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基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构在空间红外遥感相机中的应用

罗世魁 成桂梅

罗世魁, 成桂梅. 基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构在空间红外遥感相机中的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 704001-0704001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0704001
引用本文: 罗世魁, 成桂梅. 基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构在空间红外遥感相机中的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 704001-0704001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0704001
Luo Shikui, Cheng Guimei. Thermal adapter of HgCdTe large plane arrays detector based on carbon fiber with high heat conductivity used in infrared space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 704001-0704001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0704001
Citation: Luo Shikui, Cheng Guimei. Thermal adapter of HgCdTe large plane arrays detector based on carbon fiber with high heat conductivity used in infrared space camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 704001-0704001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0704001

基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构在空间红外遥感相机中的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.0704001
详细信息
    作者简介:

    罗世魁(1975-),男,高级工程师,硕士,主要从事航天遥感相机研制工作。Email:shk_l@sina.com

  • 中图分类号: V447+.1

Thermal adapter of HgCdTe large plane arrays detector based on carbon fiber with high heat conductivity used in infrared space camera

  • 摘要: HgCdTe面阵探测器是空间红外遥感相机的关键部件,随着性能需求的不断提高,器件的规模尺寸不断扩大。HgCdTe面阵探测器在常温下与承载板进行装配,但在深冷状态下工作,需要耐受200 K左右的温度波动。由于探测器与承载板的线膨胀系数不匹配,温度波动会引起探测器翘曲变形,变形严重时,将导致探测器损伤。提出基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构,以碳纤维的轴向高热导率降低结构热阻,以碳纤维的极小抗弯截面模量实现热适配结构两端面间的刚度解耦。相对于探测器与承载板直粘,引入基于高导热碳纤维的热适配结构后,探测器与承载板间的热阻仅增加了约1%,而探测器热失配翘曲变形衰减了99.9%,解决了大面阵探测器与承载板间的热失配翘曲变形损伤问题。并对基于碳纤维的热适配结构制备工艺方案进行了简单介绍。
  • [1] He Li, Hu Xiaoning, Ding Ruijun, et al. Recent progress of the 3rd generation infrared FPAs[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(5):696-701. (in Chinese)何力, 胡晓宁, 丁瑞军, 等. 第三代红外焦平面基础技术的研究进展[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(5):696-701.
    [2] Rutter J H, Libonate Jr G S, Robillard G, et al. Performance of the PV/PC HgCdTe focal plane/dewar assembly for the atmospheric sounder instrument(AIRS)[C]//SPIE, 1998, 3437:249-260.
    [3] Yuan Jijun. Review of infrared detector development[J]. Laser Infrared, 2006, 36(12):1099-1102. (in Chinese)袁继俊. 红外探测器发展述评[J]. 激光与红外, 2006, 36(12):1099-1102.
    [4] Xiong Xiong, Zhu Yingfeng, Wang Wei, et al. Die attach technology in HgCdTe IRFPA detector package[J]. Infrared Technology, 2012, 34(8):444-447. (in Chinese)熊雄, 朱颖峰, 王微, 等. HgCdTe焦平面红外探测器封装中的芯片粘接技术[J]. 红外技术, 2012, 34(8):444-447.
    [5] Zhu Yingfeng, Xiao Huishan, Tao Yanming, et al. The manufacture of military engineering minimize split FPA Dewar[J]. Infrared Technology, 2006, 28(1):59-62. (in Chinese)朱颖峰, 肖徽山, 陶雁明, 等. 军用工程化微型分置式焦平面杜瓦[J]. 红外技术, 2006, 28(1):59-62.
