[发明专利]一种直冷式高集成度电荷灵敏前置放大器

说明书

技术领域

本发明涉及电荷灵敏前置放大器，具体涉及一种直冷式高集成度电荷灵敏前置放大器。

背景技术

在各种物理、化学实验和空间辐射探测、医学成像等工程测量及科学研究中，电荷灵敏前置放大器能将硅、气体、液体或固体闪烁体等探测器探测到的辐射粒子(包括电子、其他带电粒子、宇宙射线、光子等)信号转化为电子学脉冲信号。因此，电荷灵敏前置放大器的性能指标直接决定了测量数据的质量和测量效率，是测量系统的关键设备。目前市场上有一些单路电荷灵敏前置放大器产品，几乎都为从国外进口。

电荷灵敏前置放大器的单元电路包括：探测器上粒子激发产生的电荷量Q输入至运算放大器以及积分电容。在大规模科学研究和实验测量中，我们需要将几百路乃至几千路的单元电路集成到一个很小的体积内，并且要求稳定地在高真空(如各种科学实验和空间飞行器所处的高真空)、强电磁干扰环境中使用。然而，一般的电荷灵敏前置放大器产品具有很多成本和技术方面的问题，如：1)成本高；2)尺寸体积大；3)集成度低，一般为1至16路；4)输入、输出电路互连困难；5)容易发生自激振荡；6)放大器间容易产生电子学串扰；7)加速器、空间等强干扰、高噪声环境中使用时，信号噪声比低，对小信号无法辨认；8)由于散热和冷却困难真空中无法长时间工作；等等。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，提出本发明。

本发明的目的在于提供一种直冷式高集成度电荷灵敏前置放大器。

本发明的直冷式高集成度电荷灵敏前置放大器包括单元电路，n个单元电路集成在电路板上，电路板安装在导热板上，导热板和屏蔽盒相对固定在一起将电路板封装在两者的内部，组成放大电路组件；将m个放大电路组件直立安装在底座上，组成m*n路放大器阵列，其中m和n为自然数。

n个单元电路集成在电路板上，全部采用表面封装集成电路芯片和电子学元器件，其中，n为自然数。

在电路正常工作时，集成电路芯片以及电路板本身会发热，在空气中热量很难散发出去，尤其当多路电路一起工作时，大量的热量导致电路过热，使得电路不能正常工作。将电路板和集成电路芯片贴装在导热板上，导热板的材料为铜、不锈钢、铝合金等导热性能好的金属材料，导热板将电路工作时产生的热量有效地传导出去。导热板的主体为一个导热盒体，导热板的内部与n个单元电路相对应，由隔离板分隔成n个空腔。电路板和芯片贴装在导热板上，每个单元电路对应一个空腔，当电路工作时，芯片产生的热量及时地由导热板导出，保证了电路正常工作，其中，n为自然数。

屏蔽盒的主体为屏蔽盒体，其内部与n个单元电路相对应，由屏蔽板分隔成n个屏蔽室。屏蔽盒的材料为铜、不锈钢、铝合金等金属，使各单元电路有效地电磁隔离。导热板和屏蔽盒固定在一起，空腔和屏蔽室相对，将电路板封装在两者的内部，组成放大电路组件，其中，n为自然数。

底盘为铜、不锈钢等导热性能良好的金属材料，其内部具有连通的U型内管，在U型内管内通有水、酒精或氟里昂等冷却液，作为循环致冷介质。氟里昂封闭使用，用量少，不会对大气臭氧层造成影响。在底盘一侧的U型内管的两端分别设有冷却液进口和冷却液出口，从而与U型内管一起形成循环制冷的通道。

本发明的优越性：

本发明采用表面封装电子元件、一体化铝合金或不锈钢或铜等金属的导热板、铜或不锈钢等金属底座和U型内管冷却液循环、一体化铝合金或铜等金属的屏蔽盒等，有效地电磁隔离，消除了电子学串扰，并且噪声小。本发明的放大器集成度高，可以达到一千六百多路，甚至更多。能够根据实际需要，制作成任意规模的放大器阵列。

附图说明

图1为本发明的直冷式高集成度电荷灵敏前置放大器的结构示意图；

图2为本发明的放大器的放大电路组件的结构示意图；

图3(a)为本发明的放大器的放大电路组件的电路板的示意图，(b)为本发明的放大器的放大电路组件的导热板的示意图，(c)为本发明的放大器的放大电路组件的屏蔽盒的示意图；

图4为本发明的放大器的底盘的剖面图；

图5为本发明的放大器的实验测试信号的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的放大器包括底座1以及安装在底座上的多个放大电路组件2。

如图2所示，放大电路组件2包括导热板21、电路板22和屏蔽盒23。

如图3(a)所示，16个单元电路221集成在电路板22上。