密封部件中的放电减少的制作方法

密封部件中的放电减少


背景技术：

1.由于在部件内的一个或多个位置处发生高压应力，密封电子部件(诸如光电倍增管)可经历杂散的部分放电。放电可模拟由部件生成的预期信号，从而使得难以根据由于密封部件内的部分放电而产生的信号值准确地确定预期信号值。为了确保由密封电子部件生成的信号值准确，减轻和减少杂散的部分放电可能是可取的。


技术实现要素：

2.在一个方面，提供了一种用于减少部分放电的系统。在一个实施方案中，该系统可包括：密封传感器组件，该密封传感器组件包括气密阻隔件、高压传感器、输入电路和输出电路，其中输入电路被配置为向高压传感器提供输入电压，并且输出电路被配置为向数据处理器提供输出电压。该系统还包括放电减少电路，该放电减少电路被配置在密封传感器组件内以接收用于经由输入电路提供给高压传感器的输入电压并且经由输出电路向数据处理器提供输出电压。输出电压可指示与在高压传感器处接收的光的量子相对应的输出信号。放电电路可被配置为减少与输出电路和第一绝缘体之间的气隙的电离击穿相关联的放电发生率，该第一绝缘体穿过气密阻隔件将输出电路输送到数据处理器。
3.在另一实施方案中，放电减少电路可包括偏置电阻器和耦合电容器。偏置电阻器可被配置在高压传感器的输入端和高压传感器的输出端之间。耦合电容器可被配置在偏置电阻器的输出端和第一绝缘体的引脚之间，该第一绝缘体的引脚穿过密封传感器组件的气密阻隔件输送输出电路。
4.在另一实施方案中，高压传感器可包括闪烁器和光电阴极，并且密封传感器组件包括光电倍增管。光电倍增管可包括加压气体。在另一实施方案中，输入电压由耦合到输入电路的高压电源提供。高压电源可以被配置为提供250v至2000v之间的输入电压。在另一实施方案中，密封传感器组件可包括第二绝缘体，该第二绝缘体穿过气密阻隔件从高压电源输送输入电路。在另一实施方案中，气密阻隔件可由包括二氧化硅、二氧化镁、陶瓷或它们的组合中的一者的材料形成。
5.在另一方面，提供了一种用于减少部分放电的方法。在一个实施方案中，该方法可包括在被配置在密封传感器组件内的高压传感器处接收输入电压。可经由耦合高压传感器和被配置在密封传感器组件内的放电减少电路的输入电路接收输入电压。放电减少电路可被配置为向高压传感器提供输入电压。该方法还可包括经由放电减少电路提供高压传感器的输出电压。输出电压可经由输出电路提供，该输出电路经由放电电路将高压传感器耦合到数据处理器。输出电压可指示与在高压传感器处接收的光的量子相对应的输出信号。放电减少电路可被配置在密封传感器组件内，以减少与输出电路和第一绝缘体之间的气隙的电离击穿相关联的放电发生率，该第一绝缘体穿过密封传感器组件的气密阻隔件将输出电路输送到数据处理器。
6.在另一实施方案中，放电减少电路可包括偏置电阻器和耦合电容器。偏置电阻器可被配置在高压传感器的输入端和高压传感器的输出端之间。耦合电容器可被配置在偏置
电阻器的输出端和第一绝缘体的引脚之间，该第一绝缘体的引脚穿过密封传感器组件的气密阻隔件输送输出电路。
7.在另一实施方案中，高压传感器可包括闪烁器和光电阴极，并且密封传感器组件包括光电倍增管。光电倍增管可包括加压气体。在另一实施方案中，输入电压由耦合到输入电路的高压电源提供。高压电源可以被配置为提供250v至2000v之间的输入电压。在另一实施方案中，密封传感器组件可包括第二绝缘体，该第二绝缘体穿过气密阻隔件从高压电源输送输入电路。在另一实施方案中，气密阻隔件可由包括二氧化硅、二氧化镁、陶瓷或它们的组合中的一者的材料形成。
附图说明
8.根据以下结合附图的详细描述，将更容易理解这些和其他特征，其中：
9.图1是示出根据本主题的一些具体实施的用于经由放电减少电路减少传感器的输出端中的部分放电的示例性过程的过程流程图；并且
10.图2是示出根据本主题的一些具体实施的被配置为执行图1的过程的包括放电减少电路的示例性系统的框图。