    [6] Marianne M, Xavier B, Philippe T. IR detector dewar and assemblies for stringent environmental conditions[C]//SPIE, 2007, 6542:65422N.
    [7] Zhu Yingfeng, Han Fuzhong, Li Dongsheng, et al. MW 320256 IRFPA detector under rapid cooling down[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(4):1032-1036. (in Chinese)朱颖峰, 韩福忠, 李东升, 等. 快速制冷启动的中波320256红外焦平面探测器研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(4):1032-1036.
    [8] Lin Ridong, Wang Xin, Meng Lingwei. Mechanical and heat analyze of the coldfinger structure of micro-dewar for infrared detector[J]. Laser Infrared, 2007, 37(11):1206-1208. (in Chinese)林日东, 王鑫, 孟令伟. 红外探测器用微型杜瓦冷指结构优化设计[J]. 激光与红外, 2007, 37(11):1206-1208.
    [9] Hu Xiaoning, Zhang Haiyan, Li Yanjin, et al. Thermal stress analysis of HgCdTe focal plane arrays on Si substrates[J]. Laser Infrared, 2006, 36(11):1020-1022. (in Chinese)胡晓宁, 张海燕, 李言谨, 等. 硅基HgCdTe面阵焦平面器件结构热应力分析[J]. 激光与红外, 2006, 36(11):1020-1022.
    [10] Wang Xiaokun, Zeng Zhijiang, Zhu Sangen, et al. Dewar for medium wave 2048 pixel long linear HgCdTe IRFPA[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(4):611-614. (in Chinese)王小坤, 曾智江, 朱三根, 等. 中波2048元长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(4):611-614.
    [11] Temma K, Sawa T, Iwata A. Two-dimensional stress analysis of adhesive butt joints subjected to cleavage loads[J]. International Journal of Adhesion Adhesives, 1990(10):285-293.
    [12] Nebiru Kiyuu Maasen, Teimosuii Esu. Quick cooling/low strain hybrid-focal-point planar-array plateform used in Dewar package of infrared-ray detector:Japan, 5149783[P].1993-06-15.
    [13] Xavier B, Philippe T. IR detectors design and approach for tactical applications with high reliability without maintenance[C]//SPIE, 2008, 6940:69400H.
    [14] Zhao Jiaxiang. A brief introduction to nippon graphite fiber corporation, Japan[J]. Hi-Tech Fiber Application, 2001, 6(4):17-20. (in Chinese)赵稼祥. 日本石墨纤维公司的沥青基纤维[J]. 高科技纤维与应用, 2001, 6(4):17-20.
    [15] Zhang Yue, Zhou Feng, Ruan Ningjuan, et al. Overview of cryogenic refrigeration technology in space infrared astronomical telescopes[J]. Spacecraft Recovery Remote Sensing, 2013, 34(5):46-55. (in Chinese)张月, 周峰, 阮宁娟, 等. 空间红外天文望远镜低温制冷技术综述[J]. 航天返回与遥感, 2013, 34(5):46-55.
  • [1] 李永昆, 高长春, 焦建超, 吴立民, 于振涛.  星载遥感相机焦面窗口玻璃辐射热差消除设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230257-1-20230257-7. doi: 10.3788/IRLA20230257
    [2] 何林, 邓武东, 宋立国, 张绪国, 黄业平, 刘雨晨, 雷文平.  面向GEO目标探测的面阵TDI空间相机 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230022-1-20230022-7. doi: 10.3788/IRLA20230022
    [3] 张阳, 莫德锋, 范崔, 石新民, 俞君, 龚海梅, 李雪.  超大面阵红外探测器冷平台支撑结构研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220445-1-20220445-7. doi: 10.3788/IRLA20220445
    [4] 费志禾, 徐骏, 兰少飞, 周晓东, 王孝东.  大面源红外定标器热适配结构优化设计与验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220463-1-20220463-8. doi: 10.3788/IRLA20220463
    [5] 张江风, 田笑含, 张晓玲, 孟庆端.  InSb红外焦平面列阵探测器局部分层失效机理研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210133-1-20210133-7. doi: 10.3788/IRLA20210133
