用于空间BIB探测器的0.3 W@4.2 K大冷量轻量化低温系统

作     者：褚晋简 刘少帅 王鹏 丁磊 肖云龙 殷旺 陈志超 沙鑫权 蒋珍华 吴亦农 CHU Jin-Jian;LIU Shao-Shuai;WANG Peng;DING Lei;XIAO Yun-Long;YIN Wang;CHEN Zhi-Chao;SHA Xin-Quan;JIANG Zhen-Hua;WU Yi-Nong

作者机构：中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049 

基　　金：Supported by the Hundred Talents Program of the Chinese Academy of Sciences,the National Natural Science Foundation Projects(51806231) the Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences(XDB35000000,XDB35040102) 

出 版 物：《红外与毫米波学报》 (Journal of Infrared and Millimeter Waves)

年 卷 期：2023年第42卷第6期

页      码：885-895页

摘      要：大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象,特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦,能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量,提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验,验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法,以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机,在80 K时提供高效的一级预冷,制冷量为15 W,重量仅为4.5 kg;二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机,制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环,可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量,输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。

主 题 词：低温系统 空间BIB探测器 斯特林 脉冲管 焦汤节流 液氦 多级制冷机 

学科分类：080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0803[工学-仪器类] 

核心收录：

D　O　I：10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.022

馆 藏 号：203125100...