一种光谱相机的真空制冷装置的制作方法

1.本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种光谱相机的真空制冷装置。


背景技术：

2.光谱相机可以获得被测物体的光谱信息，已广泛应用于成分检测、生物医学应用、发射吸收光谱检测、led测量等领域；而进行光谱测试时，相机芯片工作温度可达60-70℃，随机热波动产生电子空穴对形成的暗电流会对光谱采集产生较大影响，即使经过校正，较大的暗噪声仍会带来意外的数据波动。由于暗电流与温度关系极为密切，温度每降低10℃，暗电流可减小约一半；因此，降低相机芯片的工作温度可以大幅减低暗电流，将暗噪声减小到忽略不计的程度。
3.现有的光谱相机主要针对芯片制冷，一般通过在内部集成小型的热电致冷片，在热端加入热沉通过风冷或水冷带走半导体制冷片的热量，可以将芯片工作温度降至-10℃甚至-20℃，暗噪声可以降至室温下的1/8；然而，长积分时间和低光子能的光谱采集对暗噪声提出了更高的要求，目前单一风冷或水冷散热结构无法满足更低温的实际需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种光谱相机的真空制冷装置，具有更好的制冷降温效果。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种光谱相机的真空制冷装置，包括相机真空腔体、控制电路腔体、多级半导体制冷片、均热板、铂电阻温度传感器、相机芯片、紫铜块、进液管、出液管和风冷结构，所述控制电路腔体与所述相机真空腔体固定连接，并位于所述相机真空腔体一侧，所述多级半导体制冷片设置在所述相机真空腔体内，所述均热板设置在所述多级半导体制冷片一侧，所述铂电阻温度传感器设置在所述均热板内部，所述相机芯片设置在所述均热板一侧，所述紫铜块设置在所述控制电路腔体内，并紧贴所述多级半导体制冷片远离所述均热板的一侧，所述进液管与所述紫铜块连通，并位于所述紫铜块一侧，所述出液管与所述紫铜块连通，并位于所述紫铜块远离所述进液管一侧，所述风冷结构设置在所述控制电路腔体内，并紧贴所述紫铜块。
6.其中，所述光谱相机的真空制冷装置还包括真空阀，所述真空阀与所述相机真空腔体连通，并位于所述相机真空腔体一侧。
7.其中，所述光谱相机的真空制冷装置还包括相机芯片转接板、温控器、相机芯片驱动器和延迟开关电路，所述相机芯片转接板设置在所述紫铜块远离所述多级半导体制冷片一侧，并与所述相机芯片连接，所述温控器设置在所述控制电路腔体内，并与所述铂电阻温度传感器连接，所述相机芯片驱动器设置在所述控制电路腔体内，并与所述相机芯片转接板连接，所述延迟开关电路设置在所述控制电路腔体内，并分别与所述风冷机构、所述温控器和所述相机芯片驱动器连接。
8.其中，所述相机芯片驱动器具有usb接口，所述usb接口位于所述相机芯片驱动器
一侧。
9.其中，所述相机真空腔体包括壳体和窗口片，所述壳体与所述控制电路腔体固定连接，并位于所述控制电路腔体一侧，所述窗口片与所述壳体固定连接，并位于所述壳体一侧。
10.本发明的一种光谱相机的真空制冷装置，所述多级半导体制冷片的冷端安装所述均热板，所述均热板内部设置所述铂电阻温度传感器，用于测量所述多级半导体制冷片的冷端温度，所述相机芯片安装在所述均热板上，靠所述多级半导体制冷片的冷端降低温度，所述多级半导体制冷片的热端与所述紫铜块贴在一起，将热量传递给所述紫铜块，所述紫铜块内部有液冷回路，冷却液从所述进液管进入，从所述出液管排出，吸收走热量，同时还利用所述风冷结构给所述紫铜块降温，所述风冷机构包含风扇、导热铜管和散热鳍片，利用液冷的所述紫铜块和所述风冷结构一起更好的给所述多级半导体制冷片的热端降温，使得冷端温度更低，从而更好的给所述相机芯片降温，并且可以将冷却液换成液氮，达到更低的温度要求，从而具有更好的制冷降温效果。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
12.图1是本发明提供的一种光谱相机的真空制冷装置的整体的结构示意图。
13.图2是图1细节a的局部放大图。
14.图3是本发明提供的一种光谱相机的真空制冷装置的电路原理图。
15.图中：101-相机真空腔体、102-控制电路腔体、103-多级半导体制冷片、104-均热板、105-铂电阻温度传感器、106-相机芯片、107-紫铜块、108-进液管、109-出液管、110-风冷结构、111-真空阀、112-相机芯片转接板、113-温控器、114-相机芯片驱动器、115-延迟开关电路、116-usb接口、117-壳体、118-窗口片。
具体实施方式
16.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
17.请参阅图1至图3，本发明提供一种光谱相机的真空制冷装置：
18.包括相机真空腔体101、控制电路腔体102、多级半导体制冷片103、均热板104、铂电阻温度传感器105、相机芯片106、紫铜块107、进液管108、出液管109和风冷结构110，所述控制电路腔体102与所述相机真空腔体101固定连接，并位于所述相机真空腔体101一侧，所述多级半导体制冷片103设置在所述相机真空腔体101内，所述均热板104设置在所述多级半导体制冷片103一侧，所述铂电阻温度传感器105设置在所述均热板104内部，所述相机芯片106设置在所述均热板104一侧，所述紫铜块107设置在所述控制电路腔体102内，并紧贴所述多级半导体制冷片103远离所述均热板104的一侧，所述进液管108与所述紫铜块107连
通，并位于所述紫铜块107一侧，所述出液管109与所述紫铜块107连通，并位于所述紫铜块107远离所述进液管108一侧，所述风冷结构110设置在所述控制电路腔体102内，并紧贴所述紫铜块107。
19.在本实施方式中，所述多级半导体制冷片103的冷端安装所述均热板104，所述均热板104用于传递热量，所述均热板104内部设置所述铂电阻温度传感器105，用于测量所述多级半导体制冷片103的冷端温度，所述相机芯片106安装在所述均热板104上，靠所述多级半导体制冷片103的冷端降低温度，所述多级半导体制冷片103的热端与所述紫铜块107贴在一起，将热量传递给所述紫铜块107，所述紫铜块107内部有液冷回路，冷却液从所述进液管108进入，从所述出液管109排出，吸收走热量，同时还利用所述风冷结构110给所述紫铜块107降温，所述风冷机构包含风扇、导热铜管和散热鳍片，利用液冷的所述紫铜块107和所述风冷结构110一起更好的给所述多级半导体制冷片103的热端降温，使得冷端温度更低，从而更好的给所述相机芯片106降温，并且可以将冷却液换成液氮，达到更低的温度要求，从而具有更好的制冷降温效果，所述进液管108可以设置节流阀，控制冷却液的流速。
20.进一步的，所述光谱相机的真空制冷装置还包括真空阀111，所述真空阀111与所述相机真空腔体101连通，并位于所述相机真空腔体101一侧。
21.在本实施方式中，所述真空阀111用于所述相机真空腔体101密封后抽真空。
22.进一步的，所述光谱相机的真空制冷装置还包括相机芯片转接板112、温控器113、相机芯片驱动器114和延迟开关电路115，所述相机芯片转接板112设置在所述紫铜块107远离所述多级半导体制冷片103一侧，并与所述相机芯片106连接，所述温控器113设置在所述控制电路腔体102内，并与所述铂电阻温度传感器105连接，所述相机芯片驱动器114设置在所述控制电路腔体102内，并与所述相机芯片转接板112连接，所述延迟开关电路115设置在所述控制电路腔体102内，并分别与所述风冷机构、所述温控器113和所述相机芯片驱动器114连接。
23.在本实施方式中，所用的所述铂电阻温度传感器105为德国heraeus公司的m222(a级pt1000)；所述温控器113为成都业贤科技有限公司的tcm-m115；所用的所述相机芯片106为hamamatsu公司的s11850；所用的所述相机芯片驱动器114为奥谱天成公司的5020p；所述相机芯片106的引脚穿过所述紫铜块107上的孔洞，与所述相机芯片转接板112连接，孔洞用密封胶密封，所述延迟开关电路115作用是当装置通电时，先给所述温控器113通电，先进行初步降温，等待到达目标温度后，再给所述相机芯片驱动器114通电，分次降温可降低所述多级制冷片制冷压力，在同等功率时获得更好的降温能力；装置工作时，所述延迟开关电路115先给所述温控器113和所述风冷结构110通电，所述温控器113根据所述铂电阻温度传感器105采集的温度数据，经过pid计算输出电压给所述多级半导体制冷片103，当温度数据到达所述温控器113设置的目标温度时，将会给所述延迟开关电路115发送一个触发信号，使其接通所述相机芯片驱动器114的电源，所述相机芯片驱动器114可使用线缆连接至计算机并采集所述相机芯片106接收的光谱信号。
24.进一步的，所述相机芯片驱动器114具有usb接口116，所述usb接口116位于所述相机芯片驱动器114一侧。
25.在本实施方式中，所述usb接口116用于连接usb线缆，与计算机连接。
26.进一步的，所述相机真空腔体101包括壳体117和窗口片118，所述壳体117与所述
控制电路腔体102固定连接，并位于所述控制电路腔体102一侧，所述窗口片118与所述壳体117固定连接，并位于所述壳体117一侧。
27.在本实施方式中，所述窗口片118为远紫外高透石英，通过密封胶粘在所述壳体117侧边，形成所述相机真空腔体101。
28.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。