用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构及其制造方法与流程

本发明涉及低温成像系统，并且更具体地，涉及用于检查低温存储设备的内部环境并识别低温环境内的存储对象的系统。

背景技术：

1、由低温存储设备消耗的能量的主要部分是用于冷却内部环境的。任何能量发射元件的插入导致能量消耗。然而，低温存储设备的内部环境应当以周期性的方式进行视觉检查。所存储的对象也在视觉控制下被放置和取回。由于相机系统包括作为热源的金属壳体、电路板和灯，因此传导和对流现象使低温存储设备的内部环境变热。

2、应当强调的是，市场上可商购到的cmos相机可在达-50℃的温度下操作。物理实验中的标准实践是添加加热电阻器以确保传感器的可操作温度。

3、当用冷冻剂(液氮、液氩、液氦等)对设备进行冷却时，由成像系统和加热电阻器添加的输入功率增加沸腾。在诸如液态天然气或液氩粒子物理实验的巨大低温储存中，鉴于其可以提供蒸发一些液体，这不是大问题。

4、大容器的优点消失，因为冷冻剂具有较低的热容量和/或容器较小。在这种情况下，每瓦特的冷却功率对于延长冷却寿命而无需再填充或再冷凝变得重要。

5、因此，对于小容器，期望热隔离成像系统，以便依赖于自热效应来确保适于cmos元件和电子器件的正常操作条件。

6、us 7332720公开了一种冷屏蔽件，其将外部热辐射反射以远离低温相机，以便在低温温度下屏蔽低温相机，使得将不会产生内部热辐射。低温相机具有透镜组件和焦平面阵列。

7、为了提高冷却低温存储设备的效率，可插入到低温存储设备的内部环境内的能量发射元件的热隔离应当被最小化。因此，存在对提供低温相机和led布置结构的长期且未满足的需求，该低温相机和led布置结构基于自热效应与内部低温环境具有最小接触以使输入功率最小化，同时获得适于可商购到的cmos和电子传感器布置结构的指定温度操作条件。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的是公开一种用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构。上述低温布置结构包括：(a)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(b)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(c)真空密封壳体，所述真空密封壳体容纳所述传感器和所述光源；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及(d)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置。

2、本发明的核心目的是提供一种用于固定传感器和光源的装置，该装置还包括特征在于低热导率的线悬架。

3、本发明的另一个目的是公开一种低温环境，其是用于储存生物学对象的低温设备。

4、本发明的另一个目的是公开选自由精液、胚胎、卵及其任何组合所构成的组的生物学对象。

5、本发明的另一个目的是公开真空密封壳体，其中所述真空密封壳体的内壁具有膜状镀铝双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯。

6、本发明的另一个目的是公开由聚对苯二甲酰对苯二胺或聚酰胺纤维(polyparaphenylene terephthalamide or polyamide fibers)制成的线悬架。

7、本发明的另一个目的是公开由石英制成并通过环氧树脂密封剂胶合在孔内的光学窗口。

8、本发明的另一个目的是公开一种传感器，该传感器是cmos传感器。

9、本发明的另一个目的是公开一种光源，该光源是发光二极管阵列。

10、本发明的另一个目的是公开围绕传感器环形成形的阵列。

11、本发明的另一个目的是公开抓持器，该抓持器包括管状构件和容纳在管状构件内的轴。所述轴具有其近侧端部和远侧端部；近侧端部设置有手柄，用于手动地使轴相对于管状构件旋转。抓持器还包括固定到管状构件的锥齿轮。锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮。小齿轮机械地连接到轴的远侧端部。惰齿轮机械地连接到心轴，所述心轴被托架固定到管状构件。心轴承载螺旋弹簧，该螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放感兴趣的对象的节距。当感兴趣的对象位于低温环境的内部底表面上时，通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，感兴趣的对象是可被抓持的。抓持器还包括止动构件。当被抓持时，感兴趣的对象可借助于手柄经由轴和锥齿轮手动地旋转，直到实现与止动件的机械接触，从而从弹簧释放感兴趣的对象。

