JPH0749392Y2 - 赤外線検出器 - Google Patents
赤外線検出器Info
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- JPH0749392Y2 JPH0749392Y2 JP2315991U JP2315991U JPH0749392Y2 JP H0749392 Y2 JPH0749392 Y2 JP H0749392Y2 JP 2315991 U JP2315991 U JP 2315991U JP 2315991 U JP2315991 U JP 2315991U JP H0749392 Y2 JPH0749392 Y2 JP H0749392Y2
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、各種ガス（例えばHC，
CO，CO2 ,NO)の分析用や、その他温度計測用などに用い
られる赤外線検出器に関する。
CO，CO2 ,NO)の分析用や、その他温度計測用などに用い
られる赤外線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の赤外線検出器の代表例として、金
属製のケースに開口部を形成すると共に、当該開口部の
周囲を凹入（あるいは突出）させて、その凹入部に単結
晶サファイア窓を位置させ、このサファイア窓を樹脂系
の接着剤でケースに接合させる一方、焦電素子に形成さ
れた赤外線検出用電極及び温度等の補償用電極を前記サ
ファイア窓に臨ませて設け、かつ、周囲温度の影響など
を低減させるために、前記サファイア窓の補償用電極に
対応する面部に遮光用の金コートを施したものがある。
属製のケースに開口部を形成すると共に、当該開口部の
周囲を凹入（あるいは突出）させて、その凹入部に単結
晶サファイア窓を位置させ、このサファイア窓を樹脂系
の接着剤でケースに接合させる一方、焦電素子に形成さ
れた赤外線検出用電極及び温度等の補償用電極を前記サ
ファイア窓に臨ませて設け、かつ、周囲温度の影響など
を低減させるために、前記サファイア窓の補償用電極に
対応する面部に遮光用の金コートを施したものがある。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】上記の構成によれば、
開口部のまわりに形成した凹入部にサファイア窓を位置
させているので、ケースに対するサファイア窓の接着剤
による接合強度が高くなるが、ケースの成形コストが高
く付く点で問題があった。
開口部のまわりに形成した凹入部にサファイア窓を位置
させているので、ケースに対するサファイア窓の接着剤
による接合強度が高くなるが、ケースの成形コストが高
く付く点で問題があった。
【０００４】また、前記赤外線検出用電極及び補償用電
極の２個をサファイア窓に臨ませる上で、当該サファイ
ア窓として面積的に大きなものを要し、かつ、サファイ
ア窓の前記補償用電極に臨む面部に遮光を目的とした金
コートを施す必要があり、赤外線検出器全体のコストア
ップに繋がるものであった。
極の２個をサファイア窓に臨ませる上で、当該サファイ
ア窓として面積的に大きなものを要し、かつ、サファイ
ア窓の前記補償用電極に臨む面部に遮光を目的とした金
コートを施す必要があり、赤外線検出器全体のコストア
ップに繋がるものであった。
【０００５】更に、ケースの開口部にサファイア窓を接
合させる樹脂系の接着剤は性状的に気密性が充分でなか
った。
合させる樹脂系の接着剤は性状的に気密性が充分でなか
った。
【０００６】本考案は、かゝる実情に鑑みて成されたも
のであって、極めて簡単な改良によって上記の不都合を
解消することを目的としている。
のであって、極めて簡単な改良によって上記の不都合を
解消することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するに
至った本考案による赤外線検出器は、検出器ケースをFe
-Ni-Co系の合金製とし、このケースに、当該ケース中心
に対して一側に偏倚させて開口部を形成すると共に、当
該開口部周囲の平坦面に、厚みが 1.2mm以下の単結晶サ
ファイア窓を金属接合し、かつ、赤外線検出用電極及び
補償用電極が形成された焦電素子を、それの前記赤外線
検出用電極のみをサファイア窓に臨ませて設けた点に特
徴がある。
至った本考案による赤外線検出器は、検出器ケースをFe
