DE69003498T2 - Vorrichtung zum Infrarotnachweis. - Google Patents
Vorrichtung zum Infrarotnachweis.Info
- Publication number
- DE69003498T2 DE69003498T2 DE90420370T DE69003498T DE69003498T2 DE 69003498 T2 DE69003498 T2 DE 69003498T2 DE 90420370 T DE90420370 T DE 90420370T DE 69003498 T DE69003498 T DE 69003498T DE 69003498 T2 DE69003498 T2 DE 69003498T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- shield
- detection device
- circuit
- detection circuit
- cold
- 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 - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 56
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 21
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 12
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/024—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H01L31/02164—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors
-
- 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
- G01J2005/065—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity by shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Infrarot- Detektionsvorrichtung zum Betrieb bei tiefer Temperatur. Unter "tiefer Temperatur" werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Temperaturen zwischen 50 und 130 Kelvin (K) verstanden.
- Derartige Infrarot-Detektionsvorrichtungen zum Betrieb bei tiefer Temperatur sind im allgemeinen mit einem Kryostatbehälter (Kryostat) verbunden, die entsprechend der Betriebstemperatur Helium, flüssigen Stickstoff oder eine Vorrichtung zur Erzeugung tiefer Temperaturen enthält. Die Detektionsvorrichtung im eigentlichen Sinne ist durch eine Vielzahl von Einheitsdetektoren, Photozellen genannt, gebildet, die einheitlich durch Techniken der Mikroelektronik auf einem für infrarote Strahlung empfindlichen Halbleitermaterial aufgebaut sind. Derartige im übrigen bekannte Materialien sind am häufigsten durch ternäre Halbleiterlegierungen der allgemeinen Formel CdxHg0,5-xTe0,5 zusammengesetzt, wobei x zwischen 0 und 0,5 liegt.
- Die Detektoren sind über einen Kältefinger mit dem Kryostat im thermischen Austausch.
- Die Auswertung der detektierten Photonenstrahlung geschieht mittels eines an dem Detektor im eigentlichen Sinne angebrachten Auslesekreises, der ebenfalls mit dem Kryostat im thermischen Austausch ist.
- Die Verbindungen zwischen den Detektoren im eigentlichen Sinne und dem Auslese- und Auswertekreis geschieht im allgemeinen mit Verbindungskabeln oder sogar einer gemeinsamen Verlötung mittels Mikrokugeln aus Indium.
- Diese letztgenannte Technik, die ein bevorzugtes Anwendungsfeld der Erfindung ist, ermöglicht die Beleuchtung der Detektionskreise über deren Rückseite, so daß dadurch die Verwendung jeglicher überladener und in der Anwendung wenig vorteilhafter Anschlüsse vermieden ist.
- Ein solcher, aus dem an den Auslesekreis angeschlossenen Detektionskreis gebildeter Verbund wird nachfolgend in der Beschreibung Detektionseinheit genannt.
- Im Hinblick auf den Aufbau derartiger Infrarot- Detektionsvorrichtungen sind die Detektoren im allgemeinen mit einer durch ein Fenster durchbrochenen kalten Abschirmung verbunden, die die Aufgabe eines Diaphragmas hat, um die störenden Reflexionen zu begrenzen, die entweder durch die warmen Teile des Kryostaten oder durch die Nutzstrahlung selbst erzeugt werden, nachdem sie Reflexionen und/oder Beugungen an und in dem Material des Detektionskreises und des Auswertekreises erfahren hat. Derartige Strahlungen erzeugen bei Beleuchtung der Photozellen inkoheränte elektrische Signale, die die Leistungsfähigkeit des elektro-optischen Systems herabsetzen, welches sich bei Abwesenheit derartiger störender Strahlungen der theoretischen Genauigkeit annähern würde.
- Genauer gesagt haben die störenden Strahlungen als Hauptursache die Reflexion an den metallischen Bahnen der elektrischen Verbindungen und auf der Oberfläche des Detektionskreises selbst durch die unvermeidlichen Fehlstellen der antireflektorischen Behandlung auf der Oberfläche des Detektionskreises.
- Wie bereits gesagt, erlaubt die Verwendung einer Diaphragma-Abschirmung zur Begrenzung dieser Phänomene das Begrenzen der seitlichen Strahlung. Sie muß jedoch auf jeden Fall auf niedrige Temperatur gebracht werden und somit mit dem Kältefinger des Kryostaten verbunden sein, um deren eigene Strahlung zu begrenzen, so daß eine sowohl mechanische als auch thermische Verbindung vorgesehen sein muß.
- Eine derartige Ausführung ist in der unter der Nummer 88 10814 eingereichten Patentanmeldung beschrieben, die bis zu dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlicht gewesen ist.
- Auch wenn die Verwendung einer kalten Diaphragma- Abschirmung eine Begrenzung der störenden Strahlung erlaubt, weist sie jedoch eine gewisse Zahl von Nachteilen auf. Als erstes ist zu nennen, daß die Herstellung derartiger Teile auf mechanische und sogar hochpräzise Weise es nicht erlaubt, so kleine und so gut angeordnete Diaphragmaöffnungen herzustellen, wie es im Hinblick auf die Abmessungen des Detektors wünschenswert wäre. Weiterhin erweist sich das mechanische Verbinden der Abschirmung mit dem Kältefinger des Kryostaten im Hinblick darauf besonders schwierig, daß die Öffnung des Diaphragmas im Bereich der hinteren Seite des Detektionskreises angeordnet ist. Dies erfordert es, die Öffnung mit sehr genauen Abmessungen zu versehen, da der Detektor im allgemeinen auf einer Keramik zum sicheren Herstellen des Anschlusses angeordnet ist. Die letztere selbst ist fest mit dem Kältefinger verbunden. Es ist ebenfalls erforderlich, das Aufaddieren der seitlichen sowie vertikalen Toleranzen zu berücksichtigen, um die Öffnung ausreichend groß zu bemessen, um nicht einen Teil der Nutzstrahlung abzuschirmen. Daraus ergibt sich eine beschränkte Leistungsfähigkeit durch die Abmessung einer derartigen Öffnung sowie durch den unvermeidlichen, die Abschirmung von der hinteren Seite des Detektionskreises trennenden Abstand.
- Weiterhin ergeben sich sowohl durch den die Abschirmung von dem Kältefinger trennenden Abstand sowie die Notwendigkeit der mechanischen Befestigung der Abschirmung an dem Kältefinger Abmessungen, die nicht nur ein schnelles Abkühlen der Abschirmung, sondern ebenfalls den Erhalt einer Temperatur der Abschirmung möglichst nahe der Detektortemperatur selbst bei Verwendung von Materialien mit einer guten thermischen Leitfähigkeit schwierig gestaltet. Weiterhin beschränkt deren mechanische Befestigung an dem Kältefinger des Kryostaten teilweise das seitliche Anbringen von Anschlüssen. Weiterhin ist durch die Abmessungen und damit verbunden der Masse einer derartigen Abschirmung die Verwendung einer Vorrichtung dieser Art bei starken Beschleunigungen durch die unvermeidlicherweise induzierten Deformationen und Vibrationen unmöglich.
- Die vorliegende Erfindung hat das Überwinden dieser Nachteile zum Ziel. Sie hat eine Infrarot-Detektionsvorrichtung zum Ziel, die mit einer Diaphragma-Abschirmung zum Sichern der Vorrichtung vor der vorgenannten störenden Strahlung ausgestattet ist, ohne die aufgezählten Nachteile hervorzurufen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Infrarot- Detektionsvorrichtung zum Betrieb bei tiefer Temperatur mit
- - einem mit einem Kältefinger versehenen Kryostaten zum Herstellen eines thermischen Austausches mit einer Kältequelle,
- - einer kalten Platte, die im wesentlichen rechtwinklig zu dem Kältefinger angeordnet ist und im thermischen Austausch mit diesem steht,
- - einem mit einem Anschlußkreis verbundenen Auslesekreis, der über der kalten Platte befestigt ist und mit der letzteren im thermischen Austausch steht,
- - einem Detektionskreis, der parallel zu dem Auslesekreis ist und elektrisch sowie thermisch mit dem letzteren mittels Mikrokugeln aus Indium verbunden ist und
- - einer mit einem ein Diaphragma bildendes Fenster versehenen Abschirmung, die zwischen dem Detektionskreis und der Quelle der zu detektierenden Infrarotstrahlung angeordnet ist.
