新型雙層微測輻射熱計結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、微測輻射熱計型非制冷紅外探測器以其易攜帶、性能卓越、成本低廉等優(yōu)點，具有廣泛的軍事和民用前景。然而，微測輻射熱計長期以來采用的傳統(tǒng)單犧牲層微橋結(jié)構(gòu)，光吸收層與熱敏感層同升同降，影響器件的性能改良。雙犧牲層微測輻射熱計是近年來提出的改進型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)性能十分突出。但是，目前為止，雙層微測輻射熱計的相關(guān)文獻國內(nèi)外均極少報道，人們對此類結(jié)構(gòu)的性能特征及優(yōu)缺點等了解不足。
　　本文通過數(shù)學(xué)模型仿真軟件Matlab以及有限元分析軟件Inte

2、lliSuite對傳統(tǒng)單層I型橋腿結(jié)構(gòu)、L型橋腿結(jié)構(gòu)、隱藏橋腿的新型雙層S型橋腿結(jié)構(gòu)和新型雙層傘形結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能、熱學(xué)性能以及力學(xué)性能分別進行了系統(tǒng)的仿真。結(jié)果表明：雙層微測輻射熱計的綜合性能優(yōu)于單層微測輻射熱計。其中，雙層 S型結(jié)構(gòu)的溫升最優(yōu)，但其力學(xué)穩(wěn)定性較差，難以滿足實踐需要；雙層U型結(jié)構(gòu)的溫升雖低于雙層S型，但明顯優(yōu)于單層微橋；重要的是，雙層U型在光吸收性能、力學(xué)穩(wěn)定性、器件制造等方面，均優(yōu)于雙層S型。所以，雙層U型的綜合性能更

3、優(yōu)。此外，針對雙層U型結(jié)構(gòu)熱學(xué)性能的不足，本文從微測輻射熱計薄膜材料以及橋腿結(jié)構(gòu)兩方面進行了改進。仿真結(jié)果表明，采用SiO2支撐材料，器件溫升將提高27％，但形變也將提高300%，綜合性能變差；但是，若將I型橋腿改變?yōu)長型橋腿，其溫升增加57%、而其形變僅增加46%。研究了雙層U型微測輻射熱計各功能材料層厚度對器件光學(xué)性能、熱學(xué)性能、力學(xué)性能的影響。而且，通過綜合優(yōu)化比較，研究獲取一組優(yōu)化的膜層厚度，能夠使雙層U型微橋溫升達到115.3