-Ni-Co系の合金製とし、このケースに、当該ケース中心
に対して一側に偏倚させて開口部を形成すると共に、当
該開口部周囲の平坦面に、厚みが 1.2mm以下の単結晶サ
ファイア窓を金属接合し、かつ、赤外線検出用電極及び
補償用電極が形成された焦電素子を、それの前記赤外線
検出用電極のみをサファイア窓に臨ませて設けた点に特
徴がある。
【０００８】
【作用】上記の特徴構成によれば、合金製のケースにサ
ファイア窓を金属接合させるので気密性が高くなり、か
つ、前記ケースをサファイアの線膨張係数に近似のFe-N
i-Co系合金製としているので、金属接合部での熱歪みが
殆ど生じず、高強度の接合が達成される。
ファイア窓を金属接合させるので気密性が高くなり、か
つ、前記ケースをサファイアの線膨張係数に近似のFe-N
i-Co系合金製としているので、金属接合部での熱歪みが
殆ど生じず、高強度の接合が達成される。
【０００９】また、サファイア窓の接合面を平坦面とす
るので、合金製ケースが形状的にシンプルなものとな
り、かつ、このサファイア窓に赤外線検出用の電極のみ
を臨ませるので当該サファイア窓を従来の半分程度の大
きさにでき、かつ、従来必要とした遮光のための金コー
ト処理も不要となる。
るので、合金製ケースが形状的にシンプルなものとな
り、かつ、このサファイア窓に赤外線検出用の電極のみ
を臨ませるので当該サファイア窓を従来の半分程度の大
きさにでき、かつ、従来必要とした遮光のための金コー
ト処理も不要となる。
【００１０】更に、実施例の説明で明らかになるよう
に、サファイア窓として、これを厚みが 1.2mm以下の単
結晶サファイアを用いているので、例えば６μｍ以下の
赤外線吸収帯域におけるHC，CO，CO2 等のガス分析が高
精度で達成される。
に、サファイア窓として、これを厚みが 1.2mm以下の単
結晶サファイアを用いているので、例えば６μｍ以下の
赤外線吸収帯域におけるHC，CO，CO2 等のガス分析が高
精度で達成される。
【００１１】
【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は、本考案による赤外線検出器の
全体を示し、図３はそれの等価回路を示す。そして図４
は赤外線検出器を用いた多成分ガス分析計を示す。
する。図１および図２は、本考案による赤外線検出器の
全体を示し、図３はそれの等価回路を示す。そして図４
は赤外線検出器を用いた多成分ガス分析計を示す。
【００１２】図４において、図中の21は測定セル、22は
測定セル21の一端側に配置された光源、23は測定セル21
の他端側に設けられた光チョッパー、24は赤外線検出器
で、その一つは基準光検出用であり、残りはそれぞれ、
HC，CO，CO2 ガスの検出用である。
測定セル21の一端側に配置された光源、23は測定セル21
の他端側に設けられた光チョッパー、24は赤外線検出器
で、その一つは基準光検出用であり、残りはそれぞれ、
HC，CO，CO2 ガスの検出用である。
【００１３】25はHC，CO，CO2 ガスの赤外線吸収帯域の
波長を透過する光学フイルターで、前記HC，CO，CO2 ガ
ス検出用の赤外線検出器24に対応させて配置されてい
る。26は上記光学フイルター25の赤外線吸収帯域とは異
なる特定帯域の波長のみを透過する基準用の光学フイル
ターで、前記基準光検出用の赤外線検出器24に対応させ
て配置されている。
波長を透過する光学フイルターで、前記HC，CO，CO2 ガ
ス検出用の赤外線検出器24に対応させて配置されてい
る。26は上記光学フイルター25の赤外線吸収帯域とは異
なる特定帯域の波長のみを透過する基準用の光学フイル
ターで、前記基準光検出用の赤外線検出器24に対応させ
て配置されている。
【００１４】尚、前記HC用の光学フイルター25として
は、図５に示すガス吸収スペクトルを基にして、 3.4μ
ｍを中心にしてそれの±８％程度の範囲の波長を透過さ
せるものを選択し、CO用の光学フイルター25としては、
4.7μｍを中心にしてそれの±８％程度の範囲の波長を
透過させるものを選択し、CO2 用の光学フイルター25と
しては、 4.3μｍを中心にしてそれの±４％程度の範囲
の波長を透過させるものを選択し、基準用の光学フイル
ター26としては、 3.8μｍを中心にしてそれの±３％程
度の範囲の波長を透過させるものを選択している。
