材料制成。
13.可选地，盖体与壁体之间设有密封圈。
14.可选地，容纳腔内设有固定架，固定架固定安装在底板上，红外探测器通过固定架安装在容纳腔内。
15.可选地，循环式制冷舱体还包括一真空泵，底板上设有抽气口，抽气口与容纳腔连通，真空泵与抽气孔连通。
16.可选地，连接板、底板和四个冷却壁的连接处设有密封条。
17.可选地，安装接口为多个连接孔。
18.可选地，连接板、底板和四个冷却壁之间通过螺钉连接。
19.(三)有益效果
20.本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体，包括连接板、底板和四个冷却壁，连接板、底板和四个冷却壁之间形成具有容纳腔的箱体结构。连接板上设有用于与天文望远镜相连接的安装接口以及供红外光通过的光学窗口，当红外探测器安装在容纳腔内时，能够通过光学窗口接收红外光。冷却壁包括具有冷却腔的壁体和用于密封冷却腔的盖体，盖体位于冷却壁背离容纳腔的一侧，冷却腔内设有冷液循环通道，盖体上间隔设有进液口和出液口，进液口和出液口与冷液循环通道连通，冷却液能够从进液口进入并流经冷液循环通道后由出液口流出。该舱体实现冷却液在冷却壁内的循环通过，降低容纳腔内的温度，达到提升探测器成像质量的目的。同时，还实现了红外探测的安装，整体结构简单。
附图说明
21.本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。
22.图1是本发明实施例一中一种应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体结构示意图；
23.图2是图1中循环式制冷舱体的分解状态结构示意图；
24.图3是本发明实施例一中冷却壁的分解状态结构示意图；
25.图4是图1中循环式制冷舱体去除冷却壁盖体后的结构示意图；
26.图5是图3中冷却壁的壁体正视示意图；
27.图6是本发明实施例二中一种冷却壁的部分结构示意图；
28.图7是图6中冷却壁的部分结构的正视示意图。
29.图中：
30.1：连接板；
31.11：安装接口；
32.12：光学窗口；
33.2：底板；
34.3：冷却壁；
35.31：壁体；
36.311：冷却循环通道；
37.312：隔板；
38.3121：连通孔；
39.313：密封槽；
40.32：盖体；
41.321：进液口；
42.322：出液口；
43.4：固定架。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
47.实施例一
48.参见图1～图5所示，本发明实施例提供的应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体，包括连接板1、底板2和四个冷却壁3，连接板1和四个冷却壁3中的其中三个冷却壁3围成一周，相邻有两者之间连接，并且连接板1和三个冷却壁3(相当于箱休的四个侧壁)均一端与底板2连接，另一个冷却壁3与底板2平行且另一端与连接板1和其他三个冷却壁3连接，在连接板1、底板2和四个冷却壁3之间形成具有容纳腔的箱体结构。
49.参见图1和图2所示，连接板1上设有用于与天文望远镜相连接的安装接口11以及供红外光通过的光学窗口12，当红外探测器安装在容纳腔内时，能够通过光学窗口12接收红外光。
50.参见图3和图5所示，冷却壁3包括具有冷却腔的壁体31和用于密封冷却腔的盖体32，盖体32位于冷却壁3背离容纳腔的一侧，冷却腔内设有冷液循环通道311，盖体32上间隔设有进液口321和出液口322，进液口321和出液口322与冷液循环通道311连通，冷却液能够从进液口321进入并流经冷液循环通道311后由出液口322流出。
51.在使用时，将循环式制冷舱体通过连接板1上的安装接口11安装固定在天文望远镜上，红外探测器安装在容纳腔内，红外接收部与光学窗口相对，用于接收红外光。进液口与冷源连接，一般采用泵为冷却液提供压力，使冷却液由进液口321进入冷却循环通道311然后由出液品322排出，实现冷却液在冷却壁3内的循环通过，降低容纳腔内的温度，达到提升探测器成像质量的目的。同时，该循环式制冷舱体也实现了红外探测的安装，整体结构简单。
52.在一个具体实施方式中，冷却液可以采用65号制冷液。需要说明的是，各个冷却壁
3可以共用一个冷源，也可以分别采用单独冷源，在此不做限定。将冷却液泵入为现有技术，在此不再赘述。
53.在一些实施方式中，参见图3和图5所示，冷却循环通道311包括多条隔板312，多条隔板312平行间隔设置在冷却腔内，冷却腔的第一侧壁和第二侧壁间隔相对设置，隔板312的长度小于第一侧壁与第二侧壁之的距离，隔板312的下侧与冷却腔的底侧壁连接。相邻的两个隔板312中，其中一个隔板312的一端与第一侧壁连接，另一端与第二侧壁之间具有间隔。而相邻的两个隔板312中的另一个隔板312的一端与第一侧壁之间具有间隔，另一端与第二侧壁连接。如此相邻隔板312所隔出的通道相连通，形成折弯式的冷却循环通道311，提高冷却效果。
54.为了保证结构强度并进一提高冷却效果，在一些实施方式中，连接板1、底板2、四个冷却壁3以及隔板312均为金属材料制成。例如，铜、铝、铁、碳钢等换热效果好的金属材料。
55.为了提高密封效果，在一些实施方式中，盖体32与壁体31之间设有密封圈(图中未示出)。在一些具体实施中，参见图3和图5所示，在壁体31的端面设有密封槽313，密封圈设置在密封槽313内。
56.为了方便红外探测器的安装，在一些实施方式中，参见图2所示，容纳腔内设有固定架4，固定架4固定安装在底板2上，红外探测器(图中未示出)通过固定架4安装在容纳腔内。需要说明的是，固定架4可以采用现有框架结构，在此不做限定。
57.对成像质量要求较高时，在一些实施，可以设置一真空泵(图中未示出)，在底板2上设有抽气口(图中未示出)，抽气口与容纳腔连通，真空泵与抽气孔连通，用于对容纳腔内抽真空。进一步地，为了抽真空的效果更好，优选地，连接板1、底板2和四个冷却壁3的连接处设有密封条。
