Page 67 - 《真空与低温》2026年第2期

186 真空与低温 第 32 卷 第 2 期

热管与星体

支架漏热 对地板漏热
S781
面积0.36 m 2
热量 低温 +Y面 冷
收集 温热 散热 空
板 管 板 间

外
辅 贴
助 低
导 温 可见 可见光 可见光
热 热 光铜 CCD 电路板 探测器
管 块 芯片 壳体 冷
弱连接 常温 对地
80根 热管 散热 空
铜针 面 间
紫外 紫外
紫外 CCD 电路板 探测器 S781
铜块 芯片 壳体 面积0.25 m 2
芯片功耗1 W 功耗3.6 W 20℃±10℃
控温要求<−30℃
温度波动±0.05℃ 分别与光谱仪隔热安装

图 5 CCD 芯片散热路径示意图
Fig. 5 The heat dissipation path of CCD chip

2.3 隔热设计 因此，在散热路径沿途的关键部件安装界面上增加
在 CCD 芯片的散热路径上，相对探测器壳体、 隔热垫设计，除探测器壳体与光谱仪之间采用钛合
星体平台而言，CCD 热沉铜块、石墨膜导热带、热 金隔热，其他处隔热垫材料均采用聚酰亚胺（导热
量收集板、低温热管等组件温度低于−30 ℃，而沿 系数为 0.3 W/（m·K）），根据接触面积与隔热垫厚度
途的安装界面温度约 20 ℃，温差大，极易为 CCD 的 可以计算得到当量热阻（详见表 3），为热仿真提供
散热路径引入寄生热量，从而影响温控目标的实现。 重要模型参数 [11-12] 。隔热垫安装位置如图 6 所示。

表 3 主要部位上隔热垫设计情况汇总
Tab. 3 Summary of heat insulation pad design on main parts

隔热垫安装位置 材料 厚度/mm 数量 接触面积/m 2 当量接触热阻/（℃/W）
头部安装板与星体对地散热板之间
聚酰亚胺 11 1 0.027 1.7
（螺钉加隔热套筒）
探测器壳体与光谱仪之间 钛合金 10 1 0.003 4.6
热量收集板与安装支架之间 聚酰亚胺 10 7 0.000 576 75.2
对地散热板与安装支架之间 聚酰亚胺 10 6 0.000 414 104.7
低温热管与星体对地散热板之间 聚酰亚胺 35 12 0.002 688 47.1
+Y 面散热板与星体桁架之间 聚酰亚胺 30 4 0.000 8 137.5
备注：除以上安装接触处的隔热垫外，安装螺钉时也增加了 2 mm 厚的聚酰亚胺隔热垫圈，因此螺钉的漏热极小，可忽略不计。

2.4 主动控温设计 根据热控设计，精密控温仪需满足三点要求：
为了实现 CCD 芯片温度波动优于±0.05 ℃/轨， （1）精密控温电加热器为 10 路，每路功率≤6 W。
需要对 CCD 芯片进行主动控温，由于芯片上无法 （2）精密控温加热器控温点采用 Pt100 铂电阻
直接布局加热器，精密控温加热器布局在导热铜热 测温。
端铜块上，每个通道的铜块上分别设计 3 路 2.5 W （3）精密控温电加热器采用 12 V 直流供电，精
加热器（两主一备），进行闭环控温，其控温阈值可 度要求≤±0.1 V。全部采取程控方式，其控温阈值
根据在轨实际温度水平通过注数进行调整，设计占 可根据在轨实际温度水平通过注数进行调整。
空比 30%～80%。精密控温电加热器的控温周期 （4）精密控温电加热器的控温周期为 2 s，精密
为 2 s，精密控温选用开关+增量式 PI 控制算法。 控温选用开关+增量式 PI 控制算法。