DE1122739B

DE1122739B - Grid-like radiation detector working according to the bolometer principle

Info

Publication number: DE1122739B
Application number: DEA30757A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Arno Welti
Original assignee: Albiswerk A G
Current assignee: Albiswerk A G
Priority date: 1958-11-04
Filing date: 1958-11-17
Publication date: 1962-01-25

Description

Rasterartiger, nach dem Bolometerprinzip arbeitender Strahlendetektor Die Erfindung betrifft einen rasterartigen, nach dem Bolometerprinzip arbeitenden Strahlendetektor, mit einer Vielzahl von der Strahlung zugänglichen, bei Strahleneinfall veränderlichen Widerstandselementen, von denen jedes in einem Zweig einer Brückenschaltung liegt, welche in dem Vergleichszweig ein der Strahlung nicht ausgesetztes gleichartiges Widerstandselement aufweist.Grid-like radiation detector working according to the bolometer principle The invention relates to a grid-like working according to the bolometer principle Radiation detector, with a large number of radiation accessible when incident radiation variable resistance elements, each of which is in one branch of a bridge circuit which lies in the comparison branch a similar one that is not exposed to the radiation Has resistance element.

Derartige Strahlendetektoren, die nach dem Prinzip des veränderlichen elektrischen Widerstandes (Bolometerprinzip) arbeiten, sind bekannt. Such radiation detectors, which operate on the principle of variable electrical resistance (bolometer principle) work are known.

Die Widerstandsänderungen können bei einer bekannten Ausführung hervorgerufen werden durch Temperaturänderungen, welche durch infrarote Strahlen auf der Oberfläche eines strahlenabsorbierenden Materials erzeugt werden. Dabei bildet der veränderbare elektrische Widerstand den einen Brückenzweig einer Brücke. Der andere Vergleichszweig besteht aus einem gleichartigen elektrischen Widerstand, der den Infrarotstrahlen nicht ausgesetzt ist. Der bestrahlte und der nicht bestrahlte Widerstand bilden zusammen ein einzelnes, in einer Fassung separat gefertigtes Strahlendetektorelement, welches verhältnismäßig groß und teuer ist. Eine weitere bekannte Ausführungsart von Strahlendetektoren nutzt den inneren lichtelektrischen Effekt aus. Dies bedeutet, daß auch bei diesem Strahlendetektor das Prinzip des veränderbaren elektrischen Widerstandes angewendet wird. Auch bei dieser Anordnung sind die strahlenempfindlichen Zellen in einer Brückenschaltung angeordnet. The changes in resistance can be caused in a known embodiment are caused by temperature changes caused by infrared rays on the surface a radiation-absorbing material can be generated. The changeable forms electrical resistance the one branch of a bridge. The other comparison branch consists of a similar electrical resistance, the infrared rays is not exposed. Form the irradiated and the non-irradiated resistor together a single radiation detector element manufactured separately in a holder, which is relatively large and expensive. Another known embodiment of radiation detectors uses the internal photoelectric effect. This means, that also with this radiation detector the principle of the changeable electrical Resistance is applied. In this arrangement, too, the radiation-sensitive Cells arranged in a bridge circuit.

Bei den bekannten Detektoren besteht die Rasteranordnung aus einer das Rasterfeld bedeckenden Vielzahl praktisch punktförmiger Einzelelemente. Die Rasterzellen werden einzeln gefertigt und in eine Rasterplatte eingesetzt. Damit bei nicht bestrahlten Rasterzellen die einzelnen Brücken im Gleichgewicht sind, ist ein genau gleicher Raster notwendig, der der Strahlung nicht ausgesetzt ist und dessen Rasterzellen sich im anderen Brückenzweig als diejenigen der bestrahlten Rasterzellen befinden. Damit derartige Brücken im nicht bestrahlten Zustand auch tatsächlich im Gleichgewicht sind, müssen die korrespondierenden Rasterzellen der beiden zusammengehörenden, einzeln angefertigten Raster sehr genau und äußerst gleichmäßig gefertigt sein, was eine beträchtliche Verteuerung bei der Herstellung derartiger Strahlendetektoren bedeutet. In the known detectors, the grid arrangement consists of one the grid covering a large number of practically point-shaped individual elements. the Grid cells are manufactured individually and inserted into a grid plate. In order to In the case of non-irradiated grid cells, the individual bridges are in equilibrium, an exactly identical grid that is not exposed to radiation is necessary and whose grid cells are in the other branch of the bridge than those of the irradiated Grid cells are located. This also applies to bridges of this type in the non-irradiated state are actually in equilibrium, the corresponding grid cells of the two matching, individually made grids very precisely and extremely evenly be manufactured, which is a considerable increase in the cost of manufacturing such Radiation detectors means.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, nicht nur diesen Nachteil zu beseitigen, sondern darüber hinaus noch einen Strahlendetektor zu schaffen, der das koordinatenmäßige Erfassen praktisch punkt- förmig auf das Rasterfeld auffallender Strahlen ermöglicht. The invention has now set itself the task, not just this To eliminate disadvantage, but also to create a radiation detector, which enables the coordinate-based acquisition to be practically shaped more conspicuously on the grid Rays made possible.

Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß bei einem Detektor der eingangs erwähnten Art die Elemente des Rasterfeldes aus elektrisch gegeneinander isolierten Einzeldrähten bestehen, welche zwecks koordinatenmäßiger Erfassung einer praktisch punktförmig auf das Rasterfeld auffallenden Strahlung in zwei einander kreuzenden Scharen angeordnet sind. Jeder Punkt des Rasterfeldes ist durch zwei sich kreuzende Drähte festgelegt. It solves this problem in that in a detector the initially mentioned type the elements of the grid from electrically isolated from each other Individual wires exist, which for the purpose of recording a practical coordinate Radiation incident point-like on the grid in two intersecting radiation Flocks are arranged. Each point of the grid is by two crossing each other Wires laid down.

Beim erfindungsgemäßen Strahlendetektor bestehen vorteilhaft sowohl der der Strahlung ausgesetzte und der der Strahlung nicht ausgesetzte Teil aus geflechtartig ineinander verwobenen Drähten, welche einen großen Temperaturkoeffizienten aufweisen und welche mit einer an sich bekannten elektrisch isolierenden und strahlenabsorbierenden Schicht überzogen sind. In the radiation detector according to the invention, both are advantageous the part exposed to the radiation and the part not exposed to the radiation are woven interwoven wires with a large temperature coefficient and those with an electrically insulating and radiation-absorbing one known per se Layer are coated.

Zweckmäßig sind jeweils die einzelnen korrespondierenden Drähte des der Strahlung ausgesetzten und des der Strahlung nicht ausgesetzten Teiles aus einem Stück gefertigt.The individual corresponding wires of the exposed to radiation and the part not exposed to radiation from one Piece made.

Besondere Vorteile des erfindungsgemäßen rasterförmigen Strahlendetektors liegen noch darin, daß einerseits der konstruktive Aufbau äußerst einfach ist und andererseits eine sehr gute Gleichmäßigkeit und Genauigkeit ohne großen Aufwand erzielt wird. Particular advantages of the grid-shaped radiation detector according to the invention still lie in the fact that on the one hand the structural design is extremely simple and on the other hand, very good uniformity and accuracy without great effort is achieved.

Eine beispielsweise voiteilhafte Fabrikationsart zur Herstellung derartiger rasterförmiger Strahlendetektoren besteht darin, daß ein größeres Gewebe aus Bolometerdrähten gefertigt wird, aus dem die aus zwei zusammengehörenden Teilen bestehenden Strahlendetektoren jeweils ausgeschnitten werden. Auf Grund der erwähnten konstruktiven Einfachheit und der rationellen Fertigung derartiger rasterförmiger Strahlendetektoren kann der Herstellungspreis sehr niedrig gehalten werden. For example, an advantageous type of fabrication for production such grid-shaped radiation detectors consists in the fact that a larger tissue is made from bolometer wires, from which the two parts that belong together existing radiation detectors can be cut out. Due to the mentioned structural simplicity and the efficient production of such grid-shaped Radiation detectors, the manufacturing price can be kept very low.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar Fig. 1 einen Ausschnitt eines gewebeartigen rasterförmigen Strahlendetektors, Fig. 2 zwei zusammengehörende, aus einem Stück gefertigte Teile eines rasterförmigen Strahlendetektors, Fig. 3 und 4 zwei Ausführungsarten fertiger rasterförmiger Strahlendetektoren und Fig. 5 eine für die Fabrikation vorteilhafte Ausführungform eines größeren Gewebestückes, das eine Vielzahl von Strahlendetektoren enthält. The invention is based on the drawing of an exemplary embodiment explained in more detail. In the drawing, FIG. 1 shows a section of a fabric-like grid-shaped radiation detector, Fig. 2 two belonging together, from one piece manufactured parts of a grid-shaped radiation detector, FIGS. 3 and 4, two types of embodiment finished grid-shaped radiation detectors and FIG. 5 an advantageous one for fabrication Embodiment of a larger piece of tissue that has a large number of radiation detectors contains.

Fig. 1 veranschaulicht den erfindungsgemäßen Aufbau eines rasterförmigen Strahlendetektors, bei dem die einzelnen, elektrisch gegeneinander isolierten Drähtel und 2, die in ihrer Ebene geradlinig und senkrecht zueinander verlaufen, geflecht artig ineinander verwoben sind. Dabei liegt jeder Draht 1 und 2, deren Durchmesser höchstens 1 mm, vorzugsweise aber ....... 100 Durchmesser betragen, in einem Zweig einer Brücke und besteht aus einem Material mit großem Temperaturkoeffizienten, beispielsweise Platin, Wismut usw. über dem so erhaltenen Geweberaster ist eine an sich bekannte, beispielsweise Infrarotstrahlen durchlässige Schutzschicht angebracht. Fig. 1 illustrates the structure according to the invention of a grid-shaped Radiation detector in which the individual wires, which are electrically isolated from one another and 2, which are straight and perpendicular to one another in their plane, braid are nicely interwoven. Each wire 1 and 2, their diameter at most 1 mm, but preferably ....... 100 diameter, in one branch a bridge and consists of a material with a high temperature coefficient, for example, platinum, bismuth, etc. over the tissue grid thus obtained is one known per se, for example infrared rays permeable protective layer attached.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Drähte bereits vor dem Verweben mit einer derartigen Strahlenfilterschicht zu versehen.Of course, there is also the possibility of the wires already to be provided with such a radiation filter layer before weaving.

Fig. 2 zeigt zwei zusammengehörende, aus einem Stück gefertigte Teile und 3b eines rasterförmigen Strahlendetektors, die gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gefertigt sind. Fig. 2 shows two parts that belong together and are made from one piece and FIG. 3b of a grid-shaped radiation detector which, according to the exemplary embodiment according to Fig. 1 are made.

In den Fig. 3 und 4 sind zwei Ausführungsbeispiele fertiger rasterförmiger Strahlendetektoren dargestellt. In Figs. 3 and 4, two embodiments are finished grid-shaped Radiation detectors shown.

Dabei sind in Fig. 3 die zwei zusammengehörenden, aus einem Stück gefertigten Teile 4 und 5 des Strahlendetektors in einer Ebene angeordnet. Die sich zwischen den beiden Teilen 4 und 5 befindlichen Zeilendrähte 6 sowie die oberen freien Enden der Spaltendrähte 7 sind nach dem Entisolieren beispielsweise mittels eines blanken Drahtes 8 bzw. 9 jeweils zu einem gemeinsamen Brückenpunkt verlötet. Dabei bilden die freien Enden der Zeilen- und Spaltendrähte 6 bzw. 7 nach bereits bekannter Art je einen weiteren Brückenpunkt. Man erhält auf diese Weise eine Vielzahl von Brücken, die alle von einem Sternpunkt ausgehen.In Fig. 3, the two belonging together, from one piece manufactured parts 4 and 5 of the radiation detector arranged in one plane. Which between the two parts 4 and 5 located row wires 6 and the upper free ends of the column wires 7 are after stripping, for example by means of a bare wire 8 or 9 soldered to a common bridge point. The free ends of the row and column wires 6 and 7 according to already form known type one further bridge point each. A large number is obtained in this way of bridges that all start from a star point.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zweier zusammengehörender Teile 10 und 11 eines Strahlendetektors, bei dem der der Strahlung ausgesetzte und der der Strahlung nicht ausgesetzte Teil in zwei parallelen Ebenen angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung der beiden TeilelO und 11 erfolgt die Bildung der gemeinsamen Brückenpunkte, einerseits derjenige der Zeilendrähte 12 und andererseits derjenige der Spaltendrähte 13, vorzugsweise im Tauchlötverfahren. Dabei bilden die noch freien Enden der Zeilen- und Spaltendrähte 12 bzw. 13 wie beim vorherbeschriebenen Ausführungsbeispiel je einen weiteren Brückenpunkt. Fig. 4 shows a further embodiment of two belonging together Parts 10 and 11 of a radiation detector, in which the exposed to radiation and the part not exposed to radiation are arranged in two parallel planes. With such an arrangement of the two parts 10 and 11, the formation of the common bridge points, on the one hand that of the row wires 12 and on the other hand that of the column wires 13, preferably in the dip soldering process. Form thereby the still free ends of the Row and column wires 12 and 13, respectively, as previously described Embodiment a further bridge point each.

Fig. 5 veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform eines aus Bolometerdrähten gefertigten größeren Gewebestückes, das eine Vielzahl von Strahlendetektoren enthält, die gemäß den dicken strichpunktierten Linien ausgeschnitten werden. 5 illustrates an example embodiment of a A larger piece of tissue made from bolometer wires that contains a large number of radiation detectors which will be cut out according to the thick dash-dotted lines.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Rasters sei nachfolgend kurz beschrieben. The mode of operation of the grid according to the invention is briefly described below described.

Die von einem Körper ausgesendeten Strahlen werden beispielsweise mittels eines optischen Systems auf der Oberfläche des Rasters, an der Stelle, die der Lage des Körpers im Bildfeld des Rasters entspricht, gesammelt. Dabei entsteht an diesem Teil des Rasters eine der Intensität der Strahlung entsprechende Erwärmung, die je nach der Lage des Bildpunktes auf dem Raster einen Zeilen- und einen Spaltendraht erwärmt und damit den elektrischen Widerstand der betreffenden Bolometerdrähte verändert, wodurch das Gleichgewicht der entsprechenden Brücken gestört und durch eine Auswahlschaltung die Lage der Störung im Bildfeld des Rasters erfaßt wird, was zur koordinatenmäßigen Bestimmung des strahlenden Körpers dient. The rays emitted by a body become, for example by means of an optical system on the surface of the grid, at the point that corresponds to the position of the body in the image field of the grid. This creates this part of the grid is heated according to the intensity of the radiation, depending on the position of the pixel on the grid, a row and a column wire heats up and thus changes the electrical resistance of the bolometer wires concerned, whereby the equilibrium of the corresponding bridges is disturbed and by a selection circuit the position of the disturbance in the image field of the grid is detected, which leads to the coordinate Determination of the radiating body is used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Grid-like, working according to the bolometer principle Radiation detector, with a large number of radiation accessible when incident radiation variable resistance elements, each of which is in one branch of a bridge circuit which lies in the comparison branch a similar one that is not exposed to the radiation Has resistance element, characterized in that the elements of the grid field consist of individual wires that are electrically insulated from one another and which, for the purpose of coordinate Detection of radiation which is practically point-like incident on the grid field are arranged in two crossing flocks.

2. Detector according to claim 1, characterized in that the wire groups run straight and orthogonal to each other.

3. Detector according to claim 1 or 2, characterized in that the both wire sets are interwoven.

4. Detector according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the wires are coated in a known manner with a radiation-absorbing layer are.

5. Detector according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the part of the detector not exposed to the radiation is constructed in the same way like the part exposed to radiation and that both form a unit.

6. Detector according to claim 5, characterized in that a of the two wire groups of the detector extends through both detector parts.

7. Detector according to claim 5 or 6, characterized in that each the ends of one side of each wire set of each of the two detector parts with each other are electrically connected.

8. Detector according to one of claims 1 to 7, characterized in that that in a known way an optical system, which the image of the radiant Body maps in the plane of the receiving element, is connected upstream.

9. A method for producing detectors according to any one of the claims 1 to 7, characterized in that a plurality of detectors from a coherent Bolometer wire mesh is cut.

Documents considered: German Patent No. 650400; German patent application J 4480 VIII b / 21 c (published October 8, 1953); British Patent No. 777767: French Patent No. 1 123 668.