JPH05142355A - 検出器ペルチエ冷却装置 - Google Patents
検出器ペルチエ冷却装置Info
- Publication number
- JPH05142355A JPH05142355A JP3308851A JP30885191A JPH05142355A JP H05142355 A JPH05142355 A JP H05142355A JP 3308851 A JP3308851 A JP 3308851A JP 30885191 A JP30885191 A JP 30885191A JP H05142355 A JPH05142355 A JP H05142355A
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- peltier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ペルチエ素子も用いて効率的にかつ小型に構
成できる検出器ペルチエ冷却装置。 【構成】 ペルチエ素子の吸熱面を錐体１1 〜１3 の頂
点側に向け、その発熱面を錐体の底面側に向けて、頂点
側に積み上げる素子数を順次減らしながらペルチエ素子
を多段に重ね合わせて、錐体状ペルチエ多段冷却構造体
１1 〜１3 を構成し、複数の錐体状ペルチエ多段冷却構
造体をそれら冷却用頂部５が検出器用冷却空間Ｓに向い
て２次元的又は３次元的に取り囲むように配置し、これ
ら複数の錐体状ペルチエ多段冷却構造体の放熱用底部６
を放熱用ベース７に接続して構成する。
成できる検出器ペルチエ冷却装置。 【構成】 ペルチエ素子の吸熱面を錐体１1 〜１3 の頂
点側に向け、その発熱面を錐体の底面側に向けて、頂点
側に積み上げる素子数を順次減らしながらペルチエ素子
を多段に重ね合わせて、錐体状ペルチエ多段冷却構造体
１1 〜１3 を構成し、複数の錐体状ペルチエ多段冷却構
造体をそれら冷却用頂部５が検出器用冷却空間Ｓに向い
て２次元的又は３次元的に取り囲むように配置し、これ
ら複数の錐体状ペルチエ多段冷却構造体の放熱用底部６
を放熱用ベース７に接続して構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー分散型Ｘ線
分光検出器等の冷却を必要とする検出器の冷却装置に関
する。
分光検出器等の冷却を必要とする検出器の冷却装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】エネルギー分散型Ｘ線分光検出器（以
下、ＥＤＳ検出器と言う。）は、試料に電子線を照射
し、試料から出る特性Ｘ線を入射させてそのエネルギー
を電圧パルスに変換し、そのパルスの大きさ毎にその数
を数えることで、元素分析を行うものである。従来のＥ
ＤＳ検出器は、入射Ｘ線を検知しその信号を取り出す時
の雑音を低減するために、一般に液体窒素による冷却装
置を備えている。
下、ＥＤＳ検出器と言う。）は、試料に電子線を照射
し、試料から出る特性Ｘ線を入射させてそのエネルギー
を電圧パルスに変換し、そのパルスの大きさ毎にその数
を数えることで、元素分析を行うものである。従来のＥ
ＤＳ検出器は、入射Ｘ線を検知しその信号を取り出す時
の雑音を低減するために、一般に液体窒素による冷却装
置を備えている。
【０００３】しかし、液体窒素による冷却の場合、液体
窒素が必要になるという煩わしさがあると共に、冷却器
が大型になる問題がある。そこで、最近、ペルチエ効果
を用いた電子冷却を利用することが提案されている。こ
のためのペルチエ素子は、図５に示すように、ｐ形半導
体端部とｎ形半導体端部を金属で結び、電流をｎ形半導
体側から金属を経てｐ形半導体側へ流すようにしたもの
で、図のＡ部で吸熱してＢ部で発熱するものである。
窒素が必要になるという煩わしさがあると共に、冷却器
が大型になる問題がある。そこで、最近、ペルチエ効果
を用いた電子冷却を利用することが提案されている。こ
のためのペルチエ素子は、図５に示すように、ｐ形半導
体端部とｎ形半導体端部を金属で結び、電流をｎ形半導
体側から金属を経てｐ形半導体側へ流すようにしたもの
で、図のＡ部で吸熱してＢ部で発熱するものである。
【０００４】しかしながら、ペルチエ素子は単体冷却能
力が非常に小さいため、ＥＤＳ検出器等の冷却のために
は、図６に示すように、多段スタック構造１を採り、各
スタック構造１を並列に並べ、それらの頂部を金属４で
接続し、その接続体の面で検出器を冷却している。図６
において、多段スタック構造１はピラミッド状の四角錐
