CN107466362B - 减少凝结的基于冷却型光电倍增管的光检测器及相关设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种光检测器包括位于光电倍增管(PMT)装置与散热器之间的冷却装置。导热护罩包封PMT装置和冷却装置并且与散热器热接触，使得散热器将热量传递到护罩。光检测器可以被包括在构造为进行样品的光学测量的样品分析设备中。

Description

减少凝结的基于冷却型光电倍增管的光检测器及相关设备和 方法

技术领域

本发明总体涉及包括光电倍增管(PMT)的光检测器，并且具体地涉及能够在对PMT进行冷却的同时防止或减少光检测器的PMT和其它部件上的凝结的形成的光检测器。

背景技术

光检测器可以利用光电倍增管(PMT)来检测光，特别是检测来自弱光源或暗光源的光。PMT是封装有光电阴极、电子倍增器和阳极的真空管。根据光电效应，入射光子撞击光电阴极导致光电阴极发射电子(光电发射)。通过包括一系列倍增器电极的电子倍增器使电子倍增。倍增器电极导致连续出现二次电子发射，最终产生足够的电子来生成可与光子计数或强度相关联的有用电流。对于许多基于光学的测量应用，例如荧光和发光测量，从PMT的相对低的成本、高增益、高频响应、大数值孔径和用于单光子计数的能力方面考虑，可以将PMT视为优选类型的光检测器部件。

通常利用多个PMT的基于光学的分析仪器包括在生命科学产业(例如用于生物化学、细胞生物学、免疫学、分子生物学和微生物学)中通常采用的光学读板器(platereader)。这种仪器通常根据微板中的样品进行测量。这种仪器可以构造为实施特定类型的测量(例如，荧光测量、发光测量、吸光度测量、细胞成像测量等)，或者能够根据用户的选择来实施多种类型的测量。能够实施多种类型的测量的仪器通常被称为“多模式”分析仪器或多模式读取器。某些多模式读取器构造为接纳使用户能够选择要对样品实施的实验类型的专用盒体。所选择的盒体与仪器联接，从而该仪器适当地构造为执行所选择的实验。盒体可以包含专用于特定类型的应用的光学器件或为特定类型的应用而优化的光学器件。容纳在盒体内的内部光学器件可以穿过盒体外壳的光学端口与容纳在仪器内的外部光学器件连通。一些盒体可以附加地包括内部光源和/或光检测器。在例如美国专利申请公开No.2014/0191138和美国专利No.8,119,066中描述了基于盒体的多模式读取器的一些实例，这些专利的全部内容通过引用整体并入本文。

基于光学的分析仪器可以利用两种不同类型的PMT来对荧光应用和发光(luminescence)应用这两者进行优化。一个实例是荧光检测波长范围要求高于700纳米(nm)。在这种情况下，需要红敏PMT来支持荧光波长范围，并且对于发光测量而言需要仅可见光波长(仅VIS)型的PMT，以避免多个红敏PMT的较高的暗计数或暗电流。利用红敏PMT测量发光会显著地限制性能。然而，由于成本原因和/或其它原因，期望提供这样的基于光学的分析仪器：其包括能够在不同类型的实验中表现良好的单个PMT。该问题的解决方案是充分冷却PMT以减少暗数或暗电流，从而避免需要第二PMT。冷却型PMT是市场上可买到的，但是对于将冷却型PMT集成到空间已经受到限制并且整体尺寸或占据面积为用户所关心的典型的基于光学的分析仪器中而言，冷却型PMT过大或笨重而不能被接受。此外，已知的冷却型PMT通常允许在PMT上形成凝结，这可能污染正在研究的样品，或仪器敏感光学器件和/或电子器件。通常，凝结将发生在暴露于含湿气空气的任何冷却表面上。

因此，需要一种结构紧凑且能减少或防止凝结的基于冷却型PMT或PMT的光检测器以及包括这种基于冷却型PMT或PMT的光检测器的设备或系统。

发明内容

为了整体或部分地解决前述问题和/或本领域的技术人员可能已经观察到的其它问题，本发明提供了通过下文所列举的实施方式中的实例来描述的方法、工艺、系统、设备、仪器和/或装置。

根据一个实施例，一种光检测器包括：冷却装置，其包括冷侧和热侧，并且构造为将热量从所述冷侧传递到所述热侧；光电倍增管(PMT)装置，其与所述冷侧热接触，所述PMT装置包括：PMT、提供进入所述光电倍增管的光学路径的光输入部以及面向所述冷侧的底侧；散热器，其与所述热侧热接触；以及导热护罩，其基本上包封(enclose)所述PMT装置，所述护罩包括供所述光学路径穿过的开口，其中，所述护罩与所述散热器热接触，使得所述散热器将热量传递到所述护罩。

根据另一实施例，一种样品分析设备包括：根据在本文中公开的任何实施例的光检测器；样品支撑件，其构造为支撑样品；以及发射光学器件，其构造为将从所述样品发射的发射光引导到光检测器。

根据另一实施例，一种用于分析样品的方法包括：将样品引入到样品分析设备中；以及将从所述样品发射的发射光传输到根据在本文中公开的任何实施例的光检测器。

根据另一实施例，一种用于分析样品的方法包括：操作根据在本文中公开的任何实施例的光检测器的冷却装置，以冷却光电倍增管(PMT)，其中，将热量传递到护罩以防止所述光检测器上或所述光检测器中的凝结；从样品诱导光的发射；以及将从所述样品发射的光传输到所述光检测器。

根据另一实施例，一种用于分析样品的方法包括：操作包括光电倍增管(PMT)的光检测器；通过将热量从PMT传递到散热器来冷却所述PMT；将热量从所述散热器传递到基本上包封所述PMT的导热护罩，以防止所述PMT上或所述PMT中的凝结；从样品诱导光的发射；以及将从所述样品发射的光通过所述护罩中的开口传输到所述PMT。

通过检查以下附图和详细描述，本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优势对本领域技术人员而言将是显而易见的或变得显而易见。旨在使所有这些附加的系统、方法、特征和优势包括在本说明书内、在本发明的范围内并且受所附权利要求的保护。

附图说明

通过参考以下附图可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，相同的附图标记表示遍及不同视图的相应部分。

图1是根据一些实施例的样品分析设备的实例的示意图。

图2是根据一些实施例的光检测器(或光检测器组件)的实例的分解图。

图3是处于组装形式的图2所示的光检测器的侧剖视图。

图4是根据另一实施例的光检测器(或光检测器组件)的实例的侧剖视图。

具体实施方式

图1是根据一些实施例的样品分析设备或系统100的实例的示意图。样品分析设备100构造为对诸如化学化合物、生物化合物、生物细胞等样品或样品的成分(一个或多个成分)实施光学测量。光学测量可以基于例如发光、荧光、吸光度、细胞成像等。在一些实施例中，样品分析设备100构造为使得用户能够选择要实施的期望类型的光学测量。例如，用户能够重新构造样品分析设备100的光学器件，以实施期望类型的发光测量、荧光测量或吸光度测量。因此，在一些实施例中，样品分析设备100可以是多模式读取器。例如，如上所述，多模式读取器可以通过以下方式来重新构造：使用户能够在可用的多个不同的盒体中选择专用盒体，并且将所选择的盒体装载到多模式读取器中，从而建立专用于期望应用的光电电路。在上文引用的美国专利申请公开No.2014/0191138和美国专利No.8,119,066中描述了基于盒体的多模式读取器的实例。应当理解的是，诸如发光、荧光、吸光度、细胞成像等术语通常包含与这种术语相关的各种光学测量或成像技术。例如，术语发光可以包含化学发光或生物发光。作为另一实例，术语荧光可以包含荧光强度(FI)、时间分辨荧光(TRF)、时间分辨荧光能量转移(TR-FRET)、荧光偏振(FP)等。此外，样品分析设备100可以构造为实施各种类型的光谱法、光散射测量、比浊法，显微镜检查等。

通常，设置在基于光学的样品分析仪器中的各种部件的结构和操作是为本领域技术人员所理解的，并且因此仅在本文中简要描述以便于理解当前公开的主题。在所示实施例中，样品分析设备100包括：样品支撑件104，其构造为支撑处于分析中的一个或多个样品；以及光检测器108，其构造为接收和测量从样品发射的发射光112。可以将处在用于执行样品的光学测量的操作位置的样品支撑件104以及图1所示的光检测器108和其它部件包封在样品分析设备100的设备壳体106中。设备壳体106可以包括用于装载样品支撑件104和盒体(如果有的话)、访问样品分析设备100的内部区域等的一个或多个面板、门、抽屉等。

通常，样品支撑件104可以是构造为在分析期间保持一个或多个样品的一个或多个容器。作为非限制性实例，样品支撑件104可以是多孔板(也称为微量滴定板、微板或光学板)、一个或多个比色杯等。样品支撑件104可以布置在构造为使样品支撑件104沿一个或多个轴线移动的样品载体(或样品支撑载体)110上。例如，样品载体110可以是手动致动的、半自动的或机动化的台子或平台。如图1中的箭头所指示的，样品载体110能够移进设备壳体106并且能够从设备壳体106移出。在样品载体110处于外部位置(例如，样品载体110至少部分地位于设备壳体106的外部的位置)时，可以将样品或包含一个或多个样品的样品支撑件104安置在样品载体110上。因此，样品载体110也可以被视为是样品支撑件。然后，可以将样品载体110移动到内部位置，在该内部位置处，样品载体110完全位于设备壳体106中，从而将样品(或多个样品)与样品分析设备100的光学部件和/或液体处理部件对准(或连续对准)。

