L'invention concerne un procédé de sur-refroidissement temporaire d'un détecteur.
L'invention concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
Un dispositif de ce genre trouve une application par exemple dans les viseurs d'étoiles embarqués sur des engins et dont la durée d'utilisation est de l'ordre de quelques secondes.
Ces viseurs d'étoiles sont équipés de détecteurs CCD fonctionnant dans le visible et refroidis à faible température (0° à 5°C) dans une enceinte thermostatée.
Du document US-A 4 279 292 on connaît un dispositif de refroidissement de détecteur avec deux refroidisseurs en série, reliés par un matériau thermoconducteur.
Pendant le temps de visée, ces détecteurs subissent des agressions de type nucléaire. Les composants CCD sont constitués par des matériaux semiconducteurs dont les paramètres se dégradent lorsque le détecteur est frappé par un bombardement de particules. Il en résulte qu'à température constante le courant d'obscurité grandit. Comme ce courant diminue avec la température, il est nécessaire de refroidir davantage lorsqu'il a augmenté afin de rétablir sa valeur en l'absence d'agression nucléaire et de conserver ainsi au détecteur sa sensibilité initiale.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif assurant ce sur-refroidissement pendant la durée d'utilisation du détecteur sans apporter de perturbation à l'équilibre thermique de l'ensemble.
Ce but est atteint par un procédé selon la revendication 1 et un dispositif selon la revendication 2.
On notera qu'il est connu, notamment du document DE-A 3 528 731, d'utiliser, dans un dispositif de refroidissement, un matériau à changement d'état disposé entre une source froide et un refroidisseur.
La description suivante en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La figure unique représente une coupe schématique du dispositif de sur-refroidissement de l'invention.
Le détecteur 1 est placé à l'intérieur d'un boîtier dont la surface latérale 2 est constituée d'un matériau à faible conductibilité thermique et dont le fond 3 est un support en contact avec l'environnement extérieur.
La partie du boîtier en vis à vis du détecteur est percée d'une ouverture obturée par une fenêtre transparente 4.
Le détecteur est par exemple un CCD matriciel.
Un premier refroidisseur 5 est mis en contact avec le support 3 alors qu'un second refroidisseur 6 est mis en contact avec le détecteur. Ces deux refroidisseurs fonctionnent par exemple à l'effet Peltier.
Une enceinte 7 contenant un matériau à changement de phase (solide → liquide) est intercalé entre les refroidisseurs 5 et 6. Ce matériau est choisi en fonction de la température permanente de fonctionnement : l'eau pour une température de 0°C, le tétradécane pour une température de 5°C. L'enceinte contient par exemple 0,5 g d''eau.
Le premier refroidisseur 5 assure en régime permanent le refroidissement de l'ensemble détecteur 1, refroidisseur 6 (hors service) et enceinte 7 contenant le matériau à changement de phase.
Lorsqu'un sur-refroidissement du détecteur est nécessaire, le second refroidisseur à effet Peltier 6 est mis en service. L'énergie thermique dissipée par ce refroidisseur est absorbée par le passage de l'état solide à l'état liquide du matériau à changement de phase sans perturbation de l'environnement extérieur à condition que la durée du sur-refroidissement n'excède pas la durée de capacité d'absorption du matériau.
Un tel dispositif peut assurer un sur-refroidissement de 20°C pendant une durée d'environ 20 secondes.
Un des avantages de ce dispositif est de pouvoir fonctionner autant de fois qu'on le désire, car après le sur-refroidissement la partie de matière à l'état liquide repasse à l'état solide et le système est prêt à fonctionner une nouvelle fois.
Comme applications types on peut citer :