形状をしている。この四角錐１は多数のペルチエ素子２
を重ね合わせて形成されており、各素子２は四角錐１の
頂点側に吸熱面を向け、四角錐１の底面側に発熱面を向
けて、頂点側に積み上げる素子数を減らしながら順次多
段に重ね合わせて、熱損失を補償しながら、頂部を低温
に冷却するようにしている。なお、多段スタック構造１
の底面には、放熱用のベース３が接続されている。
力が非常に小さいため、ＥＤＳ検出器等の冷却のために
は、図６に示すように、多段スタック構造１を採り、各
スタック構造１を並列に並べ、それらの頂部を金属４で
接続し、その接続体の面で検出器を冷却している。図６
において、多段スタック構造１はピラミッド状の四角錐
形状をしている。この四角錐１は多数のペルチエ素子２
を重ね合わせて形成されており、各素子２は四角錐１の
頂点側に吸熱面を向け、四角錐１の底面側に発熱面を向
けて、頂点側に積み上げる素子数を減らしながら順次多
段に重ね合わせて、熱損失を補償しながら、頂部を低温
に冷却するようにしている。なお、多段スタック構造１
の底面には、放熱用のベース３が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多段ス
タック構造１の最上部は熱容量が非常に小さく、図６の
ようにこれを複数並列に接続しても、相互間の接続のた
めの熱損失が大きく、冷却効率が悪く、また、並列のた
めの面積を要し、小型化が困難である。
タック構造１の最上部は熱容量が非常に小さく、図６の
ようにこれを複数並列に接続しても、相互間の接続のた
めの熱損失が大きく、冷却効率が悪く、また、並列のた
めの面積を要し、小型化が困難である。
【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ペルチエ素子も用いて効率的
にかつ小型に構成できる検出器ペルチエ冷却装置を提供
することである。
ものであり、その目的は、ペルチエ素子も用いて効率的
にかつ小型に構成できる検出器ペルチエ冷却装置を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の検出器ペルチエ冷却装置は、ペルチエ素子の吸熱面
を錐体の頂点側に向け、その発熱面を錐体の底面側に向
けて、頂点側に積み上げる素子数を順次減らしながらペ
ルチエ素子を多段に重ね合わせて、錐体状ペルチエ多段
冷却構造体を構成し、複数の錐体状ペルチエ多段冷却構
造体をそれら冷却用頂部が検出器用冷却空間に向いて２
次元的又は３次元的に取り囲むように配置し、これら複
数の錐体状ペルチエ多段冷却構造体の放熱用底部を放熱
用ベースに接続して構成したことを特徴とするものであ
る。
明の検出器ペルチエ冷却装置は、ペルチエ素子の吸熱面
を錐体の頂点側に向け、その発熱面を錐体の底面側に向
けて、頂点側に積み上げる素子数を順次減らしながらペ
ルチエ素子を多段に重ね合わせて、錐体状ペルチエ多段
冷却構造体を構成し、複数の錐体状ペルチエ多段冷却構
造体をそれら冷却用頂部が検出器用冷却空間に向いて２
次元的又は３次元的に取り囲むように配置し、これら複
数の錐体状ペルチエ多段冷却構造体の放熱用底部を放熱
用ベースに接続して構成したことを特徴とするものであ
る。
【０００８】
【作用】本発明においては、複数の錐体状ペルチエ多段
冷却構造体がそれら冷却用頂部を検出器用冷却空間に向
けて２次元的又は３次元的に取り囲むように配置されて
いるので、一定の体積の冷却空間に対してより多くの冷
却構造体を配置することができ、また、冷却構造体相互
の接続距離が最短になるので、接続体による熱損失が低
減され、その空間に挿入される冷却対象を効率的に冷却
することができる。また、一定数の冷却構造体を小さい
空間に充填して配置するので、冷却装置を小型に構成で
きる。さらに、熱応力、振動の影響をあまり受けない冷
却装置を構成することができる。
冷却構造体がそれら冷却用頂部を検出器用冷却空間に向
けて２次元的又は３次元的に取り囲むように配置されて
いるので、一定の体積の冷却空間に対してより多くの冷
却構造体を配置することができ、また、冷却構造体相互
の接続距離が最短になるので、接続体による熱損失が低
減され、その空間に挿入される冷却対象を効率的に冷却
することができる。また、一定数の冷却構造体を小さい
空間に充填して配置するので、冷却装置を小型に構成で
きる。さらに、熱応力、振動の影響をあまり受けない冷
却装置を構成することができる。
【０００９】
【実施例】次に、図面を参照にして本発明の検出器ペル
チエ冷却方式の実施例について説明する。図１はペルチ
エ素子２の多段スタック構造体１を示しており、図６の
従来の場合と同様、本発明の冷却装置においてもこのよ
うな角錐状の多段スタック構造体１を構成要素として用
いる。多段スタック構造体１は、多数のペルチエ素子２
を重ね合わせて構成されており、各素子２は角錐１の頂
点側に吸熱面を向け、角錐１の底面側に発熱面を向け
て、頂点側に積み上げる素子数を減らしながら順次多段
に重ね合わせて、熱損失を補償しながら、頂部５を冷却
側、底部６を放熱側としている。
チエ冷却方式の実施例について説明する。図１はペルチ
エ素子２の多段スタック構造体１を示しており、図６の
従来の場合と同様、本発明の冷却装置においてもこのよ
うな角錐状の多段スタック構造体１を構成要素として用
いる。多段スタック構造体１は、多数のペルチエ素子２
を重ね合わせて構成されており、各素子２は角錐１の頂
点側に吸熱面を向け、角錐１の底面側に発熱面を向け
て、頂点側に積み上げる素子数を減らしながら順次多段
に重ね合わせて、熱損失を補償しながら、頂部５を冷却
側、底部６を放熱側としている。
【００１０】本発明の基本構造は、図２に側面図を示す
ように、冷却すべき空間Ｓを取り囲むように、冷却用頂
部５をこの空間Ｓに向けて複数の角錐状多段スタック構
造体１1 〜１3 を配置し、各角錐状多段スタック構造体
１1 〜１3 の放熱用底部６をこれら構造体１1 〜１3 を
囲むように配置した箱状の放熱用ベース７に接続して、
冷却すべき空間Ｓから汲み上げた熱及び各素子、配線か
ら発熱するジュール熱を放熱用ベース７へ流すようにし
て冷却するものである。図２の場合は、各角錐状多段ス
タック構造体１1 〜１3 を２次元的に３個配列した例で
あり、冷却対象８はＥＤＳ検出器９冷却用のコールドフ
ィンガーである。また、各角錐状多段スタック構造体１
1 〜１3 の冷却用頂部５は、フレキシブル構造になって
いる熱良導体板１０によって接続され、この熱良導体板
１０により囲んだ空間を冷却空間Ｓとしている。
ように、冷却すべき空間Ｓを取り囲むように、冷却用頂
部５をこの空間Ｓに向けて複数の角錐状多段スタック構
造体１1 〜１3 を配置し、各角錐状多段スタック構造体
１1 〜１3 の放熱用底部６をこれら構造体１1 〜１3 を
囲むように配置した箱状の放熱用ベース７に接続して、
冷却すべき空間Ｓから汲み上げた熱及び各素子、配線か
ら発熱するジュール熱を放熱用ベース７へ流すようにし
て冷却するものである。図２の場合は、各角錐状多段ス
タック構造体１1 〜１3 を２次元的に３個配列した例で
あり、冷却対象８はＥＤＳ検出器９冷却用のコールドフ
ィンガーである。また、各角錐状多段スタック構造体１
1 〜１3 の冷却用頂部５は、フレキシブル構造になって
いる熱良導体板１０によって接続され、この熱良導体板
１０により囲んだ空間を冷却空間Ｓとしている。
【００１１】このように角錐状多段スタック構造体１1
〜１3 を配置すると、一定の体積の冷却空間Ｓに対して
より多くの冷却構造体１1 〜１3 を配置することがで
き、また、各冷却構造体１1 〜１3 を接続する熱良導体
板１０の長さが最短になるので、接続体による熱損失が
低減され、その空間Ｓに挿入された冷却対象８を効率的
に冷却することができる。また、一定数の冷却構造体１
1 〜１3 を小さい空間に充填して配置しているので、冷
却装置を小型に構成できる。なお、冷却用頂部５相互の
接続体１０はフレキシブル構造になっているので、熱応
力、振動により冷却構造体１1 〜１3 等が破壊されるこ
とは起こらない。
〜１3 を配置すると、一定の体積の冷却空間Ｓに対して
より多くの冷却構造体１1 〜１3 を配置することがで
き、また、各冷却構造体１1 〜１3 を接続する熱良導体
板１０の長さが最短になるので、接続体による熱損失が
低減され、その空間Ｓに挿入された冷却対象８を効率的
に冷却することができる。また、一定数の冷却構造体１
1 〜１3 を小さい空間に充填して配置しているので、冷
却装置を小型に構成できる。なお、冷却用頂部５相互の
接続体１０はフレキシブル構造になっているので、熱応
力、振動により冷却構造体１1 〜１3 等が破壊されるこ
とは起こらない。
【００１２】図３の場合は、冷却構造体を３次元的に配
置した実施例の模式的な斜視図であり、立方体の５面に
各々１個の角錐状多段スタック構造体１1 〜１5 を配置
して、冷却空間Ｓを５つの方向から冷却し、残りの１方
向から冷却対象を挿入するようにしたものである。この
場合も、各角錐状多段スタック構造体１1 〜１5 の冷却
