[實用新型]輻照環境用低暗計數單光子探測裝置

有效

• 申請號: 201721510117.X
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN208350205U
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 廖勝凱;楊孟;蔡文奇;任繼剛;印娟;曹蕾;彭承志;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種輻照環境用低暗計數單光子探測裝置，其特征在于，包括：

雪崩光電二極管，用于工作在蓋革模式下，探測輸入的單光子量級光信號；

一級制冷結構，用于控制雪崩光電二極管器件的安裝環境溫度；

溫度采集模塊，包括熱敏電阻和與熱敏電阻電性連接的溫度采集電路，用于采集雪崩光電二極管的溫度信號；

溫度控制算法模塊，用于接收所述雪崩光電二極管的溫度信號，并根據雪崩光電二極管的溫度以及其當前的目標溫度分析出需要的溫度控制信號；

溫度控制電路，用于根據溫度控制算法模塊給出的溫度控制信號，生成驅動控制信號；

熱電制冷模塊，作為二級制冷結構，用于根據所述驅動控制信號，進一步調節雪崩光電二極管的溫度。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述雪崩光電二極管集成于熱電制冷模塊上。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：

高壓管理模塊，根據當前雪崩二極管的溫度為其提供對應的偏置高壓，保證雪崩二極管在不同的溫度下具有相同的探測效率；

驅動控制電路，用于將雪崩光電二極管的雪崩信號轉化為電脈沖，通過比較器和定時電路后輸出電脈沖信號。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱敏電阻集成于所述熱電制冷模塊上。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述溫度采集電路包括恒流源、運算放大器以及模擬數字轉換器(ADC)，所述恒流源與所述熱敏電阻電性連接，將熱敏電阻阻值轉化為電壓值，所述模擬數字轉換器用于將雪崩二極管溫度對應的電壓值進行模數轉換，形成數字溫度信號。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，溫度控制算法模塊具體用于根據當前雪崩二極管的溫度與溫度設置目標值的偏差，分析出需要的溫度控制信號。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述溫度控制電路包括驅動器、兩個P溝道金屬氧化物半導體管和兩個N溝道金屬氧化物半導體管，通過改變脈沖寬度調制信號的占空比(PWM)來控制流過熱電制冷模塊(TEC)的電流大小，通過開關不同的半導體管，來控制流過TEC的電流的方向，產生制冷或者加熱以控制雪崩光電二極管的溫度。