小型低温真空光学实验装置毕业设计.doc

小型低温真空光学实验装置设计

摘要：低温光学就是要解决光学系统在低温情况下的一系列问题，如材料特性、光学元件单元及系统整体性能变化、光学元件变形、低温污染等等。为适应航天某光学系统研究的需要，研制了一套低温真空实验装置。该低温真空光学实验装置包括低温真空腔体、真空抽气系统、ZYGO干涉仪和防振平台以及监控测温系统。其中的低温真空腔体是针对小型光学元件实验设计的，它主要用于测量光学元件的温度场和低温变形，并且把电机产生的局部热量尽可能的导出系统外部。本文还对真空低温腔的关键部件光学窗口和梯形支撑的设计进行了详细分析。

关键词：低温真空 低温光学 实验装置 有限元 ZYGO干涉仪 梯形支撑

1 引言
随着空间技术和军事技术的发展需要，探测仪器的分辨率要求越来越高。在深冷的条件下，当需要探测的目标信号十分虚弱时，探测仪器的背景辐射主要来自仪器本身的光学系统和支撑结构，探测仪器灵敏度严重受到系统本身辐射的影响，为减少这一热噪声，冷却光学系统是必需采用的方法。只有把光学系统冷却及其相关部件冷却到一定程度，才能有效地减少背景光子的通量，发挥背景极限探测器的作用，大大提高探测器灵敏度。在低温状态下工作的光学系统需要解决一系列问题，这些问题涉及材料特性、光学元件单元及系统整体性能变化、光学元件变形、低温污染等等，这就形成了一门新兴学科——低温光学。
自上世纪七十年代开始，美国首先对低温光学技术进行研究，最初主要用于各种观察、测量系统，例如低温红外望远镜、空载干涉仪器等。从机载、球载到星载，大多数系统都成功有效地完成了对外空的各种探测任务。欧洲一些国家也对低温光学系统的观察仪器进行了研究。国内起步于上世纪八十年代末，由于国内航天及其国防事业的发展要求有高灵敏度的探测器，而这些仪器将不可避免地用到低温光学系统。
我国的未来光学遥感系统采用了十几个光学元件，这些系统要求冷却到150K，并且对光学元件的控温范围要求非常严格，因此就需要研制一套低温真空实验装置对相关的光学元件进行低温实验。

部分参考文献：

[3] 宋键朗杨奋为 袁文彬等 《材料手册——金属》 上海航天局第八零七研究所 1992
[4] 达道安邱家稳等 真空设计手册（第3版）国防工业出版社 2004.7
[5] 机械设计手册编委会 《机械设计手册》（第三版）机械工业出版社 2004.8