用頂部５は、フレキシブル構造熱良導体板１０によって
接続され、それらの放熱用底部６は、構造体１1 〜１5
を囲むように配置した箱状の放熱用ベース７に接続され
ている。
置した実施例の模式的な斜視図であり、立方体の５面に
各々１個の角錐状多段スタック構造体１1 〜１5 を配置
して、冷却空間Ｓを５つの方向から冷却し、残りの１方
向から冷却対象を挿入するようにしたものである。この
場合も、各角錐状多段スタック構造体１1 〜１5 の冷却
用頂部５は、フレキシブル構造熱良導体板１０によって
接続され、それらの放熱用底部６は、構造体１1 〜１5
を囲むように配置した箱状の放熱用ベース７に接続され
ている。
【００１３】さらに、図４の場合は、立方体の５面の各
々に４個の角錐状多段スタック構造体を配置し、全体と
して２０個の構造体１1 〜１20を配置して、冷却空間Ｓ
を大きくした実施例の斜視図である。フレキシブル構造
熱良導体板１０、放熱用ベース７の配置は図２、図３と
同様である。
々に４個の角錐状多段スタック構造体を配置し、全体と
して２０個の構造体１1 〜１20を配置して、冷却空間Ｓ
を大きくした実施例の斜視図である。フレキシブル構造
熱良導体板１０、放熱用ベース７の配置は図２、図３と
同様である。
【００１４】以上、本発明の検出器ペルチエ冷却装置を
いくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明はこれ
ら実施例に限定されず種々の変形が可能である。例え
ば、角錐状多段スタック構造体の頂角が４５°より大き
い場合には、６面体の５面各々に配置する代わりに、そ
れより面数の少ない多面体の各面に配置するようにする
こともできるし、逆に、角錐状多段スタック構造体の頂
角が４５°より小さい場合には、６面体より面数の多い
多面体の各面に配置するようにすることもできる。ま
た、冷却空間により冷却する検出器としては、ＥＤＳ検
出器だけでなく、冷却の必要なその他の検出器、例えば
赤外線検出器の冷却も可能であり、また、検出器以外の
対象の冷却にも利用可能である。
いくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明はこれ
ら実施例に限定されず種々の変形が可能である。例え
ば、角錐状多段スタック構造体の頂角が４５°より大き
い場合には、６面体の５面各々に配置する代わりに、そ
れより面数の少ない多面体の各面に配置するようにする
こともできるし、逆に、角錐状多段スタック構造体の頂
角が４５°より小さい場合には、６面体より面数の多い
多面体の各面に配置するようにすることもできる。ま
た、冷却空間により冷却する検出器としては、ＥＤＳ検
出器だけでなく、冷却の必要なその他の検出器、例えば
赤外線検出器の冷却も可能であり、また、検出器以外の
対象の冷却にも利用可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の検出器ペ
ルチエ冷却装置によると、複数の錐体状ペルチエ多段冷
却構造体がそれら冷却用頂部を検出器用冷却空間に向け
て２次元的又は３次元的に取り囲むように配置されてい
るので、一定の体積の冷却空間に対してより多くの冷却
構造体を配置することができ、また、冷却構造体相互の
接続距離が最短になるので、接続体による熱損失が低減
され、その空間に挿入される冷却対象を効率的に冷却す
ることができる。また、一定数の冷却構造体を小さい空
間に充填して配置するので、冷却装置を小型に構成でき
る。さらに、熱応力、振動の影響をあまり受けない冷却
装置を構成することができる。
ルチエ冷却装置によると、複数の錐体状ペルチエ多段冷
却構造体がそれら冷却用頂部を検出器用冷却空間に向け
て２次元的又は３次元的に取り囲むように配置されてい
るので、一定の体積の冷却空間に対してより多くの冷却
構造体を配置することができ、また、冷却構造体相互の
接続距離が最短になるので、接続体による熱損失が低減
され、その空間に挿入される冷却対象を効率的に冷却す
ることができる。また、一定数の冷却構造体を小さい空
間に充填して配置するので、冷却装置を小型に構成でき
る。さらに、熱応力、振動の影響をあまり受けない冷却
装置を構成することができる。
【図１】本発明において用いるペルチエ素子の多段スタ
ック構造体の斜視図である。
ック構造体の斜視図である。
【図２】本発明の検出器ペルチエ冷却装置の１実施例の
模式的な側面図である。
模式的な側面図である。
【図３】別の実施例の模式的な斜視図である。
