[发明专利]一种单光子探测系统及其温度控制方法

权利要求书

1.一种单光子探测系统，其特征在于，包括：

制冷单元(1)，其内部设置有半导体制冷片(11)与雪崩光电二极管(12)，所述制冷单元(1)内通过所述半导体制冷片(11)为所述雪崩光电二极管(12)制冷；

温度传感单元，其包括至少两个温敏电阻，用于感测所述制冷单元(1)内部和外部的温度得到温度数据；

处理器单元(3)，其接收并处理所述温度传感单元感测的温度数据；

温度控制单元(4)，其控制所述半导体制冷片(11)在制冷时的目标温度；

电压控制单元(5)，其控制所述雪崩光电二极管(12)的反向偏压。

2.如权利要求1所述的单光子探测系统，其特征在于，所述温度传感单元包括第一温敏电阻(21)与第二温敏电阻(22)；

所述第一温敏电阻(21)设置在所述制冷单元(1)的内部，其实现感测所述制冷单元(1)内部的温度；

所述第二温敏电阻(22)设置在所述制冷单元(1)的外部，其实现感测所述制冷单元(1)外部的温度。

3.如权利要求1所述的单光子探测系统，其特征在于，所述处理单元(3)根据所述温度数据中所述制冷单元(1)内部温度与外部温度的温度差控制所述温度控制单元(4)与所述电压控制单元(5)；

若所述温度差在阈值范围内，则所述温度控制单元(4)保持所述半导体制冷片(11)目标温度；

若所述温度差超过所述阈值范围，则所述温度控制单元(4)根据所述制冷单元(1)外部的温度调节所述半导体制冷片(11)目标温度，所述电压控制单元(5)根据所述制冷单元(1)内部的温度调节所述雪崩光电二极管(12)的反向偏压。

4.一种如权利要求1所述的单光子探测系统的温度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：温度控制单元(4)控制半导体制冷片(11)向雪崩光电二极管(12)制冷，电压控制单元(5)控制所述雪崩光电二极管(12)的反向偏压；

步骤二：温度传感单元分别感测所述制冷单元(1)内部温度T_A与外部的温度T_B，得到温度数据；

步骤三：处理器单元(3)根据所述温度数据中所述制冷单元(1)内部温度与外部温度的温度差控制所述温度控制单元(4)与所述电压控制单元(5)；

步骤四：所述温度控制单元(4)与所述电压控制单元(5)根据所述处理器单元(3)的控制分别调节所述雪崩光电二极管(12)的温度以及反向偏压，并重新执行步骤一至步骤四，直至所述单光子探测系统停止工作为止。

5.如权利要求4所述的温度控制方法，其特征在于，步骤三中所述处理器单元(3)控制所述温度控制单元(4)与所述电压控制单元(5)时，若所述温度差在阈值范围内，则所述温度控制单元(4)保持所述半导体制冷片(11)目标温度；

若所述温度差超过所述阈值范围，则所述温度控制单元(4)根据所述制冷单元(1)外部的温度调节所述半导体制冷片(11)目标温度，所述电压控制单元(5)根据所述制冷单元(1)内部的温度调节所述雪崩光电二极管(12)的反向偏压。

6.如权利要求5所述的温度控制方法，其特征在于，所述半导体制冷片(11)目标温度如下式表示：

式中，T_X表示目标温度，T_B表示制冷单元的外部温度，T_A表示制冷单元的内部温度，a1表示阈值范围的下限值，a2表示阈值范围的上限值，a3为变量。