JPH0675010B2

JPH0675010B2 - 熱放射検出器およびその操作方法

Info

Publication number: JPH0675010B2
Application number: JP61066080A
Authority: JP
Inventors: アンドリユー・アルフレツド・ターンブル
Original assignee: エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: GB2173038B; US4704534A; JPS61226623A; GB2173038A; DE3650331T2; EP0200241A2; EP0200241A3; DE3650331D1; EP0200241B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、熱エネルギーを検出するための温度依存性を
有する素子を有し、この検出素子は、所定の波長範囲に
おいて実質的に透明な少なくとも１つの可撓性薄膜で支
持され、この可撓性薄膜は、検出すべき熱放射の入射方
向に対して前記の検出素子の前にあるようにした所定波
長範囲の放射を検出する熱放射検出器に関するものであ
る。本発明は更にこのような熱放射検出器の操作方法に
関するものである。

検出素子が焦電体材料の素子より成る前述のような検出
器は欧州特許出願EP41297Aより知られている。この欧州
特許出願に記載された赤外線検出器の１つの形では、焦
電体材料の素子は、８〜14μｍの波長範囲で放射入力の
略々80％を通す２つの可撓性プラスチック薄膜の間に支
持され、検出器は、前記のプラスチック薄膜の一方に入
射された検出すべき赤外線に適合される。前記のプラス
チック薄膜は、焦電体素子との電気接続を与える導電層
を支持する。この構造によって、検出器に、低い横熱伝
導係数だけでなしにマイクロホニックに対して特に低い
感受性をもたせることができる。

熱放射検出器に関する問題は、十分な放射入力を吸収す
ることである。例えば、高品質の検出器に適した焦電体
材料は、このような検出器を形成することが望ましい波
長範囲の少なくとも一部にわたって寧ろ低い吸収を有
し、更に、検出器が薄ければ（周囲に対するその熱伝導
係数だけでなしに特に熱容量を低減するために望ましい
特徴）焦電体材料による放射入力の全吸収もそれだけ低
下する。吸収を改良する従来の方法は「黒」を施すこと
であった（黒化）。けれども、適当な材料は施しにくく
また固着が充分でないという欠点を有する。

「エス・ピー・アイ・イー（SPIE）」第380巻（1983）2
66-273頁のペーター・シー・ラデルフ（Peter C.LeDelf
e）氏外の論文「ザ・アプリケーション・オブ・シン・
フィルム・アブソーバー・コーティングズ・ツー・イン
ハンス・ザ・センスィティヴィティ・オブ・ファースト
・パイロエレクトリック・ディテクターズ（The applic
ation of thin film absorber coatings to enhance th
e sensitivity of fast pyroelectric detectose）」に
は、ヒルサム（Hilsum）およびシルバーク（Silberg）
氏によって開発された、２つの金属層の間に挟まれた１
つの誘電体層より成る３層被覆の焦電形検出器の応用に
ついて言及されている（「ジャーナル・オフ・ジ・オプ
ティカル・ソサイティ・オブ・アメリカ（Journal of t
he Optical Society of America）」第44巻（1954）,18
8-191頁および第47巻（1957）,575-578頁の「インフラ
レッド・アブソープション・オブ・シン・メタル・フィ
ルムズ（Intrared Absorption of Thin Metal Film
s）」および「インフラレッド・アプソープション・オ
ブ・スリーレイヤ・フィルムズ（Intrared Absorption
of Three-layer Films）」に記載されているが、更に前
記の２つの論文において言及された「ジャーナル・オフ
・ジ・オプティカル・ソサイティ・オブ・アメリカ（Jo
urnal of the Optical Society of America）」の第37
巻（1947）,451-465頁のエル・エヌ・ハドレー（L.N.Ha
dley）およびディー・エム・デニソン（D.M.Dennison）
氏の「リフレクション・アンド・トランスミッション・
インターフィレンス・フィルターズ（Reflection and T
ransmission Interference Filters）」も参照されると
よい）。前記のラデルフ氏外の論文は、前記のハードレ
イおよびデニソン氏、ヒルサムおよびシルバーク氏の理
論を次のような３層構造すなわち、２つの金属層間に挟
まれた誘電体は焦電体材料自体であって、代表的な動作
範囲において概略21/2波長の光学的厚さを与える10〜15
μｍの厚さを有する３層構造に適用したものである。ラ
デルフ氏外自身は金属層と反射防止層よりなる２層構造
を0.25mm厚の焦電体材料のチップに適用した。