11.应注意，附图不一定按比例绘制。附图仅旨在描绘本文所公开的主题的典型方面，因此不应视为限制本公开的范围。
具体实施方式
12.光电倍增管可包括真空密封部件，该真空密封部件被配置为检测电磁波谱的紫外线、可见光和近红外线范围内的光。光电倍增管可在其中包括传感器，该传感器被配置为接收光能并且将光能转换成输出信号。光电倍增管非常适合于需要光的低噪声和高灵敏度检测的应用。
13.光电倍增管的输出信号以及配置在其中的产生输出信号的传感器可因光电倍增管的密封部分内可发生的部分放电的发生率而改变。例如，电能的部分放电可发生在配置在光电倍增管的密封组件内的绝缘体的高压偏置信号引脚和接地部(诸如光电倍增管的底座接地部)之间。
14.放电可由绝缘体中存在的气隙的电离击穿引起。气隙可存在于绝缘体的导线或引脚和该导线或引脚配置于其中的绝缘体之间，绝缘体的导线或引脚穿过光电倍增管的密封件输送传感器输出信号。在高压应用中，该位置可承受非常高的电压应力，这可导致电离击穿并且产生周期性放电，这可向输出信号增加噪声。随着电压在这些位置中积聚，临界阈值被通过，高于该临界阈值，电荷开始以高转移速率在形成于输送高压输出信号的导线或引脚和绝缘体的内表面之间的间隙中流动。此类放电在高温应用中尤其普遍。这些电荷可模拟或模仿配置在光电倍增管内的传感器的实际输出信号。因此，传感器和光电倍增管的准确度、性能和可靠性会降低，并且会导致无法真实地指示由光电倍增管传感器检测到的光的错误输出信号。
15.可通过在光电倍增管的密封件周围增加绝缘来缓解放电，然而，这些方法可为劳动密集型的、耗时的，并且需要广泛的质量保证测试以验证绝缘被正确配置。还可通过以负高压模式操作光电倍增管来减少放电，这可导致传感器的输出信号电路接地。这会不必要
地使光电倍增管的物理设计复杂化，并且会减小配置于其中的闪烁器晶体的体积，这会降低配置于其中的光电倍增传感器的性能。
16.本文提供了用于经由放电减少电路减少密封传感器组件的传感器的输出端中的部分放电的示例性系统和方法。本文的系统和方法可被配置为在宽泛的温度应用范围内减少传感器信号输出电路和信号接地部之间的部分放电发生率。放电减少电路可有利地被配置在密封传感器组件，诸如光电倍增管内，以减少部分放电。通过在密封光电倍增管内实施放电减少电路，可将高压传感器输出转换为防止或降低放电发生率的低压输出。本文所述的系统和方法可提供高度集成的密封传感器组件，诸如光电倍增管，其更可靠并且不太容易出现错误的伽玛计数率。另外，密封传感器组件内的放电减少电路的配置可简化配置在密封传感器组件外部的前置放大器/放大器/鉴别器电路。该构型可提供减少组装的密封传感器组件中的废料的另外的有益效果。也可通过在密封传感器组件内的表面安装部件(诸如印刷电路板(pcb))上实现放电减少电路以及通过减少穿过密封传感器组件的密封件或阻隔件的穿透次数来降低成本。
17.图1是示出根据本主题的一些具体实施的用于经由放电减少电路减少传感器的输出端中的部分放电的示例性过程100的过程流程图。在110处，高压传感器可接收输入电压。高压传感器，诸如光电倍增器和闪烁器，可被配置在密封传感器组件的密封部分(诸如光电倍增管)内。输入电压可经由输入电路接收，该输入电路被配置为经由被配置在密封传感器组件内的放电减少电路将提供输入电压的高压电源耦合到高压传感器。
18.在120处，高压传感器可经由放电减少电路提供输出电压。输出电压可经由输出电路提供，该输出电路经由被配置在密封传感器组件内的放电减少电路将高压传感器耦合到数据处理器。输出电压可指示与在高压传感器处接收的光的量子相对应的输出信号。放电减少电路可被配置为减少与存在于输出电路和绝缘体之间的气隙的电离击穿相关联的放电发生率，该绝缘体穿过密封传感器组件的气密阻隔件将输出电路输送到数据处理器。