は、図５に示すガス吸収スペクトルを基にして、 3.4μ
ｍを中心にしてそれの±８％程度の範囲の波長を透過さ
せるものを選択し、CO用の光学フイルター25としては、
4.7μｍを中心にしてそれの±８％程度の範囲の波長を
透過させるものを選択し、CO2 用の光学フイルター25と
しては、 4.3μｍを中心にしてそれの±４％程度の範囲
の波長を透過させるものを選択し、基準用の光学フイル
ター26としては、 3.8μｍを中心にしてそれの±３％程
度の範囲の波長を透過させるものを選択している。
【００１５】27は赤外線検出器24から出力される電気信
号の演算回路で、基準光検出用の赤外線検出器24と残り
の各赤外線検出器24との赤外線検出結果に基づいて、H
C，CO，CO2 ガスの濃度計測が行われる。
号の演算回路で、基準光検出用の赤外線検出器24と残り
の各赤外線検出器24との赤外線検出結果に基づいて、H
C，CO，CO2 ガスの濃度計測が行われる。
【００１６】本考案による赤外線検出器24を示す図１お
よび図２と、その等価回路を示す図３において、図中の
１はFe-Ni-Co系合金製のケースであって、その上面のケ
ース中心に対して一側に偏倚した箇所に開口部２を形成
してある。そして、図６に示すように、下部側の外向き
フランジ1aの下面には、下端が先鋭な環状の隆状部ａを
形成してある。
よび図２と、その等価回路を示す図３において、図中の
１はFe-Ni-Co系合金製のケースであって、その上面のケ
ース中心に対して一側に偏倚した箇所に開口部２を形成
してある。そして、図６に示すように、下部側の外向き
フランジ1aの下面には、下端が先鋭な環状の隆状部ａを
形成してある。
【００１７】３は開口部２をケース内面側から閉塞する
単結晶のサファイア基板から成る窓であって、この単結
晶サファイア基板の厚みを、０．５ｍｍと５ｍｍと１０
ｍｍにしたときの或る赤外線吸収帯域における赤外線の
透過率を図８に示す。そして、赤外線吸収帯域が５μｍ
（上記した測定対象ガスのうち最も波長の長いＣＯガス
の赤外線吸収帯域よりもやゝ長波長帯域）における赤外
線の透過率と単結晶サファイア基板の厚みとの関係を図
９に示す。
単結晶のサファイア基板から成る窓であって、この単結
晶サファイア基板の厚みを、０．５ｍｍと５ｍｍと１０
ｍｍにしたときの或る赤外線吸収帯域における赤外線の
透過率を図８に示す。そして、赤外線吸収帯域が５μｍ
（上記した測定対象ガスのうち最も波長の長いＣＯガス
の赤外線吸収帯域よりもやゝ長波長帯域）における赤外
線の透過率と単結晶サファイア基板の厚みとの関係を図
９に示す。
【００１８】図８，９から明らかなように、５μｍの赤
外線吸収帯域において８０％以上の赤外線透過率を得る
には、単結晶サファイア基板の厚みを 1.2ｍｍ以下にす
る必要がある。本実施例では、強度と価格を考慮して厚
さ 1.2ｍｍの単結晶サファイア基板によってサファイア
窓３を作製している。
外線吸収帯域において８０％以上の赤外線透過率を得る
には、単結晶サファイア基板の厚みを 1.2ｍｍ以下にす
る必要がある。本実施例では、強度と価格を考慮して厚
さ 1.2ｍｍの単結晶サファイア基板によってサファイア
窓３を作製している。
【００１９】そして図７に示すように、サファイア窓３
の上面の外周面にモリブデン・マンガンの層４を共晶結
合によって形成すると共に、その上面にニッケルメッキ
５を施し、かつ、当該サファイア窓３を開口部２のケー
ス内面側に位置させて、このサファイア窓３の前記ニッ
ケルメッキ５部分を、銀材料６を介して開口部２周囲の
平坦面にろう付けしてある。
の上面の外周面にモリブデン・マンガンの層４を共晶結
合によって形成すると共に、その上面にニッケルメッキ
５を施し、かつ、当該サファイア窓３を開口部２のケー
ス内面側に位置させて、このサファイア窓３の前記ニッ
ケルメッキ５部分を、銀材料６を介して開口部２周囲の
平坦面にろう付けしてある。
【００２０】尚、前記ケース１を形成するFe-Ni-Co系合
金は、その線膨張係数が窓３を形成するサファイアの線
膨張係数に近似している。即ち、単結晶サファイアの線
膨張係数は、５０℃の温度下における面方向の線膨張係
数が６７×１０-7／℃であり、同温度下での鉛直方向に
おける線膨張係数が５０×１０-7／℃である。
金は、その線膨張係数が窓３を形成するサファイアの線
膨張係数に近似している。即ち、単結晶サファイアの線