58.为了方便安装，在一些实施方式中，安装接口11为多个连接孔，通过螺栓将循环式制冷舱体安装在天文望远镜上。
59.同样，为了方便冷却壁3之间以及冷却壁3与连接板1和底板2的连接，在一些实施方式中，连接板1、底板2和四个冷却壁3之间通过螺钉连接。
60.实施例二
61.参见图6和图7所示，本实施例二与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：冷却循环通道的设置不同，具体为：冷却循环通道311包括多条隔板312，多条隔板312平行间隔设置在冷却腔内，每个隔板312的两端分别与冷却腔的第一侧壁和第二侧壁连接，第一侧壁和第二侧壁间隔相对设置，隔板312的下侧与冷却腔的底侧壁连接，隔板312的一端设有贯穿隔板312的连通孔3121，相邻的两个隔板312中，其中一个隔板312具有连通孔3121的一端与第一侧壁连接，另一个隔板312具有连通孔3121的一端与第二侧壁连接。如此相邻隔板312所隔出的通道相连通，形成折弯式的冷却循环通道311，提高冷却效果。
62.当然，在另外一些实施，也可以采用连续回折弯管式冷却循环通道，但相对隔板式冷却循环通道冷却面积小，内部较难清理。
63.本发明未详尽描述之处为现有技术。
64.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个
实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
65.此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体，其特征在于：包括连接板、底板和四个冷却壁，所述连接板和其中三个所述冷却壁围成一周并且均一端与所述底板连接，另一个所述冷却壁与所述底板平行且另一端与所述连接板和其他三个所述冷却壁连接，在所述连接板、底板和四个冷却壁之间形成具有容纳腔的箱体结构；所述连接板上设有用于与天文望远镜相连接的安装接口以及供红外光通过的光学窗口，当所述红外探测器安装在所述容纳腔内时，能够通过所述光学窗口接收红外光；所述冷却壁包括具有冷却腔的壁体和用于密封所述冷却腔的盖体，所述盖体位于所述冷却壁背离所述容纳腔的一侧，所述冷却腔内设有冷液循环通道，所述盖体上间隔设有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口与所述冷液循环通道连通，冷却液能够从所述进液口进入并流经所述冷液循环通道后由所述出液口流出。2.根据权利要求1所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述冷却循环通道包括多条隔板，所述多条隔板平行间隔设置在所述冷却腔内，所述冷却腔的第一侧壁和第二侧壁间隔相对设置，所述隔板的长度小于所述第一侧壁与所述第二侧壁之的距离，所述隔板的下侧与所述冷却腔的底侧壁连接，相邻的两个所述隔板中，其中一个所述隔板的一端与所述第一侧壁连接，另一端与所述第二侧壁之间具有间隔，另一个所述隔板的一端与第一侧壁之间具有间隔，另一端与所述第二侧壁连接。3.根据权利要求1所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述冷却循环通道包括多条隔板，所述多条隔板平行间隔设置在所述冷却腔内，每个所述隔板的两端分别与所述冷却腔的第一侧壁和第二侧壁连接，所述第一侧壁和所述第二侧壁间隔相对设置，所述隔板的下侧与所述冷却腔的底侧壁连接，所述隔板的一端设有贯穿所述隔板的连通孔，相邻的两个所述隔板中，其中一个所述隔板具有连通孔的一端与所述第一侧壁连接，另一个所述隔板具有连通孔的一端与所述第二侧壁连接。4.根据权利要求2或3所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述连接板、底板、四个冷却壁以及所述隔板均为金属材料制成。5.根据权利要求1所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述盖体与所述壁体之间设有密封圈。6.根据权利要求1所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述容纳腔内设有固定架，所述固定架固定安装在所述底板上，所述红外探测器通过所述固定架安装在所述容纳腔内。7.根据权利要求1所述的循环式制冷舱体，其特征在于：还包括一真空泵，所述底板上设有抽气口，所述抽气口与所述容纳腔连通，所述真空泵与所述抽气孔连通。8.根据权利要求7所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述连接板、底板和四个冷却壁的连接处设有密封条。9.根据权利要求1所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述安装接口为多个连接孔。10.根据权利要求1所述的循环式制冷舱体，其特征在于：所述连接板、底板和四个冷却壁之间通过螺钉连接。

技术总结
本发明涉及一种应用于天文望远镜的红外探测器的循环式制冷舱体，包括连接板、底板和四个冷却壁，连接板、底板和四个冷却壁之间形成具有容纳腔的箱体结构。连接板上设有安装接口和光学窗口，当红外探测器安装在容纳腔内时，能够通过光学窗口接收红外光。冷却壁包括具有冷却腔的壁体和用于密封冷却腔的盖体，盖体位于冷却壁背离容纳腔的一侧，冷却腔内设有冷液循环通道，盖体上间隔设有进液口和出液口，进液口和出液口与冷液循环通道连通，冷却液能够从进液口进入并流经冷液循环通道后由出液口流出。该舱体实现冷却液在冷却壁内的循环通过，降低容纳腔内的温度，达到提升探测器成像质量的目的。同时，还实现了红外探测的安装，整体结构简单。整体结构简单。整体结构简单。


技术研发人员：李晓广 杨金宝 杨晨
受保护的技术使用者：北京环境特性研究所
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/13