DE2233820A1

DE2233820A1 - Ir-detektor fuer den empfang optimalen temperaturkontrastes

Info

Publication number: DE2233820A1
Application number: DE2233820A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Ing Pusch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-07-10
Filing date: 1972-07-10
Publication date: 1974-01-31

Description

IR-Detektor für den Empfang optimalen Temperaturkontrastes Gegenstand der Erfindung ist ein IR-Detektor, der die thermische Störstrahlung der Atmosphäre ausserhalb eines atmospharischen Fensters nicht empfängt.
Die heute verwendeten Detektoren sind vor allem für das Fenster von 3,3 bis 4,2 Vm nicht geeignet, da sie einen wesentlich breiteren Empfangsbereich haben als es der Breite dieses Fensters entspricht.
Damit wird vor allem oberhalb von 4,2 Vm entstehende Störstrahlung des Kohlendyoxydes und des Wasserdampfgehaltes der Atmosphäre zusätzlich empfangen und diese Empfangs strahlung setzt die Kontrastempfindlich keit der Geräte stark zurück. Dies gilt auch für Detektoren, die im atmosphärischen Fenster von 8 bis 14 Vm arbeiten, wenn ihre Empfindlichkeit über das atmosphärische Fenster hinaus gegeben ist.
Auf gabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Detektor zu schaffen, der annähernd die gleiche spektrale Charakteristik wie ein atmosphärisches Fenster hat.
Erfindungsgemäss wird durch

usammensi?L

geeignete Botierung des

Detektormaterials das maximum der Empfindlichkeit eines IR-Detektors in das atmosphärische Fenster selbst gelegt. Aufgrund der neuesten technologischen Entwicklungen werden hierfür vor allem CdHg: Hre-Detektoren vorgeschlagen. Dadurch wird es im Prinzip möglich, die maximale Empfindlichkeit und den Abfall der Empfindlichkeit oberhalb des Fensters mit annähernd gleicher Steilheit wie die Durchlasskurve des Fensters verlaufen zu lassen.
Da diese Dotierung nach dem heutigen Stand der Technik jedoch nur in gewissen Toleranzgrenzen möglich ist, wird die Durchlasskurve des Fensters nicht immer oder nur annähernd erreichbar sein, was zu einem mehr oder weniger starken Empfang von Reststörstrahlung der Atmosphäre führt.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird ein optisches Hoch- oder Bandpassfilter dem Detektor vorgeschaltet und bildet mit diesem eine Einheit, so daß durch diese Maßnahme die genaue Durchlasskurve bewirkt wird.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, das optische Filter als Reflexionsfilter und sphärisch auszubilden, so daß im Sperrbereich des Filters sich der Detektor in Autokollimation befindet, sobald er im Mittelpunkt dieser Sphäre angebracht ist.
Bisher war es schon üblich, dem Detektor eine gekühlte Blende vorzuschalten. Erfindungsgemäss wird diese Blende als sphärische Blende ausgeführt, in der sich der Detektor in Autokollimation befindet, so daß eine Kühlung der Blende unterbleiben kann.
Vorzugsweise wird man dann das sphärische Reflexionsfilter in die Öffnung der Blende einbauen, so daß Reflexionsfilter und Blende eine gemeinsame Sphäre darstellen.
Brfindungsgemäss kann auch ein Id-Ieihendetektör nach denselben trlaßnahmen verbessert werden, wenn die Detektorreihe symmetrisch zum lslittelpunkt der Sphare justiert wird. Damit werden im Sperrbereich des Filter symmetrisch zum Mittelpunkt liegende Detektorelemente sich gegenseitig ineinander abbilden und ihre gegenseitige, gleiche Temperatur sehen.
Benutzt man als Detektormaterial CdHg4.HgTe, so ist es im Fenster von 4 um möglich, daß dieser Detektor nur thermoelektrisch auf etwa - 400C gekühlt werden muß. Ausserdem hat dieses Detektormaterial den Vorteil, daß es durch geeignete Dotierung in diesem Spektralbereich optimal verschoben werden kann.
Erscheint es aus technologischen oder optischkonstruktiven Gründen notwendig, als Filter Absorbtio-.
filter zù benutzen, so ist bekannt, daß diese Absorbtionsfilter im Sperrbereich mit der ihnen eigenen Temperatur strahlen. Aus diesem Grunde müssen diese Absorbtionsfilter gekühlt werden. Diese Kühlung kann erfindungsgemäss durch denselben thermoelektrischen Kühler erfolgen, durch den der Detektor selbst gekühlt wird.
Bild 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindung gemäss aufgebauten IR-Detektors. Der IR-Detektordbefindet sich im Mittelpunkt einer spiegelnden Halbkugel3 die gleichzeitig das Gehäuse des Detektors darstellt, in deren Lochblende ein sphärisch geformtes Reflexionsfilter 4, das die Reflexionsschicht 2 trägt, angeordnet ist. Der Apperturwinkeli; p6 hängt von den optischen Forderungen des Gerätekonzeptes ab und wird im Normalfall zwischen 30 und 459 betragen, Der Kühler 5 ist auf der Grundplatte 6 befestigt, wobei die kalte Seite des Kühlers mit dem Detektor 1 verbunden ist. Das Innere des DetekCorgehäuses wird zweckmässigerweise mit Schutzgas gefüllt, damit beim Abkühlen des Detektors ein Feuchtigkeitsbeschlag vermieden wird.
An die Stelle des Einzeldetektors 1 kann auch ein Reihendetektor treten. Bild 2 zeigt eine schematische Vergrösserung im Mittelpunkt der Halbkugel. Nan erkennt, daß die Detektorelemente a,b,c,d, sich in die Elemente a,b,c,d, abbilden, wenn man dafür sorgt, daß der Mittelpunkt des Reihendetektörs dem Mittelpunkt 8 der Halbkugel entspricht.

Claims

Patentansprüche

IR-Detektor, dadurch gekennzeichnet daß durch ge- iEusolmmenset>w?g eignete Doticlelg

des Detektormaterials das Maximum der Empfindlichkeit in ein atmosphärisches Fenster gelegt wird und der Abfall der Empfindlichkeit außerhalb dieses Fensters mit annähernd gleicher Steilheit wie die Durchlasskurve des Fensters erfolgt.
2. IR-Detektor, dadurch gekennzeichnetdaß die maximale Empfindlichkeit annähernd in ein atmosphärisches Fenster gelegt und durch ein vorgeschaltetes optisches Hoch- oder Bandpassfilter der steile Abfall bei mindestens einer Fensterkante bewirkt wird.
3. IR-Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter ein Reflexionsfilter ist und außerhalb des atmosphärischen Fensters eine in Detektorrichtung spiegelnde Reflexion aufweist.
4. IR-Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnets daß das optische Filter sphärisch ausgebildet ist und der Detektor sich im sphärischen Mittelpunkt befindet.
5. IR-Detektor nach Anspruch 3 und 4 dadurch gekennzeichnet} daß der Detektor sich im Mittelpunkt einer sphärisch ausgebildeten spiegelnden Blende befindet.
6. IR-Detektor nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das sphärische Reflexionsfilter sich in der Öffnung der sphärischen Blende befindet.
7. -IR-Detektor nach Anspruch 4 bis -6, dadurch gekennzeichnet,daß der IR-Detektor als'Reihendetektor ausgebildet ist und die Detektorreihe symmetrisch zum Mittelpunkt justiert wird, so daß im Sperrbereich des Filters symmetrisch zum ï9littelpunkt liegende Detektorelemente sich gegenseitig ineinander abbilden.'
8. IR-Detektor nach Anspruch 1 bis 7, dadurch Rekennzeichnet, daß als Detektormaterial CdHg:HgTe benutzt wird.
9. IR-Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Detektorelemente thermoelektrisch gekühlt werden
10. IR-Detektor nach Ansprüchen 2,8,9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absorbtionsfilter für das spektrale Fenster vor den Detektor angeordnet wird und dieses Absorbtionsfilter annähernd auf die Detektortemperatur gekühlt wird.
11. IR-Detektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daB das Absorbtionsfilter ebenfalls thermoelektrisch vorzugsweise durch den Kühler des Detektors gekühlt wird.

Leerseite