膨張係数は、５０℃の温度下における面方向の線膨張係
数が６７×１０-7／℃であり、同温度下での鉛直方向に
おける線膨張係数が５０×１０-7／℃である。
【００２１】一方、Fe-Ni-Co系合金の線膨張係数は、３
０〜２００℃における平均線膨張係数が４３．３〜５
３．０×１０-7／℃であり、３０〜５００℃における平
均線膨張係数が５７．１〜６２．１×１０-7／℃であ
る。
０〜２００℃における平均線膨張係数が４３．３〜５
３．０×１０-7／℃であり、３０〜５００℃における平
均線膨張係数が５７．１〜６２．１×１０-7／℃であ
る。
【００２２】而して、前記開口部２にサファイア窓３を
銀材料６でろう付けする金属接合の形態をとっても、金
属接合部でのケース１の熱歪みは殆ど生じず、気密性の
高い高強度の接合が達成される。
銀材料６でろう付けする金属接合の形態をとっても、金
属接合部でのケース１の熱歪みは殆ど生じず、気密性の
高い高強度の接合が達成される。
【００２３】７は赤外線検出用の電極、８は温度などの
補償用の電極で、これらは互いに電気的に直列接続され
て焦電素子９上に形成されている。１０は例えばアルミ
ナ基板１１上に形成された抵抗体で、前記アルミナ基板
１１の上面側には、当該抵抗体１０に並列接続させる状
態で焦電素子９が取り付けられ、前記アルミナ基板１１
の下面側には、前記赤外線検出用の電極７の出力側に接
続されるＦＥＴ１２が取り付けられている。
補償用の電極で、これらは互いに電気的に直列接続され
て焦電素子９上に形成されている。１０は例えばアルミ
ナ基板１１上に形成された抵抗体で、前記アルミナ基板
１１の上面側には、当該抵抗体１０に並列接続させる状
態で焦電素子９が取り付けられ、前記アルミナ基板１１
の下面側には、前記赤外線検出用の電極７の出力側に接
続されるＦＥＴ１２が取り付けられている。
【００２４】１３は３本のリードピン１４を備えたステ
ムで、各リードピン１４には、焦電素子９と抵抗体１０
およびＦＥＴ１２が電気的に接続されており、かつケー
ス１に内蔵させつつ、当該ステム１３をケース１下端の
隆状部ａに当て付け、このステム１３とフランジ１ａと
の間に高電流を流して当該両者１３，１ａを電気溶接す
ることで、前記ケース１の素子類内蔵用の開口を密閉さ
せている。
ムで、各リードピン１４には、焦電素子９と抵抗体１０
およびＦＥＴ１２が電気的に接続されており、かつケー
ス１に内蔵させつつ、当該ステム１３をケース１下端の
隆状部ａに当て付け、このステム１３とフランジ１ａと
の間に高電流を流して当該両者１３，１ａを電気溶接す
ることで、前記ケース１の素子類内蔵用の開口を密閉さ
せている。
【００２５】この電気溶接の手段によれば、電流の印加
によって発生した熱が隆状部ａに集中することで、他物
（電極７，８やＦＥＴ12等）に熱的な悪影響を及ぼさず
して信頼性の高い高強度の溶接が達成される。
によって発生した熱が隆状部ａに集中することで、他物
（電極７，８やＦＥＴ12等）に熱的な悪影響を及ぼさず
して信頼性の高い高強度の溶接が達成される。
【００２６】上記構成の赤外線検出器において、前記赤
外線検出用の電極７と補償用の電極８は、焦電素子９の
中心に対して振り分け状に例えばCrスパッタ膜で形成さ
れ、かつ、前記赤外線検出用の電極７のみを、ケース中
心に対してやゝ偏倚させた開口部２閉塞用のサファイア
窓３に臨ませてある。
外線検出用の電極７と補償用の電極８は、焦電素子９の
中心に対して振り分け状に例えばCrスパッタ膜で形成さ
れ、かつ、前記赤外線検出用の電極７のみを、ケース中
心に対してやゝ偏倚させた開口部２閉塞用のサファイア
窓３に臨ませてある。
【００２７】
【考案の効果】以上説明したように本考案の赤外線検出
器によれば、赤外線検出用の電極のみをサファイア窓に
臨ませるようにし、かつ、補償用の電極をケースで覆い
隠すようにしたことで、従来のように、補償用の電極に
対する遮光用の金コート処理をサファイア窓に施す必要
がなくなり、また、赤外線検出用の電極のみをサファイ
ア窓に臨ませるので当該サファイア窓を従来の半分程度
の大きさにすることができ、更に、サファイア窓を開口
部周囲の平坦面に接合させるようにしてことで、検出器
ケースのシンプル化が図れ、赤外線検出器全体のコスト
ダウンが達成される。
器によれば、赤外線検出用の電極のみをサファイア窓に
臨ませるようにし、かつ、補償用の電極をケースで覆い