    [6] 熊钟洋, 朱晨光, 端木凡顺, 李经纬.  薄片型红外/被动毫米波复合诱饵的研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210455-1-20210455-7. doi: 10.3788/IRLA20210455
    [7] 李延伟, 殷龙海, 李玉龙, 谢新旺, 张景国, 谢虹波.  机载红外成像系统主支撑结构新型轻量化设计方法与应用 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220232-1-20220232-9. doi: 10.3788/IRLA20220232
    [8] 孙悦悦, 王玄玉, 董文杰, 姚伟召, 刘志龙, 李凯.  碳纤维粒子尺度对红外/毫米波复合干扰性能研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210254-1-20210254-7. doi: 10.3788/IRLA20210254
    [9] 种波, 陈博杨, 陈长城, 田东平.  二维纳米材料磁性探测的双臂微悬臂梁设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210198-1-20210198-5. doi: 10.3788/IRLA20210198
    [10] 程寅, 刘建国, 桂华侨, 陆亦怀, 魏秀丽.  采用双窗口红外探测器的道面温度遥测系统 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190455-1-20190455-8. doi: 10.3788/IRLA20190455
    [11] 张超杰, 习兴华, 王永宪, 朱俊青, 关英俊.  空间遥感相机大口径反射镜结构优化设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0214002-0214002. doi: 10.3788/IRLA202049.0214002
    [12] 王克军, 董吉洪, 李威, 王晓宇, 周平伟, 姜萍.  空间遥感器线阵与面阵探测器共基板焦面组件设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(5): 20190454-20190454-7. doi: 10.3788/IRLA20190454
    [13] 刘晓丰, 程志峰, 王徳江.  空间遥感相机成像单元结构设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1114002-1114002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1114002
    [14] 马聪, 李威, 张远清, 李晓波, 安明鑫.  深空探测遥感相机支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 618004-0618004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0618004
    [15] 布音嘎日迪, 仲维丹, 甄佳奇, 高亚臣, 刘勇, 王生钱, 李彦超.  多普勒效应与激光外差技术复合检测金属线膨胀系数 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 706005-0706005(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0706005
    [16] 贺敏波, 马志亮, 韦成华, 刘卫平, 吴涛涛.  热解对碳纤维/环氧复合材料激光烧蚀的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 306001-0306001(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0306001
    [17] 张洪文, 曹国华, 李延伟, 张继超.  临近空间超声速航空遥感器光学窗口热光学评价 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3958-3962.
    [18] 徐世伟, 魏东, 王大鹏, 刘万成.  红外线阵探测器盲元定位与补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3621-3626.
    [19] 苏晓锋, 潘胜达, 龚学艺, 杨育周, 陈凡胜.  红外面阵探测器DTDI技术的性能分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1025-1031.
    [20] 初昶波, 柴文义, 张昊苏, 贺天兵, 汶德胜.  航天相机碳纤维外罩结构及模态分析和试验 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1033-1037.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-20
  • 修回日期:  2015-12-12
  • 刊出日期:  2016-07-25

基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构在空间红外遥感相机中的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.0704001
    作者简介:

    罗世魁(1975-),男,高级工程师,硕士,主要从事航天遥感相机研制工作。Email:shk_l@sina.com

  • 中图分类号: V447+.1

摘要: HgCdTe面阵探测器是空间红外遥感相机的关键部件,随着性能需求的不断提高,器件的规模尺寸不断扩大。HgCdTe面阵探测器在常温下与承载板进行装配,但在深冷状态下工作,需要耐受200 K左右的温度波动。由于探测器与承载板的线膨胀系数不匹配,温度波动会引起探测器翘曲变形,变形严重时,将导致探测器损伤。提出基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构,以碳纤维的轴向高热导率降低结构热阻,以碳纤维的极小抗弯截面模量实现热适配结构两端面间的刚度解耦。相对于探测器与承载板直粘,引入基于高导热碳纤维的热适配结构后,探测器与承载板间的热阻仅增加了约1%,而探测器热失配翘曲变形衰减了99.9%,解决了大面阵探测器与承载板间的热失配翘曲变形损伤问题。并对基于碳纤维的热适配结构制备工艺方案进行了简单介绍。

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