Термоелектричні охолоджувачі для рентгенівських детекторів

ЗаголовокТермоелектричні охолоджувачі для рентгенівських детекторів
Тип публікаціїJournal Article
Year of Publication2020
АвториАнатичук, ЛІ, Прибила, АВ
Short TitleNauka innov.
DOI10.15407/scin16.04.047
Об'єм16
Проблема4
РубрикаНауково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Pagination47-52
МоваУкраїнська
Анотація
Вступ. Рентгенівські методи широко використовують для неруйнівних мікроаналітичних досліджень структури та складу матеріалів з високою просторовою роздільною здатністю. Подальше збільшення цього показника суттєво залежить від покращення аналітичних характеристик напівпровідникових детекторів, а також від застосування широкоапертурних позиційно чутливих детекторів випромінювання нових типів.
Проблематика. Роздільна здатність рентгенівських детекторів суттєво залежить від температурного режиму їхньої роботи, що забезпечується використанням термоелектричних охолоджувачів. Однокаскадні термоелектричні охолоджувачі (ТЕО) застосовують для неглибокого охолодження (до 250К), тоді як для охолодження сенсорів до робочої температури 230 К використовують двокаскадні ТЕО, до 210К — трикаскадні, а для охолодження нижче 190К — чотири- та п’ятикаскадні ТЕО.
Мета. Проєктування та оптимізація конструкції термоелектричного багатокаскадного охолоджувача детектора рентгенівського випромінювання.
Матеріали й методи. Методи комп’ютерного об’єктно-орієнтованого проєктування та методи теорії оптимального керування, адаптовані до використання для термоелектричного перетворення енергії. Для створення термоелектричних модулів охолодження використано матеріали на основі телуриду вісмуту (Bi2Te3) n- та p- типів провідності.
Результати. Розрахунки конструкції термоелектричного охолоджувача у складі детектора рентгенівського випромінювання показали оптимальну електричну потужність термоелектричного перетво-рювача W=2,85Вт, що при холодильному коефіцієнті e=0,02 забезпечує температуру основи детектора Tc=-70°С та ∆T=90К, що є оптимальними умовами для роботи детекторів рентгенівського випромінювання та дозволяють значно підвищити їхню роздільну здатність при мінімальних затратах електричної енергії.
Висновки. Наведено розрахунки забезпечують оптимальні режими роботи детектора рентгенівського випромінювання, а комплексне дослідження та оптимізація зазначеного пристрою підтвердили результат. Отримані дані можна застосовувати для створення приладів з підвищеною роздільною здатністю.
Ключові словакомп’ютерне проєктування, рентгенівський детектор, термоелектричне охолодження