基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，WDM模塊一面上安裝光子探測(cè)PCB板，光子探測(cè)PCB板上固定有光子探測(cè)傳感器模塊，光子探測(cè)傳感器模塊伸入至WDM模塊中，WDM模塊另一面上安裝隔熱片，TEC制冷片置于隔熱片的腔室內(nèi)，TEC制冷片下底面與WDM模塊相貼合，隔熱片上安裝散熱片，散熱片與TEC制冷片上表面相貼合；溫度探頭一端連接溫度傳感接口，溫度探頭另一端置于WDM模塊內(nèi)，溫度傳感接口連接TEC電流源控制模塊，TEC電流源控制模塊連接控制電流輸出模塊，控制電流輸出模塊連接TEC制冷片。解決傳統(tǒng)軟件補(bǔ)償算法對(duì)于安裝結(jié)構(gòu)和散熱條件的變化所帶來(lái)的重新設(shè)計(jì)問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]流式細(xì)胞儀中的波分復(fù)用模塊(WDM)主要用來(lái)將側(cè)向散射光信號(hào)和熒光散射信號(hào)進(jìn)行收集、分光、濾波和聚焦到所需檢測(cè)的多個(gè)光學(xué)通道中，光子探測(cè)器安裝在對(duì)應(yīng)的每個(gè)光學(xué)通道的輸出安裝孔洞之中(光子探測(cè)器的有效感光窗口位置設(shè)置為正好位于輸出光線(xiàn)的聚焦點(diǎn))，然后探測(cè)器與光子探測(cè)板電子電路連接實(shí)現(xiàn)后級(jí)的電子信號(hào)的轉(zhuǎn)換、放大
與調(diào)理。
[0003]流式細(xì)胞儀中，由于熒光信號(hào)非常微弱(例如要能檢測(cè)到100個(gè)熒光光子的強(qiáng)度)，在保證高響應(yīng)靈敏度的同時(shí)，又需要控制極低的噪聲影響，因此，用來(lái)檢測(cè)熒光散射信號(hào)常用的光子探測(cè)器通常是光電倍增管(PMT)或者雪崩光電二極管(APD)。例如，HAMAMATSU公司的一款A(yù)PD (型號(hào)為S2381)的偏置電壓、溫度對(duì)增益影響，可以看出光子檢測(cè)器自身的增益穩(wěn)定性同反向偏置電壓和溫度有著密切的關(guān)系。由于PMT或APD的溫度穩(wěn)定性很差，通常其自身并不帶有溫度補(bǔ)償功能，周?chē)ぷ鳝h(huán)境溫度會(huì)直接影響到光電轉(zhuǎn)換增益和效率，以及信噪比(溫度的變化會(huì)改變光電探測(cè)器的暗電流噪聲)?，F(xiàn)有的做法是利用加裝溫度傳感器或溫度探頭探測(cè)周?chē)h(huán)境溫度，通過(guò)實(shí)時(shí)改變光子探測(cè)器的反向偏壓設(shè)置值，達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?br> [0004]現(xiàn)有溫度補(bǔ)償技術(shù)有如下缺點(diǎn):
[0005]I)溫度探頭的安裝位置直接決定了會(huì)有較大溫度補(bǔ)償誤差，且不能兼顧分布在多個(gè)位置的光子探測(cè)器，因?yàn)榘惭b在不同位置的光子探測(cè)器的環(huán)境溫度可能會(huì)有較大的差別；
[0006]2)溫度補(bǔ)償技術(shù)具有專(zhuān)一性，安裝結(jié)構(gòu)和散熱條件的變化會(huì)帶來(lái)補(bǔ)償?shù)闹匦略O(shè)計(jì)，對(duì)于不同的安裝結(jié)構(gòu)需要測(cè)試、修改、驗(yàn)證不同的補(bǔ)償參數(shù)，其通用性和一致性難以保證；
[0007]3)溫度補(bǔ)償隨著所采用的光電子探測(cè)器型號(hào)和規(guī)格的不同而需要做出相應(yīng)調(diào)整，在進(jìn)行補(bǔ)償之前需要詳細(xì)了解所選用的光子探測(cè)器的具體特性，并通過(guò)大量的仿真或者實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)修正與調(diào)整補(bǔ)償參數(shù)；
