一种用于单光子探测器的散热装置的制作方法

本实用新型涉及光电技术领域，具体涉及一种用于单光子探测器的散热装置。

背景技术：

单光子探测器采用探测超低噪声技术，该技术增强了单光子探测器的灵敏度，使单光子探测器能够探测到光的最小能量—量子。量子密码学/量子密钥分配是一种非常前沿的技术，该技术利用量子物理特性实现了传统技术无法企及的安全传输保证，能够将秘钥安全地分配给通信双方。同光纤通信技术相结合，实现量子密钥分配需要将光信号能量降低至光子水平。单光子探测器不仅能够探测低水平的量子密钥信号，还能够探测侵入的不明信号，从而保障系统安全。因此，保证单光子探测器的灵敏度很有必要。单光子探测器的灵敏度与环境温度有很大的联系，温度越低，灵敏度越高。现有技术大都采用热电制冷器（thermoelectriccooler，简称tec）与散热片的结合对单光子探测器进行散热，该方案存在的缺陷为：一是散热效率不高，不能保证单光子探测器的灵敏度；二是由于散热片与单光子探测器箱体做成一体，造成热短路，热量会返给单光子探测器，造成单光子探测器灵敏度降低；三是散热片与单光子探测器箱体做成一体，这样单光子探测器箱体的体积会增大，导致成本较高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型实施例提供了一种单光子探测器的散热装置，以解决现有技术存在的散热效率低，不能保证单光子探测器的灵敏度的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的用于单光子探测器的散热装置包括单光子探测器、热电制冷器tec、热沉、底座、导热管、散热片、上盖、中壳和填充物中的至少一者，其中：

所述热沉、所述热电制冷器tec、所述底座由上而下依次设置；

所述热沉固定于所述热电制冷器tec的上表面；

所述底座分别与所述热电制冷器tec及所述导热管固定连接，其中，所述热电制冷器tec固定于所述底座的上表面，所述导热管的一端固定于所述底座的下表面；

所述导热管的另一端与所述散热片固定连接；

所述中壳分别与所述底座及所述上盖紧密连接；

所述中壳与所述底座及所述上盖的连接处被o-ring密封圈密封，形成密封壳体；

所述填充物填充于所述密封壳体内；

所述热沉、所述单光子探测器及所述热电制冷器tec设置于所述密封壳体中。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述热沉与所述热电制冷器tec通过铟焊方式固定连接。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述热电制冷器tec与所述底座通过铟焊方式固定。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述导热管与所述散热片通过真空钎焊方式固定连接。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述底座的材质为铜。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述上盖的材质为聚碳酸酯pc材料。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述中壳的材质为聚碳酸酯pc材料。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述热沉的材质为铜。

作为本实用新型一个优选的实施例，所述填充物为气凝胶。

作为本实用新型一个优选的实施例，还包括风扇，所述风扇设置于所述密封壳体外，用于冷却所述散热片。

本实用新型实施例提供的用于单光子探测器的散热装置具有以下有益效果：

（1）采用导热管，能够快速将热量传递到壳体外面，提高了效率；

（2）能够保证单光子探测器的周围环境处于稳定的温度状态，使得单光子探测器的灵敏度保持在最优状态；

（3）采用分体式设计封闭壳体，组装简单，便于维护；

（4）通过导热管将散热片设置于密封壳体外部，减小了密封壳体的体积，能够降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于单光子探测器的散热装置的平面结构示意图；

图2为现有用于单光子探测器的散热装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的用于单光子探测器的散热装置的剖面结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的用于单光子探测器的散热装置的立体结构示意图。

附图标记：

1-热沉、2-单光子探测器、3-热电制冷器tec、4-底座、5-导热管、6-散热片、7-上盖、8-中壳、9-填充物、10-风扇。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

热电制冷器tec采用了珀耳帖效应，通电后，会使热量从元件的一端流到另一端。热源连接热电制冷器tec的冷端，热量流向另一端，形成热端，热端需要将热释放到外界。如图2所示，现有的用于单光子探测器的散热装置一般通过在热电制冷器tec的热端加装散热片将热量散出去，该热端一般通过导热胶与散热片粘结在一起。这种方式带来的缺陷是：散热慢，拆卸困难。

如图1所示，本实用新型实施例提供的用于单光子探测器的散热装置包括：热沉1、单光子探测器2、热电制冷器tec3、底座4、导热管5和散热片6，其中：

热沉1、热电制冷器tec3、底座4由上而下依次设置；

热沉1固定于热电制冷器tec3上；

底座4分别与热电制冷器tec3及导热管5固定连接，其中，热电制冷器tec3固定于底座4的上表面，导热管5的一端固定于底座4的下表面；

导热管5的另一端与散热片6通过固定连接。

可选地，导热管5的另一端与散热片6通过焊接方式固定连接，也可以采用其他方式固定连接。

其中，导热管5包括管壳、吸液芯和端盖。导热管5内部被抽成负压状态并充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁上设有吸液芯，该吸液芯由毛细多孔材料构成。导热管5的一端为蒸发端，另一端为冷凝端，当导热管一端受热时，导热管5中的液体迅速蒸发形成蒸汽，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体沿多孔材料流动并靠毛细力的作用流回蒸发端，如此循环，热量由导热管5的一端传递到导热管5的另外一端。这种循环过程是快速进行的，热量可以被源源不断地传递开来。导热管的等效热导率通常范围为10000-100000w/m.k，大约是铜的250倍、铝的500倍，大大提高了散热装置的效率。

如图3所示，本实用新型实施例提供的另一用于单光子探测器的散热装置中，该装置还包括：上盖7、中壳8、填充物9及风扇（图中未出）。

中壳8分别与底座4及上盖7紧密连接；

中壳8分别与底座4及上盖7被o-ring密封圈密封，形成密封壳体。

可选地，中壳8分别与底座4及上盖7可通过螺丝紧密连接在一起，也可以采用其他方式连接。

其中，相较于点胶连接方式，o-ring密封圈的使用，方便整个散热装置的安装及装拆，易于维护。

填充物9填充于该密封壳体内。

热沉1、单光子探测器2及热电制冷器tec3设置于密封壳体内。

作为本实用新型一个可选的实施例，热沉1与热电制冷器tec3通过铟焊方式固定连接。

作为本实用新型一个可选的实施例，热电制冷器tec3与底座4通过铟焊方式固定。

其中，铟焊方式的优点为导热效率高，不会因为中间介质而降低导热效率，能够提高导热效率。

作为本实用新型一个可选的实施例，导热管5与散热片6通过真空钎焊方式固定连接。

其中，采用真空钎焊技术连接，能够增大单位体积换热面积，最大限度减少传热阻力。

作为本实用新型一个可选的实施例，底座4的材质为铜。

其中，由于铜的导热率比较高，因此通过底座4可以将热电制冷器tec3热端的热量迅速传递给导热管5，通过导热管5将热量传递给散热片6，通过散热片6进一步将热量散发到外界环境中。

作为本实用新型一个可选的实施例，上盖7的材质为聚碳酸酯pc材料。

作为本实用新型一个可选的实施例，中壳8的材质为聚碳酸酯pc材料。

其中，聚碳酸酯pc材料比金属具有更好的隔热性，使得外界的温度很难传到密封壳体内部，以免干扰单光子探测器。

作为本实用新型一个可选的实施例，热沉1的材质为铜。

其中，热沉1的材质为铜，通过热沉1可以将单光子探测器2工作时产生的热量迅速传递给热电制冷器tec3。作为本实用新型一个可选的实施例，填充物9为气凝胶。

其中，气凝胶中99.8％以上是空气，厚度为一寸的气凝胶的隔热效果相当于20至30块普通玻璃的隔热效果。气凝胶具有比空气的还低的导热系数可达到0.013-0.016w/m.k。气凝胶的存在使外界热量很难传递到密封壳体内部的单光子探测器上，保证了单光子探测器的高灵敏度。

作为本实用新型一个可选的实施例，风扇设置于密闭壳体外，用于冷却散热片6。

其中，散热片6的旁边引入风扇设备，使得散热片6上的热量很快被带到外界环境中，密封壳体内部很快降温。

本实用新型实施例提供的用于单光子探测器的散热装置包括单光子探测器、热电制冷器tec、热沉、底座、导热管、散热片、上盖、中壳和填充物中的至少一者，其中，热沉、热电制冷器tec、底座由上而下依次设置，热沉固定于热电制冷器tec的上表面，底座分别与热电制冷器tec及导热管固定连接，其中，热电制冷器tec固定于底座的上表面，导热管的一端固定于底座的下表面，导热管的另一端与散热片固定连接，中壳分别与底座及上盖紧密连接，形成密封壳体，填充物填充于密封壳体内，热沉、单光子探测器及热电制冷器tec设置于密封壳体中，能够保证单光子探测器的灵敏度，提高了散热效率，简化了组装过程，降低了成本。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。