在各种实施例中，光检测器108包括光电倍增管(PMT)。如本领域技术人员所理解的，PMT通常包括被包封在真空玻璃管中的一系列电极，例如，位于管的光输入端的光电阴极，紧接着光电阴极的是一系列倍增器电极，并且紧接着倍增器电极的是阳极。可以将一个或多个聚焦电极放置于光电阴极与第一个倍增器电极之间。阳极通常经由密封的电馈通结构与位于玻璃管的输出端处的电连接器信号通信。光检测器108还可以包括包封并保护PMT的外部检测器壳体。下面进一步描述光检测器108的实施例。光检测器108的光输入端通常包括透镜。输出端可以包括电连接器(例如，触点、端子、引脚、线材支撑件等)，以提供电力并且使由光检测器108生成的测量信号能够输出到由样品分析设备100提供或设置在样品分析设备100的外部的信号处理电路(例如，数据采集电路)。

在典型的实施例中，样品分析设备100还包括构造为将发射光112从样品传输到光检测器108的发射光学器件116。发射光学器件116还可以构造为处理发射光112。处理的实例包括但不限于：收集、聚焦、准直、滤波、光束控制(beam steering)、光束分离和光学路径切换。因此，根据实施例，发射光学器件116可以包括一个或多个透镜、读取头、孔、滤波器、光导、反射镜、分束器、单色器、衍射光栅、棱镜、光学路径开关等。发射光学器件116可以构造为接收来自样品的上方(例如，顶部读取头)和/或样品的下方(例如，底部读取头)的发射光112。

在一些实施例中，样品分析设备100还包括液体分配系统120(例如，注射针、管、泵等)，液体分配系统120构造为在样品已可操作地定位在样品分析设备100中之前或之后将液体添加到样品(例如，添加到样品支撑件104的选定孔(well)中)。例如，在测量发光的实施例中，如本领域技术人员所理解的，可以将试剂添加到样品中以诱导发光。试剂可以是例如闪光发光试剂(例如，水母发光蛋白或其它光蛋白)或辉光发光试剂(例如，荧光素酶、荧光素)。在一些实施例中，可以添加两种或更多种不同类型的试剂。例如，可以首先添加萤火虫荧光素酶，然后添加海肾萤光素酶。在一些实施方例中，第二试剂可包括使由先前添加的第一试剂产生的信号猝灭的猝灭剂。作为另一实例，对于荧光测量或其它类型的测量，可以添加标记剂。

在需要激发的实施例中，样品分析设备100包括一个或多个光源124，以用于产生具有针对样品的期望波长的激发光128。取决于实施例，光源124可以包括宽带光源(例如，闪光灯)或一个或多个发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等。可以提供多个光源124以使用户能够选择期望的激发波长。在典型的实施例中，样品分析设备100还包括构造为将激发光128从光源124传输到样品的激发光学器件132。激发光学器件132可以包括例如如上所述的一个或多个透镜、读取头、孔、滤波器、光导、反射镜、分束器、单色器、衍射光栅、棱镜、光学路径开关等。

如同样在图1中示意性地示出的，样品分析设备100还可以包括计算装置(或系统控制器)136。如本领域技术人员所理解的，计算装置136可以体现为一个或多个模块，该一个或多个模块构造为控制、监测和/或计时样品分析设备100的各种功能方面，和/或构造为接收来自样品分析设备100的数据或其它信号(诸如来自光检测器108的测量信号和到达光检测器108的控制信号等)。为了所有这些目的，计算装置136可以经由有线或无线通信链路(如以计算装置136和光检测器108之间的虚线描绘的)与样品分析设备100的各种部件进行通信。为简单起见，未示出可能存在于计算装置136与样品分析设备100的其它部件之间的其它通信链路。在典型的实施例中，计算装置136包括提供整体控制的主电子处理器，并且可以包括构造为用于专门控制操作或特定信号处理任务的一个或多个电子处理器。计算装置136还可以包括用于存储数据和/或软件的一个或多个存储器和/或数据库。计算装置136还可以包括计算机可读介质136，计算机可读介质136包括用于实施本文所公开的任何方法的指令。计算装置136的功能模块可以包括电路或其它类型的硬件(或固件)、软件或者这两者。例如，模块可以包括用于从光检测器108接收测量信号的信号处理(或数据采集)电路以及用于对诸如用于生成图形数据等的测量信号进行处理的软件。计算装置136还可以体现为一种或多种类型的用户界面设备，诸如用户输入装置(例如，键盘、触摸屏、鼠标等)、用户输出装置(例如，显示屏、打印机、视觉指示器或警报、声音指示器或警报等)、由软件控制的图形用户界面(GUI)以及用于加载可由电子处理器读取的介质的装置(例如，包含在软件、数据等中的逻辑指令)。计算装置136可以包括用于控制和管理计算装置136的各种功能的操作系统(例如，Microsoft

软件)。

现在将描述用于分析样品的方法的实例。将样品引入样品分析设备100中，并且将样品相对于样品分析设备100的光学器件和其它部件放置在适当的操作位置。通常，样品的“操作”位置是“光学对准”的位置，即，建立起足以从样品采集光学数据的光学路径的位置。取决于实验，操作位置还可以对应于与样品分析设备100“流体对准”的样品，即，操作位置定位为使得能够通过诸如操作液体分配系统120等而将流体分配到样品上。样品引入可能需要将一个或多个样品装载在微板或其它类型的样品支撑件104的一个或多个孔中，并且诸如使用如上所述的样品载体110将样品支撑件104装载或安置在样品分析设备100中。如本领域技术人员所理解的，取决于样品和要进行的测量的类型，在将样品放置在样品分析设备100中之前可以对样品进行制备或处理(培养(incubation)、混合、均化、离心、缓冲、试剂添加等)。

除了样品引入之外，取决于设计，样品分析设备100或其某些部件(光学器件、电子器件等)可能需要构造为实施要进行的特定类型的测量。例如，如果基于盒体，则可以将适当的盒体安装在样品分析设备100中。在安装盒体之后，设置在盒体中的光学器件变为样品分析设备100的壳体106内的光电路的一部分。例如，盒体光学器件可以与发射光学器件116和光检测器108对准(光通信)，并且在一些实施例中还与激发光学器件132和光源124对准(光通信)。安装盒体导致建立起用于向和/或从盒体传输电力、数据和控制信号的电路径。

然后，根据需要处理样品，以从样品诱导光子的发射，其中，取决于实验(例如，发光测量、荧光测量、吸光度测量等)，样品可能需要使用液体分配系统120进行试剂添加和/或使用光源124和相关联的激发光学器件132进行照射/激发。发射光学器件116从样品收集发射光112并将发射光112引导到光检测器108。光检测器108将这些光信号转换成电信号(检测器信号或测量信号)并将电信号传输到信号处理电路，如上所述，信号处理电路诸如可以通过样品分析设备100的计算装置136提供。在多个样品的情况下，可以移动样品支撑件104(诸如通过使用如上所述的样品载体110等)以依次地将每个添加样品与用于实验的光学器件对准，由此依次从所有样品得到测量值。

图2是根据一些实施例的光检测器(或光检测器组件)208的实例的分解图。图3是处于组装形式的光检测器208的侧剖视图。光检测器208通常可以包括PMT装置(或PMT模块)242、热电(或珀尔帖)冷却装置244、散热器246和导热护罩248。冷却装置244可以位于PMT装置242与散热器246之间，使得PMT装置242与冷却装置244的冷侧热接触，并且散热器246与冷却装置244的热侧热接触。如下文进一步描述的，护罩248可以在与散热器246热接触。如下文进一步描述的，光检测器208还可以包括绝热材料，诸如定位和构造为将PMT装置242热隔离的绝热结构250。

在本发明的上下文中，如果两个部件中的一个部件能够将热量传递到另一部件，则这两个部件彼此处于“热接触”。在这两个部件之间不存在明显削弱这两个部件之间的热交换的中间绝热阻隔层(insulating barrier)(例如，真空阻隔层或其它导热不良的阻隔层)。通常，彼此热接触的两个部件也在空间上彼此接近。然而，两个部件之间的距离没有特别的限制。彼此热接触的两个部件可以彼此物理接触或者可以不彼此物理接触。因此，取决于实施例，热传递的模式可能需要对流和/或传导(以及辐射)。

PMT装置242可以如上文结合图1所述的那样构造。PMT装置242至少包括PMT，即，至少为真空管本身。一些实施例可以提供包括外部检测器壳体252的PMT模块，外部检测器壳体252包封PMT装置242的真空管。检测器壳体252可以由适当的导热材料(例如，金属板)构成。检测器壳体252包括用于允许要测量的发射光进入的光输入开口254。PMT装置242还可以包括向PMT装置242提供低压电力并且向测量电子器件提供信号线的连接器线缆256。可以通过位于检测器壳体252内部的电路生成施加到PMT管的高压。PMT装置242可以包括位于PMT装置242的后端处用于安置和定位连接器线缆256的线缆支架258(例如，一个或多个托架)。线缆支架258可以由适当的导热材料(例如，金属板)构成，并且定位为与散热器246热接触。例如，线缆支架258可以与散热器246直接物理接触。

