CN108957518B - 一种粒子探测器的外壳 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粒子探测器的外壳，该技术方案在粒子探测器自身结构的基础上匹配了导热胶、风扇以及导热风道三个核心散热模块。其中导热胶以其优异的散热性能和卓越的粘接强度，与发热芯片直接贴合，有效促进芯片散热；双侧风扇使探测器内部气体流动，促进探测器内、外实现热交换，用于保证探测器温度稳定均匀，并且有一定的冷却作用；导热风道以高效率的方式实现对探测器热量的传送，采用蛇形全覆盖风道，能使探测器的散热面积最大化，可最大程度实现给探测器散发热量。该设计能在粒子探测器通电工作后，有效提升系统信噪比、降低电学模块发热，最终提升成像系统的时空分辨率和灵敏度，降低部件更换成本，提高系统安全性和稳定性。

Description

一种粒子探测器的外壳

技术领域

本发明涉及用电器散热技术领域，进一步涉及粒子探测器的散热结构改进，具体涉及一种粒子探测器的外壳。

背景技术

粒子探测器的散热一直是研究者普遍关心的问题。如果粒子探测器的散热效果不良，将会导致功耗与热噪声增大、信号质量下降等问题，从而影响整体工作性能。现有技术中粒子探测器主要依靠被动式的辐射散热，当探测器功率提升或运行时间较长时，散热效率难以达到需求，导致内部热量积聚，从而影响装置的运行状态。在这种情况下，有研究者尝试改进粒子探测器的散热性能，但由于粒子探测器自身空间有限且内部结构精密，因此不具有增设独立散热机构的条件，导致水冷机构、气流循环通道等难以应用于粒子探测器中；此外，对粒子探测器的散热结构设计中，应当有所侧重，尤其对发热量较大的半导体原件应当匹配独立散热手段，而现有技术的相关装置缺乏此类针对性设计。

基于以上现有技术，有必要围绕粒子探测器的自身结构，因地制宜的开发一种专用散热机构，使粒子探测器中的各种带电元件部件工作在合适的温度，减少热噪声，从而保证装置运行的稳定性。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种粒子探测器的外壳，以解决现有技术中粒子探测器的散热效果不良的技术问题。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种粒子探测器的外壳，包括壳体，腔体，芯片，其中壳体内部具有一腔体，芯片位于所述腔体中；同时，还包括导热胶，风扇，导热风道，基座，所述基座位于壳体的内壁上，芯片丝接于基座上，芯片的表面上贴附有导热胶，所述壳体的表面上开设有若干导热风道，每个导热风道的末端处具有一风扇，所述风扇内嵌于壳体中，所述风扇与基座连接，所述风扇的顶端与壳体的表面持平，导热风道的底端低于风扇的顶端，所述风扇的扇叶旋转平面与导热风道末端的竖直截面具有30～60°的夹角。

作为优选，所述导热风道由相互间隔排列的若干直线槽和若干半圆弧槽组成，所述直线槽与半圆弧槽首尾依次连接。

作为优选，直线槽和半圆弧槽的宽度均为3mm。

作为优选，壳体呈长方体形状，其长度、宽度、高度分别为130mm、102mm和28mm。

作为优选，芯片具有一矩形的上表面，所述上表面的长度和宽度分别为127mm和50mm。

作为优选，导热胶呈矩形，其长度和宽度分别为50mm和35mm。

作为优选，所述风扇的直径为25mm，风扇的工作电压为5V，工作电流为0.23A。

作为优选，芯片、导热胶、基座各有2个，2个芯片之间、2个导热胶之间以及2个基座之间均呈轴对称关系；风扇有2个，所述2个风扇各自均同时与2个基座连接，所述2个风扇位于芯片的两侧。

在以上技术方案中，所述的导热胶呈薄片状，实际应用中可以优选为添加了铁氧体合成的硅橡胶，从而赋予其吸收电磁辐射的功能，此类导热胶在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率，可以吸收电磁辐射，还具有优异的耐高低温性能，以及良好的电绝缘性能，以达到抑制辐射噪声及消除电子器件的内部电磁波干扰的目的。导热胶片与探测器芯片直接贴合，既具有优异的密封性、又具有优异的粘接和导热作用，能有效增加探测器在使用过程中的安全系数。

