CN103890900A - 检测器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测器装置，所述检测器装置设计用于接收光并生成电信号，包括壳体与布置在壳体内的检测器，其中检测器具有设计用于接收光并释放电子的光传感器。检测器装置的特征在于：光传感器处在比壳体低的电势水平；以及检测器通过电绝缘的中间布置与壳体导热接触，其中壳体内的导热方向与待检测的光的光传播方向相反。

Description

检测器装置

技术领域

本发明涉及一种检测器装置，所述检测器装置被配备用于接收光并生成电信号，具有壳体以及布置在壳体内的检测器，所述检测器包括配备用于接收光并释放电子的光传感器。

背景技术

上述列举的种类的检测器装置通常具有导致噪声的与温度相关的暗电流。可以通过冷却来减小这个暗电流。

DE10 2009 036 066A1公开了一种包括与检测器导热相连的冷却装置(即，帕耳帖元件)的光电检测器。为了避免光电检测器的表面上的冷凝水的出现，提供传感器以确定关于环境相对湿度和环境露点温度的瞬时值。传感器连接至根据所述值控制冷却装置的控制单元。这个光电检测器具有不完全免除冷却的优点。但是，它也有缺点，实际的冷却输出被限制为少量，即没有冷凝物出现的量。这样的结果是仅仅不充分地避免检测器噪声。

相同的文献提到了另一种检测器装置，其中检测器与冷却装置(典型地，帕耳帖元件)一起封装在填充有干燥气体的或抽成真空的密封壳体中。通过这个装置，冷却装置的废热可被传递至与冷却装置导热连接的冷却元件和/或可以用于加热其他部件，例如壳体的入射窗。但是，由于密封封装是复杂的，这个检测器被认为是不利的。

实际上在实际使用中发现这个检测器装置具有更进一步的缺点。特别地，冷却通常不是非常有效。而且，如果检测器必须处于与壳体不同的电势水平时，冷却变得特别困难。在这种情况下，帕耳帖元件不能容易地布置在壳体和检测器之间。当光电子的加速在检测器内发生时，这种电势差通常是必要的。

例如，US5,508,470、US5,596,228、或US4,833,889公开了其中分别在光传感器的远离光入射侧的那侧提供主动冷却装置(active cooling apparatus)的检测装置。这些检测器装置具有冷却输出的大部分未被使用或被浪费的缺点。

WO99/59186也公开了一种具有冷却系统的检测器装置，即具有通过帕耳帖元件冷却的光电倍增管的检测器装置。

发明内容

本发明的目的是描述一种能够以特别好的信噪比检测光(特别是从显微镜样本发出的光)的检测器装置。

这个目的通过前述的种类的检测器装置实现，所述检测器装置的特征在于光传感器处在比壳体低的电势水平；并且检测器通过电绝缘的中间布置与壳体导热接触，壳体内的导热方向与待检测的光的光传播方向相反。

根据本发明的检测器装置使得有效冷却(至少大大地减少破坏性的、使信号失真的暗电流的出现)成为可能。

在有利的实施例中，检测器装置包括作为检测器的光电倍增管(PMT)检测器。在这种PMT检测器中，光子撞击光电阴极并由于外部光电效应从光电阴极的表面释放电子。这些释放的光电子在电场中加速并撞击其他电极或倍增极。

在特定的实施例中，根据本发明的检测器装置具有特别的优势：因为光传感器(例如光电阴极)处在较低的电势水平，因此可以以简单的方式并且在基本上没有额外部件的情况下实现所释放的电子的高加速度，如在光电倍增管的倍增级级联的情况下。从而可以有效地避免额外部件的破坏性的和信号失真的影响。

在特定的实施例中，进行这样的设置：在检测器内通过专门的一个加速阶段以自由飞行的方式在加速距离上对由光传感器释放的电子进行加速。特别地，还可以进行这样的设置：在检测器内通过专门的一个加速阶段以自由飞行的方式在加速距离上对由光传感器释放的电子进行加速，专门的一个加速阶段的加速电压大于1500V，特别地大于2000V，特别地大于4000V，特别地大于6000V，特别地为大约8000V。

在另一个实施例中，进行这样的设置：借助于多个加速阶段增加从光敏介质释放的电子，然后测量从其产生的电流，如在前述的PMT检测器的情况下。

为了生成足够大的检测信号，可有利地进行这样的设置：在加速阶段的下游，加速阶段具有用于增加电子的数量的吸收器和/或在低于它的击穿电压下操作的雪崩二极管。

中间布置优选地配备为具有高电压强度和电击穿强度。可使用特别的部件和材料来实现这个效果，下面通过示例的方式提出和描述其中的一些部件和材料。

根据本发明的检测器装置可以构造为：光传感器与壳体之间的电势差大于1500V，特别地大于2000V，特别地大于4000V，特别地大于6000V，特别地为大约8000V。这种检测器装置能够传递具有比来自具有光电倍增管的系统的信号明显小的噪声的检测信号。

中间布置优选地布置在光传感器的光传感器平面与壳体的入射开口平面之间，在入射开口平面中存在待检测的光的入射开口。此处可以进行这样的设置：待检测的光穿过中间布置，例如穿过集成在中间布置中的透明块(特别地，玻璃块)，或穿过贯通导管(passthroughconduit)。可选地，还可以进行这样的设置：中间布置布置在光传感器的光传感器平面与壳体的入射开口平面之间，在入射开口平面中存在待检测的光的入射开口，并且待检测的光行进经过中间布置至光传感器。

在特定的实施例中，检测器包括专用的检测器壳体，中间布置布置在壳体和检测器壳体之间。

特别地，可进行这样的设置：中间布置和检测器壳体机械上彼此接合，和/或检测器包括专用检测器壳体，专用检测器壳体具有接合在中间布置的或所述中间布置的部件的周边凹槽内的周边突出物。这些实施例具有特别的机械稳定性的优点。特别地，通过这些实施例，不存在部件的无意的相互错位的风险。

如前所述，可有利地进行这样的设置：待检测的光的光路在壳体内延伸，优选地完全穿过玻璃(特别地，玻璃块)，特别地完全穿过石英玻璃，和/或中间布置包括至少一个玻璃块，至少一个玻璃块特别地由石英玻璃制成，待检测的光的光路延伸穿过至少一个玻璃块。结果是大大地避免灰尘或冷凝物在光路上的沉积，以及避免待检测的光的无意的衰减或偏斜。

在特别有利的实施例中，光路被用于补偿制造公差和作为热绝缘元件的间隙中断。这个间隙可填充有气体、透明的热绝缘和电绝缘的液体，或透明的柔性热绝缘固体。间隙中的介质可起到浸渍介质的作用，由此可以减少在玻璃表面处的反射并提高光效率。

在特定的实施例中，实现光传感器的特别有效的冷却，其中中间布置在光传感器的光入射侧与光传感器和/或承载光传感器的基底直接接触。

如前所述，可有利地进行这样的设置：限定待检测的光的光路，光路延伸穿过中间布置，特别地穿过中间布置的冷却部件或经过中间布置。从而可以实现光传感器(特别是在它的光入射侧上)的对称和均匀的冷却，从而显著地改善暗电流行为。

在特定的实施例中，进行这样的设置：光传感器和壳体通过中间布置导热连接，中间布置与光传感器的接触面积小于中间布置与壳体的接触面积。这种实施例具有非常特别的优点：一方面确保远离光传感器的特别良好的热传递，同时另一方面至多稍微限制对用于待检测的光的光传感器的光敏表面的自由接近。

在特别有利的实施例中，中间布置包括以层的方式堆叠的多个冷却部件。冷却部件特别地可以为环形构造，以便存在用于待检测的光的贯通导管。特别地，待检测的光穿过的透明块(特别地，玻璃块)也可以布置在贯通导管中。

特别地，就这一点而言，可以进行这样的设置：中间布置包括以层的方式堆叠的多个环形冷却部件，并且环形冷却部件围绕玻璃块，玻璃块特别地由石英玻璃制成，待检测的光的光路延伸穿过玻璃块。

在特定的实施例中，中间布置包括以层的方式堆叠的多个环形冷却部件。此处特别地可进行这样的设置：堆叠方向平行于热传递方向延伸。

在特定的实施例中，可进行这样的设置：至少两个冷却部件彼此同轴地布置。此处特别地可进行这样的设置：待检测的光的光路沿冷却部件的旋转对称轴线延伸。而且可以有利地进行这样的设置：中间布置与壳体的入射窗或入射光学部件接触。这种布置值得注意的事实是：因为发生从光传感器或其基底至壳体的直接热传递，可以特别有效地冷却检测器的光传感器。

特别地，可有利地进行这样的设置：中间布置包括热串联布置的多个冷却部件。特别地，可非常特别地有利地进行这样的设置：冷却部件中的一个被配备为被动冷却部件(passivecooling component)(例如氮化硼环)，并且与光传感器和/或承载光传感器的基底直接接触。

在特定的实施例中，特别有利地进行这样的设置：至少一个冷却部件配备为导热且电绝缘的中间元件，和/或至少一个冷却部件配备为在其中发生热流的被动冷却部件。

可选地或额外地，也可有利地进行这样的设置：至少一个冷却部件配备为主动冷却部件，特别地，帕耳帖元件或热泵或热管。在非常特别有利的实施例中，冷却部件配备为环形帕耳帖元件。这种实施例提供这样的优点：待检测的光的光路可以延伸穿过环的中心，以便在穿过环形帕耳帖元件时，光路关于环形帕耳帖元件的旋转对称轴线基本同轴地布置。

特别地，为了抵抗前述的电势差，在特定的实施例中进行这样的设置：至少一个冷却部件至少部分地由电绝缘且导热的材料制成，特别地由氮化硼、氮化铝、氧化铝、金刚石、人造金刚石、柔性导热材料、导热橡胶或这些材料的组合制成。这些物质一方面具有高热导率另一方面具有非常低导电率。而且这些材料提供这样的优点：它们可被容易且精确地机械加工，例如通过磨光、车削或铣削。

在特定的实施例中，进行这样的设置：至少一个冷却部件既是电绝缘体又是热导体。特别地为了实现这个效果，冷却部件可至少部分地由复合材料制成。例如，冷却部件可分别包括由导热材料(例如，金属(例如，铝或铜))制成的核心，核心至少部分地被电绝缘体围绕。特别地，可进行这样的设置：在导热方向上，围绕电绝缘体比核心薄。特别地，核心可具有几毫米或者甚至几厘米的厚度。

作为复合部件，可以以较小的花费，甚至以非常规形状制造冷却部件，这特别地是因为例如金属核心的容易的机械加工性。

核心一方面用作间隔件，例如光传感器和壳体之间的间隔件，或例如光传感器和特别地配备为帕耳帖元件的冷却部件之间的间隔件。此外利用块的良好导热性的性能。为了实现电绝缘，通过电绝缘体包围块。在特定的实施例中，电绝缘体被配备为绝缘薄膜，特别地，塑料薄膜。例如，聚酰亚胺薄膜的使用是合适的。因为适当的塑料薄膜(例如聚酰亚胺薄膜)已经可以在几毫米的厚度呈现非常高的电击穿强度，电绝缘薄膜可配备成大体上比核心薄。特别地，这样的结果是，电绝缘薄膜几乎不具有热绝缘作用。导热核心与较薄电绝缘薄膜的特定组合导致既电绝缘又导热的冷却部件。

围绕电绝缘体可以由例如通过刷涂、喷涂或浸渍涂覆到核心上并在其上固化的初始液态材料制成。

可特别有利地进行这样的设置：冷却部件中的一个配备为在其中产生热流的被动冷却部件。为了保证快速的热传递，如果被动冷却部件呈现良好的导热性是特别有利的。就这点而言，可以有利地进行这样的设置：中间布置或至少一个冷却部件具有大于1W/mK的热导率，特别地大于10W/mK的热导率，特别地大于100W/mK的热导率，非常特别地大于500W/mK的热导率。

在非常特别有利的实施例中，中间布置或中间布置的至少一个冷却部件的形状和尺寸被形成为：它可以在尽可能大的面积上以精确配合的方式与检测器装置的待冷却的部件相适应，特别地与光传感器和/或承载光传感器的基底相适应。从而实现特别良好的冷却。对于一个冷却部件配备为主动冷却部件的情况，类似地也是如此。但中间布置的构造为通常优选地是，检测器的操作和/或检测器的部分的操作不被不利地损害，例如通过堵塞光路。

在检测器和/或检测器的部分处在与壳体不同的电势水平时特别可用的非常特别有利的实施例中，中间布置或至少一个冷却部件被配备为基本电绝缘的。特别地，可进行这样的设置：中间布置或至少一个冷却部件具有低于10^-7S/m的电导率，特别地低于10^-8S/m的电导率。

根据也可独立于中间布置的任何特定布置和实施例来实施的独立发明思想，有利地进行这样的设置(特别地，对于其中可以存在大电势差的实施例)：中间布置或中间布置的至少一个冷却部件包括通过曲径和/或通过肋条和/或通过至少一个凹槽和/或通过至少一个突出物延长的漏电通路，以便增强外表面处的泄漏电流强度。

在非常特别的实施例中，进行这样的设置：中间布置或中间布置的至少一个冷却部件包括至少一个周向突起或至少一个周向凹槽，特别是以便增加泄漏电流强度。这种实施例具有特别的优点：漏电通路沿冷却部件的表面或另一冷却部件的表面延长，从而至少降低电闪络的风险。

根据也可独立于中间布置的任意特定布置和实施例来实施的独立发明思想，有利地进行这样的设置(特别地对于其中可以存在大电势差的实施例)：中间布置的腔或中间布置的至少一个冷却部件的腔填充有电绝缘材料。特别地，当使用热电转换器，特别是帕耳帖元件时，可另外地有利地进行这样的设置：填充材料配备成既是电绝缘的又是热绝缘的。在特定的实施例中，中间布置的冷却部件配备为热电转换器，特别地配备为帕耳帖元件，其腔填充有环氧树脂或硅酮。

通过将冷却部件的腔和/或另一冷却部件的腔填充电绝缘材料，可以有效地避免无意的电压闪络。由于填充有电绝缘材料，可以有效地抑制沿内部部件(例如，帕耳帖元件的通常柱状或平行六面体的半导体元件)的表面的火花的闪络。

特别地，为了避免冷凝物的出现，可有利地进行这样的设置：壳体为气密的和/或壳体中存在真空。也可进行这样的设置：例如，气密壳体填充有气体，优选地露点特别低的干燥气体。例如，将干燥剂引入壳体可能是有利的。这用于去除仍然存在的任何残留水分或吸收渗入的水分。

在特定的实施例中，进行这样的设置：中间布置被布置为检测器的废热和/或(特别地，主动的)冷却部件的废热加热壳体的至少一个入射窗和/或壳体的一个入射光学部件。有利地，结果是主动冷却部件的废热用于避免冷凝物在入射窗或入射光学部件上的出现。

在特别有效地冷却的实施例中，提供有将来自光传感器和/或来自光传感器的基底的热量传递至不与光传感器或光传感器的基底直接接触的另一主动冷却部件(特别地，帕耳帖元件)的被动冷却部件。额外地进行这样的设置：另一主动冷却部件将热量间接地或直接地传递至壳体。特定顺序的布置的结果是，主动冷却部件的额外过程热无需穿过被动冷却部件。

非常特别地有利地，根据本发明的检测器装置可与显微镜一起使用或用在显微镜中，特别是扫描显微镜或共焦扫描显微镜。在共焦扫描显微镜的非常特别地有利的实施例中，后者包括多个根据本发明的检测器装置。例如，可进行这样的设置：不同的检测光谱区被和/或可被分配给单独的检测器装置。

附图说明

本发明的进一步的目的、优点、特征以及可能的应用从下面参考附图的示例性实施例的描述中变得明显。描述的和/或图示的所有特征单独地或以任何有用的组合的方式构成独立于权利要求中的它们的组合或它们的内部参考关系的本发明的主题。在附图中：

图1示意性示出根据本发明的检测器装置的示例性实施例；

图2示意性示出根据本发明的检测器装置的另一个示例性实施例；

图3示意性示出根据本发明的检测器装置的第三示例性实施例；

图4示意性示出根据本发明的检测器装置的第四示例性实施例；

图5示出根据本发明的检测器装置的中间布置的示例性实施例的细节；

图6示意性示出根据本发明的检测器装置的第五示例性实施例；

图7示意性示出根据本发明的检测器装置的第六示例性实施例；

图8是根据本发明的检测器装置的第五示例性实施例的分解示意图；

图9是根据本发明的检测器装置的第六示例性实施例的分解示意图；

图10示意性示出根据本发明的检测器装置的第七示例性实施例；

图11是根据本发明的检测器装置的第七示例性实施例的分解示意图；

图12示意性示出根据本发明的检测器装置的第八示例性实施例；以及

图13是根据本发明的检测器装置的第八示例性实施例的分解示意图。

部件列表

1   检测器装置

2   待检测的光

3   电输出

4   壳体

5   检测器

6   光传感器

7   基底

8   光电阴极

9   入射光学部件

10  雪崩二极管

11  冷却部件

12  中间元件

12a 肋条结构

13  另一冷却部件

14  帕耳帖元件

15  热绝缘体

16  电绝缘材料

17  半导体元件

18  中间布置

19  玻璃板；玻璃盘

20  玻璃块

21  电绝缘的导热元件；氮化铝环

22  粘合剂

23  帕耳帖元件

24  导热元件；铜环

25  剩余体积

26  入射开口

27  突出物

28  凹槽

29  弹性导热环

30  连接器插头

35  空气间隙

40  倍增极级联

具体实施方式

图1示出了配备用于接收光2并在电输出3处提供电信号的检测器装置1。检测器装置1包括在其中布置有检测器5的壳体4。

检测器5包括光传感器6，即布置在基底7上的以传输配置操作的光电阴极8。这意味着，光电阴极8在面朝壳体4的入射光学部件9的一侧上接收待检测的光2，光电阴极8在远离该侧的一侧上发射光电子。

光电阴极8及其基底7处在-8000V的电势水平，而壳体4处在0V的电势水平。

此外，检测器5包括关于壳体4处在-400V的电势水平的雪崩二极管10。由于光电阴极8与雪崩二极管10之间存在电势差，由光电阴极8生成的光电子被加速，并撞击通过电输出3输出电信号的雪崩二极管10。例如，这个类型的检测器可以为混合检测器。

以这样的方式安装电绝缘的中间布置18：检测器5通过中间布置18与壳体4导热接触，壳体4内的导热方向与待检测的光2的光传播方向相反。

检测器装置1包括在壳体4内的配置为被动冷却部件的冷却部件11。冷却部件11具体地配置为导热且电绝缘的中间元件12。中间元件12具有环形形状，中间元件的中心轴线与待检测的光2的光路同轴地延伸。

此外，检测器装置1包括在壳体4内的优选地配备为环形帕耳帖元件14的另一冷却部件13。环形帕耳帖元件14与环形中间元件12同轴地布置。不是强制性地要求帕耳帖元件和中间元件12为环形，但是，如果帕耳帖元件和中间元件12彼此同轴地布置是有利的。

环形帕耳帖元件14与中间元件12导热接触。中间元件12与基底7导热接触。

通过导热且电绝缘的中间元件12，可以特别有效地利用用于冷却基底7和光电阴极8的冷却输出。此外进行这样的设置：环形帕耳帖元件14的热侧面朝壳体4和入射光学部件9。结果为入射光学部件9被加热，从而冷凝物不能沉积在其上。检测器5、中间元件12和环形帕耳帖元件14关于壳体4之间的剩余腔填充有热绝缘且电绝缘的密封剂(例如，硅酮)。入射光学部件9与光电阴极8之间的区域填充有干燥气体。

图2示出根据本发明的检测器装置的另一个示例性实施例。与图1的示例性实施例一样，图2示出配备用于接收光2并在电输出3处提供电信号的检测器装置1。检测器装置1包括在其中布置有与图1示出的检测器的构造不同的检测器5的壳体4。

检测器5包括由光敏层7组成的光传感器，在特别的实施例中，光敏层7布置在基底7上。例如，这种类型的检测器可以是光电倍增管(PMT)。在这种PMT检测器中，光子撞击光电阴极8并由于外部光电效应从其表面释放电子。这些释放的光电子在电场中加速并撞击倍增极级联40中的其他电极。

以这样的方式安装电绝缘的中间布置18：检测器5通过中间布置18与壳体4导热接触，壳体4内的导热方向与待检测的光2的光传播方向相反。

检测器装置1包括在壳体4内的配备为被动冷却部件的冷却部件11。冷却部件11具体地配备为导热且电绝缘的中间元件12。中间元件12具有环形形状，中间元件的中心轴线与待检测的光2的光路同轴地延伸。

此外，检测器装置1包括在壳体4内的配备为环形帕耳帖元件14的另一冷却部件13。环形帕耳帖元件14与环形中间元件12同轴地布置。此处也不强制性地要求帕耳帖元件和中间元件12是环形的，但是它们应优选地彼此同轴地布置。帕耳帖元件和/或中间元件可以由多个部分组成。

环形帕耳帖元件14与中间元件12导热接触。中间元件12与基底7导热接触。

通过导热且电绝缘的中间元件12，可以特别有效地利用用于冷却基底7和光电阴极8的冷却输出。此外，进行这样的设置：环形帕耳帖元件14的热侧面朝壳体4和入射光学部件9。结果是，入射光学部件9被加热，从而冷凝物不会沉积在其上。检测器5、中间元件12和环形帕耳帖元件14关于壳体4之间的剩余腔填充有热绝缘且电绝缘的密封剂(例如，硅酮)。入射光学部件9与光电阴极8之间的区域填充有干燥气体。

图3示意性示出基本与图1和图2示出的检测器装置的基本构造相一致的根据本发明的检测器装置的第三示例性实施例。但是，配备为导热且电绝缘的中间元件12的冷却部件11包括待检测的光2的圆锥形通道。而且，另一冷却部件14设置有(与图1和图2所示的实施例相比)增大的直径的通道。而且为壳体4安装增大的入射窗9。这个实施例具有大幅度增加数值孔径的特别的优点。特别地，结果是，即使倾斜的入射光也可以无障碍地到达配备为光电阴极8的光传感器。

特别地，入射窗配备成大体上比光传感器(在这个实施例中，光电阴极8)大。由此冷却部件11和另一冷却部件13的净开口(clear opening)的半径从光电阴极8朝入射窗增加。这样的附加结果是，大幅地增加冷却部件11(配备为中间元件12)与另一冷却部件14(即，帕耳帖元件14)之间的接触面积，从而特别地保证良好的散热性。

在图3所示的实施例中，冷却部件11与光传感器6的基底7之间的接触面积也比冷却部件11与另一冷却部件13之间的接触面积大，尽管冷却部件11不与检测器5的其他部件直接接触。因此，特别地，冷却部件11的外轮廓也是圆锥形构造的。

为了产生关于壳体的额外的热绝缘，设置围绕冷却部件11的环形热绝缘体15。

图4示意性示出与图3示出的实施例的实质构造相一致的根据本发明的检测器装置的第四示例性实施例。为了增加泄漏电流强度，中间元件12的用于光2的通道装配有周向肋条结构12a。从而延长从光传感器6至另一冷却部件13的漏电通路，并且大幅降低电闪络的风险。

图5详细示出根据本发明的检测装置的中间布置的示意性实施例。在这个示意性实施例中，另一冷却部件13(即帕耳帖元件14)的腔填充有电绝缘材料16(例如硅酮)。通过将腔填充有电绝缘材料16，可以有效地避免无意的电压闪络。由于填充有电绝缘材料16，可以有效地抑制沿内部部件(例如，帕耳帖元件14的柱状或平行六面体的半导体元件17)的表面的火花的闪络。

此外，在电绝缘材料16的外侧上和用于光2的通道的区域内设置有肋条，以便延长漏电通路。

图6示意性示出根据本发明的检测器装置1的第五示例性实施例。

检测器装置1包括其中布置有检测器5的壳体4。检测器5包括作为光传感器6的以传输配置操作的并处在比壳体4低的电势水平的光电阴极8。光电阴极的下游是雪崩二极管10，由于光辐射释放的电子在穿过位于其间的加速距离后到达雪崩二极管10。

以这样的方式安装电绝缘的中间布置18：检测器5通过中间布置18与壳体4导热接触，壳体4内的导热方向与待检测的光2的光传播方向相反。

从光辐射方向看，直接在光传感器6之前布置的是透明基底，在这种情况下，透明基底为平行平面玻璃盘19，即硼硅酸盐玻璃盘。玻璃盘19之前布置的是透明玻璃块20，待检测的光在到达光传感器6之前穿过玻璃块20。

中间布置18包括多个环形冷却部件，这些环形冷却部件彼此同轴地以堆叠布置方式布置并在其中布置有玻璃块20。直接与平行平面玻璃盘19相邻布置的是通过粘合剂22与玻璃块2粘合的被动冷却部件，即氮化铝环21。粘合剂22配备为具有高电压强度，并优选地由具有20KV/mm的击穿强度的环氧树脂制成。

与氮化铝环21相邻安装有环形帕耳帖元件23作为另一冷却部件。导热介质(例如铜环24)位于环形帕耳帖元件23和壳体4之间。

一方面，检测器5与中间布置18之间的敞开空间优选地填充有硅酮，另一方面，检测器5与壳体4之间的敞开空间优选地填充有硅酮。

图7示意性示出在玻璃块20的形状和布置方面与图6所示的实施例不同的根据本发明的检测器装置1的第六示例性实施例。(从光辐射方向看)直接在光传感器6之前布置的是透明基底，在这种情况下是玻璃板19。

在图7描述的实施例中，玻璃块20是截头圆锥形构造的，端部具有面朝光传感器6的较小的直径。具有较大直径的端部形成检测器装置1的入射窗，优选地，终端与壳体4平齐。玻璃块20连接至冷却元件的热侧，以便在任何情况下都不会在它的外侧发生环境水分的冷凝。玻璃是不良的热导体。一些热量仍然向内传递。

为了将输入进玻璃板19的热量最小化，在玻璃块20与玻璃板19之间存在空气间隙35。此外，该空气间隙用于补偿制造公差，否则可能会导致力施加到玻璃板19上。玻璃块20比检测器的内部环境稍暖。尽管有空气间隙，仍有少量的热能传递至玻璃板19的面朝空气间隙的表面。因此玻璃板19的中心比边缘稍暖，玻璃板19也比冷却部件11暖。因此，任何残留水分沉积在冷却部件11上或沉积到玻璃板19的边缘处。因此，玻璃板19的中心和穿过玻璃板19的光路保持不受冷凝问题的影响。

为了避免由空气间隙35中或剩余敞开体积25中的残留水分导致的冷凝问题，它们可填充有干燥气体或透明的电绝缘且热绝缘的介质(例如硅油)。这个介质同时也可被配备为用于降低(例如从空气至玻璃，反之亦然)的折射率的不连续性，从而减少光损失。因此，它起到浸渍介质的作用。

在图7示出的实施例中，玻璃块20通过抗闪络粘合剂22粘合至铜环。

图8是根据本发明的检测器装置1的第五示例性实施例的结构的分解示意图。

检测器装置1包括其中布置有检测器5的壳体4。检测器5包含作为光传感器6的以传输配置操作的并处在比壳体4低的电势水平的光电阴极8。光电阴极的下游是雪崩二极管10，由于光辐射释放的电子在穿过位于其间的加速距离之后到达雪崩二极管10。

以这样的方式安装电绝缘的中间布置18：检测器5通过中间布置18与壳体4导热接触，壳体4内的导热方向与待检测的光2的光传播方向相反。

检测器5包括朝向待检测的光的入射开口26并接合在中间布置18的周向凹槽28内的周向凸起27。凹槽28位于内部铣削有倒角的氮化铝环21和玻璃块20之间，玻璃块20通过粘合剂粘合在氮化铝环21内，并且待检测的光穿过玻璃块20。

与氮化铝环21相邻安装的是环形帕耳帖元件23作为另一冷却部件。与帕耳帖元件23相邻的是外径比帕耳帖元件23的外径大的导热元件(例如，铜环24)。由柔性导热材料(例如橡胶材料)制成的弹性环29位于铜环24和壳体4之间，用于密封。

电检测信号通过连接器插头30输出。

图9是根据本发明的检测器装置的第六示例性实施例的结构的分解示意图以及根据本发明的检测器装置的第九示例性实施例的细节的图，其与图8中示出的示例性实施例的不同在于，玻璃块通过粘合剂22粘合至铜环24而不是粘合至氮化铝环21。还可使用不同的导热元件24代替铜环。例如，元件24可以是氮化铝环或另一金属环。

图10示意性示出根据本发明的检测器装置的第七示例性实施例，其与图6中示出的示例性实施例的不同在于，检测器5为PMT检测器(例如，如图2中所示的示例性实施例)。

图11是第七示例性实施例的结构的分解示意图，其与图8中示出的示例性实施例的不同在于，检测器5为PMT检测器(例如，如图2中所示的示例性实施例)。

图12示意性示出根据本发明的检测器装置的第八示例性实施例，其与图7中示出的示例性实施例的不同在于，检测器5为PMT检测器(例如，如图2中所示的示例性实施例)。

图13是第八示例性实施例的结构的分解示意图，其与图9中示出的示例性实施例的不同在于，检测器5为PMT检测器(例如，如图2中所示的示例性实施例)。玻璃块20通过粘合剂粘合至铜环24，而不是如图11所示的粘合至氮化铝环21。还可以使用不同的导热元件24代替铜环。例如，元件24可以是氮化铝环或另一金属环。

Claims (24)

1.一种检测器装置，所述检测器装置被配备用于接收光并生成电信号，具有壳体以及布置在所述壳体内的检测器，所述检测器包括配备用于接收光并释放电子的光传感器，

其中所述光传感器处在比所述壳体低的电势水平；所述检测器通过电绝缘中间布置与所述壳体导热接触，所述壳体内的导热方向与待检测的所述光的光传播方向相反。

2.根据权利要求1所述的检测器装置，其中

a.在所述检测器内通过专门的一个加速阶段以自由飞行的方式在加速距离上对由所述光传感器释放的所述电子进行加速，或者

b.在所述检测器内通过专门的一个加速阶段以自由飞行的方式在加速距离上对由所述光传感器释放的所述电子进行加速，所述专门的一个加速阶段的加速电压大于1500V，特别地大于2000V，特别地大于4000V，特别地大于6000V，特别地为大约8000V，或者

c.借助于多个加速阶段增加从光敏介质释放的所述电子，然后测量从其产生的电流。

3.根据权利要求2所述的检测器装置，其中在所述加速阶段的下游，所述加速阶段具有在低于它的击穿电压下操作的雪崩二极管。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的检测器装置，其中所述中间布置被配备为具有高电压强度和电击穿强度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测器装置，其中所述光传感器与所述壳体之间的电势差大于1500V，特别地大于2000V，特别地大于4000V，特别地大于6000V，特别地为大约8000V。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测器装置，其中所述中间布置布置在所述光传感器的光传感器平面与所述壳体的入射开口平面之间，在所述入射开口平面中存在待检测的所述光的入射开口。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测器装置，其中

a.所述检测器包括专用的检测器壳体；所述中间布置布置在所述壳体和所述检测器壳体之间，和/或

b.所述中间布置与所述检测器壳体机械上彼此接合，和/或

c.所述检测器包括专用的检测器壳体，所述检测器壳体具有接合在所述中间布置的或所述中间布置的部件的周边凹槽内的周边突出物。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的检测器装置，其中限定待检测的所述光的光路，所述光路延伸穿过所述中间布置或经过所述中间布置。

9.根据权利要求8所述的检测器装置，其中

a.待检测的所述光的所述光路在所述壳体内延伸，特别地完全穿过玻璃，特别地完全穿过玻璃块，特别地完全穿过石英玻璃，和/或

b.所述中间布置包括至少一个玻璃块，所述至少一个玻璃块特别地由石英玻璃制成，待检测的所述光的所述光路延伸穿过所述所述至少一个玻璃块。

10.根据权利要求8或9所述的检测器装置，其中所述光路被用于补偿制造公差和/或用作热绝缘元件的间隙中断。

11.根据权利要求10所述的检测器装置，其中所述间隙填充有介质，特别地填充有气体和/或透明的热绝缘和电绝缘的液体和/或透明的柔性热绝缘固体。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的检测器装置，其中所述中间布置在所述光传感器的所述光入射侧上与所述光传感器和/或承载所述光传感器的基底直接接触。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的检测器装置，其中

a.所述中间布置包括以层的方式堆叠的多个冷却部件，和/或

b.所述中间布置包括以层的方式堆叠的多个环形冷却部件，

c.所述中间布置包括以层的方式堆叠的多个冷却部件，所述堆叠方向平行于所述热传递方向延伸，和/或

d.所述中间布置包括以层的方式堆叠的多个环形冷却部件；并且所述环形冷却部件围绕特别地由石英玻璃制成的玻璃块，待检测的所述光的所述光路延伸穿过所述玻璃块，和/或

e.所述中间布置包括热串联布置的多个冷却部件。

14.根据权利要求13所述的检测器装置，其中

a.至少一个所述冷却部件被配备为导热且电绝缘的中间元件，和/或

b.至少一个所述冷却部件被配备为在其中产生热流的被动冷却部件，和/或

c.至少一个所述冷却部件由柔性导热材料制成。

15.根据权利要求13或14所述的检测器装置，其中至少一个所述冷却部件被配备为主动冷却部件，特别地被配备为帕耳帖元件或热泵或热管。

16.根据权利要求13至16中任一项所述的检测器装置，其中至少一个所述冷却部件至少部分地由电绝缘且导热的金属制成，特别地由氮化硼、氮化铝、氧化铝、金刚石、人造金刚石、导热橡胶或这些材料的组合制成。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的检测器装置，其中

a.至少一个所述冷却部件既是电绝缘体又是热导体，和/或

b.至少一个所述冷却部件至少部分地由复合材料制成，和/或

c.至少一个所述冷却部件包括由导热材料制成的核心，例如由铝制成的核心，所述核心至少部分地被电绝缘体围绕，所述电绝缘体特别地为电绝缘薄膜，例如塑料薄膜，和/或

d.至少一个所述冷却部件包括由导热材料制成的核心，特别地由铝制成的核心，所述核心至少部分地被在导热方向上比所述核心薄的电绝缘体围绕。

18.根据权利要求1至16中任一项所述的检测器装置(1)，其中所述中间布置或至少一个所述冷却部件具有大于1W/mK的热导率，特别地大于10W/mK的热导率，特别地大于100W/mK的热导率，非常特别地大于500W/mK的热导率。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的检测器装置，其中所述中间布置或至少一个所述冷却部件具有低于10^-7S/m的电导率，特别地低于10^-8S/m的电导率。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的检测器装置，其中所述中间布置或至少一个所述冷却部件包括通过曲径和/或通过肋条和/或通过至少一个凹槽和/或通过至少一个突出物延长的漏电通路，以便增强外表面处的泄漏电流强度。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的检测器装置，其中

a.所述中间布置的腔填充有电绝缘材料，和/或

b.所述中间布置的腔填充有电绝缘且热绝缘的材料，和/或

c.所述冷却部件和/或另一冷却部件配备为热电转换器，特别地配备为帕耳帖元件，所述冷却部件和/或所述另一冷却部件的腔填充有电绝缘材料，和/或

d.至少一个所述冷却部件配备为热电转换器，特别地配备为帕耳帖元件，至少一个所述冷却部件的腔填充有电绝缘且热绝缘的材料，和/或

e.至少一个所述冷却部件配备为热电转换器，特别地配备为帕耳帖元件，至少一个所述冷却部件的腔填充有环氧树脂或硅酮。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的检测器装置，其中所述壳体是气密的和/或所述壳体中存在真空。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的检测器装置，其中以这样的方式布置所述中间布置：所述检测器和/或(特别地，主动)冷却部件的废热加热所述壳体的至少一个入射窗和/或所述壳体的一个入射光学部件。

24.一种光学装置，特别地一种显微镜或扫描显微镜或共焦扫描显微镜，具有至少一个根据权利要求1至23中任一项所述的检测器装置。

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