JPS6058808B2 - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
- Publication number
- JPS6058808B2 JPS6058808B2 JP54100968A JP10096879A JPS6058808B2 JP S6058808 B2 JPS6058808 B2 JP S6058808B2 JP 54100968 A JP54100968 A JP 54100968A JP 10096879 A JP10096879 A JP 10096879A JP S6058808 B2 JPS6058808 B2 JP S6058808B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared detection
- sensing element
- dewar
- coaxial line
- detection device
- 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
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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
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
- G01J5/061—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity by controlling the temperature of the apparatus or parts thereof, e.g. using cooling means or thermostats
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はメタルデユワ内に装着された高速応動型赤外線
検知素子からの電気信号を、該デユワ外部へ引き出す構
造の改良に関するものである。
検知素子からの電気信号を、該デユワ外部へ引き出す構
造の改良に関するものである。
例えば波長１１μｍ近傍のレーザ光などによる赤外線を
光電変換する光起電力型赤外線検知素子（ＰｈｏｔｏＶ
ｏｌｔａｌｃＴｙｐｅＩｎｆｒａｒｅｄＤｅｔｅｃｔｏ
ｒ：以前簡単に検知素子と略称する）は、例えはカドミ
ウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、テルル（Ｔｅ）の化合物
半導体（以下ＨｇＣｄＴｅ材と略称する）てＰＮ接合を
形成して作られる。この検知素子に赤外線が入射して高
周波の電気的出力を生じる場合の等価回路は第１図のこ
とく表される。ここで１０は光電変換過程によつて生じ
る電流、ＧＤはＰＮ接合近傍の微分コンダクタンスで、
波長約１０μｍにおいて例えば２ｍｕ） ｃＤは接合容
量で例えば５ＰＦ）Ｒ、はペレット状検知素子の受光領
域（光電変換領域）からボンディングエリアまでの直列
抵抗で、例えば１０Ωなる値を有する。この検知素子は
、そのＣｄＨｇＴｅ材の禁制帯幅が極めて狭いゆえ、例
えば７γになる低温に冷却して動作させられるがそのた
めに第２図のごとき断面を有するメタルデユワの内筒１
１面上の、透光窓３からの赤外線８の入射位置に配設さ
れる。
光電変換する光起電力型赤外線検知素子（ＰｈｏｔｏＶ
ｏｌｔａｌｃＴｙｐｅＩｎｆｒａｒｅｄＤｅｔｅｃｔｏ
ｒ：以前簡単に検知素子と略称する）は、例えはカドミ
ウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、テルル（Ｔｅ）の化合物
半導体（以下ＨｇＣｄＴｅ材と略称する）てＰＮ接合を
形成して作られる。この検知素子に赤外線が入射して高
周波の電気的出力を生じる場合の等価回路は第１図のこ
とく表される。ここで１０は光電変換過程によつて生じ
る電流、ＧＤはＰＮ接合近傍の微分コンダクタンスで、
波長約１０μｍにおいて例えば２ｍｕ） ｃＤは接合容
量で例えば５ＰＦ）Ｒ、はペレット状検知素子の受光領
域（光電変換領域）からボンディングエリアまでの直列
抵抗で、例えば１０Ωなる値を有する。この検知素子は
、そのＣｄＨｇＴｅ材の禁制帯幅が極めて狭いゆえ、例
えば７γになる低温に冷却して動作させられるがそのた
めに第２図のごとき断面を有するメタルデユワの内筒１
１面上の、透光窓３からの赤外線８の入射位置に配設さ
れる。
そして従来は、該配設位置からへだたつた上記デユワの
ハーメチックシールされた出力端子４までの排気空間５
内に、例えば５０Ωの特性インピーダンスを有する細い
