JPS6047542B2 - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
- Publication number
- JPS6047542B2 JPS6047542B2 JP55154268A JP15426880A JPS6047542B2 JP S6047542 B2 JPS6047542 B2 JP S6047542B2 JP 55154268 A JP55154268 A JP 55154268A JP 15426880 A JP15426880 A JP 15426880A JP S6047542 B2 JPS6047542 B2 JP S6047542B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- infrared
- metal cap
- detection element
- infrared detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高分子焦電フィルムを用いる赤外線検出素子
に関し、構造が簡単で、大きな出力を得ることができ、
さらに組立てが容易な赤外線検出素子を提供するものて
ある。
に関し、構造が簡単で、大きな出力を得ることができ、
さらに組立てが容易な赤外線検出素子を提供するものて
ある。
従来の赤外線検出素子には、半導体の光伝導や光起電
力を利用する量子型と熱型の赤外線検出器がある。
力を利用する量子型と熱型の赤外線検出器がある。
熱型には、赤外線受光による温度上昇に起因する抵抗変
化を検出するサーミスタ型、熱起電力によるサーモパイ
ル型と表面電荷の変化を用いる焦電型とがある。サーミ
スタ型、サーモパイル型は、液体窒素による冷却やバイ
アス電圧を必要とする欠点があるとともに、応答速度が
遅い欠点があつた。 一方、焦電型は、１〜２０μｍの
広範囲の赤外線に感応し、室温での操作が可能である。
化を検出するサーミスタ型、熱起電力によるサーモパイ
ル型と表面電荷の変化を用いる焦電型とがある。サーミ
スタ型、サーモパイル型は、液体窒素による冷却やバイ
アス電圧を必要とする欠点があるとともに、応答速度が
遅い欠点があつた。 一方、焦電型は、１〜２０μｍの
広範囲の赤外線に感応し、室温での操作が可能である。
最近、優れた焦電材料が開発され、高性能な検出素子が
開発されている。これらは主に、単結晶又はセラミック
の強誘電体を用いている。例えばＰｂＴｉＯ３、ＬｉＴ
ａＯ。ｐｎ゛などである。しかし、これらは、赤外線検
出感度を上げるため薄くし、また、熱的に絶縁する必要
があるが、限界に達している。 本発明は上記従来の欠
点を除去するものてあり、以下に本発明の一実施例につ
いて第１図、第２図とともに説明する。 第１図、第２
図において、１は筒状の金属キャップであり、この金属
キャップ１の上面板には孔２が形成されている。
開発されている。これらは主に、単結晶又はセラミック
の強誘電体を用いている。例えばＰｂＴｉＯ３、ＬｉＴ
ａＯ。ｐｎ゛などである。しかし、これらは、赤外線検
出感度を上げるため薄くし、また、熱的に絶縁する必要
があるが、限界に達している。 本発明は上記従来の欠
点を除去するものてあり、以下に本発明の一実施例につ
いて第１図、第２図とともに説明する。 第１図、第２
図において、１は筒状の金属キャップであり、この金属
キャップ１の上面板には孔２が形成されている。
３は上記金属キャップ１内の孔２の孔縁に接着されたシ
リコン結晶板である。
リコン結晶板である。
このシリコン結晶板３は赤外線を透過させるものであり
、シリコン結晶板３以外に、中間赤外、遠赤外をよく透
過させる有機フィルム、たとえばポリエチレンフィルム
でもよいものである。上記金属キャップ１は鉄、または
シリコンの熱膨張率と同程度の熱膨張率を有する鉄−ニ
ッケル−コバルト系合金等が用いられ、シリコン結晶板
３と金属キャップ１との接着はエポキシ系樹脂接着剤で
十分であるが、より密封度を上げるために、シリコン結
晶板３の外周部の接着部分の表面に金−シリコン合金層
を形成し、さらにこの金−シリコン合金層上にニッケル
層を設け、半田により半田付けしてもよいものである。
４は洋白、りん青銅などの金属からなる環状のスペーサ
であり、このスペーサ４はシリコン結晶板３の下面に配
置されるとともに、金属キャップ１の内周面に固定され
ている。
、シリコン結晶板３以外に、中間赤外、遠赤外をよく透
過させる有機フィルム、たとえばポリエチレンフィルム
でもよいものである。上記金属キャップ１は鉄、または
シリコンの熱膨張率と同程度の熱膨張率を有する鉄−ニ
ッケル−コバルト系合金等が用いられ、シリコン結晶板
３と金属キャップ１との接着はエポキシ系樹脂接着剤で
十分であるが、より密封度を上げるために、シリコン結
晶板３の外周部の接着部分の表面に金−シリコン合金層
を形成し、さらにこの金−シリコン合金層上にニッケル
層を設け、半田により半田付けしてもよいものである。
４は洋白、りん青銅などの金属からなる環状のスペーサ
であり、このスペーサ４はシリコン結晶板３の下面に配
置されるとともに、金属キャップ１の内周面に固定され
ている。
５は金属キャップ１内に収納された円筒状の絶縁筒であ
り、この絶縁筒５は体積抵抗、表面抵抗が非常に高い樹
脂、例えば四フッ化エチレン、変成ＰＰＯなど耐熱性に
優れたものが使用される。
り、この絶縁筒５は体積抵抗、表面抵抗が非常に高い樹
脂、例えば四フッ化エチレン、変成ＰＰＯなど耐熱性に
