紫外增強型ccd探測器裸片的固定與成像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，屬于空間遙感【技術領域】。解決了現(xiàn)有技術中CCD裸片不能夠承受嚴酷的力學環(huán)境和空間環(huán)境的技術問題。本發(fā)明的裝置包括箱蓋、底板、箱體、探測器基板、探測器組件、探測器導熱塊、絕緣導熱墊和探測器驅動電路板。本發(fā)明裝置結構簡單，操作方便，且保證探測器裸片能夠承受嚴酷的力學環(huán)境和溫度環(huán)境，具有較好的成像質量，能夠應用在空間遙感探測領域。
【專利說明】紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紫外增強型CXD探測器裸片的固定與成像裝置，屬于空間遙感【技術領域】。
【背景技術】
[0002]空間遙感技術在環(huán)境狀況監(jiān)測以及趨勢預測等方面都顯示出了無可替代的優(yōu)勢和良好的應用前景。現(xiàn)有技術中的遙感設備，如國外典型的有臭氧總量測繪光譜儀(TOMS)、太陽后向散射紫外光譜儀(BUV/SBUV/SBUV-2)、極地臭氧和氣溶膠測量裝置(POAM II )、紫外/可見成像光譜儀及紅外成像儀系統(tǒng)(OSIRIS)以及大氣制圖掃描成像吸收分光計(SCIAMACHY)等；國內的遙感儀器有太陽紫外光譜監(jiān)視器、紫外臭氧探測儀等。近年來，為了對地球邊緣大氣層進行紫外光譜臨邊探測，獲取整層大氣密度、臭氧分布和氣溶膠等微量成分的垂直結構及其三維分布，進而為研究全球環(huán)境和氣候的變化提供依據(jù)，國內開展了紫外環(huán)形成像儀的研制。
[0003]在紫外環(huán)形成像儀探測的光譜波段內所能購買到的紫外增強型CCD探測器是非制冷的裸片，結構如圖1所示。但作為空間遙感儀器，在其發(fā)射過程中要經受沖擊和振動，在衛(wèi)星平臺上工作時要保持良好的溫度變化范圍，而該探測器沒有對應的固定和熱傳導措施，不能夠承受嚴酷的力學環(huán)境和空間環(huán)境，無法直接應用于空間遙感成像儀中，而現(xiàn)有技術中，還沒有適合于空間遙感技術的紫外增強型CCD裸片。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中CCD裸片不能夠承受嚴酷的力學環(huán)境和空間環(huán)境的技術問題，提供一種紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置。
[0005]本發(fā)明的紫外增強型C⑶探測器裸片的固定與成像裝置，包括箱蓋、底板、箱體、探測器基板、探測器組件、探測器導熱塊、絕緣導熱墊和探測器驅動電路板；所述箱蓋固定在箱體頂端；所述箱體底端固定在底板上；所述探測器基板固定在箱體上，探測器基板的背面與箱體接觸，探測器基板的表面依次固定探測器組件和探測器導熱塊；所述絕緣導熱墊一面固定在探測器導熱塊上，另一面與底板接觸；所述探測器組件包括探測器裸片、探測器固定安裝座、第一壓板和第二壓板，探測器裸片通過第一壓板和第二壓板壓緊固定在探測器固定安裝座上，第一壓板和第二壓板不遮擋探測器裸片的相面區(qū)域，探測器裸片的背面與探測器固定安裝座接觸，探測器裸片的表面與探測器基板的表面相對；所述探測器驅動電路板與探測器裸片的插針插和并固定在探測器基板和箱體上；所述箱蓋、箱體和探測器基板上設有通孔，保證箱蓋、箱體和探測器基板不遮擋探測器裸片的相面區(qū)域。
[0006]進一步的，所述箱體為方形，包括側面板和上面板，側面板固定在底板上，上面板的中間位置開孔，上面板的開孔的兩側設有螺釘孔，探測器基板通過螺釘固定在上面板上。
[0007]進一步的，所述探測器基板的表面的兩側分別設有第一凸臺，第一凸臺上設有螺釘孔，用于與探測器固定螺釘配合固定探測器組件和探測器導熱塊。[0008]進一步的，所述探測器基板通過螺釘固定在箱體上，并通過定位銷定位在箱體上。
[0009]進一步的，所述探測器固定安裝座上設有第二凸臺，第二凸臺與探測器裸片的背面相配合，探測器裸片的插針位于第二凸臺的前后兩側，第一壓板和第二壓板通過螺釘固定在第二凸臺的左右兩側。
[0010]進一步的，所述第二凸臺上設有填膠槽，用于放置環(huán)氧膠，并粘結固定探測器裸片。
[0011]進一步的，所述探測器固定安裝座的兩側分別設有上下貫通的第一凹槽，探測器導熱塊兩側分別設有上下貫通的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽對齊且均設有螺紋，螺紋與探測器固定螺釘配合將探測器組件和探測器導熱塊固定在探測器基板上。
[0012]進一步的，所述探測器導熱塊上設有第三凸臺，第三凸臺與絕緣導熱墊尺寸配合并用于粘結固定絕緣導熱墊。
[0013]進一步的，所述探測器驅動電路板通過螺釘固定在探測器基板和箱體上。
[0014]進一步的，所述探測器裸片與探測器固定安裝座的接觸面涂有一層導熱膠，絕緣導熱墊與底板的接觸面涂有一層導熱膠，底板與箱體的接觸面涂有一層導熱膠，箱體與箱蓋的接觸面涂有一層導熱膠。
[0015]本發(fā)明的工作原理:目標體的入射光線經箱蓋、箱體和探測器基板上的透射孔進入探測器裸片的像面上，光線打到探測器焦平面的像面上后發(fā)生光電耦合效應，將光學能量以電子形式通過轉換電路轉換后經電路板的輸出接口輸出到計算機中，再通過顯示器顯示出探測到的目標體的光電像。由于探測器裸片在工作過程中發(fā)生了功率的損耗，造成其內部的電子器件發(fā)熱，如不及時的將熱量導出，勢必會造成信噪降低并加速電子器件的老化，影響探測器裸片的成像質量和壽命，本發(fā)明裸片產生的熱量首先經過探測器固定安裝座傳導至探測器導熱塊，通過導熱塊依次傳導至絕緣導熱墊和底板后，一部分熱量經箱體進行的輻射散熱散出，另一部分熱量經由底板與箱體的接觸部位傳導到箱體上，再經由開設有散熱面的箱蓋進行輻射散熱到太空的冷黑空間，從而保證探測器裸片在一定溫度范圍內穩(wěn)定工作，保證成像質量。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]本發(fā)明的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置結構簡單，操作方便，且保證CCD探測器裸片在嚴酷的力學環(huán)境和溫度環(huán)境內穩(wěn)定工作，得到較好的成像質量，適用于空間遙感探測領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為CXD探測器裸片的結構示意圖；
[0019]圖2為CXD探測器裸片的固定與成像裝置的立體示意圖；
[0020]圖3為圖2的B-B向剖面圖；
[0021]圖4為探測器組件的結構示意圖；
[0022]圖5為探測器組件的俯視圖；
[0023]圖6為圖5的A-A向剖面圖；
[0024]圖7為探測器固定安裝座的結構示意圖；
[0025]圖8為第一壓板的結構示意圖；[0026]圖9為圖8的C-C向剖面圖；
[0027]圖10為第二壓板的結構示意圖；
[0028]圖11為圖10的D-D向剖面圖；
[0029]圖12為探測器基板固定探測器組件和探測器導熱塊的結構示意圖；
[0030]圖中，1、箱蓋，2、底板，3、箱體，31、側面板，32、上面板，4、探測器固定螺釘，41、配合圓柱面，5、探測器基板，51、第一凸臺，52、凸起螺釘孔，53、銷釘孔，54、調節(jié)螺釘孔，6、探測器組件，61、探測器裸片，62、探測器固定安裝座，621、第二凸臺，6211、填膠槽，622、第一凹槽，63、第一壓板，64、第二壓板，7、(XD探測器導熱塊，71、第三凸臺，72、第二凹槽，8、絕緣導熱墊，9、CXD探測器驅動電路板。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖1-10進一步說明本發(fā)明。
[0032]本發(fā)明的CXD探測器裸片的固定與成像裝置，包括:箱蓋1、底板2、箱體3、探測器固定螺釘4、探測器基板5、探測器組件6、探測器導熱塊7、絕緣導熱墊8和探測器驅動電路板9。其中，箱體3為方形，包括側面板31和上面板32，側面板31固定在底板2上，上面板32固定在側面板31上，箱蓋I固定在上面板32上，箱蓋I上有減重設計，上面板32的中間位置開孔，開孔位置兩側的上面板32上設有螺釘孔，探測器基板5通過螺釘固定在上面板32上，探測器基板5的背面與上面板32接觸，探測器組件6和探測器導熱塊7通過探測器固定螺釘4依次固定在探測器基板5的表面；探測器組件6包括探測器裸片61、探測器固定安裝座62、第一壓板63和第二壓板64，探測器裸片61的背面與探測器固定安裝座62接觸，探測器裸片61的表面與探測器基板5的表面相對，絕緣導熱墊8 一面固定在探測器導熱塊7的上，具體指探測器導熱塊7未與探測器組件6接觸的一面，絕緣導熱墊8的另一面與底板2接觸；探測器驅動電路板9與探測器裸片61的插針插和后同時固定在探測器基板5和箱體3的上面板32上，箱蓋I和探測器基板5上設有開孔，與上面板32的開孔相配合，不遮擋探測器裸片61的相面區(qū)域。
