CS256236B1

CS256236B1 - Housing system with semiconductor detector

Info

Publication number: CS256236B1
Application number: CS868683A
Authority: CS
Inventors: Milan Petrik; Martin Mejdricky; Jan Dupak
Original assignee: Milan Petrik; Martin Mejdricky; Jan Dupak
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS868386A1

Abstract

Je řešeno uspořádání pouzdra s polovodičovým detektorem, umožňující minimalizací rozměrů a zaručující dobrý tepelný a elektrický kontakt polovodičového detektoru. Systém je tvořen chladovodem uzavřeným víkem se závitem. V pouzdře je umístěn polovodičový detektor, který je od víka oddělen první izolační podložkou a od stěn chladovodu druhou izolační podložkou. Pod polovodičovým detektorem je chladovod opatřen osazením, na němž je uložena tvarovaná pružná podložka z izolantu, kterou prochází elektrický kontakt. Je výhodné, když pružná podložka je v místě průchodu elektrického kontaktu zesílena. Systém lze použít pro většinu polovodičových detektorů sloužících k detekci ionizujícího záření, zvláště pak v systémech pro detekci rentgenového záření.The arrangement of the housing with a semiconductor detector is solved, allowing for minimization of dimensions and ensuring good thermal and electrical contact of the semiconductor detector. The system consists of a cooling pipe closed by a screw-on lid. The semiconductor detector is placed in the housing, which is separated from the lid by a first insulating pad and from the walls of the cooling pipe by a second insulating pad. Under the semiconductor detector, the cooling pipe is provided with a shoulder on which a shaped flexible pad made of an insulator is placed, through which an electrical contact passes. It is advantageous if the flexible pad is reinforced at the point where the electrical contact passes. The system can be used for most semiconductor detectors used for detecting ionizing radiation, especially in systems for detecting X-ray radiation.

Description

Vynález se týká konstrukčního řešení systému pouzdra s polovodičovým detektorem pro detekci ionizujícího záření.The invention relates to a design of a housing system with a semiconductor detector for detecting ionizing radiation.

Při spektrometrickém měření ionizujícího záření pomocí polovodičového detektoru bývá tento detektor spolu se vstupní Částí elektronicky umístěn v kryostatu a chlazen, obvykle kapalným dusíkem. Rozhodující vlastností systému z hlediska kvality je energetické rozlišení.In the spectrometric measurement of ionizing radiation by means of a semiconductor detector, the detector together with the input part is electronically placed in a cryostat and cooled, usually with liquid nitrogen. The decisive quality feature of the system is the energy resolution.

To je možno zlepšit jednak zmenšením parazitních kapacit vstupní části elektroniky, jednak dobrým chlazením. Proto bývá polovodičový detektor, spolu se vstupní částí elektroniky stíněn proti tepelnému záření z pláště kryostatu. Dalším důležitým kriteriem pří porovnání vlastností systému je spotřeba chladivá. Z tohoto hlediska je vhodné minimalizovat celkový objem a hmotnost pouzdra polovodičového detektoru.This can be improved both by reducing the parasitic capacities of the input part of the electronics and by good cooling. Therefore, the semiconductor detector, together with the input part of the electronics, is shielded against thermal radiation from the cryostat housing. Another important criterion when comparing system properties is the refrigerant consumption. In this respect, it is advisable to minimize the total volume and weight of the semiconductor detector housing.

Dosud jsou známa dvě řešení systému pouzdra s polovodičovým detektorem, která se snaží řešit energetické rozlišení systému a jeho chlazení. První z nich užívá sevření polovodičového detektoru mezi část pouzdra a pevný elektrický kontakt odvádějící signál z polovodičového detektoru. Hlavní nevýhodou tohoto uspořádání je nedostatečná kompenzace změn rozměrů pouzdra a polovodičového detektoru, jež se projeví při ochlazení na teplotu blízkou bodu varu dusíku. Při slabém sevření polovodičového detektoru může dojít ke zhoršení tepelného nebo elektrického kontaktu. Při silném sevření může dojít k mechanickému poškození polovodičového detektoru.So far, two solutions of a housing system with a semiconductor detector have been known which seek to solve the energy resolution of the system and its cooling. The first uses a grip of the semiconductor detector between the housing part and a fixed electrical contact conducting the signal from the semiconductor detector. The main disadvantage of this arrangement is the lack of compensation for changes in the housing and semiconductor detector dimensions that occur when cooled to a temperature close to the boiling point of nitrogen. If the semiconductor detector is weakly clamped, thermal or electrical contact may deteriorate. Strong clamping can cause mechanical damage to the semiconductor detector.

