JP5896453B2 - 極低温環境で動作するccdカメラ - Google Patents
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Description
図1に温度制御機能を備えた極低温環境下で動作するCCDカメラの断面の模式図を示す。直径5mm、長さ3mの映像用ケーブルの先端に設置されたCCDカメラ(30万画素、動作温度範囲:0〜40℃)(1)に隣接してCernox抵抗温度計(Lake Shore社)(2)を設置し、CCDカメラ(1)と抵抗温度計(2)を厚さ0.1mmの銅板(幅40mm)(3)で1重に包む。その銅板の上に直径0.1mmのエナメル被覆コンスタンタン線をヒータ(4)としてCCDカメラの軸に螺旋状に巻きつけた。このときコンスタンタン線はその抵抗値が20Ωとなるように長さを調整する。そして、ヒータ(4)の外側全周にわたって断熱材(5)としてフッ素樹脂テープを2重に巻きつける。
実施例1の電気配線の束の観察に引き続き連続して、観察対象を同じ容器に設置され20K以下に冷却された電気コネクタに変更した。図5は20K以下に冷却された電気コネクタの写真である。容器内に微量に含まれていた空気が冷却されることによって針状の固体などになって電気コネクタのうえに降り積もっていることがわかる。また、このことは、温度制御機能付与CCDカメラが観察対象を随時変更することが出来ることを示している。
実施例2での観測に連続して、CCDカメラと同時にステンレス鋼パイプを低温容器内に挿入し、前記パイプを通じてヘリウムガスを吹き付けることによって電気コネクタに積もった固体空気を除去した。
図6は図5に示した20K以下に冷却された容器に設置された電気コネクタにヘリウムガスを吹き付けた後の写真である。ステンレス鋼パイプが図6の写真左側に見えている。また針状の固体空気はなくなり電気コネクタのピン穴が明瞭に観察できている。この温度制御機能付与CCDカメラによってヘリウムガスを吹き付ける作業をリアルタイムで観察することができ、作業の効率向上に大きく寄与した。
実施例2と同じ条件で、温度調整機能を作動させなかった場合、CCDカメラの温度が250K以下になると図7に示された映像がCCD映像モニタに現れるだけで、図5のように電気コネクタを観察することは出来なかった。これはCCDカメラの光を電子に置き換える素子そのものは極低温でも動作しているが、光から得られた電子を増幅し、映像モニタに情報を転送するための電子回路が極低温環境下では正常に作動しないためと考えられる。
2:温度計
3:銅板
4:ヒータ
5:断熱材
6:映像用および温度制御用ケーブル
10:極低温環境におかれた観察対象物
11:温度制御機能を備えたCCDカメラ
12:映像用および温度制御用ケーブル
13:映像用ケーブル
14:CCD映像モニタ
15:温度制御用ケーブル
16:温度制御用機器
17:真空断熱容器
18:真空断熱容器に設けられている穴
Claims (4)
- 極低温におかれた物体の状態観察用のCCDカメラであって、
CCDカメラの光信号変換部からの信号ケーブルに密着して設けられた温度センサと、
前記CCDカメラの光信号変換部の外側に設けられた高熱伝導率の金属の箔又は薄板と、
前記金属の箔又は薄板に密着して設けられたヒータと、
前記ヒータの外側に装着された断熱材と、
を備え、前記CCDカメラの温度を前記温度センサで検出し、前記CCDカメラ温度を作動温度域に保持するようにヒータに電力を印加・制御し、前記CCDカメラの周囲の温度が極低温であっても、前記CCDカメラの作動温度域に保持する機能を有するCCDカメラであって、
前記断熱材は前記CCDカメラの視野欠けを起こさないように装着されていることを特徴とする極低温環境で動作するCCDカメラ。 - 請求項1に記載の極低温環境で動作するCCDカメラであって、
前記CCDカメラとヒータ間に配置された高熱伝導率の金属の箔又は薄板は銀、金、銅、アルミあるいはこれらの金属からなる合金であることを特徴とする極低温環境で動作するCCDカメラ。 - 請求項1又は2に記載の極低温環境で動作するCCDカメラであって、前記ヒータがコンスタンタン線あるいはマンガニン線であることを特徴とする極低温環境で動作するCCDカメラ。
- 請求項1ないし3の何れか1項に記載の極低温環境で動作するCCDカメラであって、前記断熱材の材質がフッ素樹脂テープであることを特徴とする極低温環境で動作するCCDカメラ。
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