FR2507317A1

FR2507317A1 - Detecteur pyroelectrique et procede de fonctionnement

Info

Publication number: FR2507317A1
Application number: FR8209779A
Authority: FR
Inventors: Andrew Alfred Turnbull
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1982-06-04
Publication date: 1982-12-10
Also published as: JPS57211285A; FR2507317B1; US4469943A; JPH027193B2; DE3220497A1; GB2100058A; GB2100058B; DE3220497C2

Abstract

AFIN D'AMELIORER LA PUISSANCE EQUIVALENTE DE BRUIT (EN ANGLAIS NOISE EQUIVALENT POWER) D'UN DETECTEUR PYROELECTRIQUE COMPORTANT UN ELEMENT 1 EN MATERIAU PYROELECTRIQUE, LE DETECTEUR REPOND AUX VARIATIONS EN FONCTION DU TEMPS DANS L'INTENSITE DE RAYONNEMENT INCIDENT SUR UNE REGION SUPERFICIELLE ACTIVE DU DETECTEUR SUPERIEURE A LA SUPERFICIE DE LA FACE PRINCIPALE DE L'ELEMENT 1, ET PRESENTE DES MOYENS DE DIFFUSION THERMIQUE 10 PERMETTANT DE CONDUIRE A L'ELEMENT 1 DE L'ENERGIE THERMIQUE PROVENANT DES PARTIES SITUEES A L'OPPOSE DE LA REGION. L'ELEMENT 1 EST SUPPORTE D'UNE FACON ELASTIQUE CONVENABLE PAR AU MOINS UN FILM FLEXIBLE 2, 3 ET LE MOYEN DE DIFFUSION THERMIQUE 10 EST UNE COUCHE THERMIQUEMENT CONDUCTRICE APPLIQUEE SUR UN FILM 3. APPLICATION A LA DETECTION D'UNE SOURCE DE CHALEUR.

Description

"Détecteur pyroélectrique et procédé de fonctionnement"

L'invention concerne un détecteur pyroélectrique com-

portant un élément en matériau pyroélectrique présentant au moins

une paire de faces opposées servant à engendrer des charges électri-

ques aux deux faces de ladite paire lorsque la température de l'élé-

ment varie, et des électrodes s'étendant sur au moins l'une des fa-

ces de ladite paire pour détecter des charges engendrées par l'élé-

ment, le détecteur présentant une région superficielle active, des

variations en fonction du temps dans l'intensité du rayonnement in-

cident sur chaque partie de ladite région provoquant des variations

dans les charges engendrées pouvant être détectées par l'électrode.

De plus, l'invention est relative à un procédé de fonctionnement

d'un tel détecteur.

Lorsque la température d'un élément en matériau pyroé-

lectrique varie, il se produit une variation dans la polarisation spontanée du matériau suivant un axe prédéterminé et, de ce fait, des charges sont produites sur des faces opposées de l'élément de façon espacée suivant ledit axe Ce phénomème est utilisé dans un

détecteur de rayonnement pyroélectrique par utilisation de l'éner-

gie thermique du rayonnement incident sur le détecteur pour modi-

fier la température de l'élément Du fait que l'élément n'engendre des charges que lorsque cette température varie et que ces charges présentent une tendance à fuir ou à être neutralisées, le détecteur

convient à la détection d'une variation du rayonnement incident.

Cette variation peut être une variation brusque provoquée par une cause externe sans relation avec le détecteur, ou le-détecteur peut

être relié à des moyens servant à modifier l'intensité du rayonne-

ment incident sur le détecteur, comme un interrupteur assurant l'in-

terruption périodique d'un faisceau de rayons provenant d'une sour-

ce externe et fournissant un rayonnement à une température de réfé-

rence pratiquement constante, permettant d'obtenir un signal élec-

trique continu à partir du détecteur s'il y a une différence entre

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la température du faisceau et la température de référence La fré-

quence à laquelle l'intensité varie peut se situer dans la gamme de

quelques Hertz à quelques centaines de Hertz.

La variation de température de l'élément peut être dé-

tectée par exemple par détection d'un courant circulant entre deux électrodes s'étendant respectivement sur les deux faces de ladite paire lorsque la température de l'élément subit des variations ou par détection de charge superficielle accumulée (avant que celle-ci ne soit neutralisée par des charges de dispersion ou des fuites) par

détection d'un courant circulant vers une électrode sur l'une des-

dites deux faces lorsque le potentiel de l'autre des deux faces est

rétabli à une valeur prédéterminée au moyen d'un faisceau d'élec-

trons, comme cela se produit lorsque l'élément est utilisé dans un

tube de caméra pyroélectrique.

Un détecteur pyroélectrique tel que défini en préambu-

le est décrit dans le brevet anglais 1 440 674 Ce détecteur compor-

te un disque en matériau pyroélectrique présentant des électrodes s'étendant sur chacune des deux surfaces principales opposées Le disque est fixé, par l'intermédiaire d'une électrode s'étendant sur

toute la surface avant du disque, à un organe de conduction présen-

tant une ouverture centrale; l'autre électrode ne s'étend que sur une partie de la surface arrière du disque et est concentrique par rapport à l'ouverture dans l'organe Le détecteur sert à détecter les variations de l'intensité du rayonnement incident n'atteignant la région superficielle du détecteur déterminée que par l'ouverture dans l'organe, c'est-à-dire que des variations dans l'intensité du rayonnement incident sur le détecteur autres que dans cette région ne provoquent pas d'engendrement essentiel de charge pouvant être détecté avec les électrodes Cela est dû à la capacité thermique

relativement élevée de l'organe: le temps nécessaire pour toute va-

riation dans l'énergie thermique du rayonnement incident pour dif-

fuser à travers celui-ci vers l'élément est long, comparativement

à un temps de réponse désirable du détecteur, tant pour une varia-

tion simple du rayonnement incident provenant d'une source externe

que pour des variations imposées par un interrupteur relié au détec-

teur et de plus, la grandeur de la variation en température au ni-

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veau de l'élément présente une tendance à être notablement inférieu-

re à celle qui se produit sur la surface de l'organe atteint par le rayonnement De plus, des variations de l'intensité du rayonnement

incident sur la région superficielle active provoquent des varia-

tions en température non seulement sur la partie du matériau pyro-

électrique engendrant des charges pouvant être détectées avec les électrodes, mais également du matériau pyroélectrique qui se trouve autour et de la partie adjacente de l'organe dans laquelle l'énergie thermique présente une tendance à la diffusion Par conséquent, la partie d'une variation en énergie thermique provenant du rayonnement

incident, qui contribue à l'engendrement de charge pouvant être dé-

tectées avec les électrodes est réduite.

Dans d'autres détecteurs pyroélectriques connus, par exemple ceux dans lesquels l'élément est monté sur un film mince en matière synthétique, la région superficielle active du détecteur est pratiquement toute la surface principale de l'élément en matériau

pyroélectrique; la conductibilité thermique dans la région superfi-

cielle active peut être également faible.

L'invention vise à fournir un détecteur pyroélectrique perfectionné Selon un premier aspect de l'invention, un détecteur pyroélectrique comme mentionné dans le préambule est caractérisé en

ce que le volume de l'élément en matériau pyroélectrique est essen-

tiellement inférieur au volume d'un élément en matériau pyroélectri-

que, qui s'étendrait sur toute la région et qui présenterait une épaisseur égale à l'espacement le plus petit entre les faces d'au

moins ladite paire et que le détecteur comporte des moyens de diffu-

sion thermique s'étendant vers l'élément à partir de parties de la-

dite région situées à l'opposé dudit élément pour l'alimentation en énergie thermique de l'élément à partir de rayonnement incident sur

lesdites parties situées à l'opposé dudit élément -

Une caractéristique importante d'un détecteur pyroé-

lectrique est, dit en langue anglaise, son "Noise Equivalent Power"

