DE69216463T2 - Thermischer Photodetektor und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Photodetektor wie etwa einen hochempfindlichen Infrarotdetektor oder dgl. zum Gebrauch bei der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FT-IR) oder dgl.
• Als hochempfindlicher Infrarotdetektor des bei Raumtemperatur arbeitenden Typs für die FT-IR wird ein pyroelektrischer Infrarotdetektor verwendet. Besonders verbreitet ist der Gebrauch eines pyroelektrischen Infrarotdetektors, der mit einem pyroelektrischen Kristall des TGS-(Triglycin-Sulfat)-Systems wie etwa D-TGS, LA-TGS, DLA-TGS oder dgl. arbeitet, der einen hohen pyroelektrischen Koeffizienten aufweist.
• Ein pyroelektrisches Element wird in einem hochempfindlichen Infrarotdetektor aus folgenden Gründen verwendet. Bei einem Infrarotdetektorelement des Quantentyps, das mit einem Halbleiter oder dgl. arbeitet, ist der Bandabstand klein, so daß der Einfluß eines Dunkelstroms groß ist. Infolgedessen läßt sich keine gute Empfindlichkeit erreichen, wenn ein solches Element nicht mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird. Ferner ist der Wellenlängenbereich, der mit einem solchen hochempfindlichen Element ermittelt werden kann, auf einen Bereich unter 14 µm begrenzt.
• Bei Kristallen des TGS-Systems beträgt die Curie-Temperatur Tc etwa 60ºC selbst bei DLA-TGS, das die höchste Curie-Temperatur aller TGS-System-Kristalle aufweist. Bei einem solchen Kristall liegt die Temperatur, bei der die Empfindlichkeit stabilisiert ist, in einem engen Bereich zwischen 24 und 36 ºC. Es ist daher unbedingt erforderlich, die Temperatur eines pyroelektrischen Kristalls zu regeln. Ein pyroelektrischer Infrarotdetektor ist Bestandteil eines thermischen Photodetektors, der geeignet ist, feine Temperaturveränderungen infolge des Einfalls von Infrarotstrahlung (Hitzewelle) auf den pyroelektrischen Kristall zu ermitteln. Infolgedessen treten dann, wenn der pyroelektrische Kristall in der gleichen Weise gekühlt wird wie ein Quantendetektorelement, ungünstige Auswirkungen auf wie etwa eine Verringerung der Empfindlichkeit, vermischte Geräusche oder dgl.
• Genauer gesagt, wird bei einem Detektorelement des Quantentyps ein Kühlungsverfahren nur zu dem Zweck angewandt, die Wärmequantität des Elements auf wirksame Weise so freizusetzen, daß die Temperatur des Elements auf einem vorbestimmten Wert oder darunter gehalten wird. Wird jedoch ein solches Kühlverfahren lediglich auf ein pyroelektrisches Detektorelement angewandt, das selbst dazu dient, eine Wärmeenergie zu ermitteln, wird die Ansprechempfindlichkeit des Detektorelements herabgesetzt. Im schlimmsten Fall treten Umstände ein, unter denen der Detektor wegen des durch die Temperatur regelschaltung verursachten Geräusches keine Wärmeenergie mehr ermitteln kann.
• In solchen Fällen werden üblicherweise folgende Vorkehrungen getroffen. Obwohl die Funktion des FT-IR-Gerätes in ihrer Gesamtheit vermindert ist, wird das optische System des FT-IR gestoppt, so daß die Kristalltemperatur selbst dann 36ºC nicht überschreitet, wenn die auf einen pyroelektrischen Detektor einfallende Lichtmenge maximiert wird. Alternativ wird die Temperatur des pyroelektrischen Detektors indirekt von einem etwas entfernten Ort aus geregelt.
• Die EP-A-O 270 299 offenbart eine Temperaturfühleranordnung, die ein thermisches Photodetektorelement umfaßt, das auf einem Tragteil montiert ist. Das Tragteil besteht aus einem Material mit relativ geringer Wärmeleitung und ist außerdem mit einer Unterlage verbunden, die eine Peltier-Erwärmungs/Kühlungs-Einrichtung zum Regeln der Temperatur umfaßt.
• Fig. 5 zeigt ein Beispiel bekannter Art für eine solche Temperaturregeleinrichtung. Bei dieser Konstruktion ist ein Temperaturregelungsmedium 52 am Umfang einer Seitenwand einer Umschließung 511, die einen pyroelektrischen Detektor 51 umgibt, durch Aufkleben befestigt, und ein Peltier-Element 53, das als Temperaturregeleinrichtung dient, ist am anderen Ende des Regelungsmediums 52 angeordnet. Somit wird die Temperatur des pyroelektrischen Kristalls des pyroelektrischen Detektors 51 indirekt geregelt.
• Eine hochgradig präzise und stabile Temperaturregelung läßt sich jedoch mit Hilfe der Anordnung nach Fig. 5 aus folgenden Gründen nicht immer sicherstellen. Mehrere Detektorbaugruppen, die jeweils die Zeitregelkonstruktion nach Fig. 5 aufweisen, unterscheiden sich voneinander hinsichtlich der thermischen Leitfähigkeit und der thermischen Zeitkonstante zwischen den Detektoren und den Detektorumschließungen 511. Ferner sind die thermischen Kontaktflächen zwischen dem pyroelektrischen Detektor 51 und dem Medium 52 sowie zwischen dem Peltier-Element 53 und dem Medium 52 groß. Infolgedessen unterscheiden sich mehrere Detektorbaugruppen voneinander hinsichtlich der thermischen Kontakte (thermischen Widerstände) zwischen den pyroelektrischen Detektoren 51 und den Medien 52 sowie zwischen den Peltier-Elementen 53 und den Medien 52. Somit sind die betreffenden Detektorbaugruppen nicht gut reproduzierbar.
• Andererseits werden folgende Beispiele üblicherweise für eine Konstruktion vorgeschlagen, bei der die verbesserte Empfindlichkeit eines pyroelektrischen Detektors berücksichtigt ist (eine Konstruktion, bei der die Wärmeentweichung aus einem pyroelektrischen Element minimiert ist). Wie in Fig. 6(a) gezeigt, besitzt eine Unterstützungs-Basisplatte 62 eines pyroelektrischen Elements 610 eine durch Ätzen ausgebildete Öffnung 621, so daß die Unterseite des Lichteinfallabschnitts (wo die Elektroden 611 ausgebildet sind) hohl ist, um eine thermische Diffusion zu verhindern. Wie in Fig. 6(b) gezeigt, ist ein pyroelektrisches Element 710 auf einem Rahmen 72 angeordnet, der vier Beine aufweist, um eine thermische Diffusion zu verhindern.
• Wird eine solche Konstruktion bei einem pyroelektrischen Detektorelement mit einem Kristall des TGS-Systems verwendet, kann die Temperatur des Elements nicht in einem vorbestimmten Bereich geregelt werden, so daß das Element nicht auf normale Weise betätigt werden kann. Um ein pyroelektrisches Detektorelement mit einem Kristall des TGS-Systems mit guter Empfindlichkeit zu betätigen, ist es erforderlich, das Element in einem geeigneten Ausmaß mit dem Temperaturregelungsmedium zu verbinden. Für diesen Zweck sollte ein solches thermisches Verbindungsmedium von hochgradig präziser Konstruktion mit guter Reproduzierbarkeit sein.
• Gemäß der in Fig. 6(a) gezeigten Konstruktion besteht die Basisplatte 62 aus MgO oder dgl., und die Öffnung 621 wird durch Ätzen der Basisplatte 62 mit Phosphor ausgebildet. Die auf diese Weise durch Ätzen erzeugte Öffnung zeigt jedoch keine gute Präzision hinsichtlich ihrer Dimensionen.
• Zur Herstellung der Konstruktion nach Fig. 6(b) wird ein Arbeitsschritt benötigt, bei dem ein sehr kleines pyroelektrisches Element (mit einer Größe von etwa 3 mm und einer Dicke von etwa 10 µm) 710 auf den mit vier Beinen versehenen Rahmen 72 aufgebracht wird. Es ist nicht leicht, einen solchen Schritt automatisch durchzuführen, ohne daß das Element beschädigt wird. Daher ist die in Fig. 6(b) gezeigte Konstruktion nicht geeignet für die Massenproduktion.
• Fig. 1 zeigt die Konstruktion der Hauptteile eines thermischen Photodetektors nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei (a) und (b) einen Grundriß bzw. eine Seitenansicht zeigen;
• Fig. 2 zeigt den allgemeinen Aufbau des thermischen Photodetektors nach Fig. 1, wobei (a) und (b) einen Grundriß bzw. eine Seitenansicht darstellen;
• Fig. 3(a) bis (g) veranschaulichen die Schritte eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 4(a) bis (d) veranschaulichen die Schritte eines Herstellungsverfahrens nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 5 ist eine Ansicht eines Beispiels einer Temperaturregelvorrichtung bekannter Art für einen pyroelektrischen Detektor; und
• Fig. 6(a) und (b) zeigen Beispiele bekannter Art für den allgemeinen Aufbau eines Tragteils für einen pyroelektrischen Detektor.
Kurzbeschreibung der Erfindung
• Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen definiert, auf die nunmehr Bezug zu nehmen ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermischen Photodetektor zu schaffen, der imstande ist, mit hoher Präzision die Temperatur eines thermischen Photodetektorelements wie etwa eines pyroelektrischen Elements in einem vorbestimmten Bereich zu regeln.
• Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, umfaßt der thermische Photodetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ein thermisches Photodetektorelement und ein Tragteil aus lichtempfindlichem Glas zur Unterstützung des thermischen Photodetektorelements, wobei das Tragteil mit einer Unterlage thermisch verbunden und auf ihr montiert ist, deren Temperatur auf einen vorbestimmten Wert eingeregelt ist. Das Tragteil, das das Element mit der temperaturgeregelten Unterlage verbindet, ist so angeordnet, daß es die Menge der Wärmeübertragung von dem Element zu der Unterlage präzise auf einen vorbestimmten Pegel begrenzt. Das heißt, die Maße des Tragteils sind so genau festgelegt, daß eine solche Begrenzung der Wärmeübertragung erreicht wird.
• Bei dem Detektor nach der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur der Unterlage auf den niedrigsten Wert eines Temperaturbereichs eingeregelt, in dem die Ansprechempfindlichkeit des thermischen Photodetektorelements stabilisiert ist. Ferner werden die jeweiligen Maße des Tragteils derart vorbestimmt, daß die Quantität der Wärmeübertragung in einem durch das Tragteil gebildeten Wärmeleitungsweg gleich derjenigen Quantität der Wärmeleitung ist, die die Temperatur des thermischen Photodetektorelements auf den höchsten Wert in einem Temperaturbereich begrenzt, in dem die Ansprechempfindlichkeit des Elements in einem Zeitpunkt stabilisiert ist, in dem eine maximale Lichtmenge in einem zu ermittelnden Bereich konstant auf den Lichteinfallabschnitt des thermischen Photodetektorelements auftrifft. Hierdurch wird ermöglicht, daß das thermische Photodetektorelement in einem Temperaturbereich arbeitet, in dem die Ansprechempfindlichkeit des Elements stabilisiert ist.
• Werden Vorkehrungen getroffen, um die Menge der Wärmeübertragung in dem durch das Tragteil gebildeten Wärmeleitungsweg zu steigern, kann die Temperatur des Elements in einem engeren Temperaturbereich geregelt werden. Dies gilt jedoch aus folgendem Grund als weniger günstig. Bei einem thermischen Photodetektorelement, das ein Detektorelement vom pyroelektrischen Typ zum Ermitteln der Variationen des einfallenden Lichtes und der nachfolgenden Variationen der Elementtemperatur umfaßt, wird die Ansprechempfindlichkeit des Elements mit zunehmender Wärmeübertragungsmenge verringert.
• Das Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des thermischen Photodetektors mit dem oben genannten Aufbau und umfaßt folgende Schritte: Belichten einer lichtempfindlichen Glasplatte, deren Dicke der Höhe des Tragteils eines herzustellenden thermischen Photodetektors entspricht, wobei die Belichtung mit Hilfe einer Maske mit einem Lichtabschirmungsabschnitt erfolgt, dessen Form derjenigen des Querschnitts des Tragteils entspricht; Aufkleben der lichtempfindlichen Glasplatte mit Hilfe von Klebstoff auf eine pyroelektrische Kristallplatte, die auf einer Seite mit einer Elektrode zum Entnehmen eines Signals versehen ist, wobei die die Elektrode tragende Seite der pyroelektrischen Kristallplatte der lichtempfindlichen Glasplatte gegenüberliegt; Polieren der der verklebten Seite gegenüberliegenden Seite der pyroelektrischen Kristallplatte, um hierdurch die Dicke der pyroelektrischen Kristallplatte zu reduzieren; sowie Entfernen mit Hilfe einer Ätzung des belichteten Abschnitts der lichtempfindlichen Glasplatte, der durch die Belichtung ausgebildet worden ist.
• Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird als Material für das Tragteil eine lichtempfindliche Glasplatte verwendet, deren belichteter Abschnitt durch Ätzen mit hoher Präzision entfernt werden kann. Somit kann ein hochgradig präzises Tragteil mit guter Reproduzierbarkeit hergestellt werden. Ferner kann, da das Tragteil durch Ätzen ausgebildet werden kann, der Detektor nach der vorliegenden Erfindung in Massenproduktion hergestellt werden.
• Um einen pyroelektrischen Kristallkörper als hochempfindliches Photodetektorelement verwenden zu können, ist es erforderlich, daß die Dicke des pyroelektrischen Kristallkörpers etwa 10 µm beträgt. Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird ein pyroelektrischer Kristall durch Aufkleben an der kein Loch aufweisenden Glasplatte befestigt und poliert, woraufhin ein Loch ausgebildet wird, ohne daß der Kristall beschädigt wird. Somit wird der Schritt zur Regelung der Dicke vereinfacht.
• In der nachfolgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, die bevorzugte Ausführungsformen darstellen.
• Wie in Fig. 2(a) und (b) gezeigt, wird ein pyroelektrisches Element 1 auf einer hybriden integrierten Schaltungsplatte (im folgenden als HIC-Platte bezeichnet) 3 in einer vorbestimmten Position montiert. An einem Ende der HIC-Platte 3 wird ein Peltier-Element 4 durch Aufkleben befestigt, und ein Temperaturdetektorelement 5 wird zwischen dem Peltier- Element 4 und dem pyroelektrischen Element 1 angeordnet. Als Temperaturdetektorelement 5 wird ein Element verwendet, das eng mit der HIC-Platte 3 verklebt werden kann und das die Temperatur der HIC-Platte 3 genau ermittelt (z.B. das von der ANALOG DEVICES INCORPORATED hergestellte "AD590").
• Das Peltier-Element 4 ist auf seiner Wärmeableitungsseite durch einen netzartigen Körper 6 aus Kupfer thermisch mit einem Punkt verbunden, der eine große Wärmekapazität besitzt. Somit kann die Temperatur der HIC-Platte 3 durch das Peltier- Element 4 und das Temperaturdetektorelement 5 genau auf beispielsweise 24ºC eingeregelt werden. Eine Vorverstärkerschaltung (nicht gezeigt) ist auf der HIC-Platte so montiert, daß sie den das pyroelektrische Element 1 tragenden Abschnitt umgibt. Die Vorverstärkerschaltung dient dazu, ein Ausgangssignal des pyroelektrischen Elements 1 zu verarbeiten. Es ist auch eine gegen Licht und Geräusch schützende Abdeckung 7 vorhanden.
• Wie in Fig. 1(a) und (b) gezeigt, ist das pyroelektrische Element 1 so angeordnet, daß kreisrunde Elektroden 11, 12 auf einem pyroelektrischen Kristallkörper (DLA-TGS) 10 in vertikal gegenüberliegenden Positionen seines mittleren Teils ausgebildet sind, die als Lichtaufnahmeabschnitt 13 dienen. Das pyroelektrische Element 1 wird durch ein Tragteil 2 aus lichtempfindlichem Glas unterstützt und steht durch das Tragteil 2 mit der HIC-Platte in thermischer Verbindung.
• Das Tragteil 2 ist in seinem Mittelteil mit einer zylindrischen Öffnung 21 versehen, damit durch diese die Thermodiffusion im Lichtaufnahmeabschnitt 13 des pyroelektrischen Elements 1 abgehalten wird. Unter Berücksichtigung der thermischen Leitfähigkeit des lichtempfindlichen Glases und des pyroelektrischen Elements werden Form und Größe der jeweiligen oben genannten Bauteile so gewählt, daß die Quantität der Wärmeleitung in dem Wärmeleitungsweg von dem pyroelektrischen Element 1 zu der HIC-Platte 3, der durch das Tragteil 2 gebildet wird, gleich einer solchen Quantität ist, daß dann, wenn eine maximale Lichtmenge konstant auf den Lichtaufnahmeabschnitt 13 des pyroelektrischen Elements 1 auf trifft, die Höchsttemperatur des Elements auf 36ºC begrenzt wird.
• Bei der oben beschriebenen Anordnung sollte folgender Punkt beachtet werden. Wenn kein Licht auf das pyroelektrische Element 1 fällt, wird die Temperatur des Elements auf der geregelten Temperatur der HIC-Platte, d.h. 24ºC, gehalten, und wenn eine maximale Lichtmenge konstant auf das pyroelektrische Element 1 auftrifft, wird die Temperatur des Elements auf 36 ºC gehalten. Mit anderen Worten, die Temperatur des Elements variiert mit der einfallenden Lichtmenge in einem Bereich von 24 bis 36 ºC. Genauer gesagt, die Temperatur des pyroelektrischen Elements 1 kann stets genau in einem solchen Bereich eingeregelt werden, daß die Ansprechempfindlichkeit des pyroelektrischen Kristallkörpers (DLA-TGS) stabilisiert wird.
• Bei der oben beschriebenen Anordnung wird die Größe des empfindlichen Abschnitts des pyroelektrischen Elements durch die Elektrodenfläche bestimmt, die mit Hilfe eines Bedampfungsverfahrens unter Verwendung einer Metallmaske genau festgelegt werden kann. Wird lichtempfindliches Glas benutzt, kann das Tragteil mit hoher Präzision hinsichtlich seiner Höhe, der Größe des darin ausgebildeten Loches und der Entfernung zwischen dem Loch und dem empfindlichen Abschnitt des pyroelektrischen Elements hergestellt werden. Die thermische Verbindung zwischen dem empfindlichen Abschnitt und der HIC-Platte ist gut reproduzierbar. Außerdem sind die Ausmaße der HIC-Platte 3 größer als diejenigen des pyroelektrischen Elements 1, so daß die Temperatur der HIC- Platte 3 genau geregelt werden kann. Dies ist ebenfalls ein Punkt, der Beachtung verdient.
• Bei der beschriebenen Anordnung ist die HIC-Platte 3 größer als das pyroelektrische Element 1, doch die Platte selbst weist keine große Wärmekapazität auf. Infolgedessen kann die Regelung der Plattentemperatur mittels des Peltier- Elements 4 mit geringer elektrischer Energie stabil durchgeführt werden. Da außerdem das pyroelektrische Element 1, die Vorverstärkerschaltung, die Temperaturregelschaltung und dgl. auf der HIC-Platte 3 montiert sind, kann der gesamte Detektor in einem Modul untergebracht werden. Ferner läßt sich der Modul in vorteilhafter Weise in Kompaktbauweise herstellen.
• Bei der genannten Ausführungsform ist das pyroelektrische Element 1 durch das Tragteil 2 mit der HIC-Platte 3 thermisch verbunden, deren Temperatur geregelt wird. Alternativ kann das pyroelektrische Element 1 durch das aus einem geeigneten wärmeleitenden Material bestehende Tragteil 2 mit einem Kühlkörper thermisch verbunden sein, dessen Temperatur durch Erwärmungs und Kühleinrichtungen geregelt wird. Als Material für das Tragteil 2 eignet sich anstelle von lichtempfindlichem Glas auch eine Substanz wie gewöhnliches Glas, Harz unter Einschluß von Kunststoff oder dgl., das eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist und sich mit hoher Präzision bearbeiten läßt.
• Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Detektors mit Hilfe der oben erwähnten Anordnung anhand von Fig. 3(a) bis (g) beschrieben.
• Wie in Fig. 3(a) gezeigt, wird eine lichtempfindliche Glasplatte 121 unter Benutzung der Maske 80 einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt. Anschließend werden gemäß Fig. 3(b) belichtete Abschnitte 122 geformt, die später entfernt werden, um mit hoher Präzision Löcher auszubilden. (Die Wärmeleitung variiert mit der Größe der Löcher.)
• Wie in Fig. 3(c) gezeigt, ist ein pyroelektrischer Kristallkörper 110 auf einer Seite mit Elektroden 12 zum Entnehmen von Signalen versehen. Gemäß Fig. 3(d) wird diejenige Fläche des pyroelektrischen Kristallkörpers 110, auf der sich die Elektroden 12 befinden, mit Hilfe von Klebstoff an der lichtempfindlichen Glasplatte 121 befestigt, die dem Licht aus gesetzt worden ist. Bei diesem Schritt werden die Klebstoffe zuvor gleichmäßig auf die gesamte Fläche der lichtempfindlichen Glasplatte 121 und/oder des pyroelektrischen Kristallkörpers 110 aufgetragen, die miteinander verklebt werden sollen.
• Nachdem die Klebstoffe fest geworden sind, wird die Oberseite des pyroelektrischen Kristallkörpers 110 poliert, so daß der pyroelektrische Kristallkörper 110 eine Dicke von etwa 10 µm erhält, wie in Fig. 3(e) gezeigt. Nunmehr wird der pyroelektrische Kristallkörper 110 in Stücke aufgeteilt, um pyroelektrische Kristallkörper 110 mit der in Fig. 3(f) gezeigten Form auszubilden. Anschließend wird die lichtempfindliche Glasplatte 121 auf ihrer Oberseite mit Wachs 90 abgedeckt, um die pyroelektrischen Kristallkörper 10 zu schützen
• Die belichteten Abschnitte 122 werden mit fünfprozentigem Fluorwasserstoff (HF) geätzt. Beim Ätzen dienen die Klebstoffe zwischen der lichtempfindlichen Glasplatte 121 und dem pyroelektrischen Kristallkörper 110 zur Dämmung. Auf diese Weise werden Tragteile 2 ausgebildet, die unterhalb der Elektroden 12 zylindrische hohle Abschnitte 21 aufweisen, wie in Fig. (g) gezeigt.
• Nunmehr wird das Wachs 90 entfernt, und es werden Elektroden in den den Elektroden 12 gegenüberliegenden Positionen der pyroelektrischen Kristallkörper 10 ausgebildet. Die Tragteile 2 werden voneinander getrennt, wodurch pyroelektrische Elemente 1 entstehen, deren jedes die in Fig. 1 gezeigte Anordnung aufweist.
• Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren sollten folgende Punkte besonders beachtet werden. Als Material für die Tragteile 2 wird lichtempfindliches Glas verwendet, des sen belichtete Abschnitte mit hoher Präzision geätzt werden können. Es ist daher möglich, hochgradig präzise Tragteile mit guter Reproduzierbarkeit herzustellen. Da außerdem die Tragteile durch Ätzen ausgebildet werden können, eignen sich die Detektoren für die Massenproduktion.
• Für die Verwendung eines pyroelektrischen Kristallkörpers als hochempfindliches Photodetektorelement ist es erforderlich, daß die Dicke des pyroelektrischen Kristallkörpers weniger als 10 µm beträgt. Gemäß dem Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird eine solche Dicke durch Polieren einer an einer starren Glasplatte durch Aufkleben befestigten pyroelektrischen Kristallplatte erreicht. Somit wird der Schritt zur Ausbildung der Dicke auf vorteilhafte Weise vereinfacht.
• Bei lichtempfindlichem Glas ist die Ätzgeschwindigkeit in den belichteten Abschnitten merkbar höher als in den nicht belichteten Abschnitten. Infolgedessen können ausschließlich die belichteten Teile selektiv mittels eines Ätzmittels wie HF oder dgl. behandelt werden. Somit lassen sich durch Anwendung einer Photolithographie-Technik bei der Belichtung hochgradig präzise Tragteile herstellen.
• Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand von Fig. 4(a) bis (d) beschrieben.
• Wie in Fig. 4(a) gezeigt, wird eine lichtempfindliche Glasplatte 211 unter Verwendung einer Maske belichtet, um belichtete Abschnitte 212 in anderen Teilen der Glasplatte 211 auszubilden als in denen, die als Detektortragteile dienen sollen. Anschließend wird die Glasplatte 211 auf einer Seite mit Wachs 91 abgedeckt, und die belichteten Abschnitte 212 werden auf eine vorbestimmte Tiefe geätzt, wie in Fig. 4(b) gezeigt.
• Gemäß Fig. 4(c) werden pyroelektrische Elemente 210 auf die Glasplatte 211 aufgebracht. Das Wachs 91 wird zuerst entfernt, und die verbleibenden belichteten Abschnitte 212 werden dann durch Ätzen entfernt, so daß Tragteile 202 ausgebildet werden, wie in Fig. 4(d) gezeigt. Bei diesem Ätzschritt kann diejenige Seite der Glasplatte 211, auf die die pyroelektrischen Elemente 210 aufgesetzt werden, mit Wachs geschützt werden. Alternativ kann der Schritt (d) fortgelassen werden.
• Die beschriebene Ausführungsform umfaßt immer noch den Schritt des Aufsetzens der pyroelektrischen Elemente 210 auf die Glasplatte 211. Bei diesem Schritt sind jedoch die einzelnen Tragteile 202 nicht voneinander getrennt. Infolgedessen kann der Schritt des Aufsetzens der Elemente leichter durchgeführt werden als üblich. Somit kann auch die Konstruktion nach Fig. 6(a), die weiter oben erwähnt wurde, verwirklicht werden.
• Bei dem Herstellungsverfahren nach dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel können nach dem Aufbringen der pyroelektrischen Elemente 210 auf die Oberseite der Glasplatte 211 bei dem Schritt (a) die belichteten Abschnitte 212 entfernt werden, so daß ein Tragteil mit vier Beinen für jedes der pyroelektrischen Elemente 210 ausgebildet wird. In diesem Fall kann der mühsame Arbeitsschritt des Aufsetzens der pyroelektrischen Elemente 210 auf die Tragteile fortfallen.

Claims (12)

1. Thermischer Photodetektor (1) mit:

einem thermischen Photodetektorelement (13); und

einem Tragteil (2) zum Unterstützen des genannten thermischen Photodetektorelements,

wobei das genannte Tragteil aus einem Material mit relativ geringer Wärmeleitung sowie auch in einer Form hergestellt ist, die die Wärmeleitung minimiert, und

wobei das genannte Tragteil mit einer Unterlage (3) thermisch verbunden und auf ihr montiert ist, deren Temperatur auf einen vorbestimmten Wert eingeregelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Photodetektorelement (13) ein pyroelektrisches Element ist und daß das Tragteil (2) aus lichtempfindlichem Glas besteht.

2. Thermischer Photodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das pyroelektrische Element (13) ein Element ist, das mit einem pyroelektrischen kristall eines TGS-(Triglycin-Sulfat)-Systems arbeitet.

3. Thermischer Photodetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Tragteils so festgesetzt ist, daß die Menge der Wärmeübertragung in einem Wärmeleitungsweg von dem thermischen Photodetektorelement zu der Unterlage einer vorbestimmten Menge entspricht.

4. Thermischer Photodetektor nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage ein Kühlkörper ist, der mit Erwärmungs- und Kühleinrichtungen thermisch verbunden ist.

5. Thermischer Photodetektor nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage eine hybride integrierte Schaltungsplatte ist, auf der ein Peltier-Element montiert ist.

6. Thermischer Photodetektor nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Unterlage und die Wärmeleitung des Tragteils so gewählt sind, daß das Photodetektorelement innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs gehalten wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines thermischen Photodetektors, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) daß ein ausgewählter Abschnitt der lichtempfindlichen Glasplatte dem Licht ausgesetzt wird,

(b) daß die lichtempfindliche Glasplatte mit einer pyroelektrischen Kristallplatte abgedeckt wird, wobei die Kristallplatte auf einer Seite mit einer Elektrode zum Entnehmen eines Signals versehen ist, wobei diese Seite der Glasplatte zugewandt ist, und

(c) daß der dem Licht ausgesetzte Abschnitt der Glasplatte mindestens teilweise durch Ätzen entfernt wird, um ein Tragteil für die Kristallplatte auszubilden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch den Schritt (d), daß die Außenfläche der Kristallplatte poliert wird, um die Dicke der Kristallplatte zu verringern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke auf annähernd 10 Mikrometer reduziert wird.

10. Verfahren nach jedem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Belichten eines ausgewählten Abschnitts der Glasplatte eine Maske zwischen der Lichtquelle und der Glasplatte während der Lichteinwirkung vorgesehen wird.

11. Verfahren nach jedem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abdecken der Glasplatte mit der Kristallplatte die Platten mittels eines Klebstoffs aneinander befestigt werden.

12. Verfahren nach jedem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere thermische photodetektoren gleichzeitig hergestellt werden, wobei mehrere ausgewählte Abschnitte der Glasplatte dem Licht ausgesetzt und geätzt werden, sowie durch den weiteren Schritt (e), bei dem die resultierenden Photodetektoren voneinander getrennt werden.