[实用新型]一种用于单光子探测器工作环境温度控制系统

说明书

一种用于单光子探测器工作环境温度控制系统，温度控制单元包括半导体制冷片控制器、限幅电路以及温度传感器，故障监测单元包括中央控制器，温度传感器设定在半导体制冷片的冷面上，限幅电路分别连接半导体制冷片控制器、温度传感器以及目标电压模块，所述目标电压模块连接中央控制器，所述中央控制器与温度传感器连接。与现有技术相比，本实用新型通过限幅电路规避测温点的热敏电阻两个电极安装时发生短路或是半导体制冷片的正负引线接反所带来温控失灵的缺陷，避免了电极电路或半导体制冷片的正负引线接反导致雪崩二极管探测效率严重降低或半导体制冷片、雪崩二极管损坏，以此提高雪崩二极管工作效率，降低了探测工作成本。

技术领域

本实用新型涉及单光子高效率探测技术领域，特别涉及一种用于单光子探测器工作环境温度控制系统。

背景技术

在量子信息技术中，单光子探测作为重要的组成部分是不可或缺的，现有单光子探测大都采用的是雪崩光电二极管实现，在雪崩光电二极管探测单光子时，若要提高探测效率，雪崩二极管大都需要工作在-30°恒温的密封盒内，雪崩二极管工作在此环境下有较低的暗计数和后脉冲，有利于探测输出信号的提取和处理。

目前，该恒温的密封盒采用如图1的方式来实现，根据目标温度，计算出相应的DAC目标电压，并将此目标电压值(V1)和热敏电阻电压值(V2)相比较。若V1>V2，则半导体冷面进行加热操作，若V1<V2，半导体冷面则进行制冷操作。若V1＝V2，则制冷片冷面温度达到设定目标值，温度保持恒定。因此，只要确保V1<＝V2，那么半导体制冷片就会进行制冷操作，不会进行制热导致破坏制冷片本身和雪崩二极管。

上述方式中容易出现一下缺陷：

1、测温点的热敏电阻两个电极安装时容易发生短路，即V2＝0V(该热敏电阻被导热胶粘在一个金属座上，该金属座用于固定雪崩二极管)，导致V1>V2。

2、半导体制冷片的正负引线若接反，冷面会加热，热面会制冷。

假如该结构中出现制冷片制热的情况，则后果是：

1、本来用于制冷的冷面产生高温，影响制冷性能，甚至高温(超过120°)融解冷面内部的半导体焊接点，造成制冷片彻底损坏。

2、昂贵的雪崩二极管被高温加热后，探测效率严重降低。

上述两种情况发生后，就需要更换新的半导体制冷片和雪崩二极管。整个安装过程非常繁琐，半导体制冷片和散热结构是强力胶合的，拆卸故障半导体制冷片等同于将其破坏。更换雪崩二极管情况类似，都是高耗时和高成本的。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于单光子探测器工作环境温度控制系统，以解决现有技术中单光子探测过程由于测温点的热敏电阻两个电极安装时发生短路或是半导体制冷片的正负引线接反导致控温系统控温失误，造成雪崩二极管探测效率严重降低以及半导体制冷片或雪崩二极管损坏的技术性缺陷。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于单光子探测器工作环境温度控制系统，所述单光子探测器采用半导体制冷片制冷，包括温度控制单元与故障监测单元，所述温度控制单元包括半导体制冷片控制器、限幅电路以及温度传感器，所述故障监测单元包括中央控制器，所述温度传感器设定在半导体制冷片的冷面上，所述限幅电路分别连接半导体制冷片控制器、温度传感器以及目标电压模块，所述目标电压模块连接中央控制器，所述中央控制器与温度传感器连接。