DE102009009001A1

DE102009009001A1 - Wärmeübergangsleiter

Info

Publication number: DE102009009001A1
Application number: DE102009009001A
Authority: DE
Inventors: Tobias Engert; Ivan Kojouharov; Jürgen GERL
Original assignee: GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Current assignee: GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Priority date: 2009-02-14
Filing date: 2009-02-14
Publication date: 2010-08-26
Also published as: WO2010091779A3; EP2396611A2; WO2010091779A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung (1) zur Wärmeübertragung von einer Wärmequelle (20) zu einer Wärmesenke (16). Die Wärmeübertragungsvorrichtung (1) weist Kontakteinrichtungen (3) zur thermischen Kontaktierung der Wärmeübertragungsvorrichtung (1) mit Wärmequelle (20) sowie mit der Wärmesenke (16) auf. Ferner weist die Wärmeübertragungsvorrichtung (1) Wärmeleiteinrichtungen (2) zur Übertragung von thermischer Energie zwischen der Wärmequelle (20) und der Wärmesenke (16) auf. Die Wärmeleiteinrichtungen (2) und die Kontakteinrichtungen (3) sind zumindest teilweise durch einen Ultraschallschweißvorgang miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung zur Wärmeübertragung von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke, welche zumindest eine Kontakteinrichtung zur thermischen Kontaktierung von zumindest Teilen der Wärmeübertragungsvorrichtung mit der Wärmequelle und/oder der Wärmesenke sowie wenigstens eine Wärmeleiteinrichtung zur Übertragung thermischer Energie zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Geräteanordnung, welche zumindest eine Wärmequelle, zumindest eine Wärmesenke und zumindest eine Wärmeübertragungsvorrichtung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung einer Wärmeübertragungsvorrichtung und/oder einer Geräteanordnung.
In vielen Bereichen erweist es sich als erforderlich, technische Vorrichtungen effektiv zu kühlen und dennoch möglichst schwingungsentkoppelt von der Umgebung zu lagern. Mit anderen Worten soll die zu kühlende technische Vorrichtung möglichst optimal gekühlt werden, gleichzeitig dürfen jedoch über die Kühlvorrichtung keine oder nur wenige Schwingungen in die technische Vorrichtung hinein gekoppelt werden, bzw. von dieser ausgehend an die Umgebung heraus gekoppelt werden. Es ist leicht einsichtig, dass es problematisch ist, beide Forderungen gleichzeitig zu erfüllen. Denn eine besonders gute Wärmeabfuhr bewirkt in aller Regel mehr oder weniger zwangsläufig eine stärkere mechanische Kopplung der zu kühlenden technischen Vorrichtung mit der Umgebung. Andererseits bewirkt eine möglichst weitgehende mechanische Entkopplung der zu kühlenden technischen Vorrichtung von der Umgebung in aller Regel eine nur schlechte Kühlleistung für die zu kühlende technische Vorrichtung.
Naturgemäß ist diese „Unvereinbarkeit” von guter thermischer Kopplung und möglichst großer mechanischer Entkopplung besonders in solchen Bereichen problematisch, in denen aufgrund der technischen Rahmenbedingungen die Wärmeabfuhr besonders groß sein muss und gleichzeitig eine besonders gute mechanische Entkopplung vorhanden sein muss. Ein Beispiel für einen solchen technischen Bereich liegt im Bereich von hochempfindlichen Detektoren sowie im Kyrostatenbau vor.
Hochempfindliche Detektoren müssen beispielsweise zur Vermeidung von thermischem Rauschen oftmals bei sehr niedrigen Temperaturen betrieben werden. Als geeignete Betriebstemperaturen werden dabei häufig Temperaturen im Bereich von flüssigem Stickstoff (ca. 77 Kelvin) und/oder Temperaturen im Bereich von flüssigem Helium (ca. 3 Kelvin) verwendet. Um die von einer geeigneten Kühlanlage bereitgestellte thermische Energieabfuhr auch am hochempfindlichen Detektor bereit stellen zu können, sind Wärmeübertragungsvorrichtungen mit einer geeigneten Wärmeübertragungskapazität erforderlich. Gleichzeitig müssen hochempfindliche Detektoren jedoch auch möglichst schwingungsarm gelagert werden. Besonders problematisch ist dabei, dass Kühlvorrichtungen, die eine entsprechend tiefe Temperatur be reit stellen können, oftmals ein besonders hohes Maß an Vibrationen erzeugen. Diese Vibrationen müssen jedoch weitestgehend vom hochempfindlichen Detektor ferngehalten werden, da diese Vibrationen ihrerseits eine Verschlechterung der Messgüte des hochempfindlichen Detektors bewirken können. Es ist somit leicht ersichtlich, dass es insbesondere in diesem technischen Bereich problematisch ist, Wärmeübertragungsvorrichtungen zu realisieren, die beide Eigenschaften (ausreichende Wärmeleitung und ausreichende mechanische Entkopplung) gleichzeitig in ausreichendem Ausmaß zur Verfügung stellen können.
Eine derzeit übliche Bauform im Detektorenbau besteht darin, dass der eigentliche Detektor über ein dickes, mehradriges, elastisches Kupferkabel mit einer Kühlvorrichtung thermisch verbunden wird. Das Kupferkabel weist dabei oftmals Leiterquerschnitte im Bereich von 1 cm² und mehr auf. Das mehradrige Kupferkabel wirkt als Dämpfer, so dass die Vibrationen der Kühlvorrichtung weitestgehend gedämpft werden und weitgehend vom Detektor ferngehalten werden. Dennoch wird in der Regel eine ausreichende Kühlleistung des Detektors realisiert. Das mehradrige Kupferkabel wird meist mit einem Kühlfinger verbunden, der in ein Bad aus flüssigem Stickstoff und/oder ein Bad aus flüssigem Helium eintaucht. Dieses Bad wird von einer entsprechenden Kältemaschine mit einer ausreichenden Menge an flüssigem Stickstoff bzw. flüssigem Helium versorgt. Zum Teil wird anstelle von Kupfer auch eine geeignete Kupferlegierung, Aluminium bzw. eine geeignete Aluminiumlegierung verwendet.
