随着红外焦平面探测器阵列规模的不断扩大，由多层结构低温热失配形变导致的杜瓦可靠性问题愈发突出，对焦面低温形变的定量化表征需求越来越迫切。基于超长线列红外焦平面探测器冷箱组件开展焦面低温形变研究，针对多层结构粘接造成的焦面低温形变进行了理论仿真。设计了一种探测器工作温度90 K下焦面低温形变的测试方法。对比分析面形测试结果与仿真计算，低温下焦面整体下移，但变形曲线呈拱形。仿真得出两边芯片向下凹约924 m，中间位置芯片向下凹136 m。实验得出两边芯片向下凹约40 m，中间位置芯片向下凹10 m。数据差异与仿真材料的参数设置有关。验证了仿真结果的合理性，可为超长线列探测器焦面多层结构设计提供参考依据。

针对某红外探测器工作时冷头结构发生异常、热阻变大以致冷头芯片不到温的现象，开展了相关研究。采用Ansys有限元软件对该红外探测器的冷头结构进行了仿真分析，并结合分析结果对其进行了优化设计。通过仿真分析发现，优化后的冷头结构在保证探测器芯片低温应力与低温变形的情况下，可以显著降低冷头表面及冷头结构件的应力。按照优化后的冷头结构来装配三个新状态的红外探测器组件，并对其进行了1000次的老炼实验。结果表明，实验前后冷头的强度、探测器响应的非均匀性和盲元率等关键指标并未发生变化；优化后冷头结构的可靠性更高，有利于探测器的长期使用；优化方案合理。

红外探测器杜瓦冷头结构受温度冲击时容易损伤，甚至会导致探测器组件失效。这是红外探测器组件产品研制中不可避免的可靠性问题之一。针对红外探测器杜瓦冷头的低温可靠性问题展开了相关研究。结合粘接失效原理和有限元仿真，讨论了粘接胶厚度、溢胶等情况对杜瓦冷头低温应力、冷头--冷指粘接面积与探测器温度关系的影响。结果表明，胶层状态是影响杜瓦冷头低温损伤和温度传导的重要原因。产品研制过程中可通过控制粘接胶层来降低大面阵探测器粘接结构的低温应力，从而提高冷头结构的低温可靠性。

红外探测器杜瓦的真空可靠性对杜瓦正常工作有重大意义。若吸气剂激活后吸气能力下降，则杜瓦的长期真空可靠性存在风险。通过测试锆钒铁吸气剂在真空环境中的重复激活次数对吸气剂吸气效能的影响，获得了相应的吸气量与吸气速率变化数据。结果表明，随着重复激活次数的增加，吸气剂的饱和吸气总量无明显变化，且初始吸气速率略微提高，最后趋于稳定。实验结果可用于指导后续杜瓦封装工艺。

红外探测器框架涂胶工艺具有胶粘剂种类多、涂胶精度要求高等特点，难以同时兼顾工艺效率和工艺效果。为了探索较优的涂胶工艺，基于一种框架，对比分析了手工涂胶和丝网印刷两种涂胶工艺对框架芯片粘接工艺效果的影响。结果表明，丝网印刷涂胶和手工涂胶工艺均能满足胶粘剂正常固化、耐受100次温度冲击、电路片四周溢胶均匀的基本要求。当丝印网版为集中穿孔模式时，丝网印刷涂胶工艺下的胶层气泡率小于1%，是手工涂胶工艺的009倍。使用不同的胶粘剂时，手工涂胶工艺效果不受胶粘剂的填充物直径变化的影响，而丝网印刷更适合含有小直径填充物的胶粘剂。最后，根据网版设计的迭代数据，提出了漏印面积的经验计算公式，为精确、快速的网版设计提供了支持。

针对目前红外探测器冷屏的传统设计方案中隔板数量多、装配工艺难度大等问题, 提出了一种简化的红外探测器冷屏设计方法。该方法减少了冷屏隔板数量, 降低了冷头热质量, 减少了空间对冷屏设计的限制。由于该方法忽略了窗座的热辐射, 为了验证其可行性, 分别采用传统方案和简化方案设计了某中波红外探测器的两种冷屏结构, 并利用LightTools软件仿真了这两种结构中窗座热辐射对红外探测器的影响以及冷屏对视场外光线的抑制效率。仿真结果表明, 当探测器工作的环境温度为344 K时, 窗座热辐射在红外探测器上引起的噪声差异不超过03 mV。此差异相较于信号强度可以忽略不计, 且两种冷屏对视场外光线的抑制效率仅相差02%, 验证了本文设计方法的可行性。

红外探测器集成光学技术是将部分成像光学系统集成在杜瓦结构内部, 以保证 F数较小、探测目标信号能量大的同时, 消除光学系统体积庞大和复杂带来的不便因素。本文研究的红外探测器集成光学低温评价技术是在不反复拆除杜瓦的前提下, 直接评估集成光学系统低温 MTF, 缩短测试周期。进行集成光学透镜组精密装配, 在此基础上开发独立的集成光学系统低温 MTF评价装置, 并搭建 MTF测试光路, 获得集成光学透镜组温度分布梯度, 为集成光学透镜组的装配精度和光学性能提供可靠数据。

基于红外探测系统对小体积制冷型红外探测器的应用需求，提出了一种新型非真空制冷型红外探测器小型化封装技术。阐述了其结构和工艺设计要点，实现了组件封装并通过耦合J--T制冷器进行了相关性能测试。结果表明，本文所述的设计方案可实现128×128元(15 μm) InSb芯片封装，组件尺寸小于等于Φ20 mm×15 mm，重量约为5 g，性能比现有产品显著提升，探测成像性能可以满足使用要求。该组件的启动时间可达到4 s以内，蓄冷时间目前为6 s，制冷性能在后续研究中联合制冷器设计可以得到进一步优化。

随着红外焦平面探测器面阵规模的不断扩大，大面阵碲镉汞芯片的热应力进一步恶化，受温度冲击后更容易产生损伤，进而直接影响探测器的使用，甚至导致探测器失效。这已成为大面阵探测器生产工艺亟需解决的问题。借助仿真手段研究了大面阵碲镉汞芯片的低温损伤原因，并结合小面阵探测器进行了对比分析。结果表明，铟柱与碲镉汞接触边缘部位因应力集中明显而成为损伤的起源点。不同材料的选择以及结构尺寸的设计有助于降低大面阵碲镉汞芯片的热应力和提高其工作可靠性。

以实际工艺的使用为出发点，主要研究了压力、功率以及时间对超声楔焊和热超声球焊中第一焊点焊接质量的影响。根据拉力测试仪得到的拉力值来判断焊接质量的好坏。给出了满足探测器芯片楔焊和球焊质量要求的工艺参数，并达到了提高整体焊接质量的目的。另外还研究了热超声球焊焊接后的两种补强方式，并对比了它们对引线键合的影响。