为了参考、描述和说明，可以将PMT装置242视为包括作为光输入侧(光输入开口254所在的位置)的前侧，即，接收待测光的一侧。PMT装置242还包括与前侧相反的背侧(后侧)、在前侧与背侧之间的顶(上)侧、与顶侧相反的底(下)侧、以及在前侧与背侧之间且也在顶侧与底侧之间的两个相反的侧向侧。术语前、背、顶、底、侧向等仅仅是与图2和图3的视角一致的相对术语，而不将PMT装置242限定于任何特定的取向。此外，这种术语不将PMT装置242限于任何特定的形状。PMT装置242通常可以具有任何形状。如本文所使用的，除非另有说明或上下文以其它方式说明，否则术语“侧”可以与诸如端、表面、壁或片材等其它术语互换使用。前述内容适用于本文所述的任何其它装置或部件。

冷却装置244通常可以是产生可有效地使热量远离PMT装置242传输的温度梯度的任何装置。在一些实施例中，冷却装置244是主动冷却装置，特别是主动控制的冷却装置。例如，冷却装置244可以是利用热电效应(或珀尔帖效应)产生从装置的一侧(冷侧)指向装置的另一侧(热侧)的热流的热电(珀尔帖)装置。为此，冷却装置244可以具有已知的热电装置构造。例如，冷却装置244可以包括p型和n型半导体的交替组，p型和n型半导体的交替组定位为彼此热并联、彼此电串联并且位于两个平行导热板之间。通过向半导体的自由端施加电压、导致直流(DC)电流流过半导体的结部(junction)并且引起热电效应，从而生成从一个板到另一个板的热梯度。在一些实施例中，冷却装置244可以包括协同操作的两个或更多个热电冷却单元以提供累积冷却效果。由于热电装置的紧凑性、不含移动部件以及精确的温度控制，因此热电装置在本实施例中是有益的。然而，其它实施例可以利用其它类型的冷却装置。如所举实施例所示，冷却装置244的冷侧可以与PMT装置242的底侧(例如，检测器壳体252的底侧)直接物理接触，并且冷却装置244的热侧可以与散热器246直接物理接触。

散热器246通常构造为吸收由冷却装置244的热侧散发的热量，并且构造为用于将光检测器208的与散热器246热接触的其它部件保持在足以防止在这些部件上凝结的温度。为了这些目的，在一些实施例中并且如图所示，散热器246可以是或包括通过由适当的导热材料(例如，金属板)构成的壁(或多个壁)形成的敞开管道结构。空气流过散热器246，从而将热量运离壁(多个壁)。气流可以通过风扇或鼓风机辅助或可以不通过风扇或鼓风机辅助。在一些实施例中，散热片260可以从壁(多个壁)延伸到散热器246的内部，以通过增加暴露于气流的表面积来增强热传递。在一些实施例中，在PMT装置242的操作期间，可以将散热器246在大致全部时间保持在大致环境温度(例如，室温)。

护罩248对保护PMT装置242免受电磁场影响是有益的。另外，护罩248构造为(尺寸设定为、成形为、定位为)：确保光检测器208(特别是PMT装置242)的冷表面不暴露于气流，从而确保没有容易凝结的冷表面。为此，护罩248大致包封PMT装置242。在图示的实例中，护罩248包括：实心的壁或片材，除了在前侧处具有开口从而不阻挡进入PMT装置242的发射光的光学路径以外，实心的壁或片材在所有侧上包封(包围)PMT装置242；在背侧处的开口或馈通部(feedthrough)(未示出)，其容纳联接到PMT装置242的连接器线缆256；以及在冷却装置244直接面向PMT装置242的底侧处的开口。因此，在本上下文中，术语“大致”指的是除了需要用于容纳光学路径、电路径(多个电路径)和传热路径(多个传热路径)(至冷却装置244)的位置以外，护罩248完全包封PMT装置242。护罩248还可以包封冷却装置244的至少一部分。例如，在本实施例中，护罩248包封冷却装置244的侧向侧。

