一种光探测器的制作方法

本技术涉及光探测领域，特别涉及一种光探测器。

背景技术：

1、基于光电倍增管(photomultiplier tube，pmt)的光探测器广泛应用于微弱光和单光子探测领域，具有良好的信噪比。然而在环境温度较高时，会出现pmt阴极面的热电子激发增多的情况，影响探测器的噪声。表现为噪声随环境温度升高而明显增大，噪声大小受温度变化影响明显。尤其是宽光谱检测应用中，所用pmt阴极面材料更易产生热电子激发，在常温下就会有较大的热电子噪声，从而影响探测器及至仪器设备的探测下限。在环境温度较高或环境温度变化剧烈的情况下对pmt进行制冷是降低噪声、保持探测器工作稳定非常有效的方法。

2、半导体制冷是一种无制冷剂的制冷技术，具有可靠性高、制冷迅速、体积小等优点，适合应用于电子元件制冷。目前在光探测领域已经有使用此技术的探测器，如专利号cn218602443u、cn203191072u公开的探测器，均提到了使用半导体制冷。

3、但现有技术中的制冷结构设计放到端窗型pmt上不适用或制冷效果差。如cn218602443u适用于晶体散热，并不适用于pmt，cn203191072u仅在pmt侧面进行了导冷散热，对于端窗型pmt，其光阴极在端面，使用上述结构达到的制冷效果较差。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种光探测器，能够解决现有技术中的上述问题。

2、第一方面，提供了一种光探测器，包括：

3、光电倍增管，包括设置有光电阴极的端窗以及沿所述端窗周围向一侧延伸的管壁；

4、导冷系统，包括导冷腔和绝缘导冷层；所述绝缘导冷层包括导冷环，所述导冷腔包括环状端面和侧壁；所述导冷环贴合在所述端窗外侧，所述环状端面贴合在所述导冷环外侧；所述侧壁设置在所述管壁外侧；

5、制冷片，所述制冷片的冷端与所述侧壁外侧贴合，热端与散热系统贴合；

6、散热系统，固定在所述光探测器的外壳上。

7、可选的，所述绝缘导冷层仅包括所述导冷环，所述侧壁贴合在所述管壁外侧；或者

8、所述绝缘导冷层包括所述导冷环以及导冷壁，所述导冷壁贴合在所述管壁外侧，所述侧壁贴合在所述导冷壁外侧。

9、可选的，所述环状端面与所述侧壁相接触；

10、在所述绝缘导冷层包括所述导冷环以及导冷壁的情况下，所述导冷环与所述导冷壁相接触或者分离。

11、可选的，所述导冷环和所述环状端面的内缘尺寸与所述端窗的光电阴极有效探测区域的尺寸相同，或者，所述导冷环和所述环状端面内缘的尺寸比所述端窗的光电阴极有效探测区域的尺寸大。

12、可选的，所述侧壁的长度比所述管壁的长度短，或者，所述侧壁的长度与所述管壁的长度相同；

13、在所述绝缘导冷层包括所述导冷环以及导冷壁的情况下，所述导冷壁与所述侧壁的长度相同，或者，所述导冷壁比所述侧壁的长度短。

14、可选的，所述侧壁外侧在与所述制冷片相接触的部分设置为平面。

15、可选的，所述绝缘导冷层和所述导冷腔的导热系数均在3瓦/米·度以上。

16、可选的，所述绝缘导冷层采用绝缘且有弹性的材料制成；

17、所述导冷腔采用金属材料制成。

18、可选的，所述绝缘导冷层采用填充高导热材料的硅胶制成。

19、可选的，所述导冷系统与所述光探测器的外壳之间设置有隔热层。

20、可选的，所述光探测器的外壳与所述管壁之间，和/或，所述光探测器的外壳与所述光电倍增管的尾管之间填充有密封胶。

21、在本申请实施例中，提供了一种适合端窗型光电倍增管、带制冷的光探测器，在光电倍增管外侧具有两层导冷结构，包括导冷腔和绝缘导冷层，绝缘导冷层包括贴合在端窗外侧的导冷环；导冷腔包括贴合在导冷环外侧的环状端面；导冷腔的侧壁外侧连接制冷片的冷端，制冷片的热端连接散热系统。导冷环、环状端面、侧壁配合制冷片和散热系统，能够同时对光电倍增管的光电阴极和侧面管壁进行制冷，达到对端窗型pmt更高效的制冷效果，明显改善阴极面材料热电子激发导致暗噪声升高的情况；且使用两层导冷结构，利用外层的导冷腔能够实现高效的热传导效果，利用内层的绝缘导冷层能够充分填充间隙，将影响热传导的空气挤出，在相同接触面积下实现更好地制冷效果。

技术特征：

1.一种光探测器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述绝缘导冷层仅包括所述导冷环，所述侧壁贴合在所述管壁外侧；或者

3.根据权利要求2所述的光探测器，其特征在于，所述环状端面与所述侧壁相接触；

4.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述导冷环和所述环状端面的内缘的尺寸与所述端窗的光电阴极有效探测区域的尺寸相同，或者，所述导冷环和所述环状端面的内缘的尺寸比所述端窗的光电阴极有效探测区域的尺寸大。

5.根据权利要求2所述的光探测器，其特征在于，所述侧壁的长度比所述管壁的长度短，或者，所述侧壁的长度与所述管壁的长度相同；

6.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述侧壁外侧在与所述制冷片相接触的部分设置为平面。

7.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述绝缘导冷层和所述导冷腔的导热系数均在3瓦/米·度以上。

8.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述绝缘导冷层采用绝缘且有弹性的材料制成；

9.根据权利要求8所述的光探测器，其特征在于，所述绝缘导冷层采用填充高导热材料的硅胶制成。

10.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述导冷系统与所述光探测器的外壳之间设置有隔热层。

11.根据权利要求1所述的光探测器，其特征在于，所述光探测器的外壳与所述管壁之间，和/或，所述光探测器的外壳与所述光电倍增管的尾管之间填充有密封胶。

技术总结
本申请公开了一种光探测器，涉及光探测领域，解决现有技术中的制冷结构设计应用到端窗型光电倍增管上不适用或制冷效果差的问题。该光探测器包括：光电倍增管，包括设置有光电阴极的端窗以及沿端窗周边向一侧延伸的管壁；导冷系统，包括导冷腔和绝缘导冷层；散热系统，固定在探测器外壳上；制冷片，制冷片的冷端与导冷腔外侧贴合，热端与散热系统贴合。本申请的方案能够同时对光电倍增管的光电阴极和侧面管壁进行制冷，达到对端窗型PMT更高效的制冷效果，明显改善温度升高导致阴极面材料热电子激发增多的情况。

技术研发人员：袁秀丽,冯景浩,谭永红
受保护的技术使用者：北京滨松光子技术股份有限公司
技术研发日：20230828
技术公布日：2024/4/7