隠すようにしたことで、従来のように、補償用の電極に
対する遮光用の金コート処理をサファイア窓に施す必要
がなくなり、また、赤外線検出用の電極のみをサファイ
ア窓に臨ませるので当該サファイア窓を従来の半分程度
の大きさにすることができ、更に、サファイア窓を開口
部周囲の平坦面に接合させるようにしてことで、検出器
ケースのシンプル化が図れ、赤外線検出器全体のコスト
ダウンが達成される。
【００２８】また、金属製のケースとして、これを線膨
張係数が当該ケースの開口部に設けられるサファイア窓
の線膨張係数に近似するFe-Ni-Co系合金製としたこと
で、金属製ケースに対するサファイア窓の接合が、気密
性の高い高強度の金属接合が可能となり、赤外線検出器
内に水分が浸透する重大な問題が解消される。
張係数が当該ケースの開口部に設けられるサファイア窓
の線膨張係数に近似するFe-Ni-Co系合金製としたこと
で、金属製ケースに対するサファイア窓の接合が、気密
性の高い高強度の金属接合が可能となり、赤外線検出器
内に水分が浸透する重大な問題が解消される。
【図１】赤外線検出器の断面図である。
【図２】赤外線検出器の平面図である。
【図３】赤外線検出器の等価回路図である。
【図４】ガス分析計の原理図である。
【図５】ガス吸収のスペクトル図である。
【図６】ケース下端のフランジに対するステムの電気溶
接部を示す断面図である。
接部を示す断面図である。
【図７】ケース開口部に対するサファイア窓の金属接合
部を示す断面図である。
部を示す断面図である。
【図８】単結晶サファイア基板の厚みと赤外線の透過率
との相関図である。
との相関図である。
【図９】単結晶サファイア基板の厚みと赤外線吸収帯域
が５μｍにおける赤外線の透過率との関係を示す相関図
である。
が５μｍにおける赤外線の透過率との関係を示す相関図
である。
１…Fe-Ni-Co系合金製のケース、２…開口部、３…単結
晶のサファイア窓、７…赤外線検出用電極、８…補償用
電極、９…焦電素子。
晶のサファイア窓、７…赤外線検出用電極、８…補償用
電極、９…焦電素子。
Claims (1)
- 【請求項１】 Fe-Ni-Co系合金製のケースに、ケース中
心に対して一側に偏倚させて開口部を形成すると共に、
当該開口部周囲の平坦面に、厚みが 1.2mm以下の単結晶
サファイア窓を金属接合し、かつ、赤外線検出用電極及
び補償用電極が形成された焦電素子を、それの前記赤外
線検出用電極のみをサファイア窓に臨ませて設けてある
ことを特徴とする赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315991U JPH0749392Y2 (ja) | 1991-03-16 | 1991-03-16 | 赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315991U JPH0749392Y2 (ja) | 1991-03-16 | 1991-03-16 | 赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04113035U JPH04113035U (ja) | 1992-10-01 |
| JPH0749392Y2 true JPH0749392Y2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=31908480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2315991U Expired - Lifetime JPH0749392Y2 (ja) | 1991-03-16 | 1991-03-16 | 赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749392Y2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-16 JP JP2315991U patent/JPH0749392Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04113035U (ja) | 1992-10-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |