專利名稱：檢測器設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測器設備，檢測器設備被設計用于接收光和產生電信號，檢測器設備具有殼體和配置在殼體內的檢測器。
背景技術：
開始描述的類型的檢測器設備經常表現出引起噪聲的隨溫度變化的暗電流。通過冷卻可以降低暗電流。德國專利申請DE 10 2009 036 066 Al公開了一種光電檢測器，光電檢測器包括導熱地連接至檢測器的冷卻設備，即帕爾貼元件。為了防止冷凝水在光電檢測器的表面上形成，傳感器被設置用于確定環境空氣濕度和環境露點溫度的瞬時值。傳感器連接至根據該值控制冷卻設備的控制單元。有利地，該光電檢測器沒有完全免除冷卻。然而，不利地，實際冷卻能力限于較低水平，即沒有冷凝水形成的水平。因此，沒有有效地防止檢測器噪聲。相同的申請提及另一種檢測器設備，其中檢測器和冷卻設備(典型地帕爾貼元件)一起被封裝入填充有干燥氣體或者被抽空的氣密的殼體。在該設備的情況下，余熱可以被傳遞到導熱地連接至冷卻設備的熱沉，和/或可以用于加熱其他部件，例如殼體的入口孔。然而，該檢測器設備被認為是不利的，由于昂貴的氣密封裝。在實踐中，實際上發現了其他缺點與該檢測器設備相關聯。特別地，冷卻經常不是非常有效的。此外，當檢測器必須處于與殼體不同的電勢水平時，冷卻被證明是特別有問題的。在這樣的情況下，帕爾貼元件不能容易地配置在殼體與檢測器之間。當光電子將在檢測器內被加速時，這樣的電勢差通常是必要的。
發明內容
本發明的目的是提供一種使更有效的冷卻成為可能的檢測器設備，特別是同樣當使用處于與殼體不同的電勢水平的檢測器時。該目的通過檢測器設備實現，檢測器設備的特征在于a.冷卻部件配置在所述殼體內，且延伸通過所述冷卻部件的光路被限定用于待檢測的光；和/或b.冷卻部件配置在所述殼體內，所述冷卻部件被設計作為導熱的電絕緣中間元件；和/或c.冷卻部件配置在所述殼體內，所述冷卻部件與所述檢測器的光傳感器(特別是光陰極)直接接觸，和/或與承載光傳感器(特別是光陰極)的(特別地透明的)襯底直接接觸。在一個特別有利的特定實施例中，在殼體內設置另一冷卻部件。特別地，有利地，可以設置與所述冷卻部件導熱接觸的另一冷卻部件。關于另一冷卻部件，有利地，提供延伸通過所述另一冷卻部件的光路被限定用于待檢測的光。
為了使用于待檢測的光的光路能夠延伸通過冷卻部件和/或另一冷卻部件，冷卻部件和/或另一冷卻部件的特征可以為通道，特別是通孔。然而，也可以提供冷卻部件和/或另一冷卻部件具有兩部件或多部件的設計，該部件相互地配置，以允許留有中間空間，用于待檢測的光的光路通過該中間空間延伸。有利地，所述另一冷卻部件也可以被設計作為導熱的電絕緣中間元件。特別地，如在此處隨后將詳細描述的，所述另一冷卻部件可以被設計作為被動冷卻部件，特別是作為被配置在檢測器與主動冷卻部件(或帕爾貼元件)之間的散熱環。在一個有利的實施例中，另一冷卻部件可以被配置得與檢測器的光傳感器(例如光陰極)直接接觸。可選地或另外地，也可以提供另一冷卻部件與承載光傳感器(例如光陰極)的襯底直接接觸。特別有效的冷卻通過冷卻部件和/或另一冷卻部件與檢測器的光傳感器和 /或與承載光傳感器的襯底的直接接觸而實現。特別地，這樣的實施例的優點是僅僅冷卻實際上表現出隨溫度變化的噪聲特性的部件。此外，有利地，這樣的實施例需要低得多的冷卻能力；當冷卻部件和/或另一冷卻部件被設計作為主動冷卻部件(例如作為帕爾貼元件)時這是特別有利的。在冷卻部件和/或另一冷卻部件被設計作為主動冷卻部件的情況下，有利地，發生需要向外傳遞的較少的余熱。如已經提及的，有利地，所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件可以被設計作為主動冷卻部件，特別是作為帕爾貼元件或作為熱泵或作為熱管。在一個特別有利的實施例中，冷卻部件被設計作為環狀的帕爾貼元件。有利地，這樣的實施例使用于待檢測的光的光路能夠延伸通過環的中心，這樣在通過環狀的帕爾貼元件時，光路大體與環狀的帕爾貼元件的旋轉對稱軸同軸地被配置。在一個特別有利的變型例中，所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件被配置以允許來自所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件的余熱加熱所述殼體的至少一個入口孔和/或所述殼體的入口光學部件。這樣的設計的特別的優點是冷凝水不停留在入口孔的表面上或者入口光學部件(例如透鏡或多個透鏡的陣列)的表面上。特別地通過利用余熱將入口孔或入口光學部件的表面的溫度保持在高于露點，確保該優點。很有利地，可以提供所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件被設計作為被動冷卻部件，熱流動通過所述被動冷卻部件發生。被動冷卻部件和/或另一被動冷卻部件的特征為良好的導熱率是特別有利的，以便保證快速的熱傳遞。就此而言，有利地，可以提供所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件的特征為大于lW/mK、特別是大于10W/mK、特別是大于100W/mK、最特別是大于500W/mK的導熱率。在一個特別有利的變型例中，被動冷卻部件和/或另一被動冷卻部件被成形和形成大小尺寸，以允許它在最大可能的面積上精確配合在檢測器設備的待冷卻的部件上、特別是在光傳感器和/或承載光傳感器的襯底上。這使特別有效的冷卻可實現。如果冷卻部件被設計作為主動冷卻部件和/或如果另一冷卻部件被設計作為另一主動冷卻部件，同樣類似地適用。然而，優選地，冷卻部件或另一冷卻部件始終以這樣的方式形成該方式不會例如由于光路的漸暈(vignette)而不利地降低檢測器和/或檢測器的部件的功能。在特別地當檢測器和/或檢測器的部件處于與殼體不同的電勢水平時可以使用的一個特別有利的實施例中，冷卻部件和/或另一冷卻部件被設計為主要電絕緣的。特別地，可以提供所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件的特征為小于10_7S/m、特別是小于l(T8S/m的導電率。這樣的變型例具有以下特別的優點檢測器可以經由冷卻部件或另一冷卻部件與殼體機械接觸，而檢測器仍然至少在允許它在必要的電勢水平下被操作的程度上是電絕緣的。例如，可以提供檢測器具有用于加速由光陰極產生的電子的加速設備，被加速的電子可以指向例如雪崩二極管。可選地，也可以提供檢測器包括次級電子倍增器。就此而言，可能發生在檢測器和/或檢測器的部件與殼體之間必須有幾千伏的電壓差的情況。特別地，為了能夠禁受住 這樣的電壓差，檢測器的一個特定的實施例提供所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件至少部分地由電絕緣和導熱材料制成，特別地由氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、金剛石、合成金剛石、或者所述材料的組合制成。一方面，這些物質的特征為高導熱率，另一方面，這些物質的特征為非常低的導電率。此外，得到以下優點例如通過研磨、車削或碾磨可簡單地和精確地加工這些材料。一個特別有利的變型例提供所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件的特征為至少一個圓周凸起和/或至少一個圓周凹槽，特別地以增加對漏電的耐受性。這樣的變型例具有以下特別的優點沿著冷卻部件或另一冷卻部件的表面的漏電距離被延長，這樣至少降低電擊穿的風險。有利地，所述冷卻部件和/或所述另一冷卻部件被配置為大體環狀的或圓柱狀的。如已經提及的，這提供了以下特別的優點為了有效冷卻，有利地，使冷卻部件或另一冷卻部件與例如光傳感器或承載光傳感器的襯底接觸；且另一方面，提供了以下另一優點開口被設置用于待檢測的光的光路。在特別有效和可靠地工作的實施例中，所述冷卻部件和所述另一冷卻部件熱串聯。特別地，很有利地，可以提供冷卻部件被設計作為被動冷卻部件，例如作為氮化硼環，且冷卻部件與光傳感器和/或與承載光傳感器的襯底直接接觸。此外，有利地，可以提供所述冷卻部件與被設計作為主動冷卻部件(例如作為環狀的帕爾貼元件)的另一冷卻部件熱接觸。優選地，環狀的冷卻部件和環狀的另一冷卻部件相互同軸地設置，用于待檢測的光的光路沿著冷卻部件和另一冷卻部件的旋轉對稱軸線延伸。此外，有利地，可以提供 另一主動冷卻部件(或帕爾貼元件)的熱側與殼體的入口孔或入口光學部件接觸。這樣的配置的特征是檢測器的光傳感器可以被特別有效地冷卻，因為從光傳感器或其襯底經由被動冷卻部件到主動冷卻部件發生直接熱傳遞。此外，有利地，來自主動冷卻部件的余熱用于防止冷凝水在入口孔或入口光學部件上形成。