優れたものが使用される。
６は環状の金属フレームであり、この金属フレーム６の
上面には高分子焦電フィルム７が接着されている。
上面には高分子焦電フィルム７が接着されている。
この金属フレーム６は上記絶縁，筒５内の上方に挿入さ
れ、金属フレーム６上に接着された高分子焦電フィルム
７の上面には前記スペーサ４の下面に当接している。上
記高分子焦電フィルム７はポリフッ化ビニリデンフィル
ムを一軸延伸し、電極金属としてニッケル−クロム合金
などを蒸着し分極したものであり、この高分子焦電フィ
ルム７の上面に形成された電極はスペーサ４を介して金
属キャップ１にアースされる。８は金属フレーム６の下
部に配置されたリング状の波形バネであり、この波形バ
ネ８はバネ用ステンレス鋼、バネ用洋白などをリング状
に打抜きブレスにより波形に成形したものであり、この
波形バネ８の上方に突出した部分は上記金属フレーム６
の下面に当接している。
れ、金属フレーム６上に接着された高分子焦電フィルム
７の上面には前記スペーサ４の下面に当接している。上
記高分子焦電フィルム７はポリフッ化ビニリデンフィル
ムを一軸延伸し、電極金属としてニッケル−クロム合金
などを蒸着し分極したものであり、この高分子焦電フィ
ルム７の上面に形成された電極はスペーサ４を介して金
属キャップ１にアースされる。８は金属フレーム６の下
部に配置されたリング状の波形バネであり、この波形バ
ネ８はバネ用ステンレス鋼、バネ用洋白などをリング状
に打抜きブレスにより波形に成形したものであり、この
波形バネ８の上方に突出した部分は上記金属フレーム６
の下面に当接している。
９は円筒状の絶縁台であり、アルミナなどのセラミック
、変成ＲｐＯなどの樹脂で形成されている。
、変成ＲｐＯなどの樹脂で形成されている。
この絶縁台９は金属ベース１０の上面に接着固定されて
いる。なお絶縁台９と絶縁筒５とを一体に形成してもよ
いものである。１１は絶縁台９の上面に載置された赤外
線反射板である。
いる。なお絶縁台９と絶縁筒５とを一体に形成してもよ
いものである。１１は絶縁台９の上面に載置された赤外
線反射板である。
１２は金属ベース１０上に固定されたインピーダンス変
換用の電界効果型トランジスタ等の半導体素子であり、
この半導体素子１２のゲートは上記赤外線反射板１１に
接続されている。
換用の電界効果型トランジスタ等の半導体素子であり、
この半導体素子１２のゲートは上記赤外線反射板１１に
接続されている。
１３，１４，１５は金属ベース１０に植設された端子で
あり、端子１３，１４と金属ベース１０とは絶縁されて
おり、この端子１３，１４に半導体素子１２のソース、
ドレインが接続されている。
あり、端子１３，１４と金属ベース１０とは絶縁されて
おり、この端子１３，１４に半導体素子１２のソース、
ドレインが接続されている。
上記金属ベース１０は金属キャップ１の下端開口部を覆
うように固定されている。
うように固定されている。
完成状態においては、波形バネ８は赤外線反射板１１と
金属フレーム６間に介在し、波形バネ８の弾性力により
、金属フレーム６は上方に付勢され、高分子焦電フィル
ム７がスペーサ４の下面に押圧される。また、高分子焦
電フィルム７の上面の電極はスペーサ４、金属キャップ
１、金属ベース１０を介して端子１５に接続され、また
高分子焦電フィルム７の下面の電極は金属フレーム６、
波形バネ８、赤外線反射板１１を介して半導体素子１２
のゲートに接続されている。第１図、第２図において、
金属キャップ１の孔２を介し赤外線が高分子焦電フィル
ム７に入射すると、この高分子焦電フィルム７に電荷が
生じる。また高分子焦電フィルム７を透過し、赤外線反
射板１１で反射され高分子焦電フィルム７に再度入射す
る赤外線によつても電荷が生じ、高分子焦電フィルムの
表裏の電極間に電圧が生じるものである。次表は本発明
の赤外線検出素子および従来の赤外線検出素子の出力電
圧を比較したものてある。
金属フレーム６間に介在し、波形バネ８の弾性力により
、金属フレーム６は上方に付勢され、高分子焦電フィル
ム７がスペーサ４の下面に押圧される。また、高分子焦
電フィルム７の上面の電極はスペーサ４、金属キャップ
１、金属ベース１０を介して端子１５に接続され、また
高分子焦電フィルム７の下面の電極は金属フレーム６、
波形バネ８、赤外線反射板１１を介して半導体素子１２
のゲートに接続されている。第１図、第２図において、
金属キャップ１の孔２を介し赤外線が高分子焦電フィル
ム７に入射すると、この高分子焦電フィルム７に電荷が
生じる。また高分子焦電フィルム７を透過し、赤外線反
射板１１で反射され高分子焦電フィルム７に再度入射す
る赤外線によつても電荷が生じ、高分子焦電フィルムの
表裏の電極間に電圧が生じるものである。次表は本発明
の赤外線検出素子および従来の赤外線検出素子の出力電
圧を比較したものてある。
従来例１は焦電体としてチタン酸鉛を使用した素子、従
来例２は焦電体としてタンタル酸リチウムを使用した素
子、従来例３は焦電体としてポリフッ化ビニルを使用し
た素子である。第４図は前記表の各素子の出力電圧を測
定する測定系を示している。Ａは温度４００′Ｋの熱源
、ＢはモータＣにより回転されるチョッパ、Ｄは熱源Ｊ
Ａより５０ＣＴｆＬ離れた個所にセットされた赤外線検
出素子であり、チョッパ周波数３Ｈｚの時の素子Ｄの出
力をＡＣ電圧計で測定するものである。前記表からも明
らかなように、本発明の赤外線検出素子はポリフッ化ビ
ニリデンフィルムを用７い、かつ赤外線反射板を用いて
いるため出力電圧が大きくなるものである。
来例２は焦電体としてタンタル酸リチウムを使用した素
子、従来例３は焦電体としてポリフッ化ビニルを使用し
た素子である。第４図は前記表の各素子の出力電圧を測
定する測定系を示している。Ａは温度４００′Ｋの熱源
、ＢはモータＣにより回転されるチョッパ、Ｄは熱源Ｊ
Ａより５０ＣＴｆＬ離れた個所にセットされた赤外線検
出素子であり、チョッパ周波数３Ｈｚの時の素子Ｄの出
力をＡＣ電圧計で測定するものである。前記表からも明
らかなように、本発明の赤外線検出素子はポリフッ化ビ
ニリデンフィルムを用７い、かつ赤外線反射板を用いて
いるため出力電圧が大きくなるものである。
またリング状の波形バネにより、高分子焦電フィルムが
接着された金属フレームをスペーサに押圧しているため
、高分子焦電フィルムの電極の他への接続が確実となる
利フ点を有するものである。また本発明によれば、金属
キャップ内に部品を順次挿入することにより容易に組立
てられるものてある。
接着された金属フレームをスペーサに押圧しているため
、高分子焦電フィルムの電極の他への接続が確実となる
利フ点を有するものである。また本発明によれば、金属
キャップ内に部品を順次挿入することにより容易に組立
てられるものてある。
第１図は本発明の一実施例における赤外線検出素子の平
面図、第２図は同側断面図、第３図は赤外線検出素子の
出力電圧を測定する測定系の概略図である。 １・・・・・・金属カバー、２・・・・・・孔、３・・
・・・・シリコン結晶板、４・・・・・・スペーサ、５
・・・・・・絶縁筒、６・・・・・金属フレーム、７・
・・・・・高分子焦電フィルム、８・・・・・・波形バ
ネ、９・・・・・絶縁台、１０・・・・・・金属ベース
、１１・・・・・・赤外線反射板、１２・・・・・・半
導体素子、１３，１４，１５・・・・・・端子。
面図、第２図は同側断面図、第３図は赤外線検出素子の
出力電圧を測定する測定系の概略図である。 １・・・・・・金属カバー、２・・・・・・孔、３・・
・・・・シリコン結晶板、４・・・・・・スペーサ、５
・・・・・・絶縁筒、６・・・・・金属フレーム、７・
・・・・・高分子焦電フィルム、８・・・・・・波形バ
ネ、９・・・・・絶縁台、１０・・・・・・金属ベース
、１１・・・・・・赤外線反射板、１２・・・・・・半
導体素子、１３，１４，１５・・・・・・端子。
Claims (1)
- １ 上面板に孔が形成された筒状の金属キャップと、上
記孔の孔縁に取付けられた赤外線透過体と、上記金属キ
ャップ内に固定された環状のスペーサと、両面に電極が
形成された高分子焦電フィルムを支持する環状の金属フ
レームと、リング状の波形バネと、上記金属キャップの
一端開口部に固定される金属ベースと、この金属ベース
上に固定された絶縁台と、この絶縁台上に支持された赤
外線反射板とを有し、この赤外線反射板と上記スペーサ
との間に上記金属フレームおよび波形バネを介在させて
なる赤外線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55154268A JPS6047542B2 (ja) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | 赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55154268A JPS6047542B2 (ja) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | 赤外線検出素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10636479A Division JPS5629788A (en) | 1979-08-20 | 1979-08-20 | Guest annunciator having invader alarm |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56153221A JPS56153221A (en) | 1981-11-27 |
| JPS6047542B2 true JPS6047542B2 (ja) | 1985-10-22 |
Family
ID=15580450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55154268A Expired JPS6047542B2 (ja) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | 赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6047542B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60135833A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 焦電素子の製造法 |
-
1980
- 1980-10-31 JP JP55154268A patent/JPS6047542B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56153221A (en) | 1981-11-27 |
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