本発明は、熱エネルギーを検出するための温度依存性を
有する素子を有し、この検出素子は、所定の波長範囲に
おいて実質的に透明な少なくとも１つの可撓性薄膜で支
持され、この可撓性薄膜は、検出すべき熱放射の入射方
向に対して前記の検出素子の前にあるようにした所定波
長範囲の放射を検出する熱放射検出器において、検出器
は、やはり検出素子の前にあり且つ前記の可撓性薄膜に
直ぐ隣接して配されそして使用時前記の波長範囲の放射
入力の大部分を吸収するような単位面積当りの正味実効
抵抗を有する抵抗層を有し、検出素子はこの抵抗層と熱
的に良好に結合され、また、検出素子より前にあって前
記の可撓性薄膜を構成する実質的に透明な誘電体材料の
光学的厚さは、抵抗層による放射入力の吸収が最大であ
るべきことが望まれる前記の波長範囲の選択された波長
の４分の１であることを特徴とするものである。

前記の１つの可撓性薄膜の光学的厚さは前記の選択され
た波長の４分の１であるのが好適である。これは、もろ
いのが普通である適当な誘電体材料の層を可撓性薄膜上
にデポジットして全体の光学的厚さを選択された波長の
４分の１にするとすれば発生し易いであろうクラックの
ような面倒をなくする。

本発明は、検出素子を支持するのに用いられ且つマイク
ロホニイが低いという機械的利点と熱伝導率が低いとう
熱的利点とを有する可撓性薄膜を、熱放射入力の吸収を
改良するための抵抗層と共に、４分の１波長光学層の厚
さの一部好ましくは全部として使用することもできると
いう認識に基づくものである。若し抵抗層が幾らかの導
電率を有する１つまたはそれ以上の隣接する別の層と電
気的に並列ならば、この別の層の単位面積当りの抵抗を
始めに述べた抵抗層の単位面積当りの実効抵抗を実質的
に減少することのないように充分に高くするか、或いは
また、前記の抵抗層の単位面積当りの抵抗を、別の層と
一緒に、その単位面積当りの正味実効抵抗が所望動作波
長範囲において放射を著しく吸収するのに適した値を有
するように選ばねばならない。本発明の検出器はその製
造が比較的容易で、放射の吸収を改良するために用いら
れる手段は、検出器に比較的僅かな熱容量を負荷するに
過ぎない。

前記の選択された波長は、前記の波長範囲にわたっての
検出器による放射入力の吸収を実質的に最大にするよう
なものとすることができる。

本発明の一実施太陽では、抵抗層は可撓性薄膜と検出素
子との間に配設され、この抵抗層の単位面積当りの抵抗
は選択された波長範囲における抵抗層による放射入力吸
収を最大にするように、可撓性薄膜の屈折率に応じて合
わされる。適当な理論値は、ｎを前記の１つの可撓性薄
膜の屈折率とした場合、単位面積当り377/（１＋n²）オ
ームである。

英国特許出願GB 2 100 058Aには、２つの可撓性薄膜の
間に支持された焦電体材料の素子を有し更に前記の可撓
性薄膜の一方と、焦電体素子との間に配設された放射入
力吸収用の層を有し、この層は50nm厚のアンチモンとす
ることができる検出器が開示されているのは注目に値す
るといってもよい。けれどもこの検出器では、吸収層は
約0.5μｍ厚のアルミニウムとすることができる同じ広
がりの別の導電層と隣接している。この導電層は極めて
低い単位面積当りの抵抗を有するので、吸収層の単位面
積当りの正味実効抵抗は少なくとも同じ程度に低い。し
たがって、吸収層による放射入力の吸収は、この層の電
気抵抗係数と関係ないやり方によって決まる。

本発明の別の実施態様では、検出器は、可撓性薄膜と検
出素子との間に配設された導電反射層を有し、抵抗層は
可撓性薄膜の検出素子と反対の側にあり、これ等の導電
反射層と抵抗層とは実質的に同じ広がりである。若し検
出すべき熱放射の入射方向に対して抵抗層の直ぐ前が自
由空間ならば、抵抗層は自由空間に特性インピーダンス
に実質的に等しい単位面積当りの抵抗を有するのが都合
がよい。