(NEP), ou puissance équivalente de bruit, qui peut être définie com-

me la puissance en valeur efficace d'un rayonnement incident variant

de façon sinusoïdale sur le détecteur pour laquelle le rapport si-

gnal/bruit du détecteur dans une largeur de bande de 1 Hertz est 1 'u-

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nité Le NEP dépend de la sensibilité du détecteur, qui peut être exprimée par exemple en termes de courant de signal produit par le détecteur par unité de puissance de rayonnement incident variant de façon sinusoïdale, et de plusieurs sources de bruit électriques, qui

peuvent être exprimées par exemple comme courants de bruit En pra-

tique, un détecteur pyroélectrique doit être utilisé avec un ampli-

ficateur du fait que le signal engendré par le détecteur est faible,

et que les sources de bruit sont associées de diverses façons au dé-

détecteur même ou à l'amplificateur ou aux deux.

Dans le cas d'une comparaison d'un détecteur conforme à l'invention avec un détecteur de type connu, on peut considérer deux cas: si l'élément pyroélectrique présente un dimensionnement

prédéterminé, le détecteur conforme à l'invention répond aux varia-

tions du rayonnement incident sur une région superficielle active es-

sentiellement plus grande, alors que, si la région superficielle ac-

tive présente un dimensionnement prédéterminé, le détecteur conforme à l'invention utilise un élément pyroélectrique essentiellement plus petit Le premier cas concerne des conditions de fonctionnement dans

lesquelles un agrandissement de la région superficielle active aug-

mente la quantité de rayonnement incident variable sur le détecteur:

le NEP est ainsi réduit (c'est-à-dire amélioré) du fait que le cou-

rant de signal est augmenté Le dernier cas intéresse un détecteur, qui doit répondre à une variation de rayonnement incident dans une région donnée n'importe o, par exemple là o un système optique as

socié au détecteur assure la focalisation de rayonnement entrant pro-

venant d'une source spéciale externe en une tache sur le détecteur,

la position de la tache dépendant de l'angle entre le rayonnement en-

trant provenant de la source et un axe optique du système; le dimen-

sionnement de la région superficielle active du détecteur est déter-

miné par le champ de vision désiré dans lequel la source externe

doit être détectable Pour une telle situation, une analyse théori-

que effectuée par les déposants d'un détecteur avec des électrodes

s'étendant sur les deux faces de l'élément pyroélectrique sur les-

quelles des charges sont engendrées à révélé que le NEP sera réduit si le matériau pyroélectrique entre les électrodes peut être réduit en dimensionnement sans réduction de la région superficielle active

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du détecteur Des facteurs important pour cette analyse sont consi-

déres par exemple dans la publication "Pyroelectric Detectors and Material" par S T Liu et a 1, Proc IEEE, Vol 66, N' 1 (janvier

1978) pages 14 à 26 Comme le mentionne cette publication, les élec-

trodes d'un détecteur comprenant un élément en forme de cube en ma-

tériau pyroélectrique peuvent se trouver sur les surfaces principa-

les de l'élément ("électrodes de faces") ou sur les petites surfa-

ces perpendiculaires aux premières (appelées "électrodes de bord"); dans les deux cas, on admet que le rayonnement atteint une surface

principale La configuration d'électrodes de faces est la pluspusuel-

le et seule cette configuration est expliquée en détail dans la pu-

blication La considération par les déposants de plusieurs sources de bruit dans un détecteur de chaque configuration utilisé avec un amplificateur et de la dépendance des courants de bruit dans la zone des électrodes et l'espacement des électrodes ont révélé que le NEP

est proportionnel à la racine carrée de la somme de plusieurs ter-

mes, comprenant un terme proportionnel au carré de la zone, un terme proportionnel au carré de l'espacement et un terme proportionnel au

produit de la zone et de l'espacement, c'est-à-dire au volume du ma-

tériau pyroélectrique actif (Ce dernier terme représente le bruit

provoqué par la perte diélectrique (tan) du matériau pyroélectri-

que, qui est en pratique la cause la plus importante de bruit) Il est évident que si le volume du matériau pyroélectrique actif est réduit, au moins deux parmi ces trois termes seront réduits, et par conséquent que le NEP sera réduit En d'autre termes, une réduction de la superficie de la surface principale de l'élément se traduit dans le cas d'électrodes de faces par une réduction de la superficie

