大多數(shù)光子紅外探測(cè)器只有在低溫下才有較高的信噪比和探測(cè)率、較長的響應(yīng)波長和較短的響應(yīng)時(shí)間，因此，介紹一下各類制冷器的原理和適用范圍是十分必要的。從原理上將，制冷器有以下種類：

  1、利用相變?cè)?/p>

  把致冷劑（如液態(tài)空氣、液氮、固體甲烷、固體氬和干冰等）裝在絕熱良好的杜瓦瓶中，當(dāng)有熱負(fù)載時(shí)，致冷劑由液相變?yōu)闅庀嗷蛴晒滔嗌A為氣相而排掉。利用這種原理制成的致冷器有杜瓦瓶和固體致冷器。液氮杜瓦瓶可將紅外探測(cè)器致冷至77k。在這類致冷器中，不再收集并重新利用自負(fù)載吸收熱量后的致冷劑。

  2、利用高壓氣體節(jié)流效應(yīng)

  根據(jù)焦耳-湯姆遜效應(yīng)，當(dāng)高壓氣體低于本身的轉(zhuǎn)換溫度并通過一個(gè)很小的孔節(jié)流膨脹變成低壓時(shí)，節(jié)流后的氣體就產(chǎn)生溫度降。低壓回氣經(jīng)逆流式熱交換器，預(yù)冷進(jìn)來的氣體，知道氣體離開節(jié)流閥被液化時(shí)為止。節(jié)流致冷工作原理如下圖：

  節(jié)流式致冷器也稱焦耳-湯姆遜致冷器，分開循環(huán)和閉循環(huán)兩種。開式是由高壓鋼瓶進(jìn)氣，并把回氣放空。閉式是由壓縮機(jī)供給高壓進(jìn)氣，低壓回氣再送至壓縮機(jī)形成閉合系統(tǒng)。開式只適合短時(shí)間使用，如導(dǎo)引頭紅外探測(cè)器致冷。

  節(jié)流式致冷器可以是一級(jí)的（使用一種氣體），也可以是雙級(jí)的（使用兩種氣體）。用室溫氮?dú)庾鞴べ|(zhì)的一級(jí)節(jié)流致冷器可達(dá)77K低溫。用第一級(jí)氮?dú)夤?jié)流后的冷量冷卻第二級(jí)的進(jìn)氣-氖氣的雙級(jí)節(jié)流致冷器可達(dá)30K低溫。

  3、利用輻射熱交換來致冷

  這是紅外探測(cè)器應(yīng)用于宇宙空間這個(gè)特殊環(huán)境所形成的一種致冷方法。在太空環(huán)境下，一個(gè)熱物體可以同3K左右的深冷空間進(jìn)行輻射熱交換而使熱物體逐漸冷卻。輻射致冷器使一種被動(dòng)式的致冷器，它不需要外加能源，無運(yùn)動(dòng)部件，壽命長、功耗小。輻射致冷器的致冷量較小，約為10-100毫瓦，一級(jí)輻射致冷器只能達(dá)到100K以上溫度。輻射致冷器的熱負(fù)荷中，紅外探測(cè)器的熱負(fù)荷只占1/10，其余為光、機(jī)、電的熱負(fù)荷，因此減少光、機(jī)、電的熱負(fù)荷十分重要。另外，設(shè)計(jì)輻射致冷器時(shí)，既要冷片的熱量輻射到太空中去，又要防止太陽、地球等熱源進(jìn)入輻射致冷器的現(xiàn)場(chǎng)。