Новый термоэлектрический рециркуляционный чиллер CFC-250-TE-AIC от компании ООО НПО «Кристалл»

21.02.2018

Современные медицинские и биологические лаборатории оснащены разнообразным оборудованием. Такое оборудование, как правило, имеет возможность количественного и качественного определения химических соединений в образце. Компактное аналитическое оборудование регистрирует изменение световых волн путем измерения преломления, отражения или поглощения. Конечной точкой световой волны является матрица фотоприемника. Один из распространенных типов фото приёмных устройств является ПЗС матрица. Важной характеристикой ПЗС матрицы является порог чувствительности. Порог чувствительности является параметром устройства записи света, характеризующий минимальное значение светового сигнала, который может быть записан. Чем ниже этот сигнал, тем выше порог чувствительности. Основным фактором, ограничивающим порог чувствительности, является темновой ток. Темновой ток является следствием термоэлектронной эмиссии и появляется в ПЗС-элементе, когда потенциал прикладывается к электроду, под которым образуется потенциальная яма. «Темновым» этот ток называется потому, что он состоит из электронов, захваченных в яму в полном отсутствии светового потока. Если световой поток будет слабым, величина фототока будет близка, а иногда даже меньше, чем значение темного тока. Существует зависимость темного тока от температуры ПЗС-элемента. При нагреве ПЗС на 9°C, темновой ток увеличивается в два раза. Для охлаждения ПЗС используются различные методы. В стационарном медицинском оборудовании потребление энергии в системе охлаждения неограниченно; поэтому компактные решения активного охлаждения предпочтительнее громоздких пассивных систем, которые к тому же не могут охлаждать объект ниже температуры окружающей среды. Передовые, компактные системы охлаждения для проектирования медицинского оборудования строятся сегодня на термоэлектрических, полупроводниковых, тепловых насосах - Пельтье. Термоэлектрическое охлаждение одноступенчатым модулем Пельтье поддерживает температуру ПЗС на 20°С ÷ 25°С ниже температуры окружающей среды.

Однокаскадный термоэлектрический модуль Однокаскадный термоэлектрический модуль

Температура ПЗС матрицы в рабочей камере на 12°С ÷ 14°С выше температуры окружающей среды. Таким образом, реальное увеличение при использовании ПЗС матрицы с охлаждением по сравнению с фото сенсорным блоком без охлаждения составляет около 37°С ÷ 39°С. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению темнового тока в 30-40 раз. Охлаждение обеспечивает стабилизацию ПЗС и возможность экспозиции изображения в течение длительного периода времени для повышения чувствительности, то есть способности наилучшим образом реагировать на оптическое излучение. Такой тип ПЗС-камеры используется в высокоточных цифровых лабораторных рефрактометрах, колориметрах, хроматографах, цифровых микроскопах и т. д.

ПЗС камера
ПЗС камера
Схема ПЗС камеры

Другая точка прохождения света является анализируемый образец - проба. Если каждый новый образец измеряется при разных температурах, то изменение параметров света может зависеть не только от концентрации вещества в образце, но и от интенсивности движения молекул. Подвижность молекул прямо пропорциональна температуре, Таким образом, термостабилизация образца так же необходима, как и охлаждение ПЗС, и служит повышению повторяемости и точности измерений в медицинских аналитических приборах.

Система формирования изображений ПЭТ (позитронно-эмиссионных томографов) имеет более сложную архитектуру. Цифровая ПЗС-камера или ПЗС-камера с обратной обработкой кадров, используемые для преобразования световой волны в заряд электрона, который является производной преобразования кристалла сцинтилляции гамма-излучения в фотон. Сцинтилляционные детекторы широко применяются в ядерной медицине для визуализации тканей, содержащих гамма-излучающее вещество, вводимое пациенту. Фото умножитель или другие датчики излучения непосредственно подключены к сцинтилляционному детектору для регистрации фотонов, генерируемых сцинтилляционным кристаллом. Электроника гамма-камеры вычисляет местоположение процесса генерации в сцинтилляторе и оценивает излучение соответствующего маркера в ткани. На основе этой информации формируется изображение. Чтобы сделать модуль фотодатчика более чувствительным для более глубокого охлаждения, используются многоступенчатые модули Пельтье.

Многокаскадный термоэлектрический модуль
Многокаскадный термоэлектрический модуль

Многокаскадные модули Пельтье способны достигать разности температур (dT) 110°C в вакууме. Потребность в компактных размерах цифровой ПЗС камеры и требовании глубокого охлаждения до -85°С ÷ -100°С является условием выбора многоступенчатых модулей Пельтье.

Цифровая ПЗС камера глубокого охлаждения
Цифровая ПЗС камера глубокого охлаждения

Однако многокаскадные термоэлектрические модули выделяют много тепла, а удаление тепла эффективно при использовании жидкостных систем охлаждения. В качестве такой системы может использоваться рециркуляционный чиллер CFC-250-TE-AIC. Термоэлектрический рециркуляционный охладитель замкнутого контура может быть использован в качестве жидкостной системы охлаждения, которая имеет следующие преимущества:
- Компактные размеры
- Точность поддержания температуры охлаждающей жидкости ± 0,12°С
- Онлайн-мониторинг температуры жидкого хладагента, который напрямую коррелирует с температурой на верхнем каскаде термоэлектрического модуля.
- Автономия, независимость от системы водоснабжения.


Термоэлектрический рециркуляционный чиллер CFC-250-TE-AIC

Термоэлектрический рециркуляционный чиллер CFC-250-TE-AIC

Поскольку чиллер изготовлен на основе однокаскадных модулей Пельтье, он является активным компонентом системы охлаждения. Когда многокаскадный модуль правильно выбран, чиллер может служить номером один в стадии сводной многоступенчатой системы охлаждения Пельтье и уменьшать температуру охлаждаемого объекта. Дополнительным преимуществом конструкции чиллера на однокаскадных модулях является возможность работы в режиме нагрева циркулирующей жидкости до +90° C. Это позволяет использовать чиллер в качестве основного блока для жидких медицинских термостатов, где необходимо комбинировать охлаждение и нагрев.

Важным условием успешных медицинских операций с лазерным прибором является стабильность лазерного луча. Сегодня медицинские лазеры используются для многих медицинских применений. Лазер генерирует отработанное тепло, которое влияет на стабильность характеристик лазеров во время работы. Система охлаждения должна поддерживать стабильность лазерной оптики и максимальные рабочие характеристики путем контроля рабочей температуры. Квантрон является основным элементом лазерного излучателя. Чиллер CFC-250-TE-AIC можно использовать для охлаждения квантора. По желанию заказчика в чиллере CFC-250-TE-AIC может быть установлен шестеренчатый насос с параметрами на выходе 3,5 бар при скорости потока 3 литра в минуту.

Чиллер CFC-250-TE-AIC в медицине

Комбинированный метод лечения глаукомы твердотельным лазером для процедур капсултомии, иридотомии и селективной лазерной трабекул пластики как нежный, простой и безопасный, но очень эффективный способ уменьшить внутриглазное давление, стимулируя естественные механизмы регенерации организма.


Александр Корякин.
21.02.2018

Возврат к списку

© 2018 Компания НПО “Кристалл", г. Королёв. Все права защищены. 

Сделано в prof-line