JPH0441307Y2 - - Google Patents
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- JPH0441307Y2 JPH0441307Y2 JP11644186U JP11644186U JPH0441307Y2 JP H0441307 Y2 JPH0441307 Y2 JP H0441307Y2 JP 11644186 U JP11644186 U JP 11644186U JP 11644186 U JP11644186 U JP 11644186U JP H0441307 Y2 JPH0441307 Y2 JP H0441307Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この考案は、例えば赤外線撮像装置などに搭載
され、例えばHgTdTeやInSbなどの極低温例え
ば80K前後に冷却して使用する赤外線検知素子を
用いた赤外線検知器に関する。[Detailed description of the invention] [Field of industrial application] This invention is installed in, for example, an infrared imaging device, and uses an infrared sensing element made of HgTdTe or InSb that is cooled to a cryogenic temperature, for example, around 80K. Regarding infrared detectors.
第2図は従来の赤外線検知器を示す図で、赤外
線検知器は一般に大きくわけて、赤外線検知素子
1を内蔵したデユア2と、上記赤外線検知素子2
を極低温例えば80K前後に冷却するための冷凍機
3とで構成される。前記冷凍機3としてはスター
リングサイクルやギフオードマクマホンサイクル
などの冷凍サイクルを利用したものが良く用いら
れ、第2図ではその一例としてスターリングサイ
クルを利用した冷凍機を例として示した。前記冷
凍機3は4の圧縮機と5の膨脹器と6の連結管で
構成され、前記膨脹器5にはコールドフインガ7
と呼ばれる細長い円筒状の突起が設けられてお
り、前記コールドフインガ7先端にて冷凍を発生
する構造となつている。
FIG. 2 is a diagram showing a conventional infrared detector. Infrared detectors are generally divided into two types: dual 2, which has an infrared detection element 1 built in, and dual 2, which has an infrared detection element 2 built in.
It is composed of a refrigerator 3 for cooling the water to an extremely low temperature, for example, around 80K. As the refrigerator 3, one that utilizes a refrigeration cycle such as a Stirling cycle or a Gifford-McMahon cycle is often used, and FIG. 2 shows an example of a refrigerator that utilizes a Stirling cycle. The refrigerator 3 is composed of a compressor 4, an expander 5, and a connecting pipe 6, and the expander 5 is equipped with a cold finger 7.
The cold finger 7 is provided with an elongated cylindrical projection called a cylindrical projection, and is structured to generate freezing at the tip of the cold finger 7.
前記デユア2は、8のアウタシエルと9のイン
ナシエルで構成される二重壁構造を有しており、
前記インナシエル9の先端には前記赤外線検知素
子1が取付けられ、前記アウタシエル8には赤外
線を透過する窓10が設けられている。前記赤外
線検知素子1及び前記コールドフインガ7の先端
部に外部から熱が侵入しないように、前記アウタ
シエル8と前記インナシエル9の間の空間は真空
に保たれ、前記アウタシエル8及び前記インナシ
エル9の前記真空の空間に面した表面には例えば
アルミニユーム、銀などのふく射率の小さい物質
の蒸着膜またはめつき膜が形成され、前記インナ
シエル8は例えばガラスなどの熱伝導率の小さい
材料で作られている。11はサーマルインタフエ
ースで、前記サーマルインタフエース11は、前
記コールドフインガ7の先端に取付けられ一般に
金属で作られている前記コールドフインガ7と一
般にガラスで作られている前記インナシエル9の
熱膨張率の差異による寸法変化を吸収するための
もので、例えば積層された銅箔などの弾性があ
り、かつ熱伝導率の大きい物体が使われ、その先
端が常に前記インナシエル9の底面と密着するよ
うになつている。 The Dua 2 has a double wall structure consisting of 8 outer shells and 9 inner shells,
The infrared detecting element 1 is attached to the tip of the inner shell 9, and the outer shell 8 is provided with a window 10 that transmits infrared rays. The space between the outer shell 8 and the inner shell 9 is kept in a vacuum so that heat does not enter the tips of the infrared detecting element 1 and the cold finger 7 from the outside. On the surface facing the vacuum space, a vapor-deposited film or a plating film of a material with a low radiation rate, such as aluminum or silver, is formed, and the inner shell 8 is made of a material with a low thermal conductivity, such as glass. . 11 is a thermal interface, and the thermal interface 11 is attached to the tip of the cold finger 7 and is generally made of metal, and the inner shell 9 is generally made of glass. This is to absorb the dimensional change due to the difference in coefficient. For example, an elastic material such as laminated copper foil and a material with high thermal conductivity is used, and the tip thereof is always in close contact with the bottom surface of the inner shell 9. It's getting old.
次に第4図に示す従来装置の動作について説明
する。冷凍機3が運転を開始し、コールドフイン
ガ7の先端部で冷凍を発生し始めると、赤外線検
知素子1は、サーマルインタフエース11を介し
て冷凍機2に熱をうばわれ、温度降下し、80K付
近まで温度降下すると、窓10より透過してくる
赤外線を電気信号に変換する。デユア2は前述し
たように、アウタシエル8とインナシエル9との
間に設けられた真空層と、アウタシエル8及びイ
ンナシエル9の互いに面する表面に設けられたふ
く射率の小さい蒸着膜またはめつき膜と、熱伝導
率の小さい材料で作られたインナシエル9とで、
対流、ふく射、伝導による外部からの熱侵入を小
とし、冷凍機3の負荷を低減している。 Next, the operation of the conventional device shown in FIG. 4 will be explained. When the refrigerator 3 starts operating and begins to generate refrigeration at the tip of the cold finger 7, the infrared sensing element 1 receives heat from the refrigerator 2 via the thermal interface 11, and its temperature drops. When the temperature drops to around 80K, the infrared rays transmitted through the window 10 are converted into electrical signals. As described above, the dual layer 2 includes a vacuum layer provided between the outer shell 8 and the inner shell 9, and a vapor deposited film or a plating film with a low radiation rate provided on the surfaces of the outer shell 8 and the inner shell 9 facing each other. With inner shell 9 made of material with low thermal conductivity,
Heat intrusion from the outside due to convection, radiation, and conduction is reduced, and the load on the refrigerator 3 is reduced.
上記のような従来の赤外線検知器では、以下に
述べるような問題点があつた。
The conventional infrared detectors described above have the following problems.
冷凍機によつて赤外線検知器を冷却しつづける
場合において、赤外線検知素子の温度は第2図に
示すように、変動しているのが普通である。この
ような温度変動は、たとえば、冷凍機に供給され
る電源の電圧変動、冷凍機を運転する環境温度の
変動、あるいは冷凍機自身の内部の変化に起因す
る冷凍機の冷却能力変動による。赤外線検知素子
の温度が第3図のように変動すると、たとえその
変動が、赤外線検知可能な範囲であつても、赤外
線検知素子の感度は温度変動にともなつて変化し
てしまう。このような赤外線検知器を赤外線撮像
装置などに搭載する場合、前述の赤外線検知素子
の感度変化があると、画像が不鮮明となつたり、
乱れたりするような問題点があつた。 When the infrared detector is continuously cooled by a refrigerator, the temperature of the infrared detecting element usually fluctuates as shown in FIG. Such temperature fluctuations are caused by, for example, fluctuations in the voltage of the power supply supplied to the refrigerator, fluctuations in the environmental temperature in which the refrigerator is operated, or fluctuations in the cooling capacity of the refrigerator due to changes within the refrigerator itself. When the temperature of the infrared detection element fluctuates as shown in FIG. 3, the sensitivity of the infrared detection element changes with the temperature fluctuation even if the fluctuation is within the range in which infrared detection is possible. When such an infrared detector is installed in an infrared imaging device, etc., if the sensitivity of the infrared detection element changes as described above, the image may become unclear or
There were some problems that caused confusion.
この考案にかかる赤外線検知器はコールドフイ
ンガが挿入されるインナシエル内側の空間と、周
囲大気とを連通させる通気孔を設けたものであ
る。
The infrared detector according to this invention is provided with a ventilation hole that communicates the space inside the inner shell into which the cold finger is inserted with the surrounding atmosphere.
この考案においては、インナシエル内側の空間
が常に大気圧に保たれるので、冷凍機運転中、コ
ールドフインガが先端部の温度が空気の沸点
78.8Kに到達すると、そこで空気が液化を始める
ので、コールドフインガがさらに赤外線検知素子
を冷却しようとしても、空気の潜熱に冷却効果を
うばわれ、78.8K以下には温度降下しない。した
がつてこの様にインナシエル内で空気が液化して
いる状態では、赤外線検知素子の温度が一定に保
たれるので、赤外線素子の感度が変化することな
く、安定な赤外検知が可能である。
With this design, the space inside the inner shell is always maintained at atmospheric pressure, so when the refrigerator is operating, the temperature at the tip of the cold finger reaches the boiling point of air.
When the temperature reaches 78.8K, the air begins to liquefy, so even if the cold finger tries to cool the infrared sensing element further, the latent heat of the air overwhelms the cooling effect, and the temperature does not drop below 78.8K. Therefore, when the air is liquefied inside the inner shell, the temperature of the infrared detection element is kept constant, so stable infrared detection is possible without changing the sensitivity of the infrared element. .
第1図はこの考案の一実施例を示す図である。
1〜10は第2図に示した従来装置と全く同じ構
成で、ただ、8のアウタシエル下部には、インナ
シエル9内部の空間と周囲大気とを連通させる通
気孔が設けられている。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of this invention.
1 to 10 have exactly the same configuration as the conventional device shown in FIG. 2, except that a vent hole is provided at the bottom of the outer shell 8 to communicate the space inside the inner shell 9 with the surrounding atmosphere.
上記のように構成された赤外線検知器におい
て、冷凍機3がサーマルインタフエース11を介
して赤外線素子1を冷却し、赤外線検知素子1の
温度が80K付近まで降下すると、窓10を透過し
てくる赤外線を赤外線検知素子1にて検知する点
は第2図の従来装置と同様であるが、アウタシエ
ル8に設けられた通気孔12によつて、コールド
フインガ7を挿入するインナシエル9内側の空間
は常に大気圧の空気が存在するので、冷凍機3の
コールドフインガ7先端の温度が空気の沸点
78.8Kに到達すると、コールドフインガ7先端部
で空気は液化し始める。冷凍機3がさらに赤外線
検知素子1を冷却しようとしても、空気の液化潜
熱に冷却効果をうばわれ、コールドフインガ7先
端の温度は78.8Kで一定に保つ。したがつて冷凍
機3にコールドフインガ7先端を78.8K以下に冷
却する能力さえあれば、いくら冷凍機3の能力が
変動したとしても、赤外線検知素子1は一定温度
に保たれるので、従来装置のように赤外線素子1
の感度が変動することがないから安定な赤外検知
が行なえる。 In the infrared detector configured as described above, the refrigerator 3 cools the infrared element 1 via the thermal interface 11, and when the temperature of the infrared detection element 1 drops to around 80K, light passes through the window 10. The point that infrared rays are detected by the infrared detection element 1 is similar to the conventional device shown in FIG. 2, but the space inside the inner shell 9 into which the cold finger 7 is inserted is Since air at atmospheric pressure always exists, the temperature at the tip of the cold finger 7 of the refrigerator 3 is the boiling point of the air.
When the temperature reaches 78.8K, the air starts to liquefy at the tip of cold finger 7. Even if the refrigerator 3 tries to further cool down the infrared sensing element 1, the cooling effect is eclipsed by the latent heat of liquefaction of the air, and the temperature at the tip of the cold finger 7 is kept constant at 78.8K. Therefore, as long as the refrigerator 3 has the ability to cool the tip of the cold finger 7 to below 78.8K, the infrared sensing element 1 will be kept at a constant temperature no matter how much the refrigerator 3's capacity fluctuates. Infrared element 1 like the device
Since the sensitivity of the sensor does not fluctuate, stable infrared detection can be performed.
この考案は以上説明したとおり、コールドフイ
ンガを挿入するインナシエル内側の空間と周囲外
気とを連通させる通気孔を設けるという簡単な構
造によつて、冷凍機の冷却能力が変動して赤外線
検知素子の感度が変動してしまうという問題を解
消し、安定な赤外線検知ができるという効果があ
る。
As explained above, this idea has a simple structure of providing a ventilation hole that communicates the space inside the inner shell where the cold finger is inserted with the surrounding outside air, which changes the cooling capacity of the refrigerator and increases the detection of the infrared detection element. This has the effect of solving the problem of sensitivity fluctuation and allowing stable infrared detection.
第1図はこの考案の一実施例を示す図、第2図
は従来の赤外線検知器を示す図、第3図は従来の
赤外線検知器において赤外線検知素子の温度の時
間的変動を示す図である。
図において、1は赤外線検知素子、3は冷凍
機、7はコールドフインガ、8はアウタシエル、
9はインナシエル、12は通気孔である。なお、
各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Fig. 1 is a diagram showing an embodiment of this invention, Fig. 2 is a diagram showing a conventional infrared detector, and Fig. 3 is a diagram showing temporal fluctuations in the temperature of an infrared sensing element in a conventional infrared detector. be. In the figure, 1 is an infrared detection element, 3 is a refrigerator, 7 is a cold finger, 8 is an outer shell,
9 is an inner shell, and 12 is a ventilation hole. In addition,
In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
有する冷凍機と、前記コールドフインガが挿入さ
れる穴状の空間を形成するインナシエルと、前記
インナシエルの外側をおおい、前記インナシエル
との間に真空層を形成するアウタシエルと、前記
インナシエルにとりつけられた赤外線検知素子
と、前記インナシエルで形成された前記コールド
フインガを挿入する穴状の空間と周囲大気とを連
通させる通気孔とを備えたことを特徴とする赤外
線検知器。 A refrigerator having a cylindrical cold finger whose tip is at a low temperature, an inner shell forming a hole-like space into which the cold finger is inserted, and a vacuum layer covering the outside of the inner shell and between the inner shell and the inner shell. , an infrared sensing element attached to the inner shell, and a ventilation hole that communicates a hole-shaped space formed by the inner shell into which the cold finger is inserted with the surrounding atmosphere. Infrared detector.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11644186U JPH0441307Y2 (en) | 1986-07-29 | 1986-07-29 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11644186U JPH0441307Y2 (en) | 1986-07-29 | 1986-07-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6323624U JPS6323624U (en) | 1988-02-16 |
| JPH0441307Y2 true JPH0441307Y2 (en) | 1992-09-29 |
Family
ID=31001032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11644186U Expired JPH0441307Y2 (en) | 1986-07-29 | 1986-07-29 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0441307Y2 (en) |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP11644186U patent/JPH0441307Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6323624U (en) | 1988-02-16 |
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