Druhý způsob použivá pevné sevření polovodičového detektoru mezi dvě části pouzdra, kde elektrický kontakt je přitlačován pomocí pružiny k detektoru. Z hlediska tepelného kontaktu má toto řešení stejné nevýhody jako v předchozím případě a navíc elektrický kontakt má větší parazitní kapacitu projevující se zhoršením energického rozlišení systému.The second method uses a firm grip of the semiconductor detector between two parts of the housing, where the electrical contact is pressed by a spring to the detector. In terms of thermal contact, this solution has the same disadvantages as in the previous case, and moreover, the electrical contact has a greater parasitic capacity resulting in a deterioration in the energy resolution of the system.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje systém pouzdra s polovodičovým detektorem podle vynálezu. Pouzdro je tvořeno chladovodem uzavřeným víkem se závitem. V pouzdře je umístěn polodičový detektor oddělený od víka první izolační podložkou, která je s víkem v tepelném kontaktu a od stěny chladovodu druhou izolační podložkou, která je v tepelném kontaktu s chladovodem. V pouzdře je též umístěn elektrický kontakt pro odvod signálu z polovodičového detektoru. Podstatou vynálezu je, že chladovod je pod polovodičovým detektorem opatřen osazením, na němž je uložena tvarovaná pružná podložka z izolantu. Touto tvarovanou pružnou podložkou prochází elektrický kontakt. Je výhodné, když tvarovaná pružná podložka je v místě průchodu elektrického kontaktu zesílena.The above drawbacks are overcome by the semiconductor detector housing system of the invention. The housing consists of a cooler closed by a threaded lid. The housing includes a semiconductor detector separated from the lid by a first insulating pad that is in thermal contact with the lid and a second insulating pad that is in thermal contact with the refrigerant from the cold wall. The housing also has an electrical contact for signal removal from the semiconductor detector. It is an object of the present invention to provide a cooling conduit under the semiconductor detector with a shoulder on which a shaped insulating elastic pad is mounted. Electrical contact passes through this shaped spring washer. Preferably, the shaped resilient pad is thickened at the point where the electrical contact passes.

Výhodou tohoto uspořádání systému pouzdra s polovodičovým detektorem s tvarovanou pružnou podložkou podle vynálezu je, že zaručuje stálé tepelné spojení polovodičového detektoru s víkem pouzdra a stálé elektrické spojení polovodičového detektoru s elektrickým kontaktem i při změně rozměrů pouzdra a polovodičového detektoru, způsobené ochlazením na teplotu blízkou bodu varu dusíku. Odstraňuje se též nebezpečí mechanického poškození polovodičového detektoru a zjednodušuje se jeho montáž. Oproti konstrukcím využívajícím vnější přítlačné síly, například pružiny, má uspořádání podle vynálezu menší parazitní kapacity, což se projeví lepším energetickým rozlišením systému, menšími rozměry a tím i menší hmotností, což má za následek menší odpař chladivá v systému. Zesílením tvarované pružné podložky v místě průchodu elektrického kontaktu se docílí lepší vedení tohoto kontaktu a zároveň lepší rozložení napětí v pružné podložce při namáhání, čímž se částečně předchází vzniku trvalé deformace.The advantage of this embodiment of the housing of the semiconductor detector with the shaped resilient pad according to the invention is that it guarantees a stable thermal connection of the semiconductor detector to the housing lid and a stable electrical connection of the semiconductor detector to the electrical contact. nitrogen boiling. It also eliminates the risk of mechanical damage to the semiconductor detector and simplifies its installation. Compared to constructions utilizing external thrust forces such as springs, the arrangement according to the invention has less parasitic capacities, which results in better energy resolution of the system, smaller dimensions and thus less weight, resulting in less coolant evaporation in the system. By reinforcing the shaped spring washer at the point where the electrical contact passes, better contact guidance is achieved and at the same time a better distribution of stress in the spring washer under stress, thereby partially preventing permanent deformation.