[0033]本實施方式中，探測器基板5的表面的兩側分別設有第一凸臺51，第一凸臺51上設有螺釘孔，用于固定探測器組件6和探測器導熱塊7，探測器基板5上還設有凸起螺釘孔52，可以為一個或多個，用于探測器驅動電路板9的中心位置處的固定，探測器基板5上還設有銷釘孔53，用于與定位銷配合將探測器基板5定位在箱體3上，探測器基板5上還設有調節(jié)螺釘孔54，用于與調節(jié)螺釘配合將探測器基板5固定在箱體3上。
[0034]本實施方式中，探測器固定安裝座62上設有第二凸臺621，第二凸臺621與探測器裸片61的背面相配合，用于放置探測器裸片61，探測器裸片61的插針位于第二凸臺621的前后兩側，第二凸臺621上設有填膠槽6211，用于放置環(huán)氧膠粘結固定探測器裸片61，填膠槽6211數(shù)量依據(jù)探測器裸片61的大小決定；探測器固定安裝座62兩側均設有上下貫通的第一凹槽622，第一凹槽622內設有螺紋，第一凹槽622可以為一個或多個。
[0035]本實施方式中，第一壓板63和第二壓板64從側面看成L型，第一壓板63包括第一頂板631和第一側板632,第二壓板64包括第二頂板641和第二側板642 ;第一頂板631和第二頂板641的背面與探測器裸片61的表面相對且壓緊接觸，第一側板632和第二側板642上設有螺釘孔，在探測器裸片61黏膠完成后，通過螺釘固定于第二凸臺621的左右兩偵牝第一頂板631和第二頂板641的寬度與探測器裸片61的寬度相同；第一側板632的兩側設有第一臺階6321和第二臺階6322，第二側板642的兩側設有第三臺階6421和第四臺階6422，第一臺階6321與第三臺階6421的寬度均與探測器裸片I的寬度相同，第二臺階6322和第四臺階6422的寬度均與凸臺621的寬度相同，使第一壓板63和第二壓板64的側面與探測器裸片61和第二凸臺621對齊；可在第一壓板63和第二壓板64與探測器裸片61的接觸面涂厚度為0.5mm膠層形成對探測器裸片61的柔性壓緊。
[0036]本實施方式中，探測器導熱塊7上設有第三凸臺71，用于粘結固定絕緣導熱墊8;探測器導熱塊7兩側設有上下貫通的第二凹槽72，第二凹槽72可以為一個或多個，第二凹槽72內設有螺紋，第二凹槽72與第一凹槽622對齊，通過探測器固定螺釘4和第一凸臺51上的螺釘孔配合，固定探測器組件6和探測器導熱塊7。
[0037]本實施方式中，絕緣導熱墊8的尺寸與第三凸臺71相同。
[0038]本實施方式中，各零件間的接觸表面精加工且光潔度高，所有接觸配合部位的零件間均涂抹薄薄一層GD414導熱膠(螺釘連接處除外)以增加導熱效果，如探測器裸片61與探測器基板5的接觸面涂有一層導熱膠，箱蓋1、底板2與箱體3的接觸面均涂有一層導熱月父等。
[0039]本實施方式中，通過光學檢測裝置檢測并調整箱體3與探測器基板5之間的調節(jié)螺釘調整探測器探測的像面位置，保證像面中心的軸向和周向位置在探測精度許可范圍內，調節(jié)好后，采用定位銷固定其位置，光學檢測裝置由積分球、透鏡組和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，積分球發(fā)出的平行光進入透鏡組后聚焦到探測器的像面上，再由數(shù)據(jù)采集顯示系統(tǒng)接收和處理，并顯示出探測器的實際位置調整。
[0040]本實施方式中，填膠槽6211中的環(huán)氧膠粘結探測器裸片61的過程中，粘接固化后，需要經過應力釋放，過程為升溫到30°C，保溫3小時，繼續(xù)升溫到40°C，保溫12小時，降溫至30°C，保溫3小時，再降溫至20°C室溫后從高低溫箱中取出，然后再在室溫20°C下靜置24h。
[0041]本實施方式中，箱蓋1、底板2、箱體3、第一壓板63和第二壓板64的材料為導電、導熱效果好的鋁合金7A09加工；探測器基板5的材料型號為4J32，探測器固定安裝座62的材料型號為4J29，探測器導熱塊7采用熱導率好、性價比高的純鋁1060。
[0042]本實施方式的探測器固定螺釘4為長度較長的螺釘，能夠將探測器基板5、探測器組件6和探測器導熱塊7連接在一起；探測器固定螺釘4接觸段設有與探測器組件6相配合的圓柱面41，通過探測器固定螺釘4對探測器組件6進行定位，探測器固定螺釘4的材料與探測器固定安裝座62材料一致，都為4J29，以保證它們具有相同的熱膨脹系數(shù)，減小因熱膨脹所產生的應力；同時，為了保證在力學環(huán)境下的安裝精度，探測器固定螺釘4與探測器固定安裝座62的配合處精密加工，保證二者間的精密配合。調節(jié)螺釘和定位銷都是標準件。