护罩248可以由适当的导热材料(例如，金属板)构成。护罩248与散热器246热接触，诸如如所示实施例中那样通过与散热器246直接物理接触。例如，在冷却装置244夹置在PMT装置242和散热器246之间的本实施例中，护罩248的一个或两个侧向侧可以延伸经过冷却装置244的侧向侧并且与散热器246的一个或多个对应的侧向侧处于重叠关系。通过将护罩248的侧向侧(多个侧向侧)紧固或附着于散热器246(诸如通过使用螺钉)，可以增强直接接触。通过这种构造，护罩248使PMT装置242热隔离，并且温热的散热器246使护罩248保持温热，从而防止护罩248上的凝结。以这种方式，光检测器208的所有冷却部件(包括通过安置在PMT装置242处或安置为紧邻PMT装置242而被间接地冷却的部件)被加热到至少环境温度。这提供了在防止凝结的同时对PMT装置242进行冷却的解决方案。此外，在使光检测器208保持紧凑(这对于样品分析设备100是有利的)的情况下实现了该解决方案。如图2和图3所示，光检测器208的包络面或形状因子(form factor)(即，光检测器208所占据的整个空间)可以由护罩248和散热器246的最外侧尺寸限定。在一些实施例中，护罩248在任何方向(例如，长度、宽度、高度)上的最大尺寸为约200毫米(mm)以下，或者在另一实施例中为150mm以下，或在另一实施例中为100mm以下。作为一个非限定性实例，参考图3，PMT装置242可以具有50mm的长度A和22mm的高度B。在本实例中，护罩248可以具有80mm的长度C和35mm的高度D，并且在该实例中长度C是最大尺寸。

在一些实施例中，光检测器208可以包括绝热材料，绝热材料进一步使PMT装置242热隔离并防止凝结，但不增大由护罩248和散热器246建立的包络面。例如，在所示实施例中，光检测器208包括绝热结构250。绝热结构250成形为覆盖PMT装置242的除了直接暴露于冷却装置244的底侧之外的所有侧面。因此，在该实施例中，绝热结构250通常位于PMT装置242与护罩248之间。绝热结构250包括与检测器壳体252的光输入开口254对准的光输入开口，以允许要由PMT装置242测量的发射光进入。在一些实施例中，绝热结构250的光输入开口可以被构造为保持透镜、光导或其它光学器件部件。绝热结构250可以由任何适当的绝热材料构成，诸如软质泡沫材料(例如，具有开孔结构的适当绝热聚合物)等。绝热结构250可以以与关于护罩248的上述方式相似的方式大致包封PMT装置242。

在一些实施例中，光检测器208可以包括另一类型的绝热材料。例如，在所示实施例中，添加由密封胶261(图3)构成的层或结构，从而包封PMT装置242或包封PMT装置242和绝热结构250(如果有的话)这两者。因此，在该实施例中，密封胶261通常位于PMT装置242与护罩248之间，或位于绝热结构250(如果有的话)与护罩248之间。密封胶261可以为PMT装置242的内部提供免受周围环境条件影响的可选或额外的保护。因此，在一些实施例中，光检测器208可以包括诸如绝热结构250或密封胶261等绝热材料，而在其它实施例中，光检测器208可以包括第一绝热材料(例如，绝热结构250)和第二绝热材料(例如，密封胶261)。

光检测器208还可以包括光输入透镜262，光输入透镜262构造为将要测量的光引导至PMT装置242的光电阴极。为此，将光输入透镜262定位为与通向PMT装置242的内部的开口(多个开口)对准。光输入透镜262可以通过气隙264(图3)与PMT装置242的前端间隔开。光输入透镜262可以通过光输入组件266固定在适当位置。光输入组件266可以包括具有安置光输入透镜262的通孔的透镜保持件268。在所示实例中，光输入透镜262安置在两个O形环密封件270之间，并且光输入透镜262的位置通过保持环272固定。透镜保持件268可以由适当的导热材料(例如，金属板)构成，并且定位为与散热器246通过例如直接物理接触而热接触。利用该构造，透镜保持件268可以保持温热以防止凝结。

光检测器208还可以包括用于监测PMT装置242的温度的温度传感器274。例如，温度传感器274可以安装在外部检测器壳体252上。可以提供温度传感器274以通过向温度控制器(例如，温度控制电路)输出反馈(温度测量)信号来控制PMT装置242的冷却，该温度控制器例如可以是上述计算装置136(图1)的一部分。基于所接收到的温度测量信号(多个温度测量信号)，诸如通过对所测温度与预定设定点温度进行比较、利用已知逻辑电路等，温度控制电路随后可以确定施加到冷却装置244的输入电压或电流。然后，温度控制电路可以向与冷却装置244连通的电源发送适当的控制信号。

图4是根据另一实施例的光检测器(或光检测器组件)408的实例的侧剖视图。光检测器408的许多部件或特征可以与在上文中描述且在图2和图3中示出的光检测器208相同或类似。因此，这种部件或特征在图4中以与图2和图3中所采用的附图标记相同的附图标记表示，并且不重复描述这些部件或特征。

在图4中，PMT装置242的管未被封装在外部检测器壳中，而是安置在PMT装置242的PMT保持件476中。PMT保持件476可由诸如金属等适当的导热材料构成。PMT装置242经由PMT保持件476的底侧与冷却装置244的冷侧热接触。如图所示，PMT保持件476可与冷却装置244直接物理接触。另外，在本实施例中，PMT装置242的倍增器电极通过例如连接器引脚与适当的基板478上的电路联接。基板478可以是例如印刷电路板(PCB)或印刷电路板组件(PCBA)。低压线缆256和高压线缆408可以与基板478连接以向PMT装置242提供适当的电压。

应当理解的是，本文描述的过程、子过程和过程步骤中的一个或多个可以通过硬件、固件、软件或硬件、固件、软件中的两个或更多个的组合在一个或多个电子或数字控制装置上实施。软件可以存在于适当的电子处理部件或系统(例如，图1中示意性地描绘的计算装置136)的软件储存区(未示出)中。软件存储器可以包括用于实施逻辑功能(即，可以以诸如数字电路或源代码等数字形式或者以诸如模拟源(诸如模拟电信号、声音信号或视频信号等)等模拟形式实现的“逻辑”)的可执行指令的有序表。指令可以在处理模块内执行，处理模块包括例如一个或多个微处理器、通用处理器、处理器的组合、数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)。此外，示意图描述了具有不受功能的架构或物理布局限制的物理(硬件和/或软件)实施方式的功能的逻辑划分。本文描述的系统的实例可以以各种构造来实现，并且在单个硬件/软件单元中或在单独的多个硬件/软件单元中作为硬件/软件部件来操作。

可执行指令可以被实现为具有存储在其中的指令的计算机程序产品，计算机程序产品在被电子系统(例如，图1中的计算装置136)的处理模块执行时，引导电子系统执行指令。计算机程序产品可以选择性地包含在任何非暂时性计算机可读存储介质中，以被指令执行系统、设备或装置使用或与指令执行系统、设备或装置关联地使用，指令执行系统、设备或装置例如为基于电子计算机的系统、包含处理器的系统或可以从指令执行系统、设备或装置选择性地获取指令并执行该指令的其它系统。在本发明的上下文中，计算机可读存储介质是可以存储被指令执行系统、设备或装置使用或与指令执行系统、设备或装置关联地使用的程序的任何非暂时性装置。非暂时性计算机可读存储介质可以选择性地为例如电的、磁的、光的、电磁的、红外的或半导体的系统、设备或装置。非暂时性计算机可读介质的更具体实例的非穷举列表包括：具有一个或多个线材的电连接(电的)；便携式计算机磁盘(磁的)；随机存取存储器(电的)；只读存储器(电的)；诸如闪速存储器等可擦除可编程只读存储器(电的)；诸如CD-ROM、CD-R、CD-RW等光盘存储器(光的)；以及数字通用光盘存储器，即，DVD(光的)。应注意到，非暂时性计算机可读存储介质甚至可以是在其上打印程序的纸张或其它适当的介质，这是由于程序可以经由以下方式而电子化地获得：例如，对纸张或其它介质进行光学扫描，然后在必要时以适当方式编译、解释或以其它方式处理，随后存储在计算机存储器或机器存储器中。

还应理解的是，本文使用的术语“信号通信”是指两个或多个系统、装置、元件、模块或子模块能够经由沿某些类型的信号路径行进的信号而彼此通信。信号可以是沿第一和第二系统、装置、部件、模块或子模块之间的信号路径从第一系统、装置、部件、模块或子模块向第二系统、装置、部件、模块或子模块传达信息、电力或能量的通信信号、电力信号、数据信号或能量信号。信号路径可以包括物质的、电的、磁的、电磁的、电化学的、光的、有线的或无线的连接。信号路径还可以包括在第一和第二系统、装置、部件、模块或子模块之间的附加系统、装置、部件、模块或子模块。

更一般地，本文使用诸如“通信”和“进行通信”(例如，第一部件与第二部件“通信”或第一部件与第二部件“进行通信”)等术语，以表示两个或更多个部件或元件之间的结构的、功能的、机械的、电的、信号的、光的、磁的、电磁的、离子的或流体的关系。因此，实际上一个部件被描述为与第二部件通信并不意味着排除了以下可能性：附加部件可以出现在第一部件与第二部件之间和/或附加部件可以与第一部件和第二部件可操作地相关联或接合。

应理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以对本发明的各个方面或细节作出改变。此外，前述描述仅意在说明的目的，而并非意在限制的目的，本发明由权利要求限定。

Claims (25)

1.一种光检测器，包括：

冷却装置，其包括冷侧和热侧，并且构造为将热量从所述冷侧传递到所述热侧；

光电倍增管(PMT)装置，其与所述冷侧热接触，所述PMT装置包括PMT、提供进入所述PMT的光学路径的光输入部以及包封所述PMT的外壳，所述外壳包括面向所述冷侧的底侧；

散热器，其与所述热侧热接触；以及

导热的护罩，其包封所述PMT装置，所述护罩包括供所述光学路径穿过的开口，其中，所述护罩与所述散热器热接触，使得所述散热器将热量传递到所述护罩，

其中所述散热器包括：由壁形成的敞开管道结构，以及从所述壁延伸到所述散热器的内部的散热片，并且

其中所述护罩与所述散热器物理接触，使得由所述冷却装置传递到所述热侧的热传输到所述散热器的所述壁，以加热包封所述PMT装置的所述护罩。

2.根据权利要求1所述的光检测器，其中，所述冷却装置为热电冷却装置。

3.根据权利要求1所述的光检测器，其中，所述底侧与所述冷侧直接接触。

4.根据权利要求1所述的光检测器，其中，所述护罩与所述散热器的所述管道结构的所述壁直接接触。

5.根据权利要求1所述的光检测器，其中，所述护罩具有200毫米以下的最大尺寸。

6.根据权利要求1所述的光检测器，其中，所述冷却装置位于所述PMT装置与所述散热器之间，并且所述护罩包封所述冷却装置的至少一部分。

7.根据权利要求1所述的光检测器，包括位于所述PMT装置与所述护罩之间的绝热材料。

8.根据权利要求7所述的光检测器，其中，所述绝热材料包封所述PMT并且包括供所述光学路径穿过的开口。

9.根据权利要求7所述的光检测器，其中，所述绝热材料包括泡沫或密封胶或者泡沫和密封胶这两者。

10.根据权利要求7所述的光检测器，其中，所述绝热材料包括位于所述PMT与所述护罩之间的第一绝热材料以及位于所述第一绝热材料与所述护罩之间的第二绝热材料。

11.根据权利要求1所述的光检测器，包括光输入组件和光输入透镜，所述光输入透镜通过所述光输入组件定位成与所述PMT的所述光输入部光学对准。

12.根据权利要求11所述的光检测器，其中，所述光输入组件与所述散热器热接触。

13.根据权利要求1所述的光检测器，包括构造为测量所述PMT的温度的温度传感器。

14.一种样品分析设备，包括：

根据权利要求1所述的光检测器；

样品支撑件，其构造为支撑样品；以及

发射光学器件，其构造为将从所述样品发射的发射光引导到所述光检测器。

15.根据权利要求14所述的样品分析设备，包括：光源，其构造为生成激发光；以及激发光学器件，其构造为将所述激发光引导到所述样品。

16.根据权利要求14所述的样品分析设备，包括温度控制器，所述温度控制器构造为从所述光检测器接收温度测量信号并且基于所述温度测量信号控制所述冷却装置。

17.一种用于分析样品的方法，所述方法包括：

操作根据权利要求1所述的光检测器的所述冷却装置以冷却所述PMT，其中，将热量传递到所述护罩以防止所述光检测器上或所述光检测器中的凝结；

从样品诱导光的发射；以及

将从所述样品发射的光传输到所述光检测器。

18.根据权利要求17所述的方法，包括通过向所述冷却装置施加电力来控制从所述PMT到所述冷却装置的热传递。

19.根据权利要求18所述的方法，包括测量所述PMT的温度，其中，基于所测得的温度来控制热传递。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，诱导光的发射包括：向所述样品添加试剂或利用激发光照射所述样品或者前述两者。

21.根据权利要求17所述的方法，其中，在放置有所述样品和所述光检测器的样品分析设备中完成操作所述冷却装置、诱导光的发射以及传输所述光。

22.根据权利要求21所述的方法，包括将所述样品引入到所述样品分析设备中。

23.一种用于分析样品的方法，所述方法包括：

操作包括光电倍增管(PMT)装置的光检测器，所述PMT装置包括PMT以及包封所述PMT的外壳，所述外壳包括提供进入所述PMT的光学路径的光输入部；

通过将热量从所述PMT传递到散热器来冷却所述PMT，所述散热器包括：由壁形成的敞开管道结构，以及从所述壁延伸到所述散热器的内部的散热片，所述壁形成了包封所述PMT装置的导热的护罩；

将热量从所述散热器传递到包封所述PMT的导热的护罩，以防止所述PMT上或所述PMT中的凝结，其中所述护罩与所述散热器物理接触，使得从所述散热器传递的热传输到所述散热器的壁，以加热包封所述PMT装置的所述护罩；

使空气流过所述管道的内部；

从样品诱导光的发射；以及

将从所述样品发射的光通过所述护罩中的开口传输到所述PMT。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，冷却所述PMT包括操作位于所述PMT与所述散热器之间的冷却装置。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，绝热材料位于所述PMT与所述护罩之间。

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