CN212872923U - 一种散热结构及探测器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种散热结构及探测器，其中所述散热结构适用于包括发热区和热敏感区器件，散热结构包括：隔热层，发热区和热敏感区分别位于隔热层的两侧；进风口，进风口位于发热区靠近隔热层的一端上；排风扇，排风扇位于发热区与进风口相对的一端上。探测器包括前端阵列区域和后端电子学电路区域，还包括上述散热结构，其中，前端阵列区域为热敏感区，后端电子学电路区域为发热区，前端阵列区域通过连接器穿过隔热层与后端电子学区域连接。本申请的散热结构，通过隔热层将区域进行分隔，同时在区域之间设置进风口和排风扇，形成特定的风路，实现全方位散热，结构简单，功耗适宜，散热效果好，适用于高能探测领域。

Description

一种散热结构及探测器

技术领域

本实用新型一般涉及核探测技术领域，具体涉及一种散热结构及探测器。

背景技术

在高能物理核探测领域中，SiPM(硅光电倍增管)由于具有增益高、光探测效率高、偏置电压低、对磁场不敏感、体积小、功耗低等特点应用日益广泛。一般来说，后端电子学芯片在工作中发热严重，而SiPM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***整体性能的均一性和稳定性。因此，温度和热量的控制就显得十分重要。

目前的探测器散热结构，通常采用外表传导散热方式，或者是风扇直接对芯片进行吹风散热等形式，或者是半导体冷却，也有水冷***进行散热。现有的散热结构存在效率较差、功耗成本过高、结构过于复杂的问题。特别在高能探测领域，通常为若干探测器模块排列成阵列进行探测，现有的散热方式增加了***的复杂性和功耗。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种散热结构及探测器，结构简单，功耗适宜，散热效果好。

第一方面，本实用新型的一种散热结构，适用于包括发热区和热敏感区器件，包括：

隔热层，发热区和热敏感区分别位于隔热层的两侧；

进风口，进风口位于发热区靠近隔热层的一端上；

排风扇，排风扇位于发热区与进风口相对的一端上；

进风口与排风扇形成用于发热区散热的风路。

优选地，进风口的数量为至少一个。

第二方面，本实用新型的一种探测器，包括前端阵列区域和后端电子学电路区域，还包括第一方面的一种散热结构；

其中，前端阵列区域为热敏感区，后端电子学电路区域为发热区，前端阵列区域通过连接器穿过隔热层与后端电子学电路区域连接。

优选地，连接器为接插件。

优选地，后端电子学电路区域包括外壳和设置在外壳内部的多个电路板，外壳与隔热层连接，进风口设置于外壳靠近隔热层的侧壁上，排风扇安装在外壳的端部。

优选地，进风口间隔均匀开设在外壳的侧壁。

优选地，多个电路板间隔平行排列，且相邻两个电路板之间形成容纳空间，容纳空间用于和进风口、排风扇形成风路通路。

优选地，前端阵列区域包括多个晶体，以及分别与每个晶体耦合的SiPM电路板，每个晶体通过金属格栅间隔固定，金属格栅固定在固定基板上，固定基板与隔热层连接。

优选地，固定基板为高导热系数的金属材质。

优选地，隔热层为电木材料。

本申请的一种散热结构及探测器，通过使用热绝缘材料将区域进行分隔，同时在区域之间设置进风口和排风扇，形成特定的风路，能够实现电子器件的全方位散热。进风口设置在电子器件的外壳上，与进风口相对的安装排风扇，能够将电子器件中电路产生的热量迅速排出，同时热绝缘材料的使用将每个区域之间分隔，保证了电路模块产生的热量不会传递到其他区域，减少了热量的传递。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的一个实施例的散热结构的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例的探测器的结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例的探测器中前端阵列区域和后端电子学电路区域的连接结构示意图；

图4为本实用新型的一个实施例的探测器中前端阵列区域和后端电子学电路区域的连接结构示意图；(去除后端电子学电路区域的外壳)

图5为本实用新型的一个实施例的探测器中后端电子学电路区域的结构示意图；

图6为本实用新型的一个实施例的探测器中前端阵列区域的结构示意图。

图中，10.隔热层，20.进风口，30.排风扇；

40.前端阵列区域，41.晶体阵列，42.SiPM电路板，43.固定基板；

50.后端电子学电路区域，51.外壳，52.电路板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

现有探测器的散热结构，通常采用外表传导散热方式、或者是直接对芯片进行吹风、或者是半导体冷却以及水冷***进行散热。这些方式存在散热效率差、功耗成本高、结构复杂的问题，尤其在高能探测领域，上述散热方式会导致整个***结构的复杂化，并且增加***功耗。

第一方面，基于上述问题，本申请一个实施例提供一种散热结构，如图1所示，适用于包括发热区和热敏感区的器件，包括：

隔热层10，发热区和热敏感区分别位于隔热层10的两侧；

进风口20，进风口20位于发热区靠近隔热层10的一端上；

排风扇30，排风扇30位于发热区与进风口20相对的一端上；

进风口20与排风扇30形成用于发热区散热的风路。

本实施例的散热结构，隔热层将发热区和热敏感区进行分隔，能够将发热区产生的质量进行阻挡，防止发热区产生的热量进入热敏感区，从而影响热敏感区的正常工作。隔热层采用导热系数低的绝缘材料，此处的低导热率绝缘材料可以是陶瓷材料、电木材料等。在发热区靠近隔热层的一端设置进风口，用于空气进入，通过外界空气降低发热区的温度并随着空气的流动性带走发热区产生的热量，发热区与进风口相对的一端安装排风扇，排风扇与进风口形成风路通路，能够将发热区产生的热量迅速排出，达到良好的散热的效果。

本实施例的散热结构可以适用于大多数领域的散热，例如说高能探测器领域，半导体领域或集成电路领域，还可以适用于生活电器。

进风口的数量为至少一个，即就是进风口可以是一个，也可以是为两个或两个以上；当进风口为一个是可以设置在发热区靠近隔热层一端的任何地方，当进风口为两个或两个以上时，进风口可以间隔均匀的排列在发热区的一端。

第二方面，本申请的另一个实施例提供的一种探测器，如图2-图4所示，包括：前端阵列区域40、后端电子学电路区域50和第一方面的散热结构；

其中，前端阵列区域40为热敏感区，后端电子学电路区域50为发热区，前端阵列区域40通过连接器穿过隔热层与后端电子学电路区域连接。

进一步地，连接器用于传输电流或信号，连接器可以是任何用于连接两个有源器件的器件，例如说电线，接插件。本实施例优选为接插件。接插件生产方便、在电子原部件失效时，装有接插件可以快速更换失效元部件、便于器件的升级，以及提高产品设计的灵活性。

在一些实施方式中，如图5所示，后端电子学电路区域包括外壳51和设置在外壳内部的多个电路板52，外壳51与隔热层连接，进风口20设置于外壳51靠近隔热层10的侧壁上，排风扇30安装在外壳51的端部。

需要说明的是，本实施例的探测器的前端阵列区域，该区域对热量非常敏感；后端电子学电路区域，该区域的电路板发热很大，产生的热量要及时导出，两个区域之间以隔热层进行隔离并连接。

前端阵列区域和后端电子学电路区域用接插件连接，接插件穿过隔热层，此处，可以预先在隔热层上预留有供接插件穿过的孔洞，该孔洞与接插件严丝合缝避免热量由孔洞进入前端阵列区域。

在优选的实施方式中，外壳采导热系数高的金属材料，进行辅助散热。导热系数高的金属材料起到保护电路板、进行部分表面散热和固定电路板的作用。

优选地，进风口为至少一个，当进风口为一个时，开设在外壳的一个侧壁上，此处对于外壳的形状不做限定，可以是圆柱形，也可以是立方形。当进风口为两个或两个以上时，进风口可以均匀分布在外壳的外侧壁上，且侧壁上的进风口间隔均匀排列；当外壳是立方形时，进风口可以间隔均匀分布在外壳的四个侧壁上。

可选地，多个电路板52间隔平行排列，且相邻两个电路板52之间形成容纳空间，容纳空间用于和进风口、排风扇形成风路通路。本实施例中电路板的排列方式有利于电路板上发热器件产生的热量迅速排出，达到良好的散热效果。本实施例中不仅在平行放置的电路板之间形成无阻挡的风路，而且电路板与外壳之间也形成风路。外壳上的进风口和外壳另一端的排风扇能够将后端电子学电路板区域产生的热量带走，空气从外壳靠近隔热层的进风口进入，在排风扇的作用下，经由设计的风路，由排风扇排除，达到有效的散热效果。

进一步地，如图6所示，前端阵列区域包括晶体阵列41，以及分别与晶体阵列41中每个晶体耦合的SiPM电路板42，晶体阵列41通过金属格栅44间隔固定，金属格栅44固定在固定基板43上，固定基板43与隔热层10连接。

优选地，固定基板43采用导热良好的金属材料。导热良好的金属材料增加传热，能够预防后端电子学电路板区域未及时导出的余传导过来。本实施方式中金属格栅和固定基板均为金属材质，可以将后端电子学电路板未及时导出的热量通过表面散热导出，防止前端阵列区域温度过高，影响前端阵列区域的正常工作。

进一步地，隔热层为低导热系数的绝缘材料。能够将前端阵列区域和后端电子学电路区域进行隔离，本实施例中隔热层优选为电木材料。电木材料具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热、耐腐蚀性能。

本实施例的探测器工作时，前端阵列区域进行信号的采集，后端电子学电路板区域将进行信号处理和分析，并发送到外部连接控制***中，后端电子学电路板区域工作过程中产生的热量，通过进风口处进入的空气，在排风扇的作用下，空气在电路板之间的间隙形成风路，导出热量，提高散热效果，使得后端电子学电路板区域的热量不会影响前端阵列区域的晶体阵列耦合的SiPM电路板的正常工作，能够精确采集信号，保证探测器的正常工作。

本实施例的探测器的前端阵列区域和后端电子学电路区域通过隔热层隔离，前端阵列区域和后端电子学电路区域使用接插件连接，接插件穿过隔热层，此处可以在隔热层上预留有供接插件穿过的孔洞，也可以是直接将接插件穿过隔热层。需要注意的是接插件穿过隔热层上的孔洞或者直接穿过隔热层，均需将接插件与隔热层的连接处进行密封，防止后端电子学电路区域产生的热量从连接处进入前端阵列区域。同时在后端电子学电路区域靠近隔热层的一端开设进风口，在后端电子学电路区域的另一端设置排风扇，能够快速有效地将后端电子学电路区域的电路板产生的热量，达到良好的散热效果。同时前端阵列区域的固定基板和金属格栅的设置可以进行辅助散热。

综上所述，本申请的散热结构及探测器，通过使用热绝缘材料的隔热层进行区域隔离，通过设置进风口和排风扇，形成特定的风路，能够实现电子器件的全方位散热。进风口设置在电子器件的外壳上，与进风口相对的安装排风扇，能够将电子器件中电路产生的热量迅速排出，同时热绝缘材料的使用将每个区域之间分隔，保证了电路模块产生的热量不会传递到其他区域，减少了热量的传递。

本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种散热结构，适用于包括发热区和热敏感区的器件，其特征在于，包括：

隔热层，所述发热区和所述热敏感区分别位于所述隔热层的两侧；

进风口，所述进风口位于所述发热区靠近所述隔热层的一端上；

排风扇，所述排风扇位于所述发热区与所述进风口相对的一端上；

所述进风口与所述排风扇形成用于所述发热区散热的风路。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述进风口的数量为至少一个。

3.一种探测器，包括前端阵列区域和后端电子学电路区域，其特征在于，还包括如权利要求1或2所述的一种散热结构；

其中，所述前端阵列区域为所述热敏感区，所述后端电子学电路区域为所述发热区，所述前端阵列区域通过连接器穿过隔热层与所述后端电子学电路区域连接。

4.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，所述连接器为接插件。

5.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，所述后端电子学电路区域包括外壳和设置在所述外壳内部的多个电路板，所述外壳与所述隔热层连接，所述进风口设置于所述外壳靠近所述隔热层的外壁上，所述排风扇安装在所述外壳的端部。

6.根据权利要求5所述的探测器，其特征在于，所述进风口间隔均匀开设在所述外壳的外壁。

7.根据权利要求5所述的探测器，其特征在于，多个所述电路板间隔平行排列，且相邻两个所述电路板之间形成容纳空间，所述容纳空间用于和进风口、排风扇形成风路通路。

8.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，所述前端阵列区域包括多个晶体，以及分别与每个所述晶体耦合的SiPM电路板，每个所述晶体通过金属格栅间隔固定，所述金属格栅固定在固定基板上，所述固定基板与所述隔热层连接。

9.根据权利要求8所述的探测器，其特征在于，所述固定基板为高导热系数的金属材质。

10.根据权利要求3所述的探测器，其特征在于，所述隔热层为电木材料。

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