적외선 카메라 KAONICS의 열해석

Abstract

KAONICS(KAO Near Infrared Camera System)와 같은 적외선 카메라는 열잡음제거가 매우 중요하다. 입사창을 통해 들어오는 외부의 열복사 이외에도 카메라의 외벽을 통해 유입되는 열복사가 배경복사로서 검출기에 입사하여 시스템의 성능을 저하 시키며 그 양은 무시할 수 없다. 따라서 배경복사와 검출기 자체의 열잡음을 줄이기 위해서 카메라 내부의 광학계 전체와 검출기를 냉각해야만 한다. 이에 본 연구에서는 J, H, Ks, L 파장 대를 관측하기 위한 내부 냉각온도를 정량적으로 결정하였으며 카메라 외부에서 유입되는 복사량을 추산하고 냉각에 필요한 냉각 열용량을 추정하여 냉각기를 선택하였다. 선택된 냉각기를 이용하여 냉각할 때 Cold-Box가 목표온도에 도달하는 시간과 최종 냉각 온도를 계산하여 시스템 제작에 반영하였다. It is very important to eliminate thermal background radiation for the near infrared camera system such as KAONICS (KAO Near Infrared Camera System). Thermal background radiations which come from window and cryostat wall influence IR detector and decrease IR system performance. Therefore the cold box which contains optics and detector housing must be cooled down to eliminate thermal background radiation. We carried out quantitative analysis to determine internal cooling temperature to reduce thermal noise in the J, H, Ks, and L bandpass. Additionally, we estimated the incoming heat load and then chose the cryocooler adequate to KAONICS's requirements. The cooling time and the final cooling temperature of the cold box were calculated. These results were also implemented to the system design.