Ein Problem beim beschriebenen Verfahren zum Kühlen des hochempfindlichen Detektors besteht bei den thermischen Übergangswiderständen zwischen den einzelnen Bauteilen entlang der Wärmeübertragungsstrecke. Insbesondere kommt es zu thermischen Verlusten zwischen der Kühlvorrichtung und dem Kupferkabel einerseits sowie zwischen dem Kupferkabel und dem hochempfindlichen Detektor andererseits. Um hier die thermischen Übergangsverluste zu minimieren wurden Kontaktelemente vorgeschlagen, welche einerseits mit dem Kupferkabel verbunden werden, andererseits möglichst flächig mit der Kühlvorrichtung bzw. mit dem Detektor (gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Kühlfingers). Die Kontaktelemente sind dabei in der Regel so ausgebildet, dass sie einen innigen mechanischen Kontakt der beiden thermisch miteinander zu verbindenden Bauteile bewirken. Dieser innige mechanische Kontakt kann beispielsweise durch eine Art von Steckelementen ausgebildet werden. Bei einem solchen Aufbau kommt es jedoch nach wie vor zu thermischen Übergangsverlusten insbesondere zwischen der Kontakteinrichtung und dem Kupferkabel selbst.
Um hier die thermischen Übergangswiderstände zu minimieren wurden bereits unterschiedliche Maßnahmen vorgeschlagen. Eine Maßnahme besteht beispielsweise darin, die Kontakteinrichtung durch sogenanntes „Crimpen” thermisch möglichst effektiv mit dem Kupferkabel zu verbinden. In der Realität wird dies meist dadurch gelöst, dass in der Kontakteinrichtung eine Bohrung vorgesehen wird, in die das Kupferkabel eingesteckt wird. Anschließend wird der Innendurchmesser durch ein Zusammenpressen der Kontakteinrichtung verringert, so dass es zu einem kraftschlüssigen Kontakt zwischen der Kontakteinrichtung und dem Kupferkabel kommt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass auch dieses Crimpen den thermischen Übergangswiderstand zwischen Kontakteinrichtung und Kupferkabel oftmals nicht in ausreichendem Maße reduziert.
Um die thermischen Verluste weiter zu verringern wird es bereits praktiziert, einen thermodynamischen Kleber zu verwenden, der zwischen der Kontakteinrichtung und dem Kupferkabel angeordnet wird und den thermischen Übergangswiderstand reduzieren soll. Gerade bei kyrostatischen Systemen ist die Verwendung von thermodynamischen Klebern aufgrund der Temperaturverhältnisse (Temperatur < = 100 Kelvin) problematisch, da thermodynamische Kleber in diesem Temperaturbereich oftmals sehr schnell spröde werden bzw. altern und dadurch der verbesserte thermische Übergangswiderstand in der Regel nicht über längere Zeiträume hinweg aufrecht erhalten werden kann. Zwar haben sich manche thermodynamische Kleber, wie beispielsweise Indium als ausreichend haltbar erwiesen, jedoch sind ausreichend haltbare thermodynamische Kleber in aller Regel sehr teuer und/oder giftig, was entsprechend problematisch ist.
Zwar gibt es in anderen Bereichen der Technik unterschiedlichste stoffschlüssige Verbindungsverfahren, die durchaus auch mit einem guten thermischen Kontakt einher gehen können; diese erweisen sich jedoch aus unterschiedlichsten Gründen für die Wärmeableitung, insbesondere bei höheren zu übertragenden Wärmeleistungen und/oder bei niedrigen Temperaturen als problematisch.
So sind beispielsweise Löt- und Schweißverfahren bekannt. Diese Verfahren sind jedoch relativ aufwändig und bewirken durch die zusätzlich einzubringenden Massen eine Gewichtserhöhung bzw. eine Verdickung der entsprechenden Materialien, was insbesondere im Bereich der Kühlung von relativ frei aufgehängten Baugruppen unerwünscht ist. Darüber hinaus erweisen sich Löt- bzw. Schweißnähte insbesondere bei kyrostatischen Temperaturen oftmals als nicht ausreichend temperaturstabil. Ein weiteres Problem kann in Form der Stärke der zu verwendenden Komponenten vorliegen. Während es beispielsweise beim Anlöten von elektrischen Leitern in aller Regel ausreicht, Kabel mit einem Leiterdurchmesser von beispielsweise 1 mm² mit einer Kontaktoberfläche zu verbinden, so sind derartige Querschnittsflächen für Kühlzwecke in der Regel nicht ausreichend. Das Löten und/oder Schweißen von Leitern mit Querschnittsdurchmessern von mehreren cm² ist jedoch in der Regel komplex und technologisch oftmals nur schwer beherrschbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Wärmeübertragungsvorrichtung zur Wärmeübertragung von einer Wärmequelle zu einer Wärme senke vorzuschlagen, welche gegenüber Wärmeübertragungsvorrichtungen, die im Stand der Technik bekannt sind, Verbesserungen aufweist.
