硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构

摘要

本发明公开了一种硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构，包括：腔体，所述腔体上开设有光学窗口；硅漂移探测器，设置于所述腔体内；准直器，设置于所述腔体内，将透过所述光学窗口的光线耦合至所述硅漂移探测器的光接收端；放大器，设置于所述腔体内，与所述硅漂移探测器电连接，用于放大所述硅漂移探测器的输出信号；制冷器件，具有冷端和热端，所述冷端靠近所述腔体设置，所述热端远离所述腔体设置。本发明采用半导体制冷器件，具有无需制冷剂、可连续工作、没有污染、结构简单、噪声小、寿命长、效率高、耗电低、易于控制操作等特点，既能制冷又能制热，可以让探测器在常温下工作，也可以在深空环境或者极端环境下工作。

说明书

技术领域

本发明属于封装结构领域，具体涉及一种硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构。

背景技术

硅漂移探测器(SDD)因其能量分辨率高在高能物理与航天航空领域具有特殊的地位，比如用于大型加速装置的顶点探测器或者脉冲星导航的探测器系统。同时，由于其灵敏度高、计数率高，在工业、医疗和安全检测等领域也有广泛应用，比如光谱仪、无损检测、工业探伤等。然而现有商业探测器主要是小面积的，且阴极环基本上只分布在一面上，大大限制了其进一步发展。除此之外，在国内，尽管已有探测器器件的研发，其与级放大器的制冷封装技术鲜有报道。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构，用于解决现有技术的缺陷。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构，包括：

腔体，所述腔体上开设有光学窗口；

硅漂移探测器，设置于所述腔体内；

准直器，设置于所述腔体内，将透过所述光学窗口的光线耦合至所述硅漂移探测器的光接收端；

放大器，设置于所述腔体内，与所述硅漂移探测器电连接，用于放大所述硅漂移探测器的输出信号；

制冷器件，具有冷端和热端，所述冷端靠近所述腔体设置，所述热端远离所述腔体设置。

可选地，所述硅漂移探测器至少包括一探测器芯片，所述放大器包括场效应晶体管，所述探测器芯片与所述场效应晶体管集成于同一衬底上。

可选地，所述探测器芯片为双面螺旋型芯片或单面螺旋型芯片。

可选地，所述硅漂移探测器的面积为20mm

可选地，所述硅漂移探测器的厚度为100um～1mm。

可选地，所述制冷器件为半导体制冷器件。

可选地，所述光学窗口处设置有一用于滤光的滤光片。

可选地，所述滤光片由铍制成。

可选地，还包括壳体，所述腔体与所述制冷器件设置于所述壳体内。

可选地，还包括散热器，所述热端产生的热量通过所述散热器进行散热。

如上所述，本发明的一种硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构，具有以下有益效果：

本发明采用半导体制冷器件，具有无需制冷剂、可连续工作、没有污染、结构简单、噪声小、寿命长、效率高、耗电低、易于控制操作等特点，既能制冷又能制热，可以让探测器在常温下工作，也可以在深空环境或者极端环境下工作。

附图说明

图1为一实施例提供的一种硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，一种硅漂移探测器与放大器的制冷封装结构，包括：

腔体4，所述腔体上开设有光学窗口1；

硅漂移探测器3，设置于所述腔体内；

准直器1、2，设置于所述腔体内，将透过所述光学窗口的光线耦合至所述硅漂移探测器的光接收端；

放大器，设置于所述腔体内，与所述硅漂移探测器电连接，用于放大所述硅漂移探测器的输出信号；

制冷器件5，具有冷端和热端，所述冷端靠近所述腔体设置，所述热端远离所述腔体设置。

本发明采用半导体制冷器件，具有无需制冷剂、可连续工作、没有污染、结构简单、噪声小、寿命长、效率高、耗电低、易于控制操作等特点，既能制冷又能制热，可以让探测器在常温下工作，也可以在深空环境或者极端环境下工作。

在一实施例中，所述硅漂移探测器至少包括一探测器芯片，所述放大器包括场效应晶体管，所述探测器芯片与所述场效应晶体管集成于同一衬底上。其中，场效应晶体管为结型场效应晶体管。

g为重置二极管的引脚；h为后续放大器的反馈信号引脚；i为结型场效应晶体管漏极引脚；j为结型场效应晶体管栅极引脚；k为结型场效应晶体管源极引脚；l与m为制冷片的温控二极管的两个引脚。

在一实施例中，所述探测器芯片为双面螺旋型芯片或单面螺旋型芯片。其中，所述硅漂移探测器的面积为20mm

在一实施例中，所述制冷器件为半导体制冷器件。譔半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理，当n型半导体(Bi2Te3-Bi2Se3)与p型半导体(Bi2Te3-Sb2Te3)连结的热电偶中有电流通过时，两端会产生热量转移，从而形成温差冷热端。这种制冷片所利用的帕尔帖效应是可逆的，改变电流方向便可改变其放热与吸热接头。如图1所示，n与o为帕尔贴制冷片的两个端口，即n为冷端，o为热端。p端口接向散热器，所述热端产生的热量通过所述散热器进行散热。

在一实施例中，所述光学窗口处设置有一用于滤光的滤光片。具体地，所述滤光片由铍制成。Be(铍)可以阻挡硬X射线，而只允许软X射线通过。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器((RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。