如果在這種配置中使用大體電絕緣的材料(例如氮化硼)作為冷卻部件，那么很有利地這使檢測器在與殼體的電勢水平不同的電勢水平下被操作。特別地為了避免冷凝水形成，有利地，可以提供所述殼體是氣密的；和/或在所述殼體中存在真空。例如，也可以提供氣密的殼體填充有氣體，優選地，露點特別低的干燥氣體。例如，將干燥劑引入殼體中可能是有利的。這用于除去仍然存在的任何殘留水分的目的，或者用于吸收進入的水分的目的。很有利地，根據本發明的檢測器設備可以與顯微鏡、特別是掃描顯微鏡或共焦掃描顯微鏡一起使用，或者用于顯微鏡、特別是掃描顯微鏡或共焦掃描顯微鏡。共焦掃描顯微鏡的一個特別有利的實施例的特征為多個根據本發明的檢測器設備。例如，可以提供不同的檢測光譜區被分配給和/或可被分配給各個檢測器設備。本發明的進一步目的、優點、特征、和可能的應用可以從以下參考附圖的示例性實施例的描述而得到。就此而言，所描述和/或圖解的所有特征，單獨地或以任何有用的組合，構成本發明的主題，不管它們以哪種方式組合在權利要求或其前述的說明書中。
在附圖中圖I示意性地示出根據本發明的檢測器設備；和圖2示意性地示出根據本發明的另一檢測器設備。 部件列表I-檢測器設備2-待檢測的光3-電輸出端4-殼體5-檢測器6_光傳感器7-襯底8-光陰極9-入口光學部件10-雪崩二極管11-冷卻部件12-中間元件13-另一冷卻部件14-帕爾貼元件
具體實施例方式圖I示出檢測器設備1，檢測器設備I被設計用于接收光2和在電輸出端3產生可用的電信號。檢測器設備I具有殼體4，檢測器5位于殼體4內。檢測器5的特征為光傳感器6，即配置在襯底7上且在透射系統中被操作的光陰極8。這是指光陰極8在它的朝向殼體4的入口光學部件9的一側接收待檢測的光2，且在朝向遠離殼體4的入口光學部件9的一側發射光電子。光陰極8及其襯底7處于-8000V的電勢水平，而殼體4處于OV的電勢水平。此外，檢測器5的特征為處于-400V的電勢水平的雪崩二極管10。由光陰極8產生的光電子響應在光陰極8與雪崩二極管10之間存在的電勢差，且撞擊經由電輸出端3輸出電信號的雪崩二極管10。在殼體4內，檢測器設備I具有被設計作為被動冷卻部件的冷卻部件11。具體地，冷卻部件11被設計作為導熱的電絕緣中間元件12。中間元件12具有環狀的形狀，中間元件的中心軸線與待檢測的光2的光路同軸地延伸。此外，在殼體4內，檢測器設備I具有被設計作為環狀的帕爾貼元件14的另一冷卻部件13。環狀的帕爾貼元件14與環狀的中間元件12同軸地配置。環狀的帕爾貼元件14與中間元件12導熱接觸。中間元件12與襯底7導熱接觸。通過導熱的電絕緣中間元件12，冷卻能力可以非常有效地被利用，以冷卻襯底7和光陰極8。此外，提供環狀的帕爾貼元件14的發熱側朝向殼體4和入口光學部件9。以這種方式，入口光學部件9被再一次加熱，由此防止冷凝水的任何沉積。在檢測器5、中間元件12和環狀的帕爾貼元件14與殼體4之間的剩余中間空間填充有熱絕緣和電絕緣填充化合物。在入口光學部件9與光陰極8之間的區域填充有干燥氣體。圖2示出了另一檢測器設備，其中中間元件12與光傳感器6直接導熱接觸。
權利要求
1.一種檢測器設備(I)，所述檢測器設備(I)被設計用于接收光(2)和產生電信號，所述檢測器設備(I)包括殼體(4)和配置在所述殼體(4)內的檢測器(5)，其中， a.冷卻部件(11)配置在所述殼體(4)內，且延伸通過所述冷卻部件(11)的光路被限定用于待檢測的光⑵；和/或 b.冷卻部件(11)配置在所述殼體(4)內，所述冷卻部件(11)被設計作為導熱的電絕緣中間元件(12);和/或 c.冷卻部件(11)配置在所述殼體(4)內，所述冷卻部件(11)與所述檢測器(5)的光傳感器出)、特別是光陰極(8)、直接接觸，和/或與承載光傳感器￠)、特別是光陰極(8)、的襯底(7)直接接觸。
2.根據權利要求I所述的檢測器設備(I)，其中另一冷卻部件(13)設置在所述殼體(4)內；和/或設置與所述冷卻部件(11)導熱接觸的另一冷卻部件(13)。
3.根據權利要求2所述的檢測器設備(1)，其中 a.延伸通過所述另一冷卻部件(13)的光路被限定用于待檢測的光(2);和/或 b.所述另一冷卻部件(13)被設計作為導熱的電絕緣中間元件(12);和/或 c.所述另一冷卻部件(13)與所述檢測器(5)的光傳感器(6)、特別是光陰極⑶、直接接觸，和/或與承載所述光傳感器出)、特別是光陰極(8)的襯底(7)、直接接觸。
4.根據權利要求I至3中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)被設計作為主動冷卻部件(11)，特別是作為帕爾貼元件(14)或作為熱泵或作為熱管。
5.根據權利要求4所述的檢測器設備(1)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)被配置以允許來自所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)的余熱加熱所述殼體(4)的至少一個入口孔和/或所述殼體(4)的入口光學部件。
6.根據權利要求I至3中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)被設計作為被動冷卻部件(11)，熱流動通過所述被動冷卻部件(11)發生。
7.根據權利要求6所述的檢測器設備(1)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)至少部分地由電絕緣和導熱材料制成，特別地由氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、金剛石、合成金剛石、或者所述材料的組合制成。
8.根據權利要求6或7所述的檢測器設備(1)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)的特征為大于lW/mK、特別是大于10W/mK、特別是大于100W/mK、特別是大于500W/mK的導熱率。
9.根據權利要求6至8中的任一項所述的檢測器設備(1)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)的特征為小于10_7S/m、特別是小于10_8S/m的導電率。
10.根據權利要求I至9中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)的特征為至少一個圓周凸起和/或至少一個圓周凹槽，特別地以增加對漏電的耐受性。
11.根據權利要求I至10中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中所述冷卻部件(11)和/或所述另一冷卻部件(13)被配置為大體環狀的或圓柱狀的。
12.根據權利要求2至11中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中所述冷卻部件(11)和所述另一冷卻部件(13)熱串聯。
13.根據權利要求I至12中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中所述殼體(4)是氣密的；和/或在所述殼體(4)中存在真空。
14.根據權利要求I至13中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中在所述檢測器(5)與所述殼體(4)之間存在電勢差。
15.根據權利要求I至14中的任一項所述的檢測器設備(I)，其中 a.所述檢測器設備(I)包括光傳感器￠)，特別是光陰極(8);和/或 b.所述檢測器設備(I)包括光傳感器￠)，特別是光陰極(8)，所述檢測器設備(I)具有位于所述光傳感器(6)下游的電子加速器和/或電子倍增器。
16.一種光學設備，特別是一種顯微鏡、掃描顯微鏡或共焦掃描顯微鏡，具有至少一個根據權利要求I至15中的任一項所述的檢測器設備(I)。
全文摘要
本發明提供一種檢測器設備，檢測器設備被設計用于接收光和產生電信號，檢測器設備具有殼體和配置在殼體內的檢測器。可以提供冷卻部件配置在殼體內，且延伸通過冷卻部件的光路被限定用于待檢測的光；和/或冷卻部件配置在殼體內，冷卻部件被設計作為導熱的電絕緣中間元件；和/或冷卻部件配置在殼體內，冷卻部件與檢測器的光傳感器(特別是光陰極)直接接觸，和/或與承載光傳感器(特別是光陰極)的(特別地透明的)襯底直接接觸。
文檔編號G01D5/26GK102954809SQ20121029267
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月16日 優先權日2011年8月16日
發明者貝恩德·維茨戈夫斯基 申請人:萊卡微系統Cms有限責任公司