CN210249861U - 一种pet探测器散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种PET探测器散热结构，涉及医疗影像设备技术领域，安装于所述探测器单元阵列的载板表面，包括依次覆于所述载板表面的第一导热层和第二导热层、安装于第二导热层表面的结构主体、安装于结构主体内部一端的离心风扇、以及安装于结构主体内部的第一散热片；所述离心风扇包括进风侧和出风侧，所述出风侧与第一散热片对向设置；所述第一导热层为柔性绝缘导热材料；所述第二导热层为长宽方向超高导热系数导热材料，所述第二导热层的长宽分别与所述探测器单元阵列的长宽相匹配。能将PCB载板上发热器件产生的热量迅速传递至冷却散热系统，提高散热效果。

Description

一种PET探测器散热结构

技术领域

本实用新型涉及医学影像设备技术领域，尤其涉及一种PET探测器散热结构。

背景技术

PET（正电子发射断层成像）是一种核医学成像设备，其应用正电子技术，可获得病变部位的功能代谢情况，对指导肿瘤、心脏、脑部疾病的诊治具有重要作用。

其中探测器是PET系统的核心器件，探测器根据探测到的γ光子湮灭符合事件来判断人体内放射性同位素的湮灭位置和强度，从而通过一系列的重建算法得出放射性同位素的分布图像。

PET探测器由若干探测器单元构成的阵列，以及相应的电子信号处理系统封装而成。其中，探测器单元10由闪烁晶体11，耦合有SiPM（硅光电倍增管）的PCB载板12构成，如图1所示。

其中SiPM（硅光电倍增管）的能量分辨率和时间分辨率特性具有强烈的温度依赖性，在较低的温度下使用SiPM，能够提高这些特性。同时，探测器中各处SiPM之间的温差应尽可能的小，以利于提高系统整体性能的均一性和稳定性。

现有技术当中，往往使用单一的风冷系统或水冷系统来减小发热器件工作时产生的热量对SiPM的影响，前者散热能力较差，出风侧和进风侧温差较大，位于出风侧下方的探测器单元温度较高；后者结构复杂，需设置额外的水循环系统。

基于此，本申请人对此进行专门研究，开发出一种PET探测器散热结构，本案由此产生。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种PET探测器散热结构，能将PCB载板上发热器件产生的热量迅速传递至冷却散热系统，提高散热效果。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种PET探测器散热结构，安装于所述探测器单元阵列的载板表面，包括依次覆于所述载板表面的第一导热层和第二导热层、安装于第二导热层表面的结构主体、安装于结构主体内部一端的离心风扇、以及安装于结构主体内部的第一散热片；所述离心风扇包括进风侧和出风侧，所述出风侧与第一散热片对向设置；所述第一导热层为柔性绝缘导热材料，所述第二导热层为长宽方向超高导热系数导热材料，所述第二导热层的长宽分别与所述探测器单元阵列的长宽相匹配。

作为优选，还包括安装于所述结构主体内部另一端的电子制冷组件，所述电子制冷组件包括固定板、安装于固定板一侧的制冷片、安装于固定板另一侧的第二散热片；所述制冷片包括冷面和热面，所述冷面与结构主体底面贴合。

作为优选，所述制冷片采用半导体制冷片。

作为优选，所述第一导热层采用导热系数为1-12W/m•K的硅导热凝胶垫；所述第二导热层采用长宽方向导热系数为500-2000W/m•K、厚度方向导热系数为1-12W/m•K的石墨片，所述第二导热层的厚度为0.5-3mm。

作为优选，所述结构主体采用高导热率金属材料。大于100W/m•K的金属材料可界定为高导热率金属材料。

作为优选，优选所述第一导热层的导热系数为5 W/m•K、第二导热层长宽方向导热系数为1800 W/m•K、厚度方向导热系数为5 W/m•K。

本实用新型原理及能实现的技术效果：利用第一导热层的材料特性克服了石墨材料厚度太薄、可压缩量太小无法贴合各个不同高度发热器件以及石墨材料不绝缘的问题，又利用了第二导热层的材料长宽方向具有超高导热系数的特性，使热量能够迅速在整个探测器单元构成的阵列面内扩散，减小了面内的温度梯度，从而使位于进风侧和出风侧下方的探测器单元具有较小的温度差。

（1）本实用新型结合使用柔性绝缘导热材料和在长宽方向具有超高导热系数的导热材料，将PCB载板上发热器件产生的热量迅速且均匀地传递至散热系统。

（2）本实用新型结合使用风冷和电子制冷，位于进风侧和出风侧下方的探测器单元之间的温差较小，很好的保持了探测器模块中个SiPM的温度均匀性。

（3）本实用新型不需要使用传统的水冷，因此不需要复杂的水冷系统，只需要简单的高导材料导热层、风扇和电子制冷器件，结构紧凑、简单且可靠，成本低廉。

附图说明

图1为本实施例一种PET探测器散热结构中单个晶体的结构示意图；

图2为本实施例一种PET探测器散热结构的整体结构示意图；

图3为本实施例一种PET探测器散热结构的截面图；

图4为本实施例一种PET探测器散热结构中电子制冷组件的结构示意图。

标注说明：探测器单元10、闪烁晶体11、PCB载板12、第一导热层21、结构主体22、第一散热片221、第二导热层23、离心风扇24、进风侧241、出风侧242、电子制冷组件25、制冷片251、第二散热片252。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的揭露，兹提供了一个实施例，并结合附图作如下详细说明：