des électrodes, et dans le cas des électrodes de bord par une réduc-

tion de l'espacement des électrodes si la superficie de la surface

principale est réduite par réduction d'une de ses dimensions perpen-

diculaire aux plans des électrodes ou bien par une réduction de la superficie des électrodes si la superficie de la surface principale

est réduite par réduction d'une dimension parallèle au plan des élec-

trodes ou bien par une réduction tant de l'espacement que de la su-

perficie des électrodes si les deux dimensions sont réduites; dans tout ces cas, l'épaisseur de l'élément perpendiculaire aux surfaces

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principales, c'est-à-dire l'espacement le plus petit entre les sur-

faces opposées de l'élément est supposé être constant, et un détec-

teur conforme à l'invention peut donc être comparé avec un détecteur hypothétique de type connu dans lequel cette épaisseur est la même, mais dont la superficie de la surface principale est agrandie de telle sorte que l'élément s'étende sur toute la région superficielle active. Comme il a été mentionné ci-dessus, les deux faces d'une paire peuvent être les surfaces principales de l'élément entre lesquelles se trouve l'espacement le plus petit Dans le cas d'une

cible pour un tube de caméra pyroélectrique dans lequel la charge en-

gendrée est détectée à l'aide d'un faisceau d'électrons d'explora-

tion, il est désirable que la constante de temps de la résistance de

faisceau multipliée par la capacité de cible soit notablement infé-

rieure à la période d'exploration de trame afin de pouvoir lire de façon efficace la charge Ainsi, lorsqu'une électrode s'étend sur

une face principale de l'élément dans un détecteur conforme à l'in-

vention, une réduction de la superficie de cette face peut réduire tant la capacité électrique que la capacité thermique; de ce fait, une cible pour un tube de caméra pyroélectrique peut comprendre une

série de tels détecteurs.

De préférence, les électrodes s'étendent essentielle-

ment sur toute ladite face Ainsi, un signal utile peut être déduit de pratiquement tout le matériau pyroélectrique auquel de l'énergie

thermique est fournie à partir du rayonnement incident -sur la surfa-

ce superficielle active.

Une partie de la région superficielle active peut che-

vaucher l'élément en matériau pyroélectrique Ladite partie de la ré-

gion superficielle active peut être de même étendue qu'une surface

principale de l'élément L'élément peut être positionné de façon cen-

trale par rapport à la région superficielle active Ces trois pro-

priétés réduisent chacune la distance moyenne sur laquelle l'énergie

thermique doit diffuser pour modifier la température de l'élément.

Les moyens de diffusion thermique peuvent présenter,

en plus d'un coefficient de diffusion thermique élevé, une conduc-

tibilité thermique élevée et une capacité thermique faible Les va-

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leurs maximales pouvant être obtenues pour ces paramètres, et notam-

ment pour le deuxième et le troisième qui peuvent être des exigences opposées, peuvent être tributaires des dimensions du détecteur et de

sa réponse en fréquence désirée.

La capacité-thermique des moyens de diffusion thermi-

que est de préférence essentiellement inférieure à la capacité ther-

mique de l'élément L'énergie thermique du rayonnement incident peut

ainsi être dirigée en majeure partie vers la variation de la tempéra-

ture de l'élément, plutôt que principalement vers la variation de la

température des moyens de diffusion thermique.

D'une façon appropriée, de l'énergie thermique prove-

nant du rayonnement incident sur lesdites parties situées à l'opposé

les unes des autres en est dissipée par conduction thermique, complé-

tement ou pratiquement complètement par des moyens de diffusion ther-

mique Cela peut être obtenu lorsque tous les trajets par lesquels de la chaleur peut être conduite à partir de la région superficielle active sont réalisés de façon à présenter une faible conductibilité

thermique, à l'exception du trajet allant vers l'élément et par for-

mation d'un minimum de capacité thermique auniveau de la région su-

perficielle active, à l'exception de l'élément.

Lors du fonctionnement, de l'énergie thermique prove-

nant du rayonnement incident sur lesdites parti-s situées à l'oppo-

sé les unes des autres peut être fournie à l'éléient par les moyens

de diffusion thermique essentiellement au niveau de la région super-

ficielle active De préférence, le détecteur comporte un film flexi-

ble supportant de façon élastique l'élément, et les moyens de diffu-

sion thermique peuvent comporter une couche de conduction thermique s'étendant le long du film et supportée par ce dernier Le détecteur peut comporter une autre couche supportée par le film et de même étendue que la couche de conduction thermique pour l'absorption de

rayonnement incident.

Selon un deuxième aspect de l'invention, un procédé

pour le fonctionnement d'un détecteur pyroélectrique du genre men-

tionné dans le préambule, comprenant l'introduction d'une variation

périodique en fonction du temps de l'intensité du rayonnement inci-

dent sur la région superficielle active, est caractérisé en ce que

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le volume de l'élément en matériau pyroélectrique est notablement

inférieur au volume d'un élément en matériau pyroélectrique qui s'é-

tendrait sur toute ladite région et qui présenterait une épaisseur égale à l'espacement le plus petit entre les faces de ladite paire, et que l'énergie thermique du rayonnement incident sur des parties

situées à l'opposé de l'élément est fournie à l'élément par conduc-

tion thermique pendant un intervalle de temps notablement inférieur

à la période de ladite variation périodique.

La fréquence maximale (ou la période minimale) à la-

quelle le détecteur peut fonctionner de façon utile est tributaire de la distance maximale le long de laquelle l'énergie thermique doit

être amenée à partir de la région superficielle active jusqu'à l'élé-

ment et du pouvoir de diffusion thermique du matériau par lequel l'é-

nergie est fournie D'une façon appropriée, de l'énergie thermique du rayonnement incident sur les parties de ladite région les plus éloignées de l'élément est fournie par conduction thermique sur une distance notablement inférieure à la distance de diffusion thermique

(selon la définition ci-incluse).

La distance de diffusion thermique est définie comme (k/)

expression dans laquelle k représente le pouvoir de diffusion thermi-

que des moyens de diffusion thermique et est égal à la conductibili-

té thermique divisée par la chaleur spécifique par unité-de volume et est la pulsation de la variation périodique et est égale à 2 f,

f étant la fréquence de la variation périodique.

La description ci-après, en se référant au dessin an-

nexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com-

prendre comment l'invention peut être réalisée.

La figure unique représente en coupe transversale un détecteur conforme à l'invention comportant un élément 1 en matériau pyroélectrique entre deux films flexibles 2 et 3 respectivement Sur la figure, les épaisseurs de l'élément, des films flexibles, des

différentes couches appliquées sur ces derniers et de l'adhésif ap-

pliqué entre ces derniers (c'est-à-dire leurs dimensions dans une di-

rection en général verticale) ont été notablement exagérées et par conséquent, les films et les couches appliqués sur les films ont du

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être dessinés avec une courbure notable; les épaisseurs réelles de

ces composants sont si faibles par rapport à leurs dimensions hori-

zontales que la structure est en réalité pratiquement planaire.

L'élément 1 en matériau pyroélectrique présente des

électrodes 4 et 5 recouvrant toutes ses surfaces inférieure et su-

périeure respectivement Bien que l'élément 1 soit très mince et par conséquent fragile, il est notablement moins flexible que les films 2 et 3 et peut être autoportant; dans le détecteur, il est

supporté par au moins l'un des films Les films 2 et 3 sont mainte-

nus rigidement autour de leurs périphéries sur un anneau essentiel-

lement rigide 6 en matériau électro-isolant Le-film inférieur 2 supporte une couche électroconductrice 7 constituant une connexion

électrique entre l'électrode inférieure 4 et une autre couche élec-

troconductrice 8 qui s'étend sur l'anneau 6 et la couche 7 à la pé-

riphérie des films afin de former une borne de connexion du détec-

teur. Le film flexible supérieur 3 supporte une pluralité

de couches: une couche 9 servant à l'absorption d'un rayonnement in-

cident dans la gamme de longueurs d'onde voulue, une couche de dif-

fusion thermique électroconductrice 10 de même étendue, confinant à

la couche d'absorption 9, et une couche électroconductrice 11 cons-

tituant une connexion électrique entre l'électrode supérieure 5 sur

l'élément, dans ce cas par l'intermédiaire de la couche électrocon-

ductrice 10, et une autre couche électroconductrice 12, qui s'étend sur l'anneau 6 et la couche 11 à la périphérie des films, afin de former une deuxième borne de connexion pour le détecteur Une couche 14 en matière adhésive entre les films attire les films l'un vers l'autre, tout en maintenant l'élément 1 en position et en pressant les couches 7 et 10 sur les films 2 et 3, respectivement contre les

électrodes 4 et 5 sur l'élément 1.

Ce détecteur est analogue à celui décrit dans la de-

mande de brevet européen 81200565 0 au nom de la demanderesse abs-

traction faite des couches 9, 10 et 11 qui remplacent une seule cou-

che électroconductrice étroite assurant la connexion de l'électrode supérieure sur l'élément à une borne de connexion telle que 12 à la

périphérie des films flexibles),_et peut être réalisé par un procé-

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dé analogue à celui y décrit L'anneau 6 peut présenter une section carrée de lmm et un diamètre extérieur de 6 mm Les films flexibles

2 et 3 peuvent être en matière plastique à base de polyimide et pré-

senter chacun une épaisseur d'environ 1/um, pouvant être réalisés à partir d'une solution de PYRE-M L (Marque Cammerciale, Du Pont) de l'émail armé type N' RC 5044 en N-methyl-2-pyrrolidone; la matière adhésive 14 peut être formée à partir d'une solution plus diluée des mêmes substances Les couches 4 et 5 sur l'élément 1, la couche 7 sur le film 2 et les couches 9, 10 et 11 sur le film 3 peuvent être appliquées par dépôt sous vide Les électrodes 4 et 5 peuvent être constituées par un alliage de nickel-chrome d'une épaisseur de 30 nm, les couches électroconductrices 7 et 11 peuvent être essentiellement

en or sur une couche de "germination" mince en un alliage de nickel-

chrome u'une épaisseur totale d'environ 30 nm et d'une largeur d'en-

viron 50/um, la couche d'absorption 9 peut être en antimoine d'une épaisseur de 50 nm, et la couche de diffusion thermique 10 peut être

en aluminium, d'une épaisseur d'environ 0,5 Oum Les couches termi-

nales 8 et 12 peuvent être formées à partir d'un bain d'or brillant

et présenter une épaisseur de quelques centaines de nm.

L'élément pyroélectrique 1 peut être par exemple en PLMZT (titanate de plomb-lanthane-manganese-zirconium), et présenter des surfaces principales carrées présentant des côtés de 1 mm et une épaisseur perpendiculaire aux surfaces d'environ 301 um Les couches 9 et 10 sur le film flexible supérieur 3 peuvent s'étendre sur un carré présentant des côtés de 2 mm, ce qui fournit au détecteur une région superficielle active présentant une superficie égale à 4 fois une surface principale de l'élément 1 Le rayonnement incident sur la couche 9 est absorbé par cette dernière (une petite quantité peut également être absorbée par le film 3) et l'énergie thermique est fournie par conduction thermique à travers les couches 9 et 10 à la

surface principale supérieure de l'élément 1 Dans la partie centra-

le de la région superficielle active présentant une même superficie que l'élément, la transmission de chaleur par conduction thermique s'effectue dans une direction pratiquement perpendiculaire au film 3,

* alors que dans les parties extérieures de la région situées à l'op-

posé de l'élément, la transmission de chaleur par conduction thermi-

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que à travers les couches 9 et 10 (en majeure partie à travers la

dernière du fait qu'elle présente une conductibilité thermique nota-

blement supérieure) s'effectue essentiellement le long de la région

superficielle active, parallèlement au film 3.

La conductibilité thermique flexibles et des couches

7 et 11 est faible et par conséquent, la majeure partie de l'éner-

gie thermique du rayonnement incident sur des parties de la région

superficielle active situées à l'opposé de l'élément, qui est dissi-

pé par conduction thermique est transmise par les couches 9 et 10

vers l'élément, plutôt que dans la direction radiale vers l'exté-

rieur vers l'anneau 6 De plus, la capacité thermique de la couche ainsi que les capacités thermiques de la couche 9 et du film 3 dans la région superficielle active sont notablement inférieures à la capacité thermique de l'élément 1: par conséquent, la majorité

de l'énergie thermique du rayonnement absorbé contr Pbue à la varia-

tion de la température de l'élément plutôt que de modifier seulement

la température du matériau adjacent.

Le pouvoir de diffusion thermique et la conductibili-

té thermique de la couche 10 sont élevés et par conséquent, l'éner-

gie thermique du rayonnement incident sur des parties de la région

superficielle situées à l'opposé de l'élécnent p 4 t être fournie ra-

pidement à l'élément Il peut arriver que les c eteurs aient à ré-

pondre à toute variation brusque provoquée -; Mune cause extérieure, dans l'intensité du rayonnement incidents, par exemple l'apparition soudaine dans son champ de vision d'un objet, dont la température diffère de celle du fond, cas dans lequel il est désirable que la constante de temps thermique du détecteur ne dépasse pas notablement celle de l'élément même En alternance, un faisceau de rayonnement provenant de sources externes peut être modulé de façon régulière avec un interrupteur susceptible d'interrompre périodiquement le

faisceau, de sorte que le détecteur doive répondre à toute différen-

ce se produisant dans les intensités du faisceau externe et du rayon-

nement dû à l'interrupteur La sensibilité et le NEP du détecteur se dégradent en général avec l'augmentation de la fréquence; plus le pouvoir de diffusion thermique et la conductibilité des moyens de diffusion thermique sont bons, plus sont élevées les fréquences de

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modulation auxquelles ces paramètres du détecteur se détériorent jus-

qu'à atteindre des valeurs données Cela s'exprime plus précisément

par l'exigence que la distance maximale le long de laquelle l'éner-

gie thermique doit être fournie à partir de la région superficielle active jusqu'à l'élément doit être notablement inférieure à la dis-

tance de diffusion thermique, comme il a déjà été expliqué De ce

fait, on admet que le détecteur décrit ci-dessus fonctiornne avanta-

geusement aux fréquences inférieures ou égales à 200 hz environ.

Dans une cible pour un tube de caméra pyroélectrique

comportant une série de détecteurs, chacun étant conforme à l'inven-

tion et comprenant un élément supporté par uniquement une surface principale de cet élément, il peut être désirable de recouvrir le

matériau électroconducteur qui se trouve dans les moyens de diffu-

sion thermique et qui risque d'être exposé au faisceau d'électrons d'exploration dans le tube de caméra, d'un matériau électroisolant ou de faible conductivité électrique, par exemple Si Ox, o 1 x

2 qui peut être formé par dépôt sous vide et qui permet aux ex-

cès de charge d'être évacués.

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Claims

REVENDICATIONS Détecteur pyroélectrique comportant un élément en maté- riau pyroélectrique présentant au moins une paire de faces opposées servant à engendrer des charges électriques aux deux faces de ladite paire lorsque la température de l'élément varie, et des électrodes s'étendant sur au moins l'une des faces de ladite paire pour détec- ter des charges engendrées par l'élément, le détecteur présentant une région superficielle active, des variations en fonction du temps dans l'intensité du rayonnement incident sur chaque partie de ladite région provoquant des variations dans les charges engendrées pouvant être détectées par l'électrode, caractérisé en ce que le volume de l'élément en matériau pyroélectrique est essentiellement inférieur au volume d'un élément en matériau pyroélectrique, qui s'étendrait sur toute la région et qui présenterait une épaisseur égale à l'es- pacement le plus petit entre les faces d'au moins ladite paire et que le détecteur comporte des moyens de diffusion thermique s'éten- dant vers l'élément à partir de parties de ladite région situées à l'opposé dudit élément pour l'alimentation en énergie thermique à l'élément à partir de rayonnement incident sur lesdites parties si- tuées à l'opposé dudit élément.

