热负载测量软件功能描述

1 组成

电子天平、流量计、2400源表和恒温器等，以及计算机和控制软件。恒温器提供被测样品的恒温环境，既能模拟室温工作状况，也能模拟70℃高温工作状况，消除结霜和机械接口温度过低的影响，保证测量准确可靠。控制软件自动鉴别测量时刻，无人工判读过程，全自动测量。 

图1  恒温器

图2热沉、杜瓦

图3  2400源表、恒温器

图4称量法和流量法窗口界面

2 用途

用于红外探测器/杜瓦/制冷器、红外探测器/杜瓦、杜瓦和其他小型真空绝热容器的热负载和冷端温度测量。能够检验红外探测器/杜瓦、杜瓦的真空完善性和冷端表观热阻，以及红外探测器的焦耳热负载和红外探测器/杜瓦/制冷器的启动时间。

红外探测器/杜瓦/制冷器热特性综合测试，能够监视真空获得、芯片贴装等制造工艺质量特性，是可靠性指标真空寿命的重要测试手段。 

3 原理

目前，广泛采用液氮蒸发原理测量红外探测器封装杜瓦的热负载，热负载由式求得。式中：Q是通过杜瓦传导、对流、辐射传热导入内管积存液氮的总热流，称作热负载（W或者mW）；L是液氮在标准状态下（0℃和1.013E+5Pa）的汽化潜热（汽化焓变ΔH），为199.3J/g或者161.6J/mL；M是单位时间蒸发的液氮量（mL/s或者g/s）。蒸发损耗的液氮量可以利用气体流量计或者天平和计时器测量得到。

4 功能

传统常规称量法测量功能，推荐称量法测量功能，推荐流量法测量功能，冷端温度测量功能，室温至70℃恒温条件下流量法测量功能。

4.1 检测功能

直接测量量有：液氮质量、质量流量、二极管电压、蒸发时间和启动时间；间接测量量有：热负载、冷端温度、冷端温差、表观热阻。

表1检测功能

 4.2 显示功能

数字显示：液氮质量、质量流量、二极管电压、蒸发时间、启动时间、热负载、冷端温度、冷端温差、表观热阻；曲线显示：液氮质量－时间、质量流量－时间、二极管电压－时间、检测时刻和区间。

表2显示功能

 4.3 设置功能

表3模式选择

表4条件设置

 4.4 输出功能

测试结果保存、打印。 

5 测量范围

5.1 称量法

液氮质量：<9g

二极管电压：<1050mV

时间：<45min（曲线）

热负载：<1W

热负载变化速率：>16mW/s

测量环境温度：室温（非恒温）

5.2 流量法

质量流量：<110SCCM

二极管电压：<1050mV

时间：<45min（曲线）

热负载：<500mW

热负载变化速率：>0.0415mW/s

测量环境温度：室温～70℃（恒温） 

6 名词解释

6.1 冷端温度

杜瓦内管冷端能够达到的最低温度，由液氮定标二极管温度系数和检测二极管电压计算而得。

6.2 冷端温差

杜瓦内管冷端温度和液氮定标二极管温度之差，冷端温差是由冷端结构和工艺特征决定的。

6.3 表观热阻

通常传导漏热占到总漏热的80%以上，在传导、对流和辐射漏热，以及PN结焦耳热的综合作用下，冷端温差除热负载（总漏热）得到表观热阻（或视在热阻）/℃/W，可以直观的近似反映冷端温差消耗的制冷功率。150mW，冷端温差0.9K，表观热阻6℃/W。

6.4 启动时间

红外探测器/杜瓦/制冷器组合的启动时间是指制冷器启动时刻到红外探测器工作时刻的时间间隔。通常6至8分钟。

6.5 蒸发时间

规定质量的液氮蒸发耗尽所需的时间间隔。150mW，规定0.3g，蒸发时间398s。

李建林 2010年1月5日