[0043]顯然，以上【具體實施方式】的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于所述【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，包括:箱蓋(I)、底板(2)、箱體(3)、探測器基板(5)、探測器組件(6)、探測器導熱塊(7)、絕緣導熱墊(8)和探測器驅動電路板(9)； 所述箱蓋(I)固定在箱體(3)頂端； 所述箱體(3)的底端固定在底板(2)上； 所述探測器基板(5)固定在箱體(3)上，探測器基板(5)的背面與箱體(3)接觸，探測器基板(5)的表面依次固定探測器組件(6)和探測器導熱塊(7)； 所述絕緣導熱墊(8) —面固定在探測器導熱塊(7)上，另一面與底板(2)接觸； 所述探測器組件(6)包括探測器裸片(61)、探測器固定安裝座(62)、第一壓板(63)和第二壓板(64)，探測器裸片(61)通過第一壓板(63)和第二壓板(64)壓緊固定在探測器固定安裝座(62)上，第一壓板(63)和第二壓板(64)不遮擋探測器裸片(61)的相面區(qū)域，探測器裸片(61)的背面與探測器固定安裝座(62)接觸，探測器裸片(61)的表面與探測器基板(5)的表面相對； 所述探測器驅動電路板(9)與探測器裸片(61)的插針插和并固定在探測器基板(5)和箱體⑶上； 所述箱蓋(I)、箱體(3)和探測器基板(5)上設有開孔，保證箱蓋(I)、箱體(3)和探測器基板(5)不遮擋探測器裸片(61)的相面區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述箱體(3)為方形，包括側面板(31)和上面板(32)，側面板(31)固定在底板(2)上，上面板(32)的中間位置開孔，上面板(32)的開孔的兩側設有螺釘孔，探測器基板(5)通過螺釘固定在上面板(32)上。
3.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述探測器基板(5)的表面的兩側分別設有第一凸臺(51)，第一凸臺(51)上設有螺釘孔，用于與探測器固定螺釘(4)配合固定探測器組件(6)和探測器導熱塊(7)。
4.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述探測器基板(5)通過螺釘固定在箱體(3)上，并通過定位銷定位在箱體(3)上。
5.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述探測器固定安裝座(62)上設有第二凸臺(621)，第二凸臺(621)與探測器裸片(61)的背面相配合，探測器裸片(61)的插針位于第二凸臺(621)的前后兩側，第一壓板(63)和第二壓板(64)通過螺釘固定在第二凸臺(621)的左右兩側。
6.根據(jù)權利要求5所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述第二凸臺(621)上設有填膠槽(6211)，用于放置環(huán)氧膠，并粘結固定探測器裸片(61)。
7.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述探測器固定安裝座(62)的兩側分別設有上下貫通的第一凹槽(622)，探測器導熱塊(7)兩側分別設有上下貫通的第二凹槽(72)，第一凹槽(622)和第二凹槽(72)對齊且均設有螺紋，螺紋與探測器固定螺釘(4)配合將探測器組件(6)和探測器導熱塊(7)固定在探測器基板(5)上。
8.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述探測器導熱塊(7)上設有第三凸臺(71)，第三凸臺(71)與絕緣導熱墊(8)尺寸配合并用于粘結固定絕緣導熱墊(8)。
9.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述探測器驅動電路板(9)通過螺釘固定在探測器基板(5)和箱體(3)上。
10.根據(jù)權利要求1所述的紫外增強型CCD探測器裸片的固定與成像裝置，其特征在于，所述探測器裸片(61)與探測器固定安裝座(62)的接觸面涂有一層導熱膠，絕緣導熱墊(8)與底板(2)的接觸面涂有一層導熱膠，底板(2)與箱體(3)的接觸面涂有一層導熱膠，箱體(3)與箱蓋(1)的接觸面涂有一層導熱膠。
【文檔編號】G01J3/02GK103759828SQ201410012341
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權日:2014年1月10日
【發(fā)明者】于向陽, 王淑榮, 林冠宇, 于磊 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所