微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析

刘家琛; 唐鑫; 巨永林

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微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析

刘家琛, 唐鑫, 巨永林

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刘家琛, 唐鑫, 巨永林. 微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(3): 816-820.

引用本文:

刘家琛, 唐鑫, 巨永林. 微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(3): 816-820.

Liu Jiachen, Tang Xin, Ju Yonglin. Numerical simulation on the fast cooling-down process of a miniature infrared detector module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3): 816-820.

Citation:

Liu Jiachen, Tang Xin, Ju Yonglin. Numerical simulation on the fast cooling-down process of a miniature infrared detector module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3): 816-820.

微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析

1.
上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海200240

详细信息

作者简介:
刘家琛(1990-),男,硕士生,主要从事低温传热研究.Email:liujc626@163.com

通讯作者: 巨永林(1970-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事低温工程与低温物理研究.Email:yju@sjtu.edu.cn

中图分类号: TB661

Numerical simulation on the fast cooling-down process of a miniature infrared detector module

1.
Institute of Refrigeration and Cryogenics,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China

摘要: 随着探测技术的飞速发展,红外探测器获得了越来越广泛的应用.对一种快速启动的微型红外探测器内部结构进行了数值模拟和传热计算.模拟结果表明:接触热阻对探测器组件冷却过程和时间的影响显著,通过调整接触热阻的大小,探测器芯片冷却到90 K所用的时间在4~10 s之间变动.初始环境温度和光阑表面发射率对芯片的冷却效果影响不大.节流冷头温度的变化对探测器组件冷却影响较大,当节流冷头温度下降较慢时,其对芯片启动时间影响较大.在实验过程中可以通过优化接触热阻和节流冷头这两个因素来提高探测器组件冷却效果,从而达到更高的要求.
- 红外探测器 /
- 快速冷却 /
- 接触热阻 /
- 数值模拟
Abstract: With the rapid development of detection technologies, the infrared detectors have gained more and more applications. The internal structure of a miniature infrared detector for fast cooling-down process was numerically simulated and analyzed in this paper. The simulating result shows that the thermal contact resistance has significant effect on the detector module cooling-down process. By adjusting the contact resistance, the cooling-down time of the detector chip from ambient temperature to 90 K are 4-10 s. The effects of the initial ambient temperature and the diaphragm surface emissivity show few influence on the cooling-down process of the chip. While the temperature of the throttling cool head has a great impact on the cooling-down process. The faster the temperature drops, the shorter the startup time of the chip. Therefore, the detector can be improved by optimizing the thermal contact resistance and the throttling cool head, to achieve the higher requirements.
- infrareddetector /
- fast cooling /
- thermal contact resistance /
- numerical simulation

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微型红外探测器组件快速冷却过程数值模拟分析

1. 上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海200240

作者简介:
刘家琛(1990-),男,硕士生,主要从事低温传热研究.Email:liujc626@163.com

通讯作者: 巨永林(1970-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事低温工程与低温物理研究.Email:yju@sjtu.edu.cn

收稿日期: 2014-07-11
修回日期: 2014-08-15
刊出日期: 2015-03-25

中图分类号: TB661

关键词:

摘要: 随着探测技术的飞速发展,红外探测器获得了越来越广泛的应用.对一种快速启动的微型红外探测器内部结构进行了数值模拟和传热计算.模拟结果表明:接触热阻对探测器组件冷却过程和时间的影响显著,通过调整接触热阻的大小,探测器芯片冷却到90 K所用的时间在4~10 s之间变动.初始环境温度和光阑表面发射率对芯片的冷却效果影响不大.节流冷头温度的变化对探测器组件冷却影响较大,当节流冷头温度下降较慢时,其对芯片启动时间影响较大.在实验过程中可以通过优化接触热阻和节流冷头这两个因素来提高探测器组件冷却效果,从而达到更高的要求.