前記の層とこの層と同じ広がりの１つの可撓性薄膜との
全体の熱容量は、検出素子の熱容量よりも遥かに小さい
のが好適である。

本発明の更に別の実施態様によれば、検出素子が該検出
素子と１つの可撓性薄膜間に配設された層に隣接する表
面を有しまた前記の層は検出素子の表面全体にわたり且
つその周縁の少なくとも一部を越えて延在するようにし
た検出器において、前記の層は、抵抗層のすべての部分
の入射する放射からの熱エネルギーを検出素子の前記の
表面に供給するようにされる。前記の英国特許出願に
は、熱エネルギーが、検出素子（この場合は焦電体素
子）の隣接表面よりも大きな検出器の動作表面領域に入
射した放射から焦電素子に供給されるようにした検出器
が開示されている。本発明のこの観点は次のような認識
に基づくものである。すなわち、本発明の実施態様にお
ける検出素子と可撓性薄膜間に配設された層は、検出素
子の隣接表面の周縁の少なくとも一部を越えて延在する
ことができ、前記の表面よりも大きな動作表面領域に入
射した放射から熱エネルギーを検出素子の前記の表面に
供給するのに用いることができる。検出素子と可撓性薄
膜との間に配設された層が抵抗層である場合には、この
層の大きさが一般的に検出器の動作領域を形成し、検出
素子と重なってない層部分に入射する放射よりの熱エネ
ルギーは、この層自体に沿ってだけでなく可撓性薄膜に
沿って側方に検出素子に供給されることができる。検出
素子と可撓性薄膜との間に配設された層が導電層である
場合には、検出器の動作表面領域は、一般的に可撓性薄
膜の反対側の抵抗層の大きさで形成される。抵抗層に入
射する放射線よりの熱エネルギーは何れにしても可撓性
薄膜を通過せねばならず、検出素子と重なっていない抵
抗層部分に入射する放射の場合には、この抵抗層に沿っ
てよりもより容易に導電層に沿って検出素子に向かって
横方向に進むことができる。

このような検出器の同じものを等間隔に複数個配して検
出器アレーをつくることができ、この場合前記の１つの
可撓性薄膜は全部の検出器に共通で、隣接する検出器
の、検出素子と１つの可撓性薄膜の間に設けられた層の
間のギャップは、角検出素子間のギャップよりも著しく
小さい。

本発明を実現する検出器では、検出素子が焦電体材料の
素子より成るのが好適である。

本発明はまた熱放射検出器の操作方法に関するもので、
熱エネルギーを検出するための温度依存性を有する素子
を有し、この検出素子は、動作時検出すべき波長範囲に
おいて実質的に透明な少なくとも１つの可撓性薄膜で支
持され、この可撓性薄膜は、検出すべき熱放射の入射方
向に対して前記の検出素子の前にあり、更に、やはり検
出素子の前にあり、前記の可撓性薄膜に直ぐ隣接して配
されそして使用時前記の波長範囲の放射入力の大部分を
吸収するよな単位面積当りの正味実効抵抗を有する導電
層を有し、検出素子は抵抗層と熱的に良好に結合された
熱放射検出器の操作方法において、検出素子の前にあっ
て可撓性薄膜を有する実質的に透明な誘導体材料の光学
的厚さが抵抗層による放射入力の吸収が最大である前記
波長範囲の波長の四分の１であるように１つの波長範囲
の熱放射を検出することを特徴とするものである。抵抗
層による最大吸収の前記の波長は、前記の波長範囲にわ
たる検出器の放射入力の吸収を最適にするようなものと
することができる。

以下に本発明を図面の実施例によって説明する。

第１図において、熱放射検出器は、少なくとも１つの可
撓性薄膜２で支持された焦電体材料の素子１を有する。
この検出器は、矢印３の方向に入射する放射を検出すべ
くされれたもので、可撓性薄膜２（この場合は焦電体素
子１より上にある）は、検出器の動作波長範囲の放射入
力の大部分を通す。焦電体素子１の温度が放射入力から
の熱エネルギーの吸収によって変化すると、電荷が素子
の対向面（この場合には夫々上方および下方の表面４お
よび５）に発生し、これ等の表面に形成された電気接続
（図示せず）を経て検出される。この実施例では表面４
と５には夫々電極層６と７が設けられている。電荷は素
子１の温度が変化する間だけ表面４と５に発生されるの
で、放射が検出できるためには検出器の放射入力が時間
と共に変化せねばならない。これは本来は、検出器が例
えば侵入検出器のようにさもなければ実質的に変化のな
い環境での変化に応答すべきことが望まれる場合に当た
るであろう。もっとも代りに、観察すべき場合を横切っ
て検出器を走査しまたは入射入力をチョップすることに
より達成することもできる。

焦電体素子１（特にそれが非常に薄い場合）並びに可撓
性薄膜２は少なくとも動作波長範囲部分に亘って放射入
力の比較的僅かしか吸収できないのが普通なので、検出
器の感度を増すために放射の吸収を増すのが望ましい。
これは、可撓性薄膜の厚さを放射入力の反射を減らすよ
うに選びまたは焦電体素子１と可撓性薄膜２との間に放
射を吸収するのに適した単位面積当りの抵抗を有する電
気抵抗層８を設けることによって行うことができる。反
射は、薄膜２の光学的厚さすなわちその物理的な厚さと
その屈折立ｎの積が放射の４分の１波長の奇数倍である
波長において放射に対して最小であり、光学的厚さが放
射の４分の１波長の偶数倍である波長において放射に対
して最大である。反射が減少される最大の帯域幅は、光
学的厚さを、選ばれた波長の４分の１にすることによっ
て得られる。この波長は、ｉ）反射は、放射入力の波長が選択値からこの選択値の
半分に減少するにつれてかなり急速に増加するが、波長
が選択値より増加すると遥かに緩り増加するということ
を心に留め、 ii）焦電体材料のスペクトル吸収特性すなわち抵抗層に
は吸収されないで該抵抗層により伝達される放射の或る
ものはこの場合焦電体材料により吸収されることができ
るということを考慮して、適当に選ばれる。前記ｉ）か
らすれば、選択された波長は、例えば、検出器を作動す
べき波長範囲の下眼の僅かに下であろう。検出器がその
背後に取付けられる窓のスペクトル特性のような他のフ
ァクタも考慮にいれることもできる。

放射は抵抗層で吸収されるので、吸収された放射の熱エ
ネルギーによって素子の温度が変えられるように焦電体
素子が前記の抵抗層と良く熱的に結合されることが必要
なのは云う迄もない。

理論的な解析によれは、選択された波長の４分の１の光
学的厚さを有する誘電体材料が先にある抵抗層による前
記波長での放射の吸収Ａは次の式で与えられるＡ＝4cn²/（ｃ＋１＋n²）^２この場合ｎは誘電体材料の屈折率であり、Ｒを抵抗層の
スケヤ当りの抵抗とした時Ｃ＝377/Rである。したがっ
て、抵抗層のスケヤ当りの抵抗を誘電体材料の屈折率に
応じて適合させると改良された吸収が得られるべきであ
り、特に Ropt＝377/（１＋n²）ならば最大であるべきである。この場合、吸収に対する
式は次のように簡単化される Amax＝n²/（１＋n²）若し、ｎ＝1.8ならば、Roptの値は約90オーム毎スケヤ
で、Amaxの値は約76％である。

前述した理論解析は、抵抗層に直接自由空間が続く場合
だけ厳密に当嵌る。抵抗層に例えば焦電体素子より成る
別の材料が続く場合には、Ａの実際値は周波数と共に交
互の局所的最大と最小（波長内におけるこれ等の間隔は
例えば焦電体素子の厚さに依存する）の間で変化するで
あろう。この場合これ等の最大はＡの理論曲線上にあ
る。