- Diese Infrarot-Detektionsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung auf den Detektionskreis aufgelegt ist und einzig mit diesem im thermischen Austausch steht.
- Die vorliegende Erfindung hat mit anderen Worten zum Ziel, den das Diaphragma der Abschirmung mit der hinteren Seite von dem Detektionskreis trennenden Abstand auf einen Abstand gleich oder nahezu null durch eine geeignete Anbringung der Abschirmung auf dem Detektionskreis zu verringern, wobei einerseits die mit einer bis jetzt bekannten mechanischen Anbringung der Abschirmungen verbundenen Nachteile und andererseits die störenden, von Reflexionen und anderen Beugungen auf dem das Diaphragma von dem Detektor trennenden Weg stammenden Strahlungen beseitigt werden.
- Es ist vorteilhaft,
- - daß die Abschirmung auf dem Detektionskreis durch schmale Vertiefungen auf den Kanten dieses Kreises angeordnet ist,
- - daß die Befestigung der Abschirmung auf dem Detektionskreis durch Verklebung erfolgt,
- - daß die Abschirmung durch Galvanoformung eines einzigen Metalles gebildet ist;
- - daß die Abschirmung eine durch Galvanoformung von zwei oder mehreren Metallen ausgeführte Verbundstruktur aufweist; die zur Herstellung von Teilen mit kleinen Dimensionen geeignete Technik der Galvanoformung erweist sich zur Herstellung der Abschirmung gemäß der Erfindung als besonders vorteilhaft; tatsächlich würde das Befestigen einer mit mechanischen Methoden hergestellten Abschirmung, die somit auch deutlich schwerer ist, die Anwendung und wenigstens die Verwendung der Erfindung erschweren,
- - daß die Abschirmung durch anodische Oxidation, durch Lackierung oder Beschichtung mit einem geeigneten Material geschwärzt ist.
- Die Art und Weise, wie die Erfindung ausgeführt werden kann und die sich daraus ergebenden Vorteile treten besser anhand des Ausführungsbeispieles hervor, das in beispielhafter und nicht beschränkender Weise mit Hilfe der beigefügten Figuren folgt.
- Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Detektionsvorrichtung nach dem Stand der Technik und insbesondere gemäß der Druckschrift FR-A-2 629 912 der Anmelderin.
- Fig. 2 ist eine ähnliche Schnittansicht der Detektionsvorrichtung gemäß der Erfindung.
- Fig. 3 ist eine perspektivische Gesamtansicht, die das Detail der Anordnung der Abschirmung auf dem Detektionskreis zeigt.
- Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV- IV der Fig. 3.
- In bekannter Weise ist die Infrarot-Detektionsvorrichtung in einem nicht dargestellten Kryostatbehälter eingeschlossen. Ein derartiger Behälter weist einerseits einen äußeren Metallmantel auf, der auf einer Seite mit einem den Behälter verschließenden optischen Fenster, das insbesondere für Infrarot-Strahlung transparent ist und zum Beispiel aus Germanium besteht, versehen, und auf der anderen Seite offen ist, und andererseits einer koaxial im Inneren des Behälters angeordneten Kühlhülse. Diese Hülse weist im wesentlichen zwei Teile auf, nämlich einen äußeren Teil zur Aufnahme eines Kälteerzeugers, zum Beispiel in Abhängigkeit von der erwünschten Betriebstemperatur ein flüssiges Gas wie Stickstoff oder Helium, und einen einen Kältefinger bildenden inneren Teil, wobei dieser die Form einer Röhre zur Aufnahme des Kolbens des Kälteerzeugers aufweist. Der äußere Behälter und der Kältefinger sind dicht miteinander verbunden und bilden somit ein unter Vakuum stehendes Dewargefäß.
- Der Kältefinger 1 ist an seinem oberen Ende im Inneren des beschriebenen Kryostaten von einer senkrecht zu dem Kältefinger stehende kalten Platte (2) überhöht. Diese kalte Platte ist aus einem bei tiefer Temperatur wärmeleitfähigen Material ausgeführt, das heißt aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von mehr als 1 Watt.Zentimeter.Kelvin (W.cm.K) in dem oben genannten Temperaturbereich. Vorteilhafterweise ist die kalte Platte aus einem keramischen Material, zum Beispiel aus Aluminiumoxid, oder sogar eventuell aus Metall ausgeführt.
- Die kalte Platte 2 ist durch eine weitere Keramikplatte 3 überhöht, auf der die Detektionseinheit 8, 9, 10 angeordnet ist und die das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen der letzteren zum Beispiel mittels eines durch Siebdruck hergestellten Leiterbahnennetzes auf der Keramik gestattet.
- Die Anschlußplatte 3 ist durch einen Auslese- und Auswertekreis 8 überhöht.
- Schließlich ist die Einheit durch den Detektionskreis 9 im eigentlichen Sinne überhöht, der elektrisch und thermisch mittels Mikrokugeln aus Indium 10 mit dem Auslese- und Auswertekreis verbunden ist.
- Weiterhin sind diese miteinander präzise in Kontakt stehenden Elemente mehrheitlich aus wärmeleitfähigem Material gebildet, wobei deren Temperatur sehr nahe bei der des Kältefingers ist.
- Die metallischen Steckverbindungen 6 sind über Lötfäden 11 mit den verschiedenen elektrischen Kontakt stellen des Auslese- und Auswertekreises in Verbindung.
- In grundlegender Weise ist eine kalte Abschirmung 12, die durch einen durchgehenden Metallrahmen gebildet ist und zwischen dem Detektionskreis und dem für Infrarot transparenten Fenster des Kryostatbehälters angeordnet ist, mechanisch und thermisch mit der kalten Platte 2 verbunden. Der Metallrahmen 12 weist ein Fenster mit zum Beispiel rechteckigem Querschnitt auf und hat die Aufgabe eines Diaphragmas. Wie bereits gesagt dient das Diaphragma zum Begrenzen der störenden, hauptsächlich von den warmen Wänden des Kryostaten und den Reflexionen der Nutzstrahlung an reflektierenden Oberflächen (metallischen Verbindungsanschlüssen usw.) herrührenden Strahlungen.
- Die vorangehende Beschreibung bezieht sich auf den Stand der Technik und zeigt in überzeugender Weise, daß trotz der Verwendung eines gut wärmeleitenden Materials für das Diaphragma 12 ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen dem äußeren Bereich 13 des Diaphragmas und dem Kältefinger 1 besteht. Dieser Temperaturunterschied ruft eine Emission von störenden Strahlungen durch das Diaphragma hervor, die durch den Detektionskreis 9 detektiert wird und Störungen bei der Auswertung hervorruft. Weiterhin wird, wie bereits gesagt, durch die relative Komplexität der Detektionseinheit und insbesondere der Infrarot-Detektoren im eigentlichen Sinn, der Auslese- und Auswertekreise der Anschlußplatte und der kalten Platte konstruktionsbedingt eine gewisse Anzahl von Fehlern erzeugt, die mit sich anhäufenden Toleranzen verbunden sind, und die eine teilweise Abschirmung der Nutzstrahlung hervorrufen können, wenn man nicht durch eine Überdimensionierung der Öffnung Vorsorge getroffen hat. Eine derartige, gegenüber einer bei idealer Anordnung notwendigen größeren Öffnung verliert seine Wirksamkeit ebenso wie die Abschirmung durch die Notwendigkeit der Anordnung mit einem Abstand zu der hinteren Seite des Detektionskreises 9.
- Fig. 2 zeigt eine zu der Fig. 1 ähnliche Ansicht, bei der aber das Diaphragma gemäß der Erfindung dargestellt ist. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist das Diaphragma 12 auf den Detektor 9 eingelassen. Dieses Einlassen des Diaphragmas auf den Detektor selbst ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Im Bereich der inneren Kante der Abschirmung 12 ist eine Schulter zum Anliegen auf dem Rand des Detektors 9 eingebracht. Die Befestigung und Verbindung der Diaphragma-Abschirmung mit dem Detektor 9 erfolgt durch Verklebung, zum Beispiel mittels eines Klebstoffes des Typs EPO-TEK H70E.
- Wie man im Detail in der Fig. 4 sehen kann, ist diese Einlassung durch den Aufbau der Abschirmung selbst ermöglicht. In der Tat weist diese im Bereich der Ränder des Diaphragmas eine Schulter auf, die auf den Kanten des Detektionskreises zur Anordnung kommt.
- Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Diaphragma-Abschirmung 12 gemäß der Erfindung durch Galvanoformung hergestellt. Diese im übrigen bekannte Technik erlaubt die Herstellung von Teilen mit sehr kleinen Abmessungen bei einer hohen Präzision. Die Galvanoformung ist ein Verfahren zum Erhalt von direkt durch galvanische Ablagerung in einer Form gebildeten Teile. Weiterhin weist eine an dem Detektionskreis angebrachte Abschirmung ähnliche, nämlich leicht größere Abmessungen gegenüber dem Kreis auf, und in jeder Ausführungsform deutlich geringere als die Abschirmungen nach dem Stand der Technik, da in dem letzten Fall sie alle Bauelemente und insbesondere den Detektionskreis im eigentlichen Sinne den Auslese- und Auswertekreis, die Anschlußplatte und die kalte Platte umgeben müssen. Weiterhin ermöglicht die Wahl einer derartigen Herstellungsmethode die Herstellung von Teilen mit zwei verschiedenen Dicken wie die Diaphragma-Abschirmung gemäß der Erfindung. Tatsächlich weist der äußere Rand der letzteren eine typische Dicke von 100 Mikrometer auf, während der an dem Detektionskreis anliegende zentrale Bereich lediglich eine Dicke von 10 Mikrometer für einen rechteckigen Detektionskreis mit den Abmessungen 3 Millimeter x 8 Millimeter hat. Diese Ausgestaltung mit zwei Dicken erlaubt es, der Abschirmung bei einer minimalen Erhöhung der Masse eine gewisse Steifigkeit zu verleihen. Weiterhin erleichtert dies das Einfügen und die Anordnung der Abschirmung bei gleichzeitiger Erhöhung der Präzision der Anordnung, da diese lediglich in Bezug auf die Kanten des Detektionskreises erfolgt.
- Es ist weiterhin möglich, ausgehend von einem Verbund mehrerer Metalle die Abschirmung gemäß der Erfindung ebenso durch eine Technik der Galvanoformung herzustellen. In diesem Fall sind die verwendeten Metalle hauptsächlich Nickel, Kupfer, Silber oder Gold, wobei die Wahl unter den Metallen in Abhängigkeit der erforderlichen Eigenschaften jeder Art der Vorrichtung (Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten, Wärmeleitkoeffizienten) erfolgt. Wie bereits gesagt erlaubt das Verfahren der Galvanoformung gleichermaßen die Herstellung einer Abschirmung mit einer Verbundstruktur, die durch das Aufstapeln von verschiedenen Metallschichten gebildet ist.
- Schließlich können die durch Galvanoformung und gemäß der Erfindung hergestellten Abschirmungen zum Beispiel durch anodische Oxidation geschwärzt werden, was zusätzlich noch mehr die störenden Strahlungen verringert.
- Die vorliegende Erfindung führt zu zahlreichen Vorteilen gegenüber den bis jetzt bekannten Vorrichtungen.
- Als erstes erlaubt der Aufbau einer derartigen Abschirmung das Aufbringen der Abschirmung auf dem Detektionskreis vor dem Einbringen der Einheit in den Kryostaten. Weiterhin erlaubt die Erfindung die Ausrichtung und Anordnung der Abschirmung bezüglich dem Detektionsbereich an einer anderen Stelle als dem Kältefinger des Kryostatbehälters. Daraus ergibt sich einerseits eine große Einfachheit und große Freiheit bei der Ausführung und andererseits eine höhere Genauigkeit der Anordnung bezüglich dem Detektionsbereich, da die Ungenauigkeiten bezüglich des Kältefingers und der Einheit der Anschlußkeramiken und dem Auslese- und Auswertekreis somit ohne störenden Einfluß sind.
- Weiterhin erlaubt eine derartige Abschirmung, sich von seitlichen mechanischen Verbindungen zu dem Kältefinger des Kryostaten zu entledigen, so daß dieser seitliche Freiraum intakt und für jede weitere Nutzung und insbesondere Anschlußnutzung verfügbar bleibt.
- Das Unterdrücken des Raumes zwischen der Abschirmung und dem Detektionskreis ermöglicht die vollständige Abschirmung der störenden Strahlung für den so bedeckten Teil des Kreises, so daß zu dem Erhalt von Ergebnissen nahe der theoretischen Grenze hingeführt wird.
- Der innige Kontakt zwischen dem Detektionskreis und der Abschirmung verleiht der letzteren eine Temperatur sehr nahe der des Detektors. Dieses Ergebnis ist mit allen bis jetzt bekannten Vorrichtungen nicht erreichbar. Weiterhin stellt eine derartige, mit einer geringen Masse verbundene Vorrichtung eine schnellere Abnahme der Temperatur sicher.
- Weiterhin erlaubt die Herstellung einer derartigen Abschirmung durch die Technik der Galvanoformung die Herstellung einer Abschirmung mit einer hochgenau festgelegten Geometrie. Weiterhin ist die Dicke der durch Galvanoformung erhaltenen Maske vollständig kontrollierbar. Schließlich ermöglicht die Herstellung einer Maske mit zwei Dickenbereichen ein Einfügen und eine Selbstausrichtung der Abschirmung auf dem Detektionskreis.
- Die Art des Materials der Abschirmung ist gemäß dem die Abschirmung aufnehmenden System veränderbar. Man kann somit die verschiedenen Parameter, insbesondere den Ausdehnungskoeffizienten und die hohe Wärmeleitfähigkeit anpassen. Schließlich verringert die Herstellung derartiger Abschirmungen durch Galvanoformung in erheblichem Maße die Kosten und das Gewicht bei gleichzeitiger Erhöhung der Genauigkeit.
Claims (7)
1. Infrarot-Detektionsvorrichtung zum Betrieb bei
einer tiefen Temperatur zwischen 50 und 130 K mit
- einem mit einem Kältefinger (1) versehenen
Kryostaten zum Herstellen eines thermischen Austausches mit
einer Kältequelle,
- einer kalten Platte (2), die im wesentlichen
rechtwinklig zu dem Kältefinger (1) angeordnet ist und
im thermischen Austausch mit diesem steht,
- einem mit einen Anschlußkreis (3) verbundenen
Auslese- und Auswertekreis (8), der über der kalten
Platte (2) befestigt ist und mit der letzteren im
thermischen Austausch steht,
- einem Detektionskreis (9), der parallel zu dem
Auslese- und Auswertekreis (8) ist und mechanisch
befestigt sowie elektrisch und thermisch mit dem letzteren
mittels Mikrokugeln aus Indium (10) verbunden ist und
- einer mit einem ein Diaphragma bildendes Fenster
versehenen Abschirmung (12), die zwischen dem
Detektionskreis (9) und der Quelle der Infrarotstrahlung
angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (12) auf den
Detektionskreis (9) aufgelegt ist und nur mit diesem im
thermischen Austausch steht.
2. Infrarot-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (12) auf dem
Detektionskreis (9) angeordnet ist und auf die Kanten
des Kreises eingefügt ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet1 daß die Abschirmung (12) mit dem
Detektionskreis (9) durch Verklebung verbunden ist.
4. Infrarot-Detektionsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abschirmung (12) durch Galvanoformung eines einzigen
Metalles gebildet ist.
5. Infrarot-Detektionsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Struktur der Abschirmung (12) nach Art eines Verbundes ist,
der durch Galvanoformung mehrerer Metalle hergestellt
ist.
6. Infrarot-Detektionsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in der
Struktur der Abschirmung (12) eingehenden Metalle aus
der Nickel, Kupfer, Silber und Gold aufweisenden Gruppe
ausgewählt sind.
7. Infrarot-Detektionsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abschirmung (12) durch anodische Oxidation geschwärzt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8911287A FR2651315B1 (fr) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | Dispositif de detection infra-rouge. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69003498D1 DE69003498D1 (de) | 1993-10-28 |
DE69003498T2 true DE69003498T2 (de) | 1994-01-13 |
Family
ID=9384934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE90420370T Expired - Fee Related DE69003498T2 (de) | 1989-08-22 | 1990-08-07 | Vorrichtung zum Infrarotnachweis. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5103097A (de) |
EP (1) | EP0419371B1 (de) |
DE (1) | DE69003498T2 (de) |
FR (1) | FR2651315B1 (de) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05326988A (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検出器 |
USRE35333E (en) * | 1992-05-19 | 1996-09-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared detector |
US5466943A (en) * | 1993-09-16 | 1995-11-14 | Hughes Aircraft Company | Evacuated testing device having calibrated infrared source |
FR2715250B1 (fr) * | 1994-01-19 | 1996-04-05 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif tridimensionnel de détection de rayonnement et procédé de fabrication de ce dispositif. |
FR2729757A1 (fr) * | 1995-01-20 | 1996-07-26 | Sofradir | Dispositif de detection d'ondes electromagnetiques, et notamment de rayonnements infra-rouges |
FR2737566B1 (fr) * | 1995-08-02 | 1997-09-19 | Sofradir | Procede pour realiser l'assemblage d'un bloc de detection d'ondes electromagnetiques, notamment infrarouges, avec un support conducteur thermique, et detecteur d'ondes electromagnetiques mettant en oeuvre ce procede |
GB2326029A (en) * | 1997-06-03 | 1998-12-09 | Marconi Gec Ltd | Cryogenic electronic assembly with stripline connection and adjustment means |
FR2991812B1 (fr) * | 2012-06-08 | 2015-12-25 | Soc Fr Detecteurs Infrarouges Sofradir | Dispositif de detection refroidi avec table froide amelioree |
US11079281B2 (en) * | 2019-01-17 | 2021-08-03 | Uvia Group Llc | Cold stage actuation of optical elements including an optical light shield and a lenslet array connected to a cold finger |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3259865A (en) * | 1964-01-06 | 1966-07-05 | Micro State Electronics Corp | Dewar for cryogenic cooling of solid state device |
US3529865A (en) * | 1967-10-02 | 1970-09-22 | Burlington Industries Inc | Fabric and method of producing same |
US3963926A (en) * | 1975-01-09 | 1976-06-15 | Texas Instruments Incorporated | Detector cold shield |
US4253022A (en) * | 1979-05-08 | 1981-02-24 | Texas Instruments Incorporated | Infrared detector array assembly with attached optical microphonics filter |
JPS5762569A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-15 | Fujitsu Ltd | Cooling type photoelectric converter |
JPS5786016A (en) * | 1980-11-17 | 1982-05-28 | Fujitsu Ltd | Infrared rays detector |
JPS57142526A (en) * | 1981-02-27 | 1982-09-03 | Fujitsu Ltd | Infrared detector |
US4446372A (en) * | 1981-07-01 | 1984-05-01 | Honeywell Inc. | Detector cold shield |
US4443303A (en) * | 1982-09-29 | 1984-04-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of making cold shield and antireflector for infrared detector array and product thereof |
US4488414A (en) * | 1983-10-03 | 1984-12-18 | Honeywell Inc. | Disc detector assembly |
JPS61137028A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Toshiba Corp | 赤外線検知冷却装置 |
FR2577073B1 (fr) * | 1985-02-06 | 1987-09-25 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif matriciel de detection d'un rayonnement lumineux a ecrans froids individuels integres dans un substrat et son procede de fabrication |
US4766316A (en) * | 1985-08-07 | 1988-08-23 | Honeywell Inc. | Disc detector assembly having vacuum chamber |
JPS62201325A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-09-05 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知器 |
EP0293094B1 (de) * | 1987-05-26 | 1993-11-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Strahlungsdetektor |
FR2629912B1 (fr) * | 1988-08-05 | 1992-01-10 | Detecteurs Infrarouges Ste Fse | Dispositif de detection infra-rouge fonctionnant a basse temperature |
US4914299A (en) * | 1988-11-09 | 1990-04-03 | Honeywell Inc. | Glass cold shield |
FR2646559B1 (fr) * | 1989-04-28 | 1991-07-05 | Commissariat Energie Atomique | Systeme de mesure constitue d'un circuit de detection d'un rayonnement, d'un circuit de lecture et d'un support tel qu'un doigt froid de cryostat |
-
1989
- 1989-08-22 FR FR8911287A patent/FR2651315B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-08-07 EP EP90420370A patent/EP0419371B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-07 DE DE90420370T patent/DE69003498T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-17 US US07/569,006 patent/US5103097A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0419371A1 (de) | 1991-03-27 |
FR2651315B1 (fr) | 1991-11-15 |
EP0419371B1 (de) | 1993-09-22 |
US5103097A (en) | 1992-04-07 |
FR2651315A1 (fr) | 1991-03-01 |
DE69003498D1 (de) | 1993-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69028046T2 (de) | Strahlungsabschirmung für thermoelektrisch gekühlte Infrarotdetektoren | |
DE3314996C2 (de) | ||
DE3786861T2 (de) | Halbleiteranordnung mit Gehäuse mit Kühlungsmitteln. | |
DE68917231T2 (de) | Sondenkarte, Verfahren zur Messung eines zu messenden Teiles mit derselben und elektrischer Schaltungsteil. | |
DE69113005T2 (de) | Verzerrungsarme, schnell kühlbare Plattform für den Bildebenenarray in IR-Detektor-Dewaranordnungen. | |
DE69003498T2 (de) | Vorrichtung zum Infrarotnachweis. | |
DE4102524A1 (de) | Infrarotsensor | |
DE69202625T2 (de) | Elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung. | |
DE3856562T2 (de) | Verbindungsstruktur zwischen Bauelementen für Halbleiterapparat | |
DE2937050C2 (de) | ||
EP0490807A2 (de) | Ternäres Aktivlot auf der Basis einer Zirconium/Nickel-Legierung | |
DE69021772T2 (de) | Piezoelektrischer Beschleunigungsmessfühler. | |
DE19923960C2 (de) | Infrarotsensor | |
EP0193127A1 (de) | Filmmontierter Schaltkreis und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE1514055A1 (de) | Kuehlvorrichtung mit mindestens zwei zueinander parallel verlaufenden Kuehlblechen,insbesondere fuer Injektionslaser | |
DE102018211802A1 (de) | Befestigungsanordnung für lichtemittierende Elemente und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE112009000555T5 (de) | Isolationsträger und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2000101A1 (de) | Immersionsbolometer | |
DE68928426T2 (de) | Pyroelektronisches Infrarot-Sensorelement | |
DE69312568T2 (de) | Infrarotdetektor | |
DE69325853T2 (de) | Verpackung und Zusammenbau von Infrarot-Bildaufnehmern | |
DE4091364C1 (de) | ||
DE3440109A1 (de) | Verfahren zur herstellung verformbarer vielfach-verbindungen fuer den elektrischen anschluss mikroelektronischer bauelemente und nach diesem verfahren hergestellte vielfachverbindungen | |
EP0193128A2 (de) | Filmmontierter Schaltkreis und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3035933A1 (de) | Pyroelektrischer detektor sowie verfahren zur herstellung eines solchen detektors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |