摘要：针对短波红外焦平面探测器高灵敏度、大动态范围的发展需求,设计了一款新型的红外焦平面异形读出电路。传统的像元只使用一种输入级,难以兼顾高灵敏度和大动态范围,而在该设计中包含的组合像元使用了CTIA和大动态范围两种输入级,兼顾了其优点。具体布局为每2×2个CTIA输入级模块阵列中间,含有1个直接注入模式/对数模式可切换的大动态范围输入级模块。工作模式有两种,第一种为CTIA输入级模块和直接注入模式的大动态范围输入级模块同时工作;第二种为CTIA输入级模块和对数模式的大动态范围输入级模块同时工作。基于0.18μm 3.3V标准CMOS工艺,绘制了CTIA输入级阵列规模为320×256,像元中心距为15μm的异形电路像元阵列版图。仿真结果表明,异形电路像元通过小积分电容实现了高灵敏度,通过对数光响应输出实现了大动态范围。

摘要：低温应用的大功率器件需要设计高冷却效率的液冷室结构。采用计算流体动力学(CFD)方法模拟了以液氮-氮气两相流为制冷剂的空腔结构、微通道结构和扰流柱结构的流动与传热过程。结果表明,相比于空腔结构和微槽道结构,扰流柱结构具有较好的换热能力。圆形扰流柱易发展45°方向支流,而方形扰流柱结构有利于垂直方向流速均匀化。相较于平行排布,扰流柱交错排列时圆形和方形扰流柱结构中流速分布更为均匀。对比对流换热系数发现,交错排布优于平行排布,方形扰流柱优于圆形扰流柱。换热效果最好的结构为交错排布的2 mm方形扰流柱,对流换热系数为4223 W/(m^(2)·K),较空腔结构提高125.83%。采用上述结构进行测试验证,在107.6 W加热功率工况下冷头测温点温度与相同功率下仿真结果有较好的对应性。

摘要：针对红外组件可靠性试验环境的自动控制及失效保护要求,设计了一种自动化试验环境监控系统。系统采用可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心,通过Profibus-DP总线通信对整个监控系统进行高速集中控制,实时监测现场设备状态,协调控制现场设备按序运行,实现试验真空的自动维持以及在真空失效时的报警保护。同时基于Wincc flexible软件设计了触摸屏人机操作界面,对设备运行数据的实时显示及存储。最后对该监控系统进行了实验验证,实验结果表明,该系统运行稳定可靠,自动维持的真空度优于10^(-4 )Pa,自动维持的温度低于90 K,可满足红外组件寿命试验的要求。

摘要：根据“天问一号”火星矿物光谱仪短波红外探测组件小型化、轻量化、低功耗的需求,分析了红外探测器匹配性设计、集成式制冷机杜瓦适应性研制的难点。针对短波红外探测器高灵敏度、低温目标及多光谱探测需求的长积分时间模式的集成封装、抗大量级星器分离冲击等特点,提出了高信噪比探测器总体设计、具有噪声隔离和集成式冷平台结构设计、抗径向冲击的斜支撑结构设计等。解决了短波红外集成组件探测器低温下低热应力、长积分时间下干扰隔离、大量级力学加固、航天应用的高可靠性厚膜电路研制等关键技术。成功研制了短波碲镉汞探测器杜瓦制冷组件,并经过高低温循环、随机振动及机械冲击等严苛的空间环境热学力学适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足火星矿物光谱仪工程化应用的要求。

摘要：电阻阵列的封装需求向着集成度高、大功率、深低温方向发展。为了满足130 K以下低温工作、稳态功率100 W以上的深低温应用需求,提出了一种利用液氮进行制冷的集成封装结构,并利用有限元仿真和实测验证相结合的方法验证了装置的制冷能力。结果表明,热沉钼与陶瓷电极板的厚度均为2 mm的情况下,加热功率在0.1~192.76 W区间内,有限元仿真得到的温度与实测温度最大误差小于7.67%,引起误差的主要原因是封装结构件的体热阻及界面热阻随温度发生变化而仿真时采用恒定热阻。结构能够在加热功率小于211.90 W的工况下正常工作。在设计的100 W稳定加热工况下,芯片衬底温度不高于101.9 K,热应力为5.66 MPa,满足设计要求。

摘要：集成冷光学的红外探测器杜瓦封装在中波、长波红外组件研制中具有重要意义,有利于抑制红外辐射背景、提升仪器灵敏度和集成度。提出了集成冷光学的中波、长波双波段探测器杜瓦组件,设计了一体化冷平台支撑、低漏热透镜支撑等新结构,解决了冷光学透镜组与探测器组合、双波段探测器透镜组之间高精度配准及高强度单点支撑钎焊等新工艺,建立了该冷光学集成组件杜瓦的冷面温度均匀性、双温区控制以及低热负载等关键参数。实现了杜瓦液氮热负载小于0.85 W,中波工作于73 K,冷面温度均匀性0.36 K,长波工作于65 K,冷面温度均匀性0.08 K,探测器与透镜组配准精度偏差优于±10μm,探测器光学模组间配准偏差优于±15μm。该新型杜瓦已通过一系列空间环境适应性试验验证,成功应用于风云四号系列气象卫星大气垂直探测仪中。

摘要：针对目前红外组件寿命试验过程中测试参数时必须更换真空腔的问题,设计了一种用于红外组件寿命试验的自动化、多工位真空系统。提出了以杜瓦为试验中心的总体方案,实现寿命试验过程中原位参数测试。通过真空理论计算和计算机3D建模,进行了系统结构设计;采用可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心,通过自动控制抽气回路阀门和泵的启停,实现对寿命试验真空环境的实时监控,以及对真空失效进行报警保护。在完成系统的设计后,进行了试验验证。试验结果表明,所设计的真空系统功能可正常运行,系统在加液氮的情况下,空载真空压强可达3.67×10-6 Pa,满足红外组件寿命试验必需的真空环境要求。

摘要：针对采用直线脉管制冷的超长线列红外焦平面器件杜瓦封装的需求,提出了一种弹性冷链的设计方案。介绍了超长线列焦平面器件及直线脉管制冷机的特点以及对冷链的力学、热学要求,针对超长线列焦平面杜瓦冷链的设计思路、设计方法进行了研究,针对某型号脉管制冷机及典型超长线列探测器的尺寸、工作温度等要求,采用局部弹性冷链方案,通过有限元仿真工具对冷链进行优化设计,使其能够满足设计指标要求。根据设计结果制作了冷链及测试杜瓦,对冷链温差、器件拼接基板温度均匀性及低温形变进行了测试,并通过振动试验对力学可靠性进行了验证。试验结果证明局部弹性冷链设计方案的正确性和可行性。

摘要：为研究铟镓砷焦平面的噪声特性,设计了两种不同吸收层掺杂浓度的InGaAs外延材料,采用标准工艺制备了平面型160×128元光敏芯片,并与相同结构的读出电路倒焊耦合形成160×128元焦平面,采用改变积分时间和改变器件温度的方法,测试焦平面的信号与噪声.通过研究不同材料参数、器件性能与焦平面噪声的关系,定量分析了短波红外InGaAs焦平面的噪声特性.结果表明,焦平面噪声主要来源于焦平面耦合噪声和探测器噪声,降低InGaAs外延材料吸收层的掺杂浓度,可以有效降低探测器电容,从而降低焦平面的耦合噪声;而探测器噪声由探测器暗电流和工作温度影响,该噪声在长积分时间下决定了焦平面的总噪声水平.实现低暗电流、低电容特性的光敏芯片是降低焦平面噪声的有效途径.

摘要：选取 4 5 1名高中生为被试 ,以强调句型语法为研究内容 ,采取教师教学、产生式规则和专家思维编制的实验材料 ,探讨了英语语法规则获得早、中期阶段促进规则获得的手段。在前面实验的基础上 ,选取 2 98名高中生 ,以定语从句为研究内容 ,运用产生式规则、专家思维和练习编制的不同学习材料 ,采取随机区组设计 ,探讨了英语语法规则获得后期阶段的智力技能研究。通过研究得到如下结论 :在语法规则获得的早中期阶段 ,产生式样例有助于学生智力技能的获得 ,同时也有助于所获得技能的迁移 ;在智力技能获得的后期阶段 ,专家样例有利于学生形成专家头脑中的图式 。