Es wird vorgeschlagen, eine Wärmeübertragungsvorrichtung zur Wärmeübertragung von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke, welche zumindest eine Kontakteinrichtung zur thermischen Kontaktierung von zumindest Teile der Wärmeübertragungsvorrichtung mit der Wärmequelle und/oder der Wärmesenke sowie wenigstens eine Wärmeleiteinrichtung zur Übertragung thermischer Energie zwischen Wärmequelle und Wärmesenke aufweist, dahingehend weiterzubilden, dass zumindest eine Wärmeleiteinrichtung und zumindest eine Kontakteinrichtung zumindest teilweise durch einen Ultraschallschweißvorgang miteinander verbunden sind. Überraschenderweise haben die Erfinder herausgefunden, dass es erstaunlicherweise relativ problemlos ist, auch Wärmeleiteinrichtungen, die einen größeren Wärmeleitquerschnitt aufweisen – und die damit auch zur Wärmeabfuhr bei Systemen mit hoher Wärmeenergiefreisetzung und/oder für kyrostatische Systeme geeignete Querschnitte aufweisen – überraschend einfach unter Verwendung eines Ultraschallschweißvorgangs an einer Kontakteinrichtung zu befestigen. Auf diese Weise kann das bisherige problematische Crimpen bzw. das bisherige Schweißen und/oder Löten (welches oftmals nicht tieftemperaturtauglich ist) auf vorteilhafte Weise weniger relevant sein oder sogar gänzlich entfallen. Ganz in Gegenteil ist es mit Hilfe des Ultraschallschweißvorgangs sogar möglich, die Wärmeübergangsverluste zwischen Kontakteinrichtung und Wärmeleiteinrichtung zum Teil deutlich zu verringern. Dies ist entsprechend von Vorteil. Ein weiterer Vorteil kann sich darüber hinaus dadurch ergeben, dass die durch einen Ultraschallschweißvorgang bearbeitete Wärmeleiteinrichtung (beispielsweise ein mehradriges Kupferkabel) in der Regel eine zum Teil deutlich geringere Neigung zum Aufspleißen aufweist. Auch hierdurch ist es möglich unerwünschte Wärmebrücken zu vermeiden. Die Wärmeleiteinrichtung kann in beliebiger Weise lediglich der Wärmeleitung dienen, aber auch gegebenenfalls zusätzlich zur Übertragung elektrischer Signale (bei spielsweise zur Spannungsversorgung einer Detektoreinrichtung) verwendet werden. Vorteilhaft ist es jedoch in aller Regel (insbesondere bei hochempfindlichen Detektorsystemen), wenn die Wärmeleiteinrichtung ausschließlich zur Wärmeleitung und nicht zusätzlich zur Übertragung elektrischer Signale verwendet wird. Wie bereits erwähnt können die Wärmeleiteinrichtungen einen hohen Wärmedurchgangsquerschnitt aufweisen. Dieser Wärmedurchgangsquerschnitt kann insbesondere auch im Kontaktierungsbereich mit einer Kontakteinrichtung vorgesehen sein. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass die Wärmeleiteinrichtung über ihre gesamte Länge hin einen im Wesentlichen gleichartigen Wärmeleitquerschnitt aufweist, was die Fertigung der Wärmeübertragungsvorrichtung vereinfachen kann. Denkbar ist es jedoch auch, dass die Wärmeleiteinrichtung entlang ihrer Längserstreckung unterschiedliche Querschnittsdurchmesser aufweist.
Als vorteilhaft erweist es sich in aller Regel, wenn bei der Wärmeübertragungsvorrichtung zumindest zwei Kontakteinrichtungen vorgesehen sind, welche insbesondere an zwei voneinander entfernten Bereichen der Wärmeleiteinrichtung an der Wärmeleiteinrichtung angeordnet sind. Dadurch ist es insbesondere möglich, sowohl den Wärmeübergang zwischen einer Wärmequelle und der Wärmeleiteinrichtung sowie einer Wärmesenke und der Wärmeleiteinrichtung zu erhöhen. Insgesamt kann sich dadurch eine besonders gute Wärmeübertragung zwischen Wärmequelle und Wärmesenke ergeben. Eine Anordnung an zwei voneinander entfernten Bereichen der Wärmeleiteinrichtung kann insbesondere dazu beitragen, dass die Wärmeleiteinrichtung durch Vermeiden „unnötiger” Bereiche relativ klein ausgebildet werden kann. Dies kann insbesondere dazu beitragen Bauraum einzusparen sowie die mechanische Entkopplung zu vergrößern. Insbesondere ist es möglich, dass die Wärmeleiteinrichtung länglich (beispielsweise als mehradriges Kabel) ausgebildet ist. Die Kontakteinrichtungen können dann an den endseitigen Bereichen der länglich ausgebildeten Wärmeleiteinrichtung angeordnet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wärmeleiteinrichtung zumindest bereichsweise elastisch und/oder flexibel, insbesondere vibrationselastisch und/oder vibrationsflexibel ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, eine besonders gute mechanische Entkopplung der beiden Vorrichtungen zu erreichen, die über die Wärmeübertragungsvorrichtung thermisch miteinander gekoppelt sind. Darüber hinaus ist es möglich, gewisse Lagertoleranzen zwischen den beiden Vorrichtungen auszugleichen. Insbesondere ist es auch möglich, die Wärmeübertragungsvorrichtung gleichzeitig als eine Art „Winkelelement” zu verwenden. Dadurch dass der Winkel nicht notwendigerweise fest vorgegeben ist, kann die Wärmeübertragungsvorrichtung in besonders vielen Situationen verwendet werden. Dies kann unter anderem die Lagerungskosten bzw. die Herstellungskosten der Vorrichtung, in der die Wärmeübertragungsvorrichtung verwendet wird, reduzieren.
Sinnvoll ist es insbesondere, wenn die Wärmeleiteinrichtung zumindest teilweise als mehradriges Kabel ausgebildet ist, welches insbesondere zumindest bereichsweise Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweist. Bei dem vorgeschlagenen Aufbau ist es insbesondere möglich, dass auf Standardkomponenten zurückgegriffen werden kann. So sind beispielsweise mehradrige Kabel aus Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium und/oder Aluminiumlegierung im Bereich der Starkstromtechnik weit verbreitet. Derartige Komponenten können ohne Probleme auch für die vorgeschlagene Wärmeübertragungsvorrichtung verwendet werden. Insbesondere weisen die vorgeschlagenen Materialien eine besonders hohe Wärmeleitung bei besonders günstigem Preis auf. Selbstverständlich ist es auch möglich, andere Materialien als die genannten zu verwenden, wobei diese vorzugsweise eine möglichst hohe Wärmeleitungsfähigkeit aufweisen sollten. Dank der vorgeschlagenen Ausbildung als mehradriges Kabel ist es darüber hinaus in aller Regel möglich, die die Wärmeübertragungsvorrich tung, insbesondere die Wärmeleiteinrichtung, auf besonders einfache Weise elastisch und/oder flexibel (einschließlich vibrationselastisch und/oder vibrationsflexibel) auszubilden. Auch können Biegungen auf besonders einfache Weise realisiert werden.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn eine Mehrzahl von Wärmeleiteinrichtungen vorgesehen wird, welche insbesondere parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, den gesamten Wärmeübertragungsquerschnitt auf einfache Weise zu erhöhen, ohne dass es beispielsweise erforderlich ist, den Leitungsquerschnitt einer einzelnen Wärmeleiteinrichtung übermäßig zu erhöhen. Auf diese Weise ist es möglich, die Durchführung des Ultraschallschweißvorgangs zu vereinfachen und/oder weitgehend auf Standardkomponenten zurückgreifen zu können (so können z. B. extrem große Wärmeleitquerschnitte mit mehreren im Bereich der Starkstromtechnik üblicherweise verwendeten Kabeln gebildet werden). So ist es beispielsweise möglich, teure Sonderkonstruktionen vermeiden bzw. deren Anzahl verringern zu können, was entsprechend von Vorteil ist. Vorteilhaft sind insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Wärmeleiteinrichtungen. Oftmals erweist sich dabei das Vorsehen einer ungeraden Anzahl von Wärmeleiteinrichtungen als besonders förderlich, da in diesem Fall bei einem symmetrischen Aufbau des Kontaktierungabschnitts auf einfache Weise eine Stützfläche (beziehungsweise mehrere Stützflächen) für den Ultraschallamboss vorgesehen werden kann, so dass der Ultraschallschweißvorgang besonders einfach durchgeführt werden kann. Selbstverständlich ist es natürlich auch möglich, dass eine einzelne Wärmeleiteinrichtung vorgesehen wird. In diesem Zusammenhang ist eine einzelne Wärmeleiteinrichtung insbesondere als Einrichtung aufzufassen, welche in einem weitgehend einheitlichen und/oder zusammenhängenden Kontaktierungsbereich mit einer Wärmekontakteinrichtung verbunden ist. Dementsprechend ist es auch möglich, dass eine einzelne Wärmeleiteinrichtung aus einer Mehrzahl von Unterkomponen ten (wie beispielsweise mehreren nebeneinander geführten mehradrigen Kabeln) gebildet sein kann.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn bei der Wärmeübertragungsvorrichtung in zumindest einem Kontaktierungsabschnitt zwischen zumindest einer Wärmeleiteinrichtung und zumindest einer Kontakteinrichtung zumindest eine Abstützfläche vorgesehen ist, welche bevorzugt diametral zu zumindest einer Wärmeleiteinrichtung angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausbildung ist es auf besonders einfache Weise möglich, einen weitgehend üblichen Ultraschallschweißvorgang durchzuführen. Insbesondere kann eine Kombination aus einer Schweißsonotrode und einem Schweißamboss verwendet werden. Die Schweißsonotrode kontaktiert dabei während des Ultraschallschweißvorgangs in aller Regel die mit der Kontakteinrichtung zu verbindende Wärmeleiteinrichtung, während die Abstützfläche in aller Regel während des Ultraschallschweißvorgangs mit einem Ultraschallschweißamboss in Kontakt steht. Durch die vorgeschlagene diametrale Anordnung kann ein besonders effektiver „geradliniger” Ultraschallschweißvorgang realisiert werden. Der Kontaktierungsabschnitt kann insbesondere im Querschnitt eine n-eckige Form aufweisen, wobei es sich bei dem n-Eck vorzugsweise um einen symmetrischen geometrischen Körper mit einer ungeradzahligen Anzahl von Ecken handelt. Der geometrische Grundkörper (beispielsweise ein Dreieck) weist dabei im Bereich seiner Spitzen Abflachungen auf, die die Abstützflächen ausbilden. Somit wird – um beim Beispiel eines Dreiecks zu bleiben – der dreieckige Grundkörper effektiv zu einem (nicht homogenen) Sechseck. Selbstverständlich sind aber auch geometrische Grundkörper mit einer anderen Anzahl von Ecken denkbar.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn zumindest Teile zumindest einer Wärmeleiteinrichtung tieftemperaturtauglich, insbesondere tiefsttemperaturtauglich ausgebildet sind. Auf diese Weise kann das Einsatzspektrum der Wärmeübertragungsvorrichtung auf technische Gebiete ausgedehnt werden, in denen eine hohe Wärmeübertragung, und in denen gegebenenfalls zusätzlich eine gute mechanische Entkopplung vonnöten ist. Die vorgeschlagene Ausbildung der Wärmeübertragungsvorrichtung unter Verwendung eines Ultraschallschweißvorgangs erweist sich dabei von der Konzeption her als in aller Regel besonders vorteilhaft für tieftemperaturtaugliche bzw. tiefsttemperaturtaugliche Anwendungsbereiche. Insbesondere sind auch Temperaturen im Bereich von flüssigem Stickstoff und/oder im Bereich von flüssigem Helium beherrschbar.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest Teile zumindest einer Wärmeleiteinrichtung und/oder zumindest Teile zumindest einer Kontakteinrichtung einen Wärmeübertragungsquerschnitt von zumindest 5 mm², 10 mm², 15 mm², 20 mm², 25 mm², 30 mm², 40 mm², 50 mm², 60 mm², 70 mm², 80 mm², 90 mm² oder 100 mm² aufweisen. Derartige Wärmeübertragungsquerschnitte haben sich als vorteilhaft erwiesen, um eine hohe Wärmekopplung realisieren zu können. Dennoch ist es möglich, trotz der hohen Wärmeübertragungsleistung eine gute mechanische Kopplung realisieren zu können.
Weiterhin wird eine Geräteanordnung vorgeschlagen, welche zumindest eine Wärmequelle und/oder zumindest eine Wärmesenke aufweist, und bei der zumindest eine Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der voranstehenden Beschreibung verwendet wird. Die Geräteanordnung weist dann die bereits im Zusammenhang mit der Wärmeübertragungsvorrichtung genannten Vorteile und Eigenschaften in analoger Form auf.
Insbesondere ist es möglich, dass bei der Geräteanordnung zumindest eine Wärmequelle zumindest teilweise als Kühlfingereinrichtung und/oder als Messgeräteeinrichtung, wie insbesondere als Detektoreinrichtung, Halbleiterdetektoreinrichtung und/oder Szintillationszählereinrichtung ausgebildet ist und/oder zumindest eine Wärmesenke zumindest teilweise als Kühlanlage und/oder Flüssiggasaufnahmemittel, insbesondere zur Aufnahme von flüssi gem Stickstoff und/oder flüssigem Helium ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausbildung der Geräteanordnung können sich die Eigenschaften und Vorteile der Wärmeübertragungsvorrichtung in besonderem Maße positiv auswirken. Insbesondere kann – wie bereits beschrieben – eine hohe Wärmeübertragungsleistung bei nach wie vor guter mechanischer Entkopplung realisiert werden. Insbesondere die genannten Wärmequellen bzw. Wärmesenken sind auf derartige Eigenschaften in aller Regel in besonderem Maße angewiesen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau und/oder eine Geräteanordnung mit dem vorab beschriebenen Aufbau zur Kühlung von tieftemperaturbetriebenen und/oder tiefsttemperaturbetriebenen Geräten, wie insbesondere Detektoreinrichtungen, speziell Halbleiterdetektoreinrichtungen verwendet wird. Auch hier ergeben sich die bereits vorab beschriebenen Eigenschaften und Vorteile der Wärmeübertragungsvorrichtung und/oder der Geräteanordnung in analoger Weise.
Schließlich wird auch ein Verfahren zum Kühlen von tieftemperaturbetriebenen und/oder tiefsttemperaturbetriebenen Geräten, wie insbesondere Detektoreinrichtungen, speziell Halbleiterdetektoreinrichtungen vorgeschlagen, bei dem zumindest eine Wärmeübertragungseinrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau Verwendung findet. Auch hier ergeben sich die bereits vorab beschriebenen Eigenschaften und Vorteile in analoger Weise.
Wie weiterhin bereits beschrieben, kann die Wärmeübertragungsvorrichtung darüber hinaus eine besonders hohe Standzeit, auch bei besonders tiefen Temperaturen aufweisen. Auch in dieser Hinsicht können sich entsprechende Vorteile ergeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
1: Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Thermoleiters in schematischer, perspektivischer Ansicht;
2. ein Ausführungsbeispiel für einen Kontaktbereich eines Kontaktierungselements im schematischen Querschnitt;
3: die Durchführung eines Ultraschallschweißvorgangs beim in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel;
4: ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine Geräteanordnung unter Verwendung eines Thermoleiters im schematischen Querschnitt.
1 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht einen Thermoleiter 1, welcher zwei Kontaktierungselemente 3 sowie insgesamt drei Wärmeleitelemente 2 aufweist.
Die Kontaktierungselemente 3 weisen im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel des Thermoleiters 1 jeweils einen Thermofinger 5 auf. Mit Hilfe des Thermofingers 5 wird ein möglichst guter thermischer Kontakt zwischen dem betreffenden Kontaktierungselement 3 und dem mit dem Kontaktierungselement 3 verbundenen Bauteil (in 1 nicht dargestellt) in an sich bekannter Weise sichergestellt.
Zwischen den beiden Kontaktierungselementen 3 sind im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel des Thermoleiters 1 insgesamt drei Wärmeleitelemente 2 vorgesehen. Die Wärmeleitelemente 2 dienen der thermischen Verbindung der beiden Kontaktierungselemente 3.
Die Kontaktierungselemente 3 weisen jeweils einen Verbindungsbereich 4 auf, in dem die Wärmeleitelemente 2 mit den Kontaktierungselementen 3 verbunden sind. Die Formgebung des Verbindungsbereichs 4 der Kontaktierungselemente 3 wird in 2 in einer Querschnittsansicht (Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung des Thermoleiters 1) verdeutlicht. 2 wird weiter unten näher erläutert.
Die Verbindung zwischen den Wärmeleitelementen 2 und dem jeweiligen Kontaktierungselement 3 erfolgt unter Verwendung eines Ultraschallschweißverfahrens. Nähere Details zur Durchführung des Ultraschallschweißverfahrens sind dabei insbesondere 3 sowie der dazugehörigen Beschreibung (weiter unten beschrieben) dargestellt. Mit Hilfe des Ultraschallschweißvorgangs werden die Wärmeleitelemente 2 innig und stoffschlüssig mit den Kontaktierungselementen 3 verbunden. Durch diese Art der Verbindung kommt es zu besonders niedrigen Wärmeüberganswiderständen zwischen den Kontaktierungselementen 3 sowie den Wärmeleitelementen 2 und somit schlussendlich zu einer besonders guten Wärmeleitung zwischen den einander beabstandeten Thermofingern 5.
Sowohl die Kontaktierungselemente 3, als auch die Wärmeleitelemente 2 sind im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel aus Kupfer bzw. aus einer Kupferlegierung gefertigt. Es ist im Übrigen nicht erforderlich, dass die Kontaktierungselemente 3 sowie die Wärmeleitelemente 2 jeweils aus dem gleichen Material gefertigt sein müssen. Vielmehr ist es bevorzugt, dass die Wärmeleitelemente 2 einerseits und die Kontaktierungselemente 3 andererseits jeweils aus einem unterschiedlichen Material (insbesondere aus einer unterschiedlichen Legierung) gefertigt sind. Gegebenenfalls ist es auch von Vorteil, wenn die beiden Kontaktierungselemente 3 jeweils aus unterschiedlichen Materialien (insbesondere aus unterschiedlichen Legierungen) bestehen. Auf diese Weise können die beiden Kontaktierungselemente 3 beispielsweise besonders gut an die jeweils dazu benachbart anzuordnenten Bauteile angepasst werden, sodass auf diese Weise beispielsweise besonders gut Materialunverträglichkeiten vermieden werden können.
Die Kontaktierungselemente 3 sind vorzugsweise im Wesentlichen massiv ausgebildet (insbesondere im Bereich der Verbindungsbereiche 4). Hier ist beispielsweise an massives Kupfer bzw. an eine massive Kupferlegierung zu denken.
Demgegenüber sind die Wärmeleitelemente 2 im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel elastisch biegbar ausgeführt. Dies wird dadurch erzielt, dass die Wärmeleitelemente 2 jeweils aus einem vieladrigen Kabel gebildet sind. Als Basismaterial für die Wärmeleitelemente 2 kann ebenfalls Kupfer bzw. eine Kupferlegierung dienen, wobei vorzugsweise eine Kupferlegierung verwendet wird, die die elastischen Fähigkeiten der Wärmeleitelemente 2 vorteilhaft fördert. Beispielsweise kann es sich bei den Wärmeleitelementen 2 jeweils um ein vieladriges Kabel mit einem Gesamtquerschnitt von beispielsweise 1 cm² handeln. Die einzelnen Leiter der Wärmeleitelemente 2 weisen dabei einen deutlich kleineren Querschnitt auf; beispielsweise können die einzelnen Adern der Wärmeleitelemente 2 jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm aufweisen. Insbesondere bei der vorgeschlagenen Ausbildung der Wärmeleitelemente 2 als vieladriges Kabel (aber nicht nur dann), kann durch die Ultraschallverschweißung zwischen den Wärmeleitelementen 2 und den Kontaktierungselementen 3 auf vorteilhafte Weise ein Aufspleißen der Wärmeleitelemente 2 verhindert werden. Dies kann beispielsweise einen vorzeitigen Verschleiß des Thermoleiters 1 verhindern. Darüber hinaus kann durch das Vermeiden eines Aufspleißens der Wärmeleitelemente 2 auch die Ausbildung unerwünschter Wärmebrücken und/oder unerwünschter elektrischer Kontakte zu anderen Teilen der sich ergebenen Vorrichtung vermieden werden. Beides ist naturgemäß von Vorteil.
Durch die elastische Ausbildung der Wärmeleitelemente 2 können die beiden Kontaktierungselemente 3 mechanisch in weiten Bereichen voneinander entkoppelt werden. Entsprechendes gilt für die Vorrichtungen, die an die voneinander entfernt angeordneten Kontaktierungselemente 3 angebracht werden. Dennoch kann durch den Aufbau des Thermoleiters 1 eine sehr gute thermische Kopplung zwischen den beiden Kontaktierungselementen 3 realisiert werden.
Noch ein weiterer Vorteil des Thermoleiters 2 liegt insbesondere auch in seinem kompakten Aufbau. Dies betrifft insbesondere seine Abmessungen in radialer Richtung.
Ein weiterer Vorteil des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines Thermoleiters 1 liegt auch darin, dass der Thermoleiter 1 gewisse Lagertoleranzen ausgleichen kann. Darüber hinaus können die Kontaktierungselemente 3 in einem Winkel zueinander angeordnet werden (beispielsweise bezüglich der axialen Achsen der beiden Kontaktierungselemente 3). Dadurch kann der Thermoleiter 1 in einem weiten Bereich unterschiedlichster Bauraumvorgaben verwendet werden.
In den 2 und 3 ist der Verbindungsbereich 4 eines Kontaktierungselements 3 in einem schematischen Querschnitt dargestellt. Der Querschnitt steht dabei senkrecht zur Axialrichtung des Kontaktierungselements 3. In 2 ist dabei der Verbindungsbereich 4 des Kontaktierungselements 3 ohne daran befestigte Wärmeleitelemente 2 dargestellt. Aus 3 ist die Durchführung des Ultraschallschweißvorgangs, mit dem die Wärmeleitelemente 2 im Verbindungsbereich 4 mit dem Kontaktierungselement 3 verbunden werden, ersichtlich.
In 2 ist insbesondere die geometrische Form des Verbindungsbereichs 4 eines Kontaktierungselements 3 zu erkennen. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der geometrischen Grundform um ein Dreieck. Die dreieckige Grundform 6 ist dabei in vorliegendem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleichschenklig ausgeführt. Zur Verdeutlichung ist das Dreieck in 2 durch eine gestrichelte Linie 6 angedeutet. Die ebenfalls eingezeichnete Kreisbogenlinie 7 dient zur Verdeutlichung der Abmessungen der sich schlussendlich ergebenden Außenkontur 8 des Verbindungsbereichs 4.
Der mittlere Bereich 9 der Dreiecksschenkel 23 der dreieckigen Grundform 6 dient jeweils als Kontaktierungsbereich 10, in welchem im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils ein Wärmeleitelement 2 durch Ultraschallschweißen befestigt wird (vgl. auch 3). Selbstverständlich ist es auch möglich, dass in einem mittleren Bereich 9 auch mehrere Kontaktierungsbereiche 10 vorgesehen werden können, sodass im Bereich eines einzelnen Dreiecksschenkels 23 auch eine Mehrzahl von Wärmeleitelementen 2 angebracht werden kann.
Wie man 2 und 3 entnehmen kann, sind die Dreiecksspitzen 11 der dreieckigen Grundform 6 gekappt. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die geometrischen Abmessungen (insbesondere in Radialrichtung) des Verbindungsbereichs 4 des Kontaktierungselements 3 verkleinert werden können, was aus Bauraumgesichtspunkten von Vorteil ist. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die verbleibende Länge des mittleren Bereichs 9 etwa 2/3 der ursprünglichen Kantenlänge der Dreiecksseiten 23 der dreieckigen Grundform 6. Dementsprechend entspricht die „abgeschnittene Kantenlänge” der Dreiecksspitzen 11 jeweils 1/6 der ursprünglichen Kantenlänge der Dreiecksschenkel 23 der dreieckigen Grundform 6. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine andere Aufteilung vorzunehmen. Insbesondere ist es möglich die Dimensionierung in Abhängigkeit von der Größe der Wärmeleitelemente 2 anzupassen.
Durch das „Kappen” der Dreiecksspitzen 11 ergeben sich die in 2 und 3 sichtbaren Schnittflächen 12. Diese Schnittflächen 12 können in vorteilhafter Weise als Abstützfläche 12 zur Durchführung eines Ultraschallschweißvorgangs verwendet werden.
Die Durchführung des Ultraschallschweißvorgangs wird insbesondere aus 3 deutlich. Dort ist der Ultraschallschweißvorgang dargestellt, mit dem das erste Wärmeleitelement 2 der insgesamt drei Wärmeleitelemente 2 mit dem Verbindungsbereich 4 des Kontaktierungselements 3 verschweißt wird. Die verbleibenden beiden Ultraschallschweißvorgänge können dabei in analoger Weise durchgeführt werden.
Zur Durchführung des Ultraschallschweißvorgangs wird zunächst das entsprechende Ende des Wärmeleitelements 2 im Bereich des vorgesehenen Kontaktierungsbereichs 10 im mittleren Bereich 9 eines Dreiecksschenkels 23 angeordnet. Anschließend wird eine an sich bekannte Ultraschallschweißsonotrode 13 in Pfeilrichtung A in Richtung des Verbindungsbereichs 4 des Kontaktierungselements 3 herangeführt. Die Ultraschallschweißsonotrode 13 wird dabei derart herangeführt, dass das Wärmeleitelement 2 mit einer gewissen Kraft auf den Verbindungsbereich 4 des Kontaktierungselements 3 aufgedrückt wird, so dass das Wärmeleitelement 2 klemmend gehalten wird.
Gleichzeitig wird an der dem Kontaktierungsbereich 10 gegenüber liegenden Seite befindlichen Schnittfläche 12 der Außenkontur 8 des Verbindungsbereichs 4 des Kontaktierungselements 3 ein Ultraschallschweißamboss 14 aufgesetzt. Der Ultraschallschweißamboss 14 wird mit einer gewissen Kraft in Pfeilrichtung B gegen die Schnittfläche 12 des Verbindungsbereichs 4 gedrückt. Die Schnittfläche 12 dient dadurch als Abstützfläche 12 zur Durchführung des Ultraschallschweißvorgangs.
Selbstverständlich ist es ebenso möglich, dass die Ultraschallschweißsonotrode 13 und der Ultraschallschweißamboss 14 nicht gleichzeitig, sondern nacheinander mit dem Verbindungsbereich 4 in Kontakt gebracht werden. Dabei ist es grundsätzlich beliebig, ob zunächst die Ultraschallschweißsonotrode 13 oder der Ultraschallschweißamboss 14 aufgesetzt wird.
Anschließend wird der Ultraschallschweißvorgang, mit dem das Wärmeleitelement 2 mit dem Kontaktierungsbereich 10 des Kontaktierungselements 3 verschweißt wird, durchgeführt. Dazu wird die Ultraschallschweißsonotrode 13 (und gegebenenfalls auch der Ultraschallschweißamboss 14) mit Ultraschallenergie beaufschlagt. Sobald die Schweißverbindung zwischen Wärmeleitelement 2 und Verbindungsbereich 4 ausgebildet ist, können die Ultraschallschweißsonotrode 13 und der Ultraschallschweißamboss entfernt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass durch den Ultraschallschweißvorgang nicht nur eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Wärmeleitelement 2 und Verbindungsbereich 4 des Kontaktierungselements 3 ausgebildet wird. Vielmehr werden auch die üblicherweise vorhandenen einzelnen Teile (z. B. einzelne Fasern) des Wärmeleitelements 2 miteinander stoffschlüssig verbunden. Dadurch wird beispielsweise ein Aufspleißen des Wärmeleitelements 2 wirksam unterbunden.
In 4 ist schließlich noch eine Geräteanordnung 15 in schematischem Querschnitt dargestellt, bei der ein Thermoleiter mit dem vorab beschriebenen Aufbau eingesetzt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 4 wird dabei der in den 1 bis 3 dargestellte Thermoleiter 1 verwendet. Selbstverständlich ist es jedoch ebenso möglich, dass ein Thermoleiter 1 mit einem unterschiedlichen Aufbau verwendet wird.
Am oberen Ende der in 4 dargestellten Geräteanordnung 15 ist ein Stickstoffbehälter 16 zu erkennen, der als Wärmesenke für die Geräteanordnung 15 dient. Der Stickstoffbehälter 16 ist als trogartiges Dewergefäß ausgebildet, in dem sich flüssiger Stickstoff 17 befindet. In 4 ist darüber hinaus eine Zuleitung 18 dargestellt, die den Stickstoffbehälter 16 mit flüssigem Stickstoff versorgt. Hierzu kann eine an sich bekannte Kältemaschine verwendet werden. Weiterhin ist eine Stickstoffableitung 19 vorgesehen, mit der der im Betrieb der Geräteanordnung 15 verdampfende Stickstoff vom Stickstoffbehälter 16 zurückgeführt werden kann (beispielsweise zu einer Kältemaschine).
Am unteren Ende der Geräteanordnung 15 ist ein Halbleiterdetektor 20 dargestellt. Dieser stellt bei der vorliegend dargestellten Geräteanordnung 15 die zu kühlende Wärmequelle dar. Der Halbleiterdetektor 20 ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel freihängend in einer Beamline 21 eingebaut, die sich im Ultrahochvakuum 22 befindet. Damit der Halbleiterdetektor 20 gute Messwerte liefern kann, muss dieser schwingungsentkoppelt und möglichst gut gekühlt in der Beamline 21 angeordnet sein.
Zur thermischen Kopplung von Halbleiterdetektor 22 und Stickstoffbehälter 16 der Geräteanordnung 15 wird der vorab beschriebene Thermoleiter 1 verwendet. An seinem oberen Ende taucht der obere Thermofinger 5 des Thermoleiters 1 in das Bad aus flüssigem Stickstoff 17 ein, so dass eine sehr gute Wärmeankopplung des oberen Thermofingers 5 mit dem flüssigen Stickstoff 17 gewährleistet ist. Der untere Thermofinger 5 des Thermoleiters 1 ist ebenfalls stoffschlüssig mit dem Halbleiterdetektor 20 verbunden, so dass auch hier ein guter Wärmeübergang gesichert ist. Aufgrund der bereits beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften des Thermoleiters 1 kann somit auch eine gute thermische Kopplung zwischen Stickstoffbehälter 16 und Halbleiterdetektor 20 gewährleistet werden. Aufgrund des Aufbaus des Thermoleiters 1 wird dabei gleichzeitig eine gute mechanische Entkopplung von Halbleiterdetektor 20 einerseits und Beamline 21 bzw. Stickstoffbehälter 16 andererseits gewährleistet.

1: Thermoleiter
2: Wärmeleitelement
3: Kontaktierungselement
4: Verbindungsbereich
5: Thermofinger
6: Dreieckige Grundform
7: Kreisbogenlinie
8: Außenkontur
9: Mittlerer Bereich
10: Kontaktierungsbereich
11: Dreieckspitze
12: Schnittfläche/Abstützfläche
13: Ultraschallschweißsonotrode
14: Ultraschallschweißamboss
15: Geräteanordnung
16: Stickstoffbehälter
17: Flüssiger Stickstoff
18: Zuleitung
19: Ableitung
20: Halbleiterdetektor
21: Beamline
22: Ultrahochvakuum
23: Dreiecksschenkel

Claims

Wärmeübertragungsvorrichtung (1) zur Wärmeübertragung von einer Wärmequelle (20) zu einer Wärmesenke (16), aufweisend zumindest eine Kontakteinrichtung (3) zur thermischen Kontaktierung von zumindest Teilen der Wärmeübertragungsvorrichtung (1) mit der Wärmequelle (20) und/oder der Wärmesenke (16) sowie wenigstens eine Wärmeleiteinrichtung (2) zur Übertragung thermischer Energie zwischen Wärmequelle (20) und Wärmesenke (16), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wärmeleiteinrichtung (2) und zumindest eine Kontakteinrichtung (3) zumindest teilweise durch einen Ultraschallschweißvorgang miteinander verbunden sind.
Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest zwei Kontakteinrichtungen (3), welche insbesondere an zwei voneinander entfernten Bereichen der Wärmeleiteinrichtung (2) an dieser angeordnet sind.
Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleiteinrichtung (2) zumindest bereichsweise elastisch und/oder flexibel, insbesondere vibrationselastisch und/oder vibrationsflexibel ausgebildet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleiteinrichtung (2) zumindest teilweise als mehradriges Kabel (2) ausgebildet ist, welches insbesondere zumindest bereichsweise Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweist.
Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Wärmeleiteinrichtungen (2), insbesondere zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Wärmeleiteinrichtungen (2), welche insbesondere parallel zueinander angeordnet sind.
Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Kontaktierungsabschnitt (9, 10) zwischen zumindest einer Wärmeleiteinrichtung (2) und zumindest einer Kontakteinrichtung (3) zumindest eine Abstützfläche (12) vorgesehen ist, welche bevorzugt diametral zu zumindest einer Wärmeleiteinrichtung (2) angeordnet ist.
Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile zumindest einer Wärmeleiteinrichtung (2) tieftemperaturtauglich, insbesondere tiefsttemperaturtauglich ausgebildet sind.
Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile zumindest einer Wärmeleiteinrichtung (2) und/oder zumindest Teile zumindest einer Kontakteinrichtung (3, 5) einen Wärmeübertragungsquerschnitt von zumindest 5 mm², 10 mm², 15 mm², 20 mm², 25 mm², 30 mm², 40 mm², 50 mm², 60 mm², 70 mm², 80 mm², 90 mm² oder 100 mm² aufweisen.
Geräteanordnung (15), aufweisend zumindest eine Wärmequelle (20) und/oder zumindest eine Wärmesenke (16), gekennzeichnet durch zumindest eine Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Geräteanordnung (15) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wärmequelle (20) zumindest teilweise als Kühlfingereinrichtung (5) und/oder als Messgeräteinrichtung (20), wie insbesondere als Detektoreinrichtung (20), Halbleiterdetektoreinrichtung (20) und/oder Szintillationszählereinrichtung (20) ausgebildet ist und/oder zumindest eine Wärmesenke (16) zumindest teilweise als Kühlanlage und/oder Flüssiggasaufnahmemittel, insbesondere zur Aufnahme von flüssigem Stickstoff (17) und/oder flüssigem Helium (17) ausgebildet ist.
Verwendung einer Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer Geräteanordnung (15) nach Anspruch 9 oder 10 zur Kühlung von tieftemperaturbetriebenen und/oder tiefsttemperaturbetriebenen Geräten (20), wie insbesondere Detektoreinrichtungen (20), speziell Halbleiterdetektoreinrichtungen (20).
Verfahren zum Kühlen von tieftemperaturbetriebenen und/oder tiefsttemperaturbetriebenen Geräten (20), wie insbesondere Detektoreinrichtungen (20), speziell Halbleiterdetektoreinrichtungen (20), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wärmeübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und oder eine Geräteanordnung (15) nach einem der Ansprüche 9 oder 10 Anwendung findet.