本发明专利技术公开了一种用于高光谱对地观测紫外成像光谱仪的焦面组件结构，包括：热沉铜块2(6)穿过C字型CCD驱动电路板中间卡口，依靠飞边进行限位，275CCD管脚与电路板进行焊接形成连接体，通过隔热柔性垫圈(10)安装在焦面盖板(5)上，热沉铜块1(4)与热沉铜块2(6)之间通过紫铜螺钉连接，热沉铜块1(4)通过钛合金垫圈隔热安装在焦面盖板(5)，辅助石墨膜导热带(3)热端黏贴在275CCD外壳，冷端与柔性石墨膜导热索(2)热端贴合，通过柔性导热索压接板(1)压接在热沉铜块1(4)上，通过柔性石墨膜导热索(2)将热量传至星上散热系统实现散热。整套装置可实现CCD对热弹性和力学稳定性的需求，满足275CCD元件的热控指标。275CCD元件的热控指标。275CCD元件的热控指标。
【技术实现步骤摘要】
一种用于高光谱对地观测紫外成像光谱仪的焦面组件结构
[0001]本专利技术属于航天遥感工程中的焦面组件结构设计
，涉及一种用于高光谱对地观测紫外成像光谱仪的焦面组件结构。
技术介绍
[0002]本专利技术主要用于定量监测全球/区域痕量污染气体成分(O3、NO2、HCHO和SO2等)的分布和变化，获取大气痕量气体高光谱分辨率、高空间分辨率水平分布，监测我国上空及全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程，分析人类活动排放和自然排放过程对大气组成成分和全球气候变化的影响。
[0003]由于CCD属于精密的电子元器件，内部的结构特性决定了其本身无法承受较大的应力和变形，而来自运载火箭发动机不稳定燃烧而产生的推力脉动变化，旋转设备的不平衡转动，液体运载火箭所特有的飞行器结构与液体推进剂，贮箱及供应系统在燃烧室压力和推动脉动变化下，相互作用而产生的纵向自激振动以及焦面组件在装配过程中所产生的不可避免的装配应力、CCD在经历从地面到太空的温差所引起的温度应力都会对CCD本身产生影响，因此通常需要对焦面结构进行力学上的考量，使CCD在满足温度需求的条件下保持力学上的可靠性。
[0004]由于紫外波段信号较弱，对于高分辨率成像光谱仪和微弱光谱信号探测的光谱仪器来说，具有较高的信噪比是至关重要的，为增强对300nm
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500nm紫外光谱信号的探测能力，很多CCD采用了焦面主动和被动制冷结构设计，降低探测器暗电流噪声以增强系统信噪比，使光谱仪可以对弱目标进行长时间积分成像。
技术实现思路
<br/>[0005]由于E2V公司的275大面阵CCD在国内航天领域工程化应用尚属首次，本专利技术要解决的技术问题为，提供一种结构简单合理、实用、体积小、质量轻，即能保持CCD的热弹性和动力学稳定性，又能为CCD提供制冷使其保持在
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20℃以下来满足对低信噪比的需求。
[0006]现有的技术方案中焦面结构形式复杂，工艺实施难度高，为解决这些技术问题，所采用的技术方案为：一种用于高光谱对地观测紫外成像光谱仪的焦面组件结构，包括柔性导热索压接板(1)、柔性石墨膜导热索(2)、辅助石墨膜导热带(3)、热沉铜块1(4)、焦面盖板(5)、热沉铜块2(6)、焦面盒体(7)、焦面组件固定板(8)、CCD隔热板(9)、隔热柔性垫圈(10)、焦面组件连接腿1(11)、焦面组件连接腿2(12)以及E2V275CCD和C字型CCD驱动电路板，所述热沉铜块2(6)穿过C字型CCD驱动电路板卡口，依靠热沉铜块2(6)的飞边进行限位，275CCD散热面与热沉铜块2(6)的接触面之间用硅橡胶填充，275CCD管脚穿过C字型CCD驱动电路板焊接孔进行焊接，所述热沉铜块1(4)安装在焦面盖板(5)上，利用钛合金垫圈隔热，所述C字型CCD驱动电路板通过修配好符合尺寸链关系的隔热柔性垫圈(10)安装在焦面盖板(5)上，所述热沉铜块1(4)与热沉铜块2(6)利用紫铜螺钉紧固连接，所述辅助石墨膜导热带(3)热端黏贴在275CCD外壳，其冷端连同柔性石墨膜导热索(2)热端，通过柔性导热索压接板(1)
压接在热沉铜块1(4)上，形成CCD散热面中央导热路径与CCD侧面外壳导热路径并联，通过柔性石墨膜导热索(2)将焦面内部的热量传至星上热管上并最终通过辐冷板传出。所述焦面盒体(7)与焦面盖板(5)进行连接，CCD隔热板(9)与焦面盒体(7)进行连接，焦面盒体(7)通过焦面组件连接腿1(11)、焦面组件连接腿2(12)连接至焦面组件固定板(8)。
[0007]优选地，导热热沉由热沉铜块1(4)和热沉铜块2(6)两部分组成，两者皆为紫铜材料。其中热沉铜块2(6)较厚刚度较高抗变形能力强，热沉铜块1(4)较薄，表面积较大有利于传热。两者之间通过紫铜螺钉连接。
[0008]优选地，热沉铜块2(6)穿过C字型CCD驱动电路板卡口，依靠热沉铜块2(6)的飞边进行限位，275CCD散热面与热沉铜块2(6)的接触面之间用少量硅橡胶填充，275CCD管脚穿过C字型CCD驱动电路板焊接孔进行焊接。
[0009]优选地，C字型CCD驱动电路板的结构形式增加电路板的柔性，其一端开口可以为热沉铜块2(6)的热弹性释放提供空间。
[0010]优选地，隔热柔性垫圈(10)为聚酰亚胺材料。
[0011]优选地，辅助石墨膜导热带(3)热端黏贴在275CCD外壳，其冷端连同柔性石墨膜导热索(2)热端，通过柔性导热索压接板(1)压接在热沉铜块1(4)上，形成CCD散热面中央导热路径与CCD侧面外壳导热路径并联。
[0012]优选地，热沉铜块1(4)与星上热管导热系统之间的过渡连接为柔性石墨膜导热索(2)。
[0013]优选地，焦面盒体(7)可拆装CCD隔热板(9)。
[0014]本专利技术的主要技术指标是：
[0015]1)CCD与结构件之间保证微应力接触；
[0016]2)焦面结构能在恶劣的力学环境下能保证CCD满足动力学和热弹性稳定性；
[0017]3)CCD在轨开机工作温度保持在
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20℃及以下进行；
[0018]275CCD并未在国内进行工程化的应用，而相对于现有星载焦面结构的有益效果是：
[0019]在结构设计上，首先将导热热沉的结构形式进行分段化设计，由热沉铜块1(4)和热沉铜块2(6)两部分组成，热沉铜块2(6)穿过C字型CCD驱动电路板卡口，依靠热沉铜块2(6)的飞边进行限位，而热沉铜块2(6)与CCD散热面之间只填充少量的硅橡胶进行传热，最终通过CCD管脚将CCD焊接在C字型CCD驱动电路板上，三者间在装配关系上形成整体。当热沉铜块1(4)与热沉铜块2(6)连接时因热沉铜块2(6)较厚，刚度大，抗变形能力较强，自身应力较小，从而传至CCD的应力也较小。同时，C字型CCD驱动电路板的设计形式可增加电路板的柔性，当热沉铜块2(6)产生应力变形时，C字型CCD驱动电路板可吸收其产生的应力，而一端开口也有利于热沉铜块2(6)变形时的应力释放，通过结构上的设计可以大大降低导热热沉传至CCD散热面的应力，也可实现CCD的微应力装配。C字型CCD驱动电路板设计成C字型一端开口形式，便于装配，降低装配难度。
[0020]在动力学和热弹性稳定性设计上，如当焦面组件受到外部振动时，可通过两方面进行振动的吸收：1、通过与热沉铜块1(4)所连接的柔性石墨膜导热索(2)对来自外部热管等其他零件产生的振动进行一定程度的隔振。2、传至焦面内部的振动可通过热沉铜块2(6)高刚度抵消部分响应，同时将部分振动通过飞边传递至C字型CCD驱动电路板，利用C字型
CCD驱动电路板的柔性特点进行振动吸收，而C字型CCD驱动电路板和焦面盖板(5)之间的隔热柔性垫圈(10)也可以吸收振动。通过以上两方面的隔振措施，保证了CCD的动力学稳定性。而在热弹性稳定性上，除了上述措施，还可以通过C字型CCD驱动电路板一端开口实现热沉铜块2(6)的自由膨胀。经过航天部门给定条件下的振动试验验证，CCD在严苛动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于高光谱对地观测紫外成像光谱仪的焦面组件结构，包括柔性导热索压接板(1)、柔性石墨膜导热索(2)、辅助石墨膜导热带(3)、热沉铜块1(4)、焦面盖板(5)、热沉铜块2(6)、焦面盒体(7)、焦面组件固定板(8)、CCD隔热板(9)、隔热柔性垫圈(10)、焦面组件连接腿1(11)、焦面组件连接腿2(12)以及E2V275CCD和C字型CCD驱动电路板，其特征在于：1)与275CCD散热面相连接的导热热沉由热沉铜块1(4)和热沉铜块2(6)两部分组成；2)热沉铜块2(6)穿过C字型CCD驱动电路板卡口，依靠热沉铜块2(6)的飞边进行限位，275CCD散热面与热沉铜块2(6)的接触面之间用硅橡胶填充，275CCD管脚穿过C字型CCD驱动电路板焊接孔进行焊接；3)C字型CCD驱动电路板与焦面盖板(5)之间添加隔热柔性垫圈(10)进行连接；4)辅助石墨膜导热带(3)热端黏贴在275CCD外壳，辅助石墨膜导热带(3)冷端连同柔性石墨膜导热索(2)热端，通过柔性导热索压接板(1)压接在热沉铜块1(4)上，形成CCD散热面中央导热路径与CCD侧面外壳导热路径并联；5)焦面盒体(7)可拆装CCD隔热板(9)。2.根据权利要求1所述的一种用于高光谱对地观测紫外成像光谱仪的焦面组件结构，其特征在于：热沉铜块1(4)和热沉铜块2(6)皆为紫铜材料；其...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾家鹏，司福祺，武艺，薛辉，王煜，常振，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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