Инфракрасные системы «смотрящего» типа

СИСТЕМЫ С РАЗОМКНУТЫМ ЦИКЛОМ ИЛИ СИСТЕМЫ РАСХОДНОГО ТИПА

Наиболее простым и эффективным способом охлаждения ИК-приемников является заливка жидкого хладагента в сосуд Дьюара, который представляет собой аналог быто­вого термоса. Однако на практике из-за малого времени работы, определяемого объе­мом хладагента и скоростью его испарения, такой способ охлаждения в ИКС использу­ется сравнительно редко. В системах охлаждения, работающих по схеме, представлен­ной на рис. 7.26, применяются хладагент в жидком или в твердом состоянии или газ высокого давления, температура которого понижается при расширении без отдачи внешней работы (эффект Джоуля-Томсона). Во внутреннюю полость сосуда Дьюара вводится корпус теплообменника, дно которого примы­кает к поверхности внутреннего торца сосуда.

На другой поверхности этого торца, т. е. внутри вакуумированной полости, находится охлаж­даемый приемник.

Расширившийся охлажденный газ обмени­вается теплом с вновь поступающим газом и охлаждает последний до тех пор, пока на выхо­де дросселя не начнет образовываться конден­сат, что приводит к появлению жидкой фазы хладагента при температуре охлаждения газа.

Точка инверсии азота соответствует температу­ре выше комнатной, поэтому азот, используе­мый в качестве хладагента, не требуется пред­варительно охлаждать.

Обычно теплообменник такой системы вы­полняется в виде цилиндрического сердечника, окруженного ребристой спиральной тонкой трубкой с малым внутренним отверстием. Что­
бы дроссельное отверстие на выходе трубки (диаметром порядка десятков микромет­ров) не засорялось посторонними включениями и замерзшими частицами воды, посту­пающий в теплообменник газ необходимо тщательно очищать и осушать. Теплообмен­ник плотно вставляется во внутреннюю полость сосуда Дьюара, внутри которого рас­полагается ФПУ. Вся конструкция помещается в корпус, имеющий крышку с входным и выходным штуцерами и электрическими выводами для подачи питания и съема сиг­налов с выхода ФПУ.

Такие системы охлаждения могут быть выполнены по совмещенной схеме, в кото­рой приемник находится в сосуде Дьюара (дьюаре), и по дистанционной схеме, в кото­рой дьюар приемника специальным трубопроводом соединяется с дьюаром или с балло­ном, содержащим сжиженный под большим давлением (до 7-106...4-107 Па) хладагент. Устройства этого типа, потребляя малую мощность, позволяют обеспечивать температуры охлаждения до 4...125 К; их холодопроизводительность достигает 0,05... 10,0 Вт, а время выхода на рабочий режим может изменяться от 0,05 до 15 мин.

Основное конструктивное ограничение систем, работающих по циклу Джоуля-Том­сона, связано с большой массой баллона для хранения газа высокого давления - при­мерно 1,8 кг на 0,5 кг азота.