如图1-3所示，本实施例一种PET探测器散热结构，安装于探测器单元10阵列的PCB载板12表面，包括依次覆于PCB载板12表面的第一导热层21和第二导热层23、安装于第二导热层23表面的结构主体22、安装于结构主体22内部一端的离心风扇24、以及安装于结构主体22内部的第一散热片221；第一散热片221可以是独立安装的散热片，也可以直接在结构主体22上加工制出的。在本实施例中，第一散热片221直接通过在结构主体22上开槽制出。

离心风扇24包括进风侧241和出风侧242，出风侧242与第一散热片221对向设置；第一导热层21为柔性绝缘导热材料，第二导热层23为长宽方向超高导热系数导热材料。由于柔性绝缘导热材料具有自粘性和较高的可压缩性，可补偿探测器单元10的PCB载板12上不同发热器件的高度差，可较好地铺贴于PCB载板12表面，增大热接触面积，因此可以提升散热效果。因此利用第一导热层21的材料特性克服了石墨材料厚度太薄、可压缩量太小无法贴合各个不同高度发热器件以及石墨材料不绝缘的问题。长宽方向具有超高导热系数的导热材料设置于柔性绝缘导热材料与结构主体22之间，其长宽尺寸与柔性绝缘导热材料的长宽相匹配。两种材料结合，可以同时利用两种导热材料的特性，能将探测器单元10的PCB载板12上发热器件产生的热量，迅速传导至结构主体22，通过主体结构的冷却散热系统（离心风扇24和散热片）与外界环境进行热交换，提高散热效果。

如图1和4所示，本实施例优选的还包括安装于结构主体22内部另一端（远离离心风扇24的一端）的电子制冷组件25，电子制冷组件25包括固定板、安装于固定板一侧的制冷片251、安装于固定板另一侧的第二散热片252；制冷片251包括冷面和热面，冷面与结构主体22底面贴合。制冷片251通过冷面的制冷降低出风侧242下方的温度，同时热面产生的热量通过散热片由离心风扇24吹出的气流带走。

由于整个探测器单元10阵列，会有散热不到位的载板，还会存在各个载板之间的冷却效果不同，就会产生温差，因此在结构主体22的另一端设置电子制冷组件25，利用第一导热层21和第二导热层23材料的特性，能将探测器单元10的PCB载板12上发热器件产生的热量，迅速传导至结构主体22，同时通过制冷效果快速的电子制冷组件25与外界环境进行热交换，因此可以避免产生冷却盲点，减小沿探测器单元10阵列长度方向的温度梯度差，缩小位于进风侧241和出风侧242下方的探测器单元10之间的温度差，使整个探测器单元10的温度均匀。

本实施例优选的制冷片251采用半导体制冷片251。半导体制冷片251不需要任何制冷剂，可连续工作，由于没有其他旋转部件、滑动部件，是一种固体片件，因此工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。而且半导体制冷片251热惯性非常小，制冷时间很快，因此给探测器单元10带来很好的降温效果。因此采用半导体制冷片251，可以快速地降低温度，在第一时间内把载板产生的热量带走，减少热量向SiPM传递，因此减少温度对SiPM的影响。

本实施例优选的第一导热层21采用导热系数为1-12W/m•K的硅导热凝胶垫；第二导热层23采用长宽方向导热系数为500-2000W/m•K、厚度方向导热系数为1-12W/m•K的石墨片；第二导热层23的厚度为0.5-3mm。分别采用上述导热系数范围的第一导热层21和第二导热层23，以及采用上述厚度的第二导热层23，可以满足本实施例所要实现的导热需求。

本实施例优选的结构主体22采用高导热率金属材料。实现快速热传递，有助于实现快速降温。

本实施例优选的优选第一导热层21的导热系数为5 W/m•K、第二导热层23长宽方向导热系数为1800 W/m•K、厚度方向导热系数为5 W/m•K。分别采用上述优选的导热系数的第一导热层21和第二导热层23，可以较大程度达到所需效果。

以上内容是结合本实用新型的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种PET探测器散热结构，安装于探测器单元阵列的载板表面，其特征在于：包括依次覆于所述载板表面的第一导热层和第二导热层、安装于第二导热层表面的结构主体、安装于结构主体内部一端的离心风扇、以及安装于结构主体内部的第一散热片；所述离心风扇包括进风侧和出风侧，所述出风侧与第一散热片对向设置；所述第一导热层为柔性绝缘导热材料；所述第二导热层为长宽方向超高导热系数导热材料，所述第二导热层的长宽分别与所述探测器单元阵列的长宽相匹配。

2.如权利要求1所述的一种PET探测器散热结构，其特征在于：还包括安装于所述结构主体内部另一端的电子制冷组件，所述电子制冷组件包括固定板、安装于固定板一侧的制冷片、安装于固定板另一侧的第二散热片；所述制冷片包括冷面和热面，所述冷面与结构主体底面贴合。

3.如权利要求2所述的一种PET探测器散热结构，其特征在于：所述制冷片采用半导体制冷片。

4.如权利要求1所述的一种PET探测器散热结构，其特征在于：所述第一导热层采用导热系数为1-12W/m•K的硅导热凝胶垫；所述第二导热层采用长宽方向导热系数为500-2000W/m•K、厚度方向导热系数为1-12W/m•K的石墨片，所述第二导热层的厚度为0.5-3mm。

5.如权利要求1所述的一种PET探测器散热结构，其特征在于：所述结构主体采用高导热率金属材料。

6.如权利要求4所述的一种PET探测器散热结构，其特征在于：所述第一导热层的导热系数为5 W/m•K、第二导热层长宽方向导热系数为1800 W/m•K、厚度方向导热系数为5 W/m•K。

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