所述的风扇是指安装在壳体中、位于芯片两侧的圆形小风扇，工作方式为直流供电，功耗较低，节能高效。在本发明中，风扇不仅能直接促进探测器内外实现热交换，而且，由于其顶端高于蛇形导热风道的底端，因此风扇吹出的气流可沿蛇形导热风道流动，从而促进导热风道中热量的释放。

所述的导热风道是指探测器外壳表面的均匀分布的蛇形沟槽，沟槽的宽度为3mm，采用蛇形设计可以使散热面积最大化，实现最高效率的散热性能。

本发明提供了一种粒子探测器的外壳，该技术方案在粒子探测器自身结构的基础上匹配了导热胶、风扇以及导热风道三个核心散热模块。其中导热胶以其优异的散热性能和卓越的粘接强度，与发热芯片直接贴合，为探测器在使用过程中的稳定起到保障作用，提高探测器的使用性能及寿命；风扇可以通过扇叶转动而扰动探测器内部气体流动，使探测器内部与外部进行热交换，用于保证探测器温度稳定均匀，并且有一定的冷却作用，且本设计为双侧风扇，固定在探测器的外壳两边，并留有一定的空气流动空间，与风道结合一起为探测器散热；导热风道用于以高效率的方式实现对探测器热量的传送，采用蛇形全覆盖风道，能使散热面积最大化，可最大程度实现给探测器散发热量。该设计能在粒子探测器通电工作后，有效地提升系统信噪比、降低电学模块发热，最终提升成像系统的时空分辨率和灵敏度，降低部件更换成本，提高系统安全性和稳定性。

本发明的有益效果集中体现在以下几方面：(1)更好的系统信噪比；(2)有效的降低电学模块发热；(3)更好的系统时空分辨率和灵敏度；(4)部件更换成本明显降低；(5)更好的系统安全性与稳定性。通过采用本发明的粒子探测器的外壳，能在粒子探测器通电工作后，高效的为探测器芯片散发热量。由于该设计采用的导热胶性能优异且价格便宜，导热风道设计高效新颖，因此具有更佳的普适性和实用性。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明从侧向观测的内部结构示意图；图中虚线部分为该视角下被遮挡的风扇轮廓；

图3是本发明导热风道的局部结构示意图；

图中：

1、壳体 2、腔体 3、芯片 4、导热胶

5、风扇 6、导热风道 61、直线槽 62、半圆弧槽。

7、基座。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

一种粒子探测器的外壳，如图1～3所示，包括壳体1，腔体2，芯片3，其中壳体1内部具有一腔体2，芯片3位于所述腔体2中；同时，还包括导热胶4，风扇5，导热风道6，基座7，所述基座7位于壳体1的内壁上，芯片3丝接于基座7上，芯片3的表面上贴附有导热胶4，所述壳体1的表面上开设有若干导热风道6，每个导热风道6的末端处具有一风扇5，所述风扇5内嵌于壳体1中，所述风扇5与基座7连接，所述风扇5的顶端与壳体1的表面持平，导热风道6的底端低于风扇5的顶端，所述风扇5的扇叶旋转平面与导热风道6末端的竖直截面具有30～60°的夹角。其中，所述导热风道6由相互间隔排列的若干直线槽61和若干半圆弧槽62组成，所述直线槽61与半圆弧槽62首尾依次连接；直线槽61和半圆弧槽62的宽度均为3mm；壳体1呈长方体形状，其长度、宽度、高度分别为130mm、102mm和28mm；芯片3具有一矩形的上表面，所述上表面的长度和宽度分别为127mm和50mm；导热胶4呈矩形，其长度和宽度分别为50mm和35mm；所述风扇5的直径为25mm，风扇5的工作电压为5V，工作电流为0.23A；芯片3、导热胶4、基座7各有2个，2个芯片3之间、2个导热胶4之间以及2个基座7之间均呈轴对称关系；风扇5有2个，所述2个风扇5各自均同时与2个基座7连接，所述2个风扇5位于芯片3的两侧。