【図４】さらに別の実施例の模式的な斜視図である。
【図５】ペルチエ素子の構造と作用を説明するための図
である。
である。
【図６】従来例の模式的な側面図である。
Ｓ…冷却空間 １、１1 〜１20…多段スタック構造体 ２…ペルチエ素子 ５…冷却用頂部 ６…放熱用底部 ７…放熱用ベース ８…冷却対象（ＥＤＳ検出器冷却用コールドフィンガ
ー） ９…ＥＤＳ検出器 １０…熱良導体板（接続体）
ー） ９…ＥＤＳ検出器 １０…熱良導体板（接続体）
Claims (1)
- 【請求項１】 ペルチエ素子の吸熱面を錐体の頂点側に
向け、その発熱面を錐体の底面側に向けて、頂点側に積
み上げる素子数を順次減らしながらペルチエ素子を多段
に重ね合わせて、錐体状ペルチエ多段冷却構造体を構成
し、複数の錐体状ペルチエ多段冷却構造体をそれら冷却
用頂部が検出器用冷却空間に向いて２次元的又は３次元
的に取り囲むように配置し、これら複数の錐体状ペルチ
エ多段冷却構造体の放熱用底部を放熱用ベースに接続し
て構成したことを特徴とする検出器ペルチエ冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308851A JPH05142355A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 検出器ペルチエ冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3308851A JPH05142355A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 検出器ペルチエ冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142355A true JPH05142355A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17986035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3308851A Withdrawn JPH05142355A (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 検出器ペルチエ冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142355A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232416A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Nakamura Scientific Co Ltd | 低温拡散型霧箱 |
| CN102854524A (zh) * | 2012-08-30 | 2013-01-02 | 西北核技术研究所 | 一种钨酸铅闪烁探测器 |
| JP2013210376A (ja) * | 2008-12-25 | 2013-10-10 | Jeol Ltd | シリコンドリフト型ｘ線検出器 |
| JP2014135634A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | カメラおよび撮像用センサ冷却方法 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP3308851A patent/JPH05142355A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232416A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Nakamura Scientific Co Ltd | 低温拡散型霧箱 |
| JP2013210376A (ja) * | 2008-12-25 | 2013-10-10 | Jeol Ltd | シリコンドリフト型ｘ線検出器 |
| CN102854524A (zh) * | 2012-08-30 | 2013-01-02 | 西北核技术研究所 | 一种钨酸铅闪烁探测器 |
| JP2014135634A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | カメラおよび撮像用センサ冷却方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |