集成式杜瓦组件真空寿命评测及影响因素分析

贾卫民,金小群,杨永华,奚予琛

(1.中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471009；2.红外探测器技术航空科技重点实验室,河南 洛阳 471009)

1 引 言

制冷型红外焦平面探测器广泛应用于精确制导武器系统、红外热成像、机载红外光电设备、光电侦察设备等领域,目前已成为市场主流。以美、法、以色列等国为代表的256×256以上规模的红外焦平面阵列器件大都配置了集成式斯特林制冷机的金属杜瓦组件,即IDDCA组件。

为保证探测器正常工作,斯特林制冷机工作温度低于80 K,MTTF时间超过10000 h,常温启动时间小于4 min,探测器设计存储寿命不低于15年。采用制冷机集成式结构的金属杜瓦组件,热质量、漏热负载较小,制冷性能优异,为保证长期稳定的制冷性能,杜瓦内部应维持恒定的真空。探测器制造及使用过程数据统计表明,杜瓦真空度下降是导致探测器性能衰减的主要原因之一,因此金属杜瓦的真空寿命成为探测器的一项关键指标。

本文研究了目前广泛采用的斯特林制冷机集成式金属杜瓦组件结构,对其进行了真空寿命测试评价,并分析了影响杜瓦真空寿命的主要因素。

2 集成式杜瓦组件结构方式

以法国SOFRADIR公司为主流的320×256中、长波面阵器件如图1所示,目前已成为IDDCA组件通用结构的代表,该金属杜瓦结构可装配多种规模的红外芯片、与不同功率的斯特林制冷机方便集成,因而可广泛快速投入研发应用。

图1 SOFRADIR公司 320×256MW、LW器件

集成式杜瓦组件通用结构如图2所示,采用前端引出线结构方式,主体材料为金属,内外引线采用陶瓷布线与金属封装的结构形式,杜瓦内管同时是斯特林制冷机的汽缸,结构封装采用激光焊接密封,光学窗口与金属外壳软钎焊连接。……