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红外探测器冷屏设计

光学学报 2023年第9期43卷 9-16页

作者：胡明灯熊雄吴建乐段煜杜宇毛剑宏浙江珏芯微电子有限公司浙江丽水323000

分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系,在冷屏高度增加的不同阶段,不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同,焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况,在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过... 详细信息

分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系,在冷屏高度增加的不同阶段,不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同,焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况,在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过5 K的情况下,通过曲线确定冷屏高度。同时基于点源透过率(PST)的仿真结果,对4种外观结构的冷屏分别在F1.2~F5.5下的杂散光抑制效果进行分析,进一步得到每种冷屏结构在不同F数下的适用情况。提出3种冷屏排气孔结构优化方案,优化后的排气孔结构焦平面接收的探测器内部热辐射功率较优化前减小了约87%。

关键词：探测器冷屏点源透过率杂散光抑制内部热辐射

CFETR环面低温泵冷屏挡板的热屏蔽性能研究

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低温与超导 2023年第4期51卷 1-7页

作者：张硕冯汉升庄明周亚琦中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)开展了一项研究活动,来评估CFETR环面真空室低温泵中冷屏挡板的热屏蔽性能。采用数值模拟方法,通过设计对照组的方式对不同排布方式下冷屏挡板的热屏蔽性能进行了对比性分析。结果表明:相比于无冷... 详细信息

中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)开展了一项研究活动,来评估CFETR环面真空室低温泵中冷屏挡板的热屏蔽性能。采用数值模拟方法,通过设计对照组的方式对不同排布方式下冷屏挡板的热屏蔽性能进行了对比性分析。结果表明:相比于无冷屏挡板结构,布满45度倾斜角的冷屏挡板能够将吸附板表面的辐射热负载降低53.8%;相比于背向阀头的冷屏挡板结构,采用面向阀头的冷屏挡板结构能够将吸附板表面的辐射热负载降低37.5%;当坐标超过0.45 m,冷屏挡板的最大设计间距为30 mm,当坐标超过0.6 m,冷屏挡板的最大设计间距为60 mm,当坐标超过0.94 m,冷屏挡板的最大设计间距为90 mm。

关键词：环面低温泵冷屏冷屏挡板辐射传热分析

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CFETR内冷屏结构方案初探

核聚变与等离子体物理 2021年第1期41卷 51-55页

作者：黄超侯炳林张腾许婉韵赖小强核工业西南物理研究院成都610041

基于现有冷屏结构,结合CFETR聚变堆装置的结构特点,提出了一种沿冷却板厚度方向钻冷却通道的深孔结构方案。对内冷屏各部件设计了并联加串联的特殊流道,采用有限元法计算了该方案内冷屏各部件的温度分布。结果表明,采用深孔法冷却方式,... 详细信息

基于现有冷屏结构,结合CFETR聚变堆装置的结构特点,提出了一种沿冷却板厚度方向钻冷却通道的深孔结构方案。对内冷屏各部件设计了并联加串联的特殊流道,采用有限元法计算了该方案内冷屏各部件的温度分布。结果表明,采用深孔法冷却方式,冷屏温度分布更均匀,降温效果更好。在输出辐射功率相近的条件下,深孔法的冷却方式可将表面辐射率上限由0.05提高到0.075,能用低表面辐射率和低活化性材料如铬和钨元素作为冷屏表面涂层替代银涂层。

关键词： CFETR 冷屏深孔法镀银低活化元素

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超导磁体低温恒温器冷屏设计与测试

低温工程 2021年第1期 43-47页

作者：胡锐丁开忠李蕾杜双松邹春龙张华辉冯昌乐中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 合肥中科离子医学技术装备有限公司合肥230088

现有的超导磁体系统中冷源与冷屏的距离较远,为了实现远端冷屏的有效降温,采用液氮为冷却介质,并通过冷源提供的冷量与冷屏热负荷实现冷却介质的热虹吸效应。对冷屏的冷却管路布置进行了有限元分析,预测了冷屏的稳态温度分布情况。冷屏... 详细信息

现有的超导磁体系统中冷源与冷屏的距离较远,为了实现远端冷屏的有效降温,采用液氮为冷却介质,并通过冷源提供的冷量与冷屏热负荷实现冷却介质的热虹吸效应。对冷屏的冷却管路布置进行了有限元分析,预测了冷屏的稳态温度分布情况。冷屏降温测试表明:通过液氮强迫降温,冷屏可快速冷却至80 K,冷源开启后,液氮管路中形成热虹吸效应,可使冷屏系统稳定工作在液氮温区,且冷屏温度均匀,最大温度差不超过1.3 K。在低温恒温器运行过程中,冷却介质可通过自循环保持冷屏温度稳定。

关键词：超导磁体低温恒温器冷屏有限元

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冷屏对红外探测器组件降温影响研究

激光与红外 2017年第10期47卷 1286-1289页

作者：孙闻夏晨希李俊王小坤中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049

冷屏是制冷型红外探测器组件的重要组成部分并伴随探测器一起降温,所以不同技术状态冷屏对红外探测器组件降温会有影响。本文针对320×256 30μm规模红外探测器用F2冷屏,通过对不同技术状态冷屏在相同冷平台下的降温实验,研究对应技术... 详细信息

冷屏是制冷型红外探测器组件的重要组成部分并伴随探测器一起降温,所以不同技术状态冷屏对红外探测器组件降温会有影响。本文针对320×256 30μm规模红外探测器用F2冷屏,通过对不同技术状态冷屏在相同冷平台下的降温实验,研究对应技术状态冷屏对降温过程的影响情况,并获得了各冷屏技术状态对应的影响量。本文结果对优化冷屏热学设计有一定借鉴意义。

关键词：红外探测器冷屏制冷

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40 T混合磁体冷屏热分析及测试

低温工程 2018年第3期 14-17,23页

作者：张帅欧阳峥嵘李俊杰孟秋敏中国科学院强磁场科学中心合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

由中国科学院强磁场科学中心承建的40 T混合磁体装置由外超导磁体与内水冷磁体组成,在超导磁体杜瓦与超导线圈之间设置液氮冷屏。介绍了冷屏结构及冷却流程,并对冷屏热负荷进行了理论计算。对冷屏进行了降温测试,高场下稳定性测试及冷... 详细信息

由中国科学院强磁场科学中心承建的40 T混合磁体装置由外超导磁体与内水冷磁体组成,在超导磁体杜瓦与超导线圈之间设置液氮冷屏。介绍了冷屏结构及冷却流程,并对冷屏热负荷进行了理论计算。对冷屏进行了降温测试,高场下稳定性测试及冷屏热负荷的测定。测试结果表明,冷屏满足降温要求,并可在高场下工作。就冷屏测试结果进行了分析,分析结果可用于冷屏设计及冷屏热负荷计算。

关键词： 40T混合磁体冷屏测试

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大型矩形铝冷屏研制

低温与超导 2018年第6期46卷 7-10页

作者：孙志和韩彦宁卢毛磊王沛白峰黄倩中国电子科技集团公司第十六研究所合肥230088 安徽万瑞冷电科技有限公司合肥230088 中国科学院近代物理研究所兰州730000

冷屏是加速器用低温恒温器重要的组件之一,大型恒温器采用铝制冷屏为安装调试提供了极大方便。本文阐述了加速器用低温恒温器大型铝冷屏的设计方法,详细介绍了冷屏的结构设计、热设计及数值模拟与计算,最后介绍了铝管与铝板的焊接结构设... 详细信息

冷屏是加速器用低温恒温器重要的组件之一,大型恒温器采用铝制冷屏为安装调试提供了极大方便。本文阐述了加速器用低温恒温器大型铝冷屏的设计方法,详细介绍了冷屏的结构设计、热设计及数值模拟与计算,最后介绍了铝管与铝板的焊接结构设计,解决了铝管焊接在低温下容易产生低温冷漏的问题,为其它加速器低温恒温器冷屏设计和类似装置冷屏设计提供参考。

关键词：加速器恒温器冷屏低温冷漏

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冷屏黑层抑制杂散辐射分析研究

激光与红外 2013年第8期43卷 913-915页

作者：林国画东海杰孟令超孟令伟华北光电技术研究所北京100015

通过对冷屏抑制杂散辐射原理的分析,得出测量冷屏内表面的反射是研究工作的切入点,从而从基本能量传递方程中确定表征冷屏内表面黑层特性的BRDF。通过对2.5～14μm冷屏黑层BRDF的测试,发现在接收角度变小的情况下,黑层BRDF出现较大的变... 详细信息

通过对冷屏抑制杂散辐射原理的分析,得出测量冷屏内表面的反射是研究工作的切入点,从而从基本能量传递方程中确定表征冷屏内表面黑层特性的BRDF。通过对2.5～14μm冷屏黑层BRDF的测试,发现在接收角度变小的情况下,黑层BRDF出现较大的变化,确定了下一步改进的方向。

关键词：冷屏双向反射分布函数黑层杂散辐射

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任意冷屏对应的像面能量分布状况的计算

红外与激光工程 2012年第7期41卷 1721-1726页

作者：杨开宇金宁曹凌徐曼昆明物理研究所云南昆明650223

红外光学系统中存在许多冷屏效率远低于100%的情况,对于这类系统,冷屏对杂散光的抑制能力可以用像面接收的信号能量和杂散能量分布状况来反映,而接收辐射能的多少又可用冷屏和光瞳相对于像面的立体角大小表征。文中首先采用逆向追迹光... 详细信息

红外光学系统中存在许多冷屏效率远低于100%的情况,对于这类系统,冷屏对杂散光的抑制能力可以用像面接收的信号能量和杂散能量分布状况来反映,而接收辐射能的多少又可用冷屏和光瞳相对于像面的立体角大小表征。文中首先采用逆向追迹光线的统计方法,提出了准确计算立体角的新思路;然后基于此方法设计了程序,计算任意形状的冷屏对应的像面信号能量和杂散能量的分布情况;最后用所编程序对某典型热像仪进行实例分析,验证了程序的准确性和适用性。该程序计算所得的参数可对冷屏的优劣性进行评价,也可用作冷屏优化的目标参数,为冷屏的优化设计做了关键的铺垫。

关键词：冷屏立体角能量分布程序设计