Термоелектричні охолоджувачі для рентгенівських детекторів

Abstract

Translate Article

Take Notes

Вступ. Рентгенівські методи широко використовують для неруйнівних мікроаналітичних досліджень
\nструктури та складу матеріалів з високою просторовою роздільною здатністю. Подальше збільшення
\nцього показника суттєво залежить від покращення аналітичних характеристик напівпровідникових
\nдетекторів, а також від застосування широкоапертурних позиційно чутливих детекторів випромінювання
\nнових типів.
\nПроблематика. Роздільна здатність рентгенівських детекторів суттєво залежить від температурного
\nрежиму їхньої роботи, що забезпечується використанням термоелектричних охолоджувачів. Однокаскадні термоелектричні охолоджувачі (ТЕО) застосовують для неглибокого охолодження (до 250 К),
\nтоді як для охолодження сенсорів до робочої температури 230 К використовують двокаскадні ТЕО, до
\n210 К — трикаскадні, а для охолодження нижче 190 К — чотири- та п’ятикаскадні ТЕО.
\nМета. Проєктування та оптимізація конструкції термоелектричного багатокаскадного охолоджувача детектора рентгенівського випромінювання.
\nМатеріали й методи. Методи комп’ютерного об’єктно-орієнтованого проєктування та методи
\nтеорії оптимального керування, адаптовані до використання для термоелектричного перетворення
\nенергії. Для створення термоелектричних модулів охолодження використано матеріали на основі телуриду вісмуту (Bi2Te3) n- та p- типів провідності.
\nРезультати. Розрахунки конструкції термоелектричного охолоджувача у складі детектора рентгенівського випромінювання показали оптимальну електричну потужність термоелектричного перетворювача W = 2,85 Вт, що при холодильному коефіцієнті e = 0,02 забезпечує температуру основи детектора Tc = —70 °С та ΔT = 90 К, що є оптимальними умовами для роботи детекторів рентгенівського
\nвипромінювання та дозволяють значно підвищити їхню роздільну здатність при мінімальних затратах
\nелектричної енергії. Висновки. Наведено розрахунки забезпечують оптимальні режими роботи детектора рентгенівського
\nвипромінювання, а комплексне дослідження та оптимізація зазначеного пристрою підтвердили результат. Отримані дані можна застосовувати для створення приладів з підвищеною роздільною здатністю.