热电制冷低温面源黑体的低热应力隔热结构

技术领域

本发明涉及热电制冷领域，具体是一种热电制冷低温面源黑体的低热应力隔热结构。

背景技术

热电制冷技术是基于珀尔贴效应的一种制冷方法，其基本原理是在外部电场的作用下，载流子发生定向运动，将一部分内能带到电场另一端。热电制冷技术具有体积小、重量轻、无机械运动部件、易于在制冷和制热模式下切换等优点，相较于复杂的循环制冷结构，热电制冷器更适用于作为低温面源黑体辐射源的温控装置。

面源黑体辐射源除了需要具备高发射率之外，其表面温度均匀性也是一项重要的技术指标，现有低温面源黑体为了提高靶面的温度均匀性同时解决结霜问题，主要有以下两种解决方案：第一种是向面源黑体靶面吹干燥氮气，可以解决结霜问题，但结构复杂，且会影响靶面的温度均匀性；第二种是将靶面封装在干燥气体环境或者真空环境下，靶面采用金属焊料直接焊接固定，但多级热电制冷器大温差工作条件下由于界面的温度变化而产生热应力，导致其制冷性能下降甚至结构损坏。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种热电制冷低温面源黑体的低热应力隔热结构，不存在胶水因受到高低温冲击而失效的情况，并且避免了异种材料胶接时以及热电制冷器工作过程中由于热应力引起的热电制冷器性能下降和寿命减少的问题，装配精度高使用简便。

本发明包括由底板、壳体框和盖板组成的壳体，盖板上开有光学窗口，所述壳体内设置有多级热电制冷器、辐射体、隔热结构，所述辐射体通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的顶面上，所述底板通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器的底面，隔热结构将热电制冷器、辐射体及底板固定。

进一步改进，所述隔热结构包括柔性安装板、固定杆和过渡连接件，所述过渡连接件与底板固定并环绕热电制冷器分布，所述柔性安装板通过固定杆与过渡连接件固定，所述辐射体与柔性安装板固定连接。

进一步改进，所述热电制冷器与辐射体及底板之间采用高导热硅脂填充。

进一步改进，所述柔性安装板中心设有工型槽，所述辐射体与工型槽卡接；所述柔性安装板侧方通过定位口设置有隔热垫。

进一步改进，所述隔热垫中心设置有通孔，所述固定杆底部设置有螺纹，所述固定杆穿过所述隔热垫的通孔与所述过渡连接件的内螺纹连接，以限定辐射体的位置。

进一步改进，所述辐射体的底面设置有温度传感器。

进一步改进，所述壳体中底板、壳体框、壳体盖板内表面设置有镀金层，以抑制壳体内的辐射换热。

进一步改进，所述述底板与所述壳体框钎焊连接，所述盖板与所述壳体框激光焊连接，在高真空排气后，将所述光学窗口与所述盖板进行密封性连接。

本发明有益效果在于：

1、与现有技术相比，由于所述辐射体通过所述隔热结构与所述壳体底板和所述热电制冷器连接，不再采用胶接的方式，因此不会存在胶水因受到高低温冲击而失效的情况，并且避免了异种材料胶接时以及热电制冷器工作过程中由于热应力引起的热电制冷器性能下降和寿命减少的问题。

2、隔热连接结构一部分以与所述壳体底座固定，另一部分对所述辐射体的位置进行限定，相对胶接的方式，装配精度更高且更为简便。

3、本发明能够避免辐射体表面结露结霜，同时提高了辐射体的温度均匀性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实例提供的结构的三维图；

图2为本发明实例提供的结构的爆炸图；

图3为本发明实例提供的结构的剖面图；

图4为本发明实例提供的隔热结构的示意图。

图中附图标记含义为：1-光学窗口；2-盖板；3-电连接器；4-温度传感器；5-隔热垫；6-柔性安装板；7-辐射体；8-壳体框；9-固定杆；10-热电制冷器；11-过渡连接件；12-底板；13-散热组件。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明实例提供一种热电制冷低温面源黑体的低热应力隔热结构，包括：壳体、多级热电制冷器10、辐射体7、隔热结构，所述壳体包括底板12、壳体框8、盖板2和光学窗口1，所述隔热结构包括柔性安装板6、隔热垫5、固定杆9和过渡连接件11。

在本实施例中，所述辐射体7通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器10的顶面上，所述底板12通过所述隔热结构设置于所述热电制冷器10的底面。

可选的，在本实施例中，所述多级热电制冷器10与辐射体7和壳体底板12之间采用导热硅脂填充，并通过所述隔热结构固定。

可选的，在本实施例中，所述隔热结构如图4所示，至少包括4个所述过渡连接件11，分布在所述壳体底板12的两个边上。所述过渡连接件11包含两个通孔和一个内牙孔，所述壳体底板12设置有内螺纹，位置与所述过渡连接件11的通孔相对应，通过螺栓经过所述过渡连接件11的两个通孔与底板11相连接，对过渡连接件的位置进行限定。

可选的，在本实施例中，所述柔性安装板6中心设有工型槽，与所述辐射体7卡接，所述柔性安装板6设置有四个定位口，分布在柔性安装板6两侧，所述隔热垫5尺寸与定位口尺寸相匹配，所述隔热垫5中心设置有通孔，所述固定杆9底部设置有螺纹，将所述固定杆9穿过所述隔热垫5的通孔与所述过渡连接件11的内螺纹连接，以限定辐射体的位置。

可选的，在本实施例中，所述温度传感器4设置于辐射体7的底面。

可选的，在本实施例中，所述底板12、壳体框8、壳体盖板2内表面设置有镀金层，以抑制壳体内的辐射换热。

可选的，在本实施例中，所述壳体框8与所述壳体底板12通过钎焊方式连接，所述壳体盖板2与所述壳体框8激光焊连接，在高真空排气后，将所述光学窗口1与所述壳体盖板2进行密封性连接，封装后内部真空度≤5E-3Pa，漏率≤5E-8Pa·m3/s，以抑制内部的对流换热；内部电路通过所述电连接器3引出。

可选的，在本实施例中，底板12背面可以连接散热组件1，在散热组件13与所述壳体底板12连接面采用导热硅脂填充，并通过螺栓固定连接。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，以上所述仅是本发明的优选实施方式，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对于本技术领域的普通技术人员来说，可轻易想到的变化或替换，在不脱离本发明原理的前提下，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。