2 Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux faces de ladite paire sont les surfaces principales de

l'élément entre lesquelles se situe ledit espacement le plus petit.
3 Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé

en ce que l'électrode s'étend sur pratiquement toute ladite face.
4 Détecteur selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce qu'une partie de la région superficielle active

recouvre l'élément en matériau pyroélectrique.

Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce

que ladite partie de la région superficielle active est de même éten-

due qu'une surface principale de l'élément.
6 Détecteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé
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en ce que l'élément se situe de façon centrale par rapport à la ré-

gion superficielle active.
7 Détecteur selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que la capacité thermique des moyens de diffusion

thermique est notablement inférieure à la capacité thermique de l'é-

lément.
8 Détecteur selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que, lors du fonctionnement, l'énergie thermique du rayonnement incident sur lesdites parties situées à l'opposé de l'élément en est dissipé, par conduction thermique, entièrement ou

pratiquement entièrement par les moyens de diffusion thermique.
9 Détecteur selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que, lors du fonctionnement, l'énergie thermique du rayonnement incident sur lesdites parties situées à l'opposé de l'élément est fournie audit élément par les moyens de diffusion

thermique essentiellement suivant la région superficiele active.

Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce

qu'il comprend un film flexible supportant de façon élastique l'élé-

ment, les moyens de diffusion thermiques comportant une couche ther-

miquement conductrice s'étendant le long du film et supportée par ce dernier. il Détecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une autre couche supportée par le film et présentant

la même étendue que la couche thermiquement conductrice pour l'ab-

sorption d'un rayonnement incident.
12 Cible pour tube de caméra pyroélectrique, caractérisée en ce qu'elle comporte une série de détecteurs selon revendication 2

ou selon toute revendication dépendant de la revendication 2.
13 Procédé permettant de faire fonctionner un détecteur

pyroélectrique comportant un élément en matériau pyroélectrique pré-

sentant au moins une paire de faces opposées servant à engendrer des

charges électriques aux deux faces de ladite paire lorsque la tempé-

rature de l'élément subit des variations, et dont les électrodes s'é-

tendent sur au moins l'une des faces de ladite paire pour la détec-

tion des charges engendrées par l'élément, le détecteur présentant une région superficielle active, des variations en fonction du temps dans l'intensité du rayonnement incident sur chaque partie de ladite région provoquant des variations dans les charges engendrées pouvant

être détectées par les électrodes, le procédé comprenant l'introduc-

tion d'une variation périodique en fonction du temps dans l'intensi-

o 05 té du rayonnement incident sur la ré gion superficielle active, ca-

ractérisé en ee que le volume de l'élément en matériau pyrcélectri-

que est notablement inféerieur au volte d'un éleent en matériau py-

roélectrique,-qui S étendrait sur toute ladite région et qui présen-

terait tme éeaisse L Lr -égale à l'espacar ent le plus petit entre les

faces de ladite paire, et que l'énergie thermique du ray-onnc-rent in-

cident sur des pties situées à l'oppose de i'élmient est fournie à l'éll ment par eondluction thermique pendant un erv:l'3 de tei-ers

nota Me-neni infc-rie*ur à la période de ladite -ariatîon pério" i ue.
14 Proc-de selcn la revendication 13, caracterise ein ie que l énergie theric que du rayonnement incident sur les parties de

ladite région les plus éleignées de l'élément est fournie à l'élé-

ment par conduction thermique sur unme distance notablement inférieu-

re a la distance de diffusion thermique cc ae définie ci-dessus.

Détecteur pyroclectrique obtenu par la mise en oeuvre

du procédé selon la revendication 13 ou 14.