(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210740418.0 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市金寨路96号 (72)发明人 王坚　冯琪　张鸿飞　张军　曾锋　 朱杰　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 专利代理师 谢中用 (51)Int.Cl. G01J 5/48(2006.01) G01J 5/04(2006.01) G01J 5/061(2022.01) H05K 5/02(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种用于低噪声读出的探测器真空封装装 置 (57)摘要 本发明涉及探测器 真空低温封装技术， 公开 了一种用于低噪声读出的探测器真空封装装置， 适用于对于探测器需要真空低温封装以及低噪 声电子学读出时的场景， 尤其适用于单个靶面比 较大的探测器， 采用热控相关的探测器制冷和热 辐射屏蔽方案， 并将低噪声读出技术相关的电子 学前置放大器内置， 减少了读出噪声以及与外界 的热交换。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115112247 A 2022.09.27 CN 115112247 A 1.一种用于低噪声读出的探测器真空封装 装置， 其特 征在于， 包括： 封装外壳， 其内部中空， 封装外壳的壳体上密封嵌设有玻璃封窗； 探测器， 固设于 封装外壳 内且与玻璃封窗相对设置； 辐射隔离 机构， 设置在探测器与前放电路机构之间； 导冷机构， 包括贯穿封装外壳并伸入封装外壳内的制冷机冷头、 固定安装在制冷机冷 头上的冷头基板、 至少一个将冷头基板与探测器进行导热连接的探测器导冷链、 固定安装 在探测器导冷链靠近探测器一端的加热器， 以及至少一个位于封装外壳内的温度传感器； 所述温度传感器与加热器信号连接； 前放电路机构， 包括固设于封装外壳内且与探测器信号连接的前放电路板、 固设在前 放电路板上 的电路板导热框、 将电路板导热框与导冷机构进行导热连接的冷源导冷链、 将 电路板导热框与封装外壳进行导热 连接的外壳导冷链； 真空穿透件， 包括嵌设在封装外壳中且与封装外壳密封连接的真空穿透件本体、 以及 贯穿真空穿透件本体的金属针； 所述前放电路板与金属针位于封装外壳内的一端信号连 接。 2.根据权利要求1所述的用于低噪声读出的探测器真空封装装置， 其特征在于： 所述封 装外壳包括上部壳体以及底部法兰， 所述上部壳体与底部法兰密封连接； 所述玻璃封窗密 封嵌设在上部壳体的顶面。 3.根据权利要求1所述的用于低噪声读出的探测器真空封装装置， 其特征在于： 包括支 撑机构； 所述支撑机构包括探测器基板、 开设在探测器基板上的探测器固定孔位， 以及基板 支架； 所述基板支 架的一端与探测器 基板固定连接， 且另一端与封装壳体固定连接； 所述探测器包括探测器壳体、 固设在探测器壳体上且与玻璃封窗相对设置的探测器成 像面、 以及固设于探测器壳体底部的探测器固定腿； 所述探测器固定腿固定安装在探测器 固定孔位中。 4.根据权利要求1所述的用于低噪声读出的探测器真空封装 装置， 其特 征在于： 所述探测器包括探测器壳体、 固设在探测器壳体上且与玻璃封窗相对设置的探测器成 像面； 所述辐射隔离机构包括围设在探测器周向外部的环形冷屏、 位于探测器下部的圆形冷 屏， 以及圆形的遮光板； 所述遮光板的周向边缘与环形冷屏的上端面固定连接， 所述遮光板 上设置有与探测器壳体形状对应的开口， 所述探测器放置在开口内且探测器成像面向上突 出开口。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115112247 A 2一种用于低噪声读出的探测器真空封 装装置 技术领域 [0001]本发明涉及探测器真空低温封装技术领域， 具体涉及一种用于低噪声读出的探测 器真空封装 装置。 背景技术 [0002]在科学级探测器的应用中， 为了 获得较好的探测器性能， 通常情况下， 都需要把探 测器制冷到 极低的温度下工作。 热传递的方式主要有 热传导、 热对流和热辐射。 探测器封装 和热控方案的设计中， 需要考虑这 三种因素的共同作用。 [0003]对流换热是限制探测器制冷的重要因素。 流体因为温度差异而产生相对流动， 从 而在外界与探测器之 间形成了直接的热 交换。 此外， 热辐射的影响同样不可忽略。 热辐射的 热功率与材料的发射率直接相关， 而半导体探测器封装常用的材料， 例如SiC,、 陶瓷、 塑料， 其发射率可以达到0.7甚至更高。 对流和热辐射会极大 的影响探测 器的制冷时间和制冷功 率。 因此， 在探测 器热控方案的设计中， 需要考虑如何将探测器进行真空封装， 以及如何屏 蔽探测器与外界的热辐射换 热。 [0004]探测器的读出噪声是探测器性能的重要指标。 在低噪声读出电路的设计中， 如何 减低电子学读出噪声， 以及如何将大量探测器的信号引出封装外壳， 成为设计读出电路的 两个难点。 [0005]为了降低电子学的读出噪声， 需要尽可能的减少探测器与电子学读 出系统之间的 引线长度。 由于长导线的负载效应， 尤其是感性负载， 以及阻抗不连续性， 会引起信号畸变， 信号串扰， 从而增大噪声。 因此， 本发明提出了另一种 方案， 将读出电子学系统的前置放大 电路放置在腔体内部， 先将读出信号预先放大， 限制带宽， 然后再通过真空穿透接件引出。 由于PCB走线具有良好的屏蔽层， 其负载效应小， 阻抗连续。 信号经过放大后再引出， 可以极 大的提高系统的信噪比， 但是需要同时考虑的是， PCB的辐射问题和散热问题。 [0006]通常的PCB板材的发射率都在0.9以上， 且 自身的热功率较大， 是腔体内的最大辐 射热源。 因此， PCB带来的辐射 问题不能忽视。 此外， 电子学的散热也尤为重要。 对于对于功 率较大的电子学系统， 满载的稳态温度可能会达到数百度。 在前置放大电路中， 较高的温度 会引入较大的热噪声。 另外， PCB的温度的较大变化也会影响探测 器温度控制的稳定性。 因 此对于较大功率的PCB散热， 不能仅依靠PCB的热辐射， 还需要设计热传导链路， 使得PCB在 满载和空载两种状态的稳态温度基本与室温一 致。 [0007]本发明所要解决的技术问题是， 探测器热控相关的制冷方案和辐射屏蔽， 探测器 低噪声读出相关的内置前放电路方案和电子学信号 穿透。 发明内容 [0008]为解决上述 技术问题， 本发明提供一种用于低噪声读出的探测器真空封装 装置。 [0009]为解决上述 技术问题， 本发明采用如下技 术方案： [0010]一种用于低噪声读出的探测器真空封装 装置， 包括：说　明　书 1/4 页 3 CN 115112247 A 3