[0008]4)對(duì)于流式細(xì)胞儀中的主控CPU來(lái)說(shuō)，其大量的資源會(huì)被實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、濾波、處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎饕诵娜蝿?wù)占用，溫度補(bǔ)償加入其中也不符合模塊化設(shè)計(jì)的思想，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的耦合性變強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置。
[0010]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):[0011]基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，特點(diǎn)是:包含TEC制冷片和TEC控制單元，在WDM模塊的一面上安裝光子探測(cè)PCB板，光子探測(cè)PCB板上固定有光子探測(cè)傳感器模塊，光子探測(cè)傳感器模塊伸入至WDM模塊中，在WDM模塊的另一面上安裝隔熱片，隔熱片設(shè)有容納TEC制冷片的腔室，TEC制冷片置于所述腔室內(nèi)，TEC制冷片的下底面與WDM模塊相貼合，隔熱片上安裝散熱片，散熱片與TEC制冷片的上表面相貼合；所述TEC控制單元包含TEC電流源控制模塊、溫度傳感接口和控制電流輸出模塊，溫度探頭的一端連接溫度傳感接口，溫度探頭的另一端置于WDM模塊內(nèi)，溫度傳感接口連接TEC電流源控制模塊，TEC電流源控制模塊連接控制電流輸出模塊，控制電流輸出模塊連接TEC制冷片，TEC電流源控制模塊外接直流電源模塊。
[0012]進(jìn)一步地，上述的基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，所述TEC控制單元還包含目標(biāo)溫度設(shè)定模塊、電流上限設(shè)定模塊和電壓上限設(shè)定模塊，目標(biāo)溫度設(shè)定模塊、電流上限設(shè)定模塊和電壓上限設(shè)定模塊均連接TEC電流源控制模塊。
[0013]更進(jìn)一步地，上述的基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，所述散熱片上安裝有風(fēng)扇。
[0014]本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步主要體現(xiàn)在:
[0015]通過(guò)硬件恒溫控制方式避免軟件補(bǔ)償算法與實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)的擬合工作，避免軟件算法的不可移植性，即換用另外一套系統(tǒng)，則需要重新進(jìn)行溫度補(bǔ)償。通過(guò)精確恒溫控制方式，即使WDM模塊上的APD分布于不同位置，最大溫差小于0.5°C，也足夠滿(mǎn)足各光子探測(cè)器的工作要求。通過(guò)設(shè)定目標(biāo)溫度，可使WDM上的光子探測(cè)器工作在最佳溫度點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)溫度鎖定，反向偏置電壓鎖定，減少了反向偏置電壓源由于溫度補(bǔ)償算法所帶來(lái)的實(shí)時(shí)反復(fù)調(diào)節(jié)，提高了反向偏置電壓源組件的工作穩(wěn)定性與可靠性。當(dāng)需要更換另外一款不同的光子探測(cè)器時(shí)，無(wú)需了解詳細(xì)的探測(cè)器參數(shù)曲線(xiàn)，只要找到最佳工作溫度點(diǎn)，設(shè)定目標(biāo)溫度值，即可安裝匹配。無(wú)需軟件補(bǔ)償算法的繁瑣、依據(jù)探測(cè)器型號(hào)的不同而進(jìn)行不同的補(bǔ)償控制?？蓪?shí)現(xiàn)流式細(xì)胞儀前端光子探測(cè)系統(tǒng)的模塊化整體封裝，可實(shí)現(xiàn)一致化的量產(chǎn)要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0017]圖1:本發(fā)明的構(gòu)造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，包含TEC(半導(dǎo)體)制冷片5和TEC控制單元8，在WDM模塊I的一面上安裝光子探測(cè)PCB板2，光子探測(cè)PCB板2上固定有光子探測(cè)傳感器模塊3，光子探測(cè)傳感器模塊3伸入至WDM模塊I中，在WDM模塊I的另一面上安裝隔熱片4，隔熱片4設(shè)有容納TEC制冷片的腔室，TEC制冷片5置于所述腔室內(nèi)，TEC制冷片5的下底面與WDM模塊I相貼合，隔熱片4上安裝散熱片6，散熱片6與TEC制冷片5的上表面相貼合，散熱片6上安裝有風(fēng)扇；TEC控制單元8包含TEC電流源控制模塊9、溫度傳感接口 10、控制電流輸出模塊11、目標(biāo)溫度設(shè)定模塊12、電流上限設(shè)定模塊13和電壓上限設(shè)定模塊14，溫度探頭7的一端連接溫度傳感接口 10，溫度探頭7的另一端置于WDM模塊I內(nèi)，溫度傳感接口 10連接TEC電流源控制模塊9，TEC電流源控制模塊9連接控制電流輸出模塊11，控制電流輸出模塊11連接TEC制冷片5，TEC電流源控制模塊9外接直流電源模塊15，目標(biāo)溫度設(shè)定模塊12、電流上限設(shè)定模塊13和電壓上限設(shè)定模塊14均連接TEC電流源控制模塊9。
[0019]WDM模塊I上安裝光子探測(cè)器的部件材料采用紫銅板，紫銅具有良好的導(dǎo)熱傳熱性能，能夠迅速的將TEC制冷片工作面的冷或熱功率傳遞到分布于WDM上不同位置的與紫銅板以過(guò)渡孔安裝配合方式的光子探測(cè)器上。散熱片6安裝在TEC制冷片5的另外一面，以散除與工作面相反的熱或者冷功率，保持TEC制冷片5的工作平衡。通過(guò)TEC控制單元8的目標(biāo)溫度設(shè)定模塊12的目標(biāo)溫度設(shè)定值，以及溫度探頭7傳回的實(shí)時(shí)溫度值(溫度探頭7通過(guò)粘涂導(dǎo)熱硅膠以塞孔的方式安裝到紫銅板內(nèi)部)，通過(guò)恒流控制驅(qū)動(dòng)器的硬件比例-積分-微分(PID)閉環(huán)調(diào)節(jié)電路，實(shí)時(shí)控制并監(jiān)控輸出驅(qū)動(dòng)電流，使實(shí)測(cè)溫度向目標(biāo)設(shè)定溫度不斷逼近，并最終保持在設(shè)定溫度點(diǎn)。TEC控制單元8的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)功能，以保證TEC工作在允許的工作條件之內(nèi)。隔熱片或者隔熱棉用于避免散熱片6與WDM模塊I之間通過(guò)空氣縫隙進(jìn)行傳熱，以充分發(fā)揮TEC性能。
[0020]解決傳統(tǒng)軟件補(bǔ)償算法對(duì)于安裝結(jié)構(gòu)和散熱條件的變化所帶來(lái)補(bǔ)償算法的重新設(shè)計(jì)問(wèn)題。解決分布在WDM上不同位置的多個(gè)光電探測(cè)器的同一時(shí)刻由于各自溫度不同，所帶來(lái)的補(bǔ)償差異問(wèn)題。解決由于選用不同類(lèi)型、不同型號(hào)的光電探測(cè)器，需要重新根據(jù)溫度-反向偏置電壓-增益曲線(xiàn)進(jìn)行補(bǔ)償算法的更改，避免了大量繁瑣的實(shí)際工作曲線(xiàn)測(cè)試驗(yàn)證、參數(shù)修正。大大減少軟件開(kāi)銷(xiāo)，避免了軟件補(bǔ)償算法的不準(zhǔn)確而引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)。解決軟件補(bǔ)償算法所帶來(lái)的光子探測(cè)器檢測(cè)靈敏度的波動(dòng)問(wèn)題，可使光子探測(cè)靈敏度與信噪比始終保持在可選定的恒定范圍內(nèi)。
[0021 ] 通過(guò)硬件恒溫控制方式避免軟件補(bǔ)償算法與實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)的擬合工作，避免軟件算法的不可移植性，即換用另外一套系統(tǒng)，則需要重新進(jìn)行溫度補(bǔ)償。通過(guò)精確恒溫控制方式(控制精度可達(dá)0.1°C)，即使WDM模塊I上的Aro分布于不同位置，最大溫差小于0.5°C，也足夠滿(mǎn)足各光子探測(cè)器的工作要求。通過(guò)設(shè)定目標(biāo)溫度，可使WDM上的光子探測(cè)器工作在最佳溫度點(diǎn)(最佳溫度點(diǎn)即是保證光子探測(cè)器光電轉(zhuǎn)換增益的情況下，獲得最大的信噪比性能，從而獲得最佳的光子信號(hào)檢測(cè)靈敏度)。例如:光子探測(cè)器工作溫度越低，暗電流噪聲越小，雪崩電壓越低，從而使增益不變的情況下，所需反向偏置電壓越低。可實(shí)現(xiàn)溫度鎖定，反向偏置電壓鎖定，減少了反向偏置電壓源由于溫度補(bǔ)償算法所帶來(lái)的實(shí)時(shí)反復(fù)調(diào)節(jié)，提高了反向偏置電壓源組件的工作穩(wěn)定性與可靠性。當(dāng)需要更換另外一款不同的光子探測(cè)器時(shí)，無(wú)需了解詳細(xì)的探測(cè)器參數(shù)曲線(xiàn)，只要找到最佳工作溫度點(diǎn)，設(shè)定目標(biāo)溫度值，即可安裝匹配。無(wú)需軟件補(bǔ)償算法的繁瑣、依據(jù)探測(cè)器型號(hào)的不同而進(jìn)行不同的補(bǔ)償控制。可實(shí)現(xiàn)流式細(xì)胞儀前端光子探測(cè)系統(tǒng)的模塊化整體封裝，可實(shí)現(xiàn)一致化的量產(chǎn)要求。
[0022]需要強(qiáng)調(diào)的是:以上僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，其特征在于:包含TEC制冷片和TEC控制單元，在WDM模塊的一面上安裝光子探測(cè)PCB板，光子探測(cè)PCB板上固定有光子探測(cè)傳感器模塊，光子探測(cè)傳感器模塊伸入至WDM模塊中，在WDM模塊的另一面上安裝隔熱片，隔熱片設(shè)有容納TEC制冷片的腔室，TEC制冷片置于所述腔室內(nèi)，TEC制冷片的下底面與WDM模塊相貼合，隔熱片上安裝散熱片，散熱片與TEC制冷片的上表面相貼合；所述TEC控制單元包含TEC電流源控制模塊、溫度傳感接口和控制電流輸出模塊，溫度探頭的一端連接溫度傳感接口，溫度探頭的另一端置于WDM模塊內(nèi)，溫度傳感接口連接TEC電流源控制模塊，TEC電流源控制模塊連接控制電流輸出模塊，控制電流輸出模塊連接TEC制冷片，TEC電流源控制模塊外接直流電源模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，其特征在于:所述TEC控制單元還包含目標(biāo)溫度設(shè)定模塊、電流上限設(shè)定模塊和電壓上限設(shè)定模塊，目標(biāo)溫度設(shè)定模塊、電流上限設(shè)定模塊和電壓上限設(shè)定模塊均連接TEC電流源控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流式細(xì)胞儀光子探測(cè)模塊的恒溫控制裝置，其特征在于:所述散熱片上安裝有風(fēng)扇。
【文檔編號(hào)】G01N15/14GK103837464SQ201410125515
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】徐進(jìn)禮 申請(qǐng)人:常州必達(dá)科生物科技有限公司