19.图2是示出根据本主题的一些具体实施的被配置为执行图1的过程的包括放电减少电路的示例性系统200的框图。系统200包括密封传感器组件202。例如，密封传感器组件202可包括光电倍增管、气体填充检测器等。密封传感器组件202可被配置为用于能够处理250v至2000v dc的高压应用。高压输入可由高压电源204提供。高压电源204可包括接地部206。高压电源204可被配置为向被配置在密封传感器组件202内的传感器提供高偏置电压。
20.如图2所示，高压电源204可经由输入绝缘贯通件208向密封传感器组件202提供输入。绝缘贯通件208可包括绝缘材料，诸如二氧化硅、二氧化镁、陶瓷材料和/或它们的组合。绝缘贯通件208可包括耦合输入引脚和输出引脚的导线。导线和/或引脚可在绝缘贯通件内或穿过绝缘贯通件钎焊，以将高压输入输送到配置在密封传感器组件202内的传感器。绝缘贯通件208可形成为穿过密封件210，诸如气密阻隔件，该密封件被配置为限定密封传感器组件202的密封部分212和大气部分214。绝缘贯通件208可被钎焊在密封件210内。在一些实施方案中，密封部分212可包含加压气体，例如惰性气体、空气或氮气。密封件210可形成在密封传感器组件202的底座中。密封传感器组件202还可包括组件接地部216。
21.如图2所示，高压电源204可经由输入电路218提供输入电压。输入电路218可将高压电源204耦合到绝缘贯通件208的输入引脚，该绝缘贯通件被配置在密封传感器组件202的大气部分214处。输入电路218可进一步经由绝缘贯通件208的输出引脚向高压传感器220
提供输入电压。
22.高压传感器220可经由输入电路218接收输入电压。输入电压可向高压传感器220提供电力。高压传感器220可包括传感器接地部222。高压传感器220还可包括闪烁器222和光电阴极224。闪烁器222可重新发射从光源接收的所吸收的光能。光电阴极224可接收来自闪烁器222的光能并且可将光能转换为电信号。高压传感器220可被配置为生成输出信号，诸如输出电压。输出电压可指示输出信号。输出信号可对应于在高压传感器220处接收的光的量子。在一些实施方案中，高压传感器220可包括光电二极管或光电倍增器。
23.如图2所示，高压传感器220可经由输出电路228提供输出信号。输出电路228可穿过被配置在密封传感器组件202的密封件210内的绝缘贯通件230输送输出信号。绝缘贯通件230可被钎焊在密封件210内。绝缘贯通件230可被配置为类似于绝缘贯通件208。例如，绝缘贯通件230可包括绝缘材料，诸如二氧化硅、二氧化镁、陶瓷材料和/或它们的组合。绝缘贯通件230可包括耦合输入引脚232和输出引脚的导线。导线和/或引脚可在绝缘贯通件232内或穿过该绝缘贯通件钎焊，以输送指示高压传感器220的输出信号的输出电压。绝缘贯通件230可形成为穿过密封件210。
24.如图2所示，输出电路228可进一步向数据处理器234提供输出电压。数据处理器234可被配置在经由输出电路228耦合到高压传感器220的计算设备内。计算设备可包括接地部236和非暂态计算机可读和可执行功能部，该非暂态计算机可读和可执行功能部被配置为执行编程指令以分析和提供与高压传感器220和输出信号相关联的数据。
25.如图2中进一步所示，密封传感器组件202可包括放电减少电路238。放电减少电路238可被配置在密封传感器组件202的密封部分212内。例如，在一些实施方案中，放电减少电路238可以设置在印刷电路板上的密封传感器组件202内，该印刷电路板直接耦合到绝缘贯通件208和绝缘贯通件230的相应输入引脚和输出引脚。高压传感器220可包括一条或多条导线以将该高压传感器连接到输入电路218和输出电路228。在一些实施方案中，放电减少电路238可耦合到高压传感器220的导线。在一些实施方案中，高压传感器220的导线可直接耦合到被配置在放电减少电路238内的部件。
26.如图2所示，放电减少电路238可包括偏置电阻器240和耦合电容器242。偏置电阻器240可耦合到输入电路218和输出电路228。偏置电阻器240可控制经由输入电路218提供给高压传感器220的电流量。这样，由高压传感器220接收为高压传感器220供电所需的最小电流量。耦合电容器242可耦合到输出电路228并且耦合到绝缘贯通件230的输入引脚232。耦合电容器242可被配置为连接两个电路，使得来自一个电路的信号被阻断，而来自第二电路的信号被允许通过。耦合电容器242可有助于隔离两个耦合电路的dc偏置设置。
27.放电减少电路228可减少或缓解经由输出电路228输送的高压输出信号的部分放电。部分放电可在高压应力区域中发生，并且可模拟通常由高压传感器220生成的输出信号。例如，部分放电可在高压应力区域处发生，诸如存在于绝缘贯通件和被配置在密封传感器组件的密封件内的导线/引脚之间的气隙。如图2所示，将放电减少电路238配置在密封传感器组件202内可有利地使在绝缘贯通件230的输入引脚232处接收的输出电压为低压输出信号。因此，降低了由于绝缘贯通件230处或之内的高压应力而发生的部分放电的风险和发生率。偏置电阻器240可用于在光电倍增管202的高压输出端228和耦合电容器242的高压侧上设置电荷。该电荷可在来自光电倍增管202的电荷脉冲的输出端上传输穿过电容器240。
偏置电阻器240可在穿过耦合电容器242生成急剧的负向脉冲之后确定输出脉冲的衰减速率。耦合电容器242的低压侧上的电路可包括电荷敏感放大器，该电荷敏感放大器的输入可基本上接地。因此，穿过气密密封件的引脚可处于地电势，并且不能产生可使用本文所述的系统和方法减少或消除的杂散噪声脉冲。
28.作为非限制性示例，本文所述的方法和系统的示例性技术效果包括减少配置在密封传感器组件内的高压传感器的输出端中的部分放电。通过配置密封传感器组件内的包括偏置电阻器和耦合电容器的放电减少电路，高压传感器的输出信号可从高压信号被转换到低压信号。因此，可减少在输送高压传感器的输出电路的绝缘贯通件中或周围的高压应力的量，并且可消除模拟高压传感器的预期输出信号的部分放电的存在，使得所得的输出信号有利地相对于由高压传感器观察到的刺激更精确。因此，本文所述的密封传感器组件可提供来自配置在其中的高压传感器的更准确的输出信号，并且可进一步为高压传感器、绝缘贯通件、密封件以及耦合到密封传感器组件的任何电子器件提供操作保护的装置。
29.描述了某些示例性实施方案，以提供对本文所公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的全面理解。这些实施方案的一个或多个示例已在附图中示出。本领域技术人员将理解的是，本文中具体描述且在附图中示出的系统、装置和方法是非限制性的示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可与其他实施方案的特征组合。此类修改和变型旨在包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施方案的相似命名的部件通常具有类似的特征，因此在具体实施方案内，不一定完全阐述每个相似命名的部件的每个特征。
30.如本文在整个说明书和权利要求书中所用的，近似语言可用于修饰任何定量表示，该定量表示可有所不同但不导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语诸如“约”、“大约”和“基本上”修饰的值不应限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指明，否则此范围被识别并包括其中所包含的所有子范围。
31.基于上述实施方案，本领域技术人员将了解本发明的其他特征和优点。因此，除所附权利要求书所指示的以外，本技术不受已具体示出和描述的内容的限制。本文所引用的所有出版物和参考文献均明确地全文以引用方式并入。