该装置的工作原理如下：该技术方案在粒子探测器自身结构的基础上匹配了导热胶4、风扇5以及导热风道6三个核心散热模块。其中导热胶4以其优异的散热性能和卓越的粘接强度，与芯片3直接贴合，为探测器在使用过程中的稳定起到保障作用，提高探测器的使用性能及寿命；风扇5可以通过扇叶转动而扰动壳体1内部气体流动，使腔体2与外部进行热交换，用于保证探测器温度稳定均匀，并且有一定的冷却作用，且本设计为双侧风扇5，固定在探测器的外壳两边，并留有一定的空气流动空间，与风道结合一起为探测器散热；导热风道6用于以高效率的方式实现对探测器热量的传送，采用蛇形全覆盖风道，能使壳体1散热面积最大化，可最大程度实现给探测器散发热量。该设计能在粒子探测器通电工作后，有效地提升系统信噪比、降低电学模块发热，最终提升成像系统的时空分辨率和灵敏度，降低部件更换成本，提高系统安全性和稳定性。

实施例2

一种粒子探测器的外壳，如图1～3所示，包括壳体1，腔体2，芯片3，其中壳体1内部具有一腔体2，芯片3位于所述腔体2中；同时，还包括导热胶4，风扇5，导热风道6，基座7，所述基座7位于壳体1的内壁上，芯片3丝接于基座7上，芯片3的表面上贴附有导热胶4，所述壳体1的表面上开设有若干导热风道6，每个导热风道6的末端处具有一风扇5，所述风扇5内嵌于壳体1中，所述风扇5与基座7连接，所述风扇5的顶端与壳体1的表面持平，导热风道6的底端低于风扇5的顶端，所述风扇5的扇叶旋转平面与导热风道6末端的竖直截面具有30～60°的夹角。其中，所述导热风道6由相互间隔排列的若干直线槽61和若干半圆弧槽62组成，所述直线槽61与半圆弧槽62首尾依次连接。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种粒子探测器的外壳，包括壳体(1)，腔体(2)，芯片(3)，其中壳体(1)内部具有一腔体(2)，芯片(3)位于所述腔体(2)中；其特征在于：还包括导热胶(4)，风扇(5)，导热风道(6)，基座(7)，所述基座(7)位于壳体(1)的内壁上，芯片(3)丝接于基座(7)上，芯片(3)的表面上贴附有导热胶(4)，所述壳体(1)的表面上开设有若干导热风道(6)，每个导热风道(6)的末端处具有一风扇(5)，所述风扇(5)内嵌于壳体(1)内腔中，所述风扇(5)与基座(7)连接，所述风扇(5)的顶端与壳体(1)的表面持平，导热风道(6)的底端低于风扇(5)的顶端，所述风扇(5)的扇叶旋转平面与导热风道(6)末端的竖直截面具有30～60°的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种粒子探测器的外壳，其特征在于所述导热风道(6)由相互间隔排列的若干直线槽(61)和若干半圆弧槽(62)组成，所述直线槽(61)与半圆弧槽(62)首尾依次连接。

3.根据权利要求2所述的一种粒子探测器的外壳，其特征在于直线槽(61)和半圆弧槽(62)的宽度均为3mm。

4.根据权利要求1所述的一种粒子探测器的外壳，其特征在于壳体(1)呈长方体形状，其长度、宽度、高度分别为130mm、102mm和28mm。

5.根据权利要求1所述的一种粒子探测器的外壳，其特征在于芯片(3)具有一矩形的上表面，所述上表面的长度和宽度分别为127mm和50mm。

6.根据权利要求1所述的一种粒子探测器的外壳，其特征在于导热胶(4)呈矩形，其长度和宽度分别为50mm和35mm。

7.根据权利要求1所述的一种粒子探测器的外壳，其特征在于所述风扇(5)的直径为25mm，风扇(5)的工作电压为5V，工作电流为0.23A。

8.根据权利要求1所述的一种粒子探测器的外壳，其特征在于芯片(3)、导热胶(4)、基座(7)各有2个，2个芯片(3)之间、2个导热胶(4)之间以及2个基座(7)之间均呈轴对称关系；风扇(5)有2个，所述2个风扇(5)各自均同时与2个基座(7)连接，所述2个风扇(5)位于芯片(3)的两侧。

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