焦電体素子１は、この焦電体素子が薄膜間に狭まれるよ
うに該焦電体素子の下面５に隣接して第２の可撓性薄膜
（図示せず）を適当に用い、前記の欧州特許出願EP 41
297 Aに記載した方法で取付けることができる。焦電体
材料は例えばPLMZTでもよく、焦電体素子１は例えば一
辺0.5mmの正方形である表面を有し、焦電体材料の厚い
スライスを研摩して得られた20μｍの厚さを有するもの
でもよい。可撓性薄膜はポリイミド樹脂より成るもので
もよい。ｎに対して1.8の値を取り、８μｍの波長で抵
抗層による放射の最大吸収が望まれる検出器の場合に
は、可撓性薄膜の厚さは1.1μｍであるべきである。焦
電体材料がセラミックの場合、この焦電体材料の表面と
良好な電気接触を保証するために適当に設けられる電極
６と７は、スパッタされたニッケル／クロム合金でもよ
い。抵抗層８もまた、焦電体素子がそのデポジットれた
電極と共に薄膜２に取付けられる前にこの薄膜上に蒸着
またはスパッタリングにより設けられたニッケル／クロ
ム合金でもよい。電極６と抵抗層８間の良好な電気およ
び熱接触は、次いで薄膜を経て透過により蒸発する有機
溶剤で表面を湿潤することによって得ることができる。

前述の解析は、隣接する同じ広がりの電極層６の抵抗層
８の単位面積当りの抵抗への影響を無視している。好ま
しくは、電極層６の単位面積当りの抵抗が抵抗層８の単
位面積当りの正味実効抵抗を実質的に低減しないように
十分高くあるべきか（これは焦電体素子のような高イン
ピーダンス検出素子に対しては全く都合がよい）或いは
また、抵抗層８自身の単位面積当りの抵抗が、電極層６
と並列にその単位面積当りの正味実効抵抗が放射を吸収
するのに適当な値を有するようなものであるべきであ
る。

第２図は本発明の第２実施例の断面図で第１図と対応す
る部分には同一符号を用いてある。この実施例では、導
電反射層９が焦電体素子１と可撓性薄膜２の間に配設さ
れ、この導電反射層と同じ広がりの抵抗層10が薄膜２の
反対側に配設されている。この結果、抵抗層10で吸収さ
れずに伝達された熱放射入力は、導電反射層９で反射し
て戻されて抵抗層10で更に吸収されることができる。こ
の場合薄膜２の光学的厚さはやはり選択された波長の４
分の１である。この実施例におけるように抵抗層10の前
が直接に自由空間である場合には、抵抗層の単位面積当
りの抵抗は自由空間の特性インピーダンスすなわち略々
377オームに等しいのが好適である。導電反射層９に対
し、１オーム台の単位面積当りの抵抗が相応な低さであ
るべきものと考えられる。この実施例は第１図の実施例
と同様につくることができる。すなわち導電反射層９は
金の層で被覆されたニッケル／クロム「種（seed）」層
（両者共真空蒸着で形成される）より成るのが適当であ
る。

第１図の実施例では、焦電体素子に発生した電荷を取出
すための上方の電極層６との電気接続は、抵抗層８に延
長部を設けてこのような接続を与えることによって形成
してもよい。この延長部の寸法は、熱伝導係数の最小化
（検出器よりの熱エネルギー損失を低減するため）と接
続に基づくジョンソン雑音の最小化との間のかね合いで
ある。接続（例えば増幅器との）のため抵抗はおおまか
に云って１キロオーム台が適当であろう。第２図の実施
例では、導電反射層９の縁部とオーバラップする可撓性
薄膜２上の別の抵抗層によって同様な接続を設けること
ができる。何れの実施例においても、焦電体素子に発生
した電荷を取出すための下方の電極層５との接続は、例
えば前記の欧州特許出願EP 41 297 Aに記載れた方法で
設けることができる。

第１図の実施例とくらべると、第２図の実施例は、抵抗
層10に吸収された放射の熱エネルギーが検出素子（焦電
体素子１）に到達するためには可撓性薄膜２を通過せね
ばならないという欠点を有するが、放射入力をより良く
吸収できるという利点を有する。可撓性薄膜に用いられ
る典型的なプラスチック材料は低い熱伝導率を有する
が、薄膜の厚さは一般に非常に薄いので（典型的には約
１μｍ）熱導電係数は可なり高く、全体的に見ると普通
は利点の方が欠点を凌駕すると考えられる。

第１図と第２図の実施例では、入射した放射から熱エネ
ルギーを焦電体素子１に供給する面積は、焦電体素子の
上方の表面の面積と略々等しい。より大きな面積に入射
した放射から熱エネルギーを集めるのが望ましいことも
あるが、第３図と第４図はこのような場合における第１
図と第２図に夫々対応した実施例を示す。第３図の実施
例においては抵抗層8Aがまた第４図の実施例においては
導電反射層9Aおよび同じ広がりの抵抗層10Aが、焦電体
素子の全表面上をその周縁を越えて、この場合には周縁
の２つの対向側（すなわち図では左と右）を越えて延在
する。焦電体素子は層に対して略々中心に位置させるの
がよいが、これは決して決定的なものではない。けれど
も、前記の英国特許出願GB 2100058号で論じられている
ように、検出素子より離れた検出器部分に入射する放射
よりの熱エネルギーは、熱拡散距離（検出器の動作の最
大周波数に依存する）よりも小さな距離で熱伝導により
検出素子に供給さるべきことは大切である。前記の層は
焦電体素子の隣接表面と必ずしも同じ形である必要はな
く、例えは焦電体素子の隣接表面が正方形（前述したよ
うに）の場合層が矩形または円形でもよい。第３図およ
び第４図の実施例は第１図および第２図と同様の方法で
つくることができる。第３図の実施例では、抵抗層8Aが
電極層６を越えて延在しているので、抵抗層8Aの単位面
積当りの正味実効抵抗が該抵抗層を横切って大きく変化
することのないように電極層が単位面積当り比較的高い
抵抗を有するのが望ましいであろう。

検出素子と可撓性薄膜の間に設けられた層が検出素子の
隣接表面の周縁を著しく越えて延在するようにした本発
明の実施例は、検出器のアレーの形成に特に適してお
り、２つの隣接検出器間のギャップを小さくすべきこと
が望ましい場合には特にそうである。第５図と第６図は
夫々が第３図に示した形の検出器の線形アレーの一部分
の断面図と下側からの平面図である。図示の３つの検出
器は夫々焦電体素子11,12および31と抵抗層18A,28Aおよ
び38Aを有し、１つの共通な可撓性薄膜２に支持されて
いる。隣接する各２つの抵抗層は狭いギャップ40で夫々
分離されている。これ等のギャップは、マスクを経ての
抵抗金属の蒸発または全アレーに対する連続した抵抗被
覆のフォトエッチングによりつくることができる。

焦電体素子は夫々１辺0.5mmの正方形とすることもで
き、抵抗層の寸法は0.5mm×0.6mmすなわち関係の焦電体
素子の２つの対向辺の平均オーバーラップが50μｍとな
るようにすることができ、隣接する抵抗層間のギャップ
が20μｍであるようにすることもできる。

本発明の実施に当たっては、焦電体素子以外の熱検出素
子、例えば、容量が温度と共に変化し、この容量の変化
が測定される誘電体素子を用いてもよい。

以上説明した図面の実施例では可撓性薄膜２はすべて検
出素子の前にある略々透明な誘電体材料であるが、この
ような材料（その全体の光学的厚さは選択波長の４分の
１）は別の誘電体材料をも有してもよく、したがってこ
の場合可撓性薄膜の厚さは低減される。例えば、別の誘
電体材料の層は、可撓性薄膜の熱検出素子がデポジット
された側と反対の側に真空蒸着することもでき、この別
の誘電体材料が可撓性薄膜の材料よりも高い屈折率を有
するならば、このことは、誘電体材料の全体の物理的厚
さが減少されることを意味することになる。これは、抵
抗層が可撓性薄膜の検出素子と反対の側にあるようにし
た実施例においては、抵抗層から検出素子への熱エネル
ギーの伝達路の長さが短くなる（別の誘電体材料の熱伝
導率も無論考慮に入れねばならない）ことを意味すると
いう点で有利である。けれども、可撓性薄膜上への比較
的もろい誘電体材料の薄い層の付着は、この薄い層の崩
壊またはクラックを生じ易い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱放射検出器の第１実施例の断面図、第２図は第２実施例の断面図、第３図と第４図は夫々第１図と第２図に対応した更に別
の実施例の断面図、第５図は検出器アレーの一部の断面図、第６図は第５図のアレーの平面図である。 1,11,21,31……焦電体素子２……可撓性薄膜、4,5……焦電体の表面 6,7……電極層 8,8A,10,10A,18A,28A,38A……抵抗層 40……ギャップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱エネルギーを検出するための温度依存性
を有する素子を有し、この検出素子は、所定の波長範囲
において実質的に透明な少なくとも１つの可撓性薄膜で
支持され、この可撓性薄膜は、検出すべき熱放射の入射
方向に対して前記の検出素子の前にあるようにした所定
波長範囲の放射を検出する熱放射検出器において、検出
器は、やはり検出素子の前にあり且つ前記の可撓性薄膜
に直ぐ隣接して配されそして使用時前記の波長範囲の放
射入力の大部分を吸収するような単位面積当りの正味実
効抵抗を有する抵抗層を有し、検出素子はこの抵抗層と
熱的に良好に結合され、また、検出素子より前にあって
前記の可撓性薄膜を構成する実質的に透明な誘電体材料
の光学的厚さは抵抗層による放射入力の吸収が最大であ
るべきことが望まれる前記の波長範囲の選択された波長
の４分の１であることを特徴とする熱放射検出器。
【請求項２】可撓性薄膜の光学的厚さは、選択された波
長の４分の１である特許請求の範囲第１項記載の熱放射
検出器。
【請求項３】選択された波長は、前記の波長範囲にわた
っての検出器による放射入力の吸収を実質的に最大にす
るようなものである特許請求の範囲第１項または第２項
記載の熱放射検出器。
【請求項４】抵抗層は可撓性薄膜と検出素子との間に配
設され、この抵抗層の単位面積当りの抵抗は、選択され
た波長範囲における抵抗層による放射入力吸収を最大に
するように、可撓性薄膜の屈折率に応じて合わされる特
許請求の範囲第２項または第３項記載の熱放射検出器。
【請求項５】可撓性薄膜の屈折率をｎとすると、前記の
単位面積当りの抵抗は377/（１＋n²）オームである特許
請求の範囲第４項記載の熱放射検出器。
【請求項６】検出器は、可撓性薄膜と検出素子との間に
配設された導電反射層を有し、抵抗層は可撓性薄膜の検
出素子と反対の側にあり、これ等の導電反射層と抵抗層
とは同じ広がりである特許請求の範囲第２項または第３
項記載の熱放射検出器。
【請求項７】検出すべき熱放射入力の方向に対し、抵抗
層は直ぐ前が自由空間で、この自由空間の特性インピー
ダンスと等しい単位面積当りの抵抗を有する特許請求の
範囲第６項記載の熱放射検出器。
【請求項８】抵抗層とこれと同じ広がりの可撓性薄膜の
全熱容量は、検出素子の熱容量よりも遥かに小さい特許
請求の範囲第１項から第６項の何れか１項記載の熱放射
検出器。
【請求項９】検出素子はこの検出素子と１つの可撓性薄
膜間に配設された層に隣接する表面を有し、前記の層
は、検出素子の前記の表面全体にわたり且つその周縁の
少なくとも一部を越えて延在し、動作時、前記の層は、
抵抗層のすべての部分に入射する放射からの熱エネルギ
ーを検出素子の前記の表面に供給する特許請求の範囲第
１項から第８項の何れか１項記載の熱放射検出器。
【請求項１０】検出素子は焦電体素子より成る特許請求
の範囲第１項から第９項の何れか１項記載の熱放射検出
器。
【請求項１１】熱エネルギーを検出するための温度依存
性を有する素子を有し、この検出素子は、動作時検出す
べき波長範囲において実質的に透明な少なくとも１つの
可撓性薄膜で支持され、この可撓性薄膜は、検出すべき
熱放射の入射方向に対して前記の検出素子の前にあり、
更に、やはり検出素子の前にあり、前記の１つの可撓性
薄膜に直ぐ隣接して配されそして使用時前記の波長範囲
の放射入力の大部分を吸収するような単位面積当りの正
味実効抵抗を有する導電層を有し、検出素子は抵抗層と
熱的に良好に結合された熱放射検出器の操作方法におい
て、検出素子の前にあって可撓性薄膜を有する実質的に
透明な誘電体材料の光学的厚さが抵抗層による放射入力
の吸収が最大である前記波長範囲の波長の４分の１であ
るように１つの波長範囲の熱放射を検出することを特徴
とする熱放射検出器の操作方法。
【請求項１２】抵抗層による最大吸収波長は、前記の波
長範囲にわたる検出器による放射入力の吸収を実質的に
最大にする特許請求の範囲第11項記載の熱放射検出器の
操作方法。