12、本发明的另一个目的是公开一种用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的热隔离布置结构。上述布置结构包括：(a)抓持器，其被配置成用于将感兴趣的对象放置到低温环境内并从其中取回感兴趣的对象；(b)用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：(i)传感器，其被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；(iv)用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置；(v)用于显示由所述传感器捕获的所述感兴趣的对象的装置。用于固定传感器和光源的装置还包括特征在于低导热率的线悬架。

13、本发明的另一个目的是公开一种对低温环境内的感兴趣的对象进行成像并对其进行操纵的方法。上述方法包括以下步骤：(a)提供用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的热隔离布置结构；所述布置结构包括：(i)抓持器，其被配置成用于将所述感兴趣的对象放置到所述低温环境内并从其中取回所述感兴趣的对象；(ii)用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：(1)传感器，所述传感器被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；(2)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(3)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；(4)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置；(5)用于显示由传感器捕获的感兴趣的对象的装置；所述用于固定所述传感器和所述光源的装置还包括特征在于低热导率的线悬架；(b)执行选自由以下所构成的组的步骤：通过所述抓持器抓持所述生物学对象；将所述生物学对象放置到所述低温环境内；对所述低温环境内的所述生物学对象进行成像；从所述低温环境中取回所述生物学对象；及其任何组合。

14、本发明的另一个目的是公开一种制造用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构的方法。上述方法包括以下步骤：(a)提供热隔离传感器布置结构的部件，其包括：(i)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的可密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；所述可密封壳体具有两个部分，所述两个部分被配置成用于协作地形成密封壳体；(iv)用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置，所述装置还包括特征在于低热导率的线悬架；(v)用于密封所述热隔离的传感器布置结构的装置，还包括o形环和环氧树脂封装材料；(vi)用于将传感器布置结构与低温环境热隔离的装置；用于热隔离的装置还包括膜状镀铝双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯；(b)用膜状镀铝双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯给可密封壳体的内壁加衬里；(c)将所述传感器和光源悬挂在所述可密封壳体内；(d)将o形环放置在可密封壳体的两个部分之间；(e)对所述可密封壳体抽真空；以及(f)通过环氧树脂封装材料对可密封壳体进行密封。

15、本发明的另一个目的是公开镀有银-铟的o形环。

16、本发明的另一个目的是公开一种操纵低温环境内的感兴趣的对象的方法，包括：(a)提供用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的抓持器；所述抓持器包括管状构件和容纳在所述管状构件内的轴；所述轴具有其近侧端部和远侧端部；所述近侧端部设置有手柄，所述手柄用于手动地使得所述轴相对于所述管状构件旋转；所述抓持器还包括固定到所述管状构件的锥齿轮；所述锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮；所述小齿轮机械地连接到所述轴的所述远侧端部；所述惰齿轮机械地连接到心轴，所述心轴被托架固定到所述管状构件；所述心轴承载螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放所述感兴趣的对象的节距；当所述感兴趣的对象位于所述低温环境的内部底表面上时，通过将所述感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，所述感兴趣的对象是可抓持的；所述抓持器还包括止动构件；当被抓持时，所述感兴趣的对象借助于所述手柄经由所述轴和所述锥齿轮可手动地旋转，直到实现与所述止动件的机械接触并从所述弹簧释放所述感兴趣的对象；(b)提供用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构；该布置结构包括：(i)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及(iv)显示器，所述显示器连接到所述传感器并且被配置成用于使由所述传感器捕获的所述低温环境可视化；(c)在所述低温布置结构内固定抓持器并热隔离传感器布置结构；(d)抓持位于低温环境的底部内部底表面上的感兴趣的对象，将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间；(e)将所述感兴趣的对象操纵到所述热隔离传感器布置结构的视场内；(f)在所述显示器上视觉地识别所述感兴趣的对象；(g)可选地将所述感兴趣的对象从所述低温环境向外操纵，或者通过手动地旋转所述弹簧直到实现所述感兴趣的对象与所述止动件的机械接触，将所述感兴趣的对象从低温环境内的所述弹簧释放。