Příklad uspořádání systému pouzdra s polovodičovým detektorem podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiloženém výkrese v řezu.An exemplary embodiment of a housing system with a semiconductor detector according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing in section.

Pouzdro v tomto systému je tvořeno chladovodem JL s víkem 6_ majícím závit. Pod tímto víkem 6 je umístěn polovodičový detektor 4^ který je od víka £ oddělen první izolační vložkou 5 a od stěn chladovodu 2 druhou izolační vložkou 2· Pod polovodičovým detektorem £ je na chladovodu 2 vytvořeno osazení 2· Toto osazení 2 lze nahradit například zarážkou, tvořenou šrouby apod. Na osazení 2 je uložena tvarovaná pružná podložka 2 z izolantu. Touto tvarovou pružnou podložkou 2. prochází elektrický kontakt 2· ^v tomto případě je tvarovaná pružná podlož ka 2 v místě průchodu elektrického kontaktu 2 zesílena.The housing in this system is formed by a cooler 11 with a cover 6 having a thread. Under this cover 6 there is a semiconductor detector 4 which is separated from the cover 6 by a first insulating insert 5 and from the walls of the cooler 2 by a second insulating insert 2. formed by screws, etc. On the shoulder 2 is placed shaped spring washer 2 made of insulating material. The electrical contact 2 passes through this shaped spring washer 2. ^In this case, the shaped spring washer 2 is reinforced at the point where the electrical contact 2 passes.

Při změně rozměrů pouzdra a polovodičového detektoru 4, způsobené ochlazením na teplotu blízkou bodu varu dusíku, dochází ke zhoršení tepelného kontaktu polovodičového detektoru 4 s pouzdrem a ke zhoršení elektrického kontaktu polovodičového detektoru 2 s elektrickým kontaktem 2· Tomu se předchází tím, že při montáži se zašroubováním víka § do chladovodu 2 vytvoří ve tvarované pružné podložce 2 dostatečné předpětí. Toto předpětí pak při ochlazení pouzdra a polovodičového detektoru 2 stačí kompenzovat změnu rozměrů.Changing the dimensions of the housing and the semiconductor detector 4 caused by cooling to a temperature close to the boiling point of nitrogen will deteriorate the thermal contact of the semiconductor detector 4 with the housing and the electrical contact of the semiconductor detector 2 to the electrical contact 2 will deteriorate. by screwing the lid 5 into the cooler 2 creates sufficient pre-tension in the shaped spring washer 2. This preload then suffices to compensate for the dimension change when the housing and semiconductor detector 2 cool.

Systém lze s výhodou použít pro většinu polovodičových detektorů sloužících k detekci ionizujícího záření, zvláště pak v systémech pro detekci rentgenového záření.The system can advantageously be used for most semiconductor detectors for detecting ionizing radiation, especially in X-ray detection systems.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A housing system with a semiconductor detector, wherein the housing consists of a refrigerated closed threaded lid and a housing is provided with a semiconductor detector which is separated from the lid by a first insulating insert that is in thermal contact with the lid and separated by a second insulating wall an insert which is in thermal contact with the cooler, and in the case there is also an electrical contact, characterized in that under the semiconductor detector (4) the cooler (1) is provided with a shoulder (8) on which the shaped spring washer (2) ) from the insulator and the electrical contact (3) passes through this shaped spring washer (2).

Housing system with a semiconductor detector according to claim 1, characterized in that the shaped resilient pad (2) is reinforced at the point where the electrical contact (3) passes.

1 drawing

Severography, n. P., MOST

Price 2,40 Kčs