同軸線路６を配設することによつて、上記検知素子７か
らの例えば５００ＭＨ２からＩＧＨ２の周波数を有する
高周波信号を導出する方法が採られていた。なお、第１
図中の１、１’はペレット状検知素子の裏面およびボン
ディングエリアの各電極、２、２’はデユワの出力端子
、また点線で示された部分は上記同軸線路６の部分のそ
れぞれに相当する。
ハーメチックシールされた出力端子４までの排気空間５
内に、例えば５０Ωの特性インピーダンスを有する細い
同軸線路６を配設することによつて、上記検知素子７か
らの例えば５００ＭＨ２からＩＧＨ２の周波数を有する
高周波信号を導出する方法が採られていた。なお、第１
図中の１、１’はペレット状検知素子の裏面およびボン
ディングエリアの各電極、２、２’はデユワの出力端子
、また点線で示された部分は上記同軸線路６の部分のそ
れぞれに相当する。
端子２、２’からはさらにデユワ外の同軸線路１３を用
いて５０Ωの入カインピータンスを有する高周波増幅器
９に前記高周波信号を導くのが従来の常套手段てあつて
、等価回路中のＲＬは、端子４の位置に反映した上記増
幅器の入力インピーダンスを表している。ところで上述
の信号伝達系の伝達特性は容量ＣＤの存在ゆえに平担で
はなく、ある周波数から該伝達特性が急激に低下しはじ
める。
いて５０Ωの入カインピータンスを有する高周波増幅器
９に前記高周波信号を導くのが従来の常套手段てあつて
、等価回路中のＲＬは、端子４の位置に反映した上記増
幅器の入力インピーダンスを表している。ところで上述
の信号伝達系の伝達特性は容量ＣＤの存在ゆえに平担で
はなく、ある周波数から該伝達特性が急激に低下しはじ
める。
この周波数即ち遮断周波数ｆｃは前記等価回路を用いて
計算を行うことにより容易にｆｃ■且皿」圓１ ・・・
・・・（１） ２π・ＣＤ（Ｒ。
計算を行うことにより容易にｆｃ■且皿」圓１ ・・・
・・・（１） ２π・ＣＤ（Ｒ。
＋ＲＬ）として導出されるが、さらに同式中のパラメー
タ、ＣＤ）ＧＤ、、ＲＳの前述した数値を参照すれば、
ＧＯＲｓ七ＧＤＲし〉１なることが判るから、（１）式
はさらにと簡単化できる。
タ、ＣＤ）ＧＤ、、ＲＳの前述した数値を参照すれば、
ＧＯＲｓ七ＧＤＲし〉１なることが判るから、（１）式
はさらにと簡単化できる。
この（２）式中に上記パラメータの数値、ＣＯ＝５ＰＦ
，ＲＬ＝５０Ωを代人すれば遮断周波数Ｆｃは５．２９
×１０３Ｈｚであり所望の１ＧＨｚ以下となつてしまう
。その上同軸線路６の端末処理にはコネクタを使用する
ことが信頼性の確保上効果的であるが、そのためには別
にコネクタ付の高周波パッケージ１０を作り、検知素子
７を該パッケージ中に収納して検知素子と同軸線路６と
の接続を完了する必要性が生ずる。なお第２図中の１２
は例えば液体窒素等の塞剤てある。また別の観点からす
れば、デユワの内筒１１と外筒２３との空間に同軸線路
６を配設することは、該同軸線路６が内蔵ガスを特に少
なくする配慮のなされたものでないために、デユワの排
気過程に長時間を必要とする結果となり、赤外線検知装
置製作上不都合である。
，ＲＬ＝５０Ωを代人すれば遮断周波数Ｆｃは５．２９
×１０３Ｈｚであり所望の１ＧＨｚ以下となつてしまう
。その上同軸線路６の端末処理にはコネクタを使用する
ことが信頼性の確保上効果的であるが、そのためには別
にコネクタ付の高周波パッケージ１０を作り、検知素子
７を該パッケージ中に収納して検知素子と同軸線路６と
の接続を完了する必要性が生ずる。なお第２図中の１２
は例えば液体窒素等の塞剤てある。また別の観点からす
れば、デユワの内筒１１と外筒２３との空間に同軸線路
６を配設することは、該同軸線路６が内蔵ガスを特に少
なくする配慮のなされたものでないために、デユワの排
気過程に長時間を必要とする結果となり、赤外線検知装
置製作上不都合である。
本発明はこうした問題点や不都合に鑑みてなされたもの
で、同軸線路６にかわつて内蔵ガスの少ない材料を用い
て構成されたマイクロストリップ線路（ＭｌｃｒＯＳｔ
ｒｉｐＬｉｎｅ：以下ＭＳＬと略称する）を使用し、さ
らにその特性インピーダンスに配慮をほどこして遮断周
波数Ｆｃを高め、信号伝達特性を改善せんとするもので
、以下図面を用いて詳記する。
で、同軸線路６にかわつて内蔵ガスの少ない材料を用い
て構成されたマイクロストリップ線路（ＭｌｃｒＯＳｔ
ｒｉｐＬｉｎｅ：以下ＭＳＬと略称する）を使用し、さ
らにその特性インピーダンスに配慮をほどこして遮断周
波数Ｆｃを高め、信号伝達特性を改善せんとするもので
、以下図面を用いて詳記する。
前記（１）式中の負荷抵抗Ｒしの値に注目して見ると、
これを低下させることによつて遮断周波数Ｆ．ｃを向上
せしめうることは容易に理解できる。
これを低下させることによつて遮断周波数Ｆ．ｃを向上
せしめうることは容易に理解できる。
しかしこの抵抗ＲＬの低下を極端に行うと、検出信号は
該抵抗ＲしとＲｓとの分圧によつて損失が増大するので
、妥協点、例えばＲ３と同じ値の１０Ωに設定するとす
れば、遮断周波数Ｆｃは１．５９×１σＪＨｚとなり、
５０Ωの同軸線路を用いた従来の値の３倍に向上し、し
かも前述の光電変換によつて得られる信号周波数の上限
１ＧＨｚを上まわるものとなし得る。一方、ＭＳＬはそ
の構造寸法によつて特性インピーダンスを比較的自由に
設定できること・が一つの特徴である。このような観点
から、同軸線路６の代りに、特性インピーダンスが例え
ば１０Ωとなるような構造寸法としたＭＳＬｌ４を作り
、その地導体１５の裏面を第３図に示したごとく、デユ
ワ内筒１１の壁面に例えばろう付けなどの方法で支持し
、かつＭＳＬｌ４の誘導体１６を例えばテフロンのごと
きガスを吸蔵し難い材料で構成しておく。そして該ＭＳ
Ｌｌ４の端部２４近傍のストリップ導体１７を部分的に
除去したあと、その地導体１５面上にペレット状の検知
素子７の裏面をエポキシ系の銀ペースト等て接着し、該
検知素子７におけるＰＮ接合の一方の伝電路を確保する
。かくした上て該検知素子の接合の他方ノの伝電路とし
て、上記ペレットにおけるボンディングエリア１８と、
前記ストリップ導体１７の一端部２０とを例えば金リボ
ンリード１９によつて接続すると共に第４図に見られる
ごとく検知素子７における受光面（光電変換領域）２５
が赤外線８の入射光軸上に来るよう配置する。かくすれ
ば同軸線路末端処理用のコネクタがなくなるため、高周
波パッケージは不要となるし、該パッケージ中の所定位
置にペレット状検知素子を正確に配設する手数、該パッ
ケージ壁面のコネクタに該素子の出カソードを接続する
際に生じる反射、ならびにそれによる損失などをなくす
ることができる。さらにまたこのＭＳＬの低い特性イン
ピーダンスを、デユワ外同軸線路１３のやや高い特性イ
ンピーダンス（５０Ω）に変換するための簡単な増幅回
路２１をＭＳＬの他端２２の部分に配設することができ
るので、デユワの接続端子４近傍におけるＭＳＬと外部
同軸線路１３間のインピーダンス不整合による反射なら
びに損失を避けることができる。このインピーダンス変
換は、また別の方法として、ＭＳＬをその端部２２にお
いて変形して作ることにより実現することも可能てある
。以上に述べた本発明に係るデユワ内信号の引き出し構
造を用いれば、前述したごとく高周波パッケージ、コネ
クタ等が省略できると共に、デユワ内構造を簡単化でき
る。
該抵抗ＲしとＲｓとの分圧によつて損失が増大するので
、妥協点、例えばＲ３と同じ値の１０Ωに設定するとす
れば、遮断周波数Ｆｃは１．５９×１σＪＨｚとなり、
５０Ωの同軸線路を用いた従来の値の３倍に向上し、し
かも前述の光電変換によつて得られる信号周波数の上限
１ＧＨｚを上まわるものとなし得る。一方、ＭＳＬはそ
の構造寸法によつて特性インピーダンスを比較的自由に
設定できること・が一つの特徴である。このような観点
から、同軸線路６の代りに、特性インピーダンスが例え
ば１０Ωとなるような構造寸法としたＭＳＬｌ４を作り
、その地導体１５の裏面を第３図に示したごとく、デユ
ワ内筒１１の壁面に例えばろう付けなどの方法で支持し
、かつＭＳＬｌ４の誘導体１６を例えばテフロンのごと
きガスを吸蔵し難い材料で構成しておく。そして該ＭＳ
Ｌｌ４の端部２４近傍のストリップ導体１７を部分的に
除去したあと、その地導体１５面上にペレット状の検知
素子７の裏面をエポキシ系の銀ペースト等て接着し、該
検知素子７におけるＰＮ接合の一方の伝電路を確保する
。かくした上て該検知素子の接合の他方ノの伝電路とし
て、上記ペレットにおけるボンディングエリア１８と、
前記ストリップ導体１７の一端部２０とを例えば金リボ
ンリード１９によつて接続すると共に第４図に見られる
ごとく検知素子７における受光面（光電変換領域）２５
が赤外線８の入射光軸上に来るよう配置する。かくすれ
ば同軸線路末端処理用のコネクタがなくなるため、高周
波パッケージは不要となるし、該パッケージ中の所定位
置にペレット状検知素子を正確に配設する手数、該パッ
ケージ壁面のコネクタに該素子の出カソードを接続する
際に生じる反射、ならびにそれによる損失などをなくす
ることができる。さらにまたこのＭＳＬの低い特性イン
ピーダンスを、デユワ外同軸線路１３のやや高い特性イ
ンピーダンス（５０Ω）に変換するための簡単な増幅回
路２１をＭＳＬの他端２２の部分に配設することができ
るので、デユワの接続端子４近傍におけるＭＳＬと外部
同軸線路１３間のインピーダンス不整合による反射なら
びに損失を避けることができる。このインピーダンス変
換は、また別の方法として、ＭＳＬをその端部２２にお
いて変形して作ることにより実現することも可能てある
。以上に述べた本発明に係るデユワ内信号の引き出し構
造を用いれば、前述したごとく高周波パッケージ、コネ
クタ等が省略できると共に、デユワ内構造を簡単化でき
る。
さらに前述したようなＭＳＬ構成用の誘電体材質の選定
によつて、デユワを密封した後のガス排出工程を短縮で
きるなど、実用上多大の効果が期待てきる。
によつて、デユワを密封した後のガス排出工程を短縮で
きるなど、実用上多大の効果が期待てきる。
第１図はペレット状赤外線検知素子、負荷抵抗ＲＬｌな
らびに両者間の電気的接続を示す図、第２図は従来の赤
外線検知装置の断面とその内部の同軸線路を用いた電気
信号導出構造を示す図、第３図および第４図は本発明に
係るマイクロストリノブ線路を用いた新しい電気信号導
出構造を示す図である。 １，１″：ペレツト状検知素子の信号出力端子、２，２
″：デユワの信号出力端子、３：透光窓、４：デユワ出
力端子コネクタ、５：排気空間、６：デユワ内の同軸線
路、７：検知素子、８：入射赤外線、９：高周波増幅器
、１０：高周波パッケージ、１１：デユワ内筒、１２：
塞剤、１３：デユワ外の同軸線路、１４：マイクロスト
リツプ線路、１５：地導体、１６：誘電体、１７：スト
リツプ導体、１８：検知素子のボンディングパット、１
９：金リボンリード、２１：インピーダンス変換用増幅
回路、２２：インピーダンス増幅回路を配設するための
マイクロストリップ線路部分。
らびに両者間の電気的接続を示す図、第２図は従来の赤
外線検知装置の断面とその内部の同軸線路を用いた電気
信号導出構造を示す図、第３図および第４図は本発明に
係るマイクロストリノブ線路を用いた新しい電気信号導
出構造を示す図である。 １，１″：ペレツト状検知素子の信号出力端子、２，２
″：デユワの信号出力端子、３：透光窓、４：デユワ出
力端子コネクタ、５：排気空間、６：デユワ内の同軸線
路、７：検知素子、８：入射赤外線、９：高周波増幅器
、１０：高周波パッケージ、１１：デユワ内筒、１２：
塞剤、１３：デユワ外の同軸線路、１４：マイクロスト
リツプ線路、１５：地導体、１６：誘電体、１７：スト
リツプ導体、１８：検知素子のボンディングパット、１
９：金リボンリード、２１：インピーダンス変換用増幅
回路、２２：インピーダンス増幅回路を配設するための
マイクロストリップ線路部分。
Claims (1)
- １ 外筒の一部に透光窓を有し、該透光窓に対面する内
筒の一部に赤外線検知素子を配設したデユワ構造の冷却
機構をそなえた赤外線検知装置において、前記赤外線検
知素子の電極を、前記内筒の側壁に支持せしめたマイク
ロストリップ線路を介して、デユワ上端に設けた端子に
導出したことを特徴とする赤外線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54100968A JPS6058808B2 (ja) | 1979-08-07 | 1979-08-07 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54100968A JPS6058808B2 (ja) | 1979-08-07 | 1979-08-07 | 赤外線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5624536A JPS5624536A (en) | 1981-03-09 |
| JPS6058808B2 true JPS6058808B2 (ja) | 1985-12-21 |
Family
ID=14288139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54100968A Expired JPS6058808B2 (ja) | 1979-08-07 | 1979-08-07 | 赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6058808B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0540423Y2 (ja) * | 1988-09-16 | 1993-10-14 |
-
1979
- 1979-08-07 JP JP54100968A patent/JPS6058808B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5624536A (en) | 1981-03-09 |
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