JPH0438265Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は、InSb，HgCdTe，PbSnTe等の極
低温に冷却して動作させる赤外線検出素子を具備
した赤外線検知器に関するものである。

〔従来技術〕

第１図に従来の赤外線検知器の構成例を示す。
図において１は赤外線検知器で、ガラス製の内筒
２、外筒３、フランジ４、赤外線透過材料（例え
ばG_e）であるウインド５、赤外線検出素子６が
取り付けられたパツケージ７、入出力端子８と電
気的に接続させる金属線９とで構成されており、
上記金属線９は、上記ガラス製の内筒２に埋設さ
れている。１０はジユールトムソン冷却器で、ス
パイラル状に巻かれたフインチユーブ１１とノズ
ル１２を具備しており、高圧ガス（例えば窒素）
の充填されたボンベ１３と、弁１４を介して配管
１５によつて連通している。ここで、赤外線検知
器１の内部は、外部からの侵入熱を遮断するため
に10^-3〜10^-5Torr程度の真空が保たれている。

次に、以上の構成からなる従来の赤外線検知器
の動作について説明する。弁１４を開放すると、
ボンベ１３からジユールトムソン冷却器１０に高
圧ガスが流れ、スパイラル状に巻かれたフインチ
ユーブ１１を通つてノズル１２からガスが噴出す
る。この時、ガスは高圧から低圧（大気圧）に開
放されるため、ジユールトムソン効果によつて温
度は降下する。この温度降下は微々たるものであ
るが、内筒２の内側に沿つて排出されるガスとフ
インチユーブ１１の内部を流れ新たに供給される
ガスとの間に熱交換を行わせることにより、最終
的に上記ガスはその液化温度（窒素の場合で
77°k）まで降下する。この液化温度に達したガス
を吹きつけて、赤外線検出素子６とパツケージ７
を極低温に冷却することになる。しかし上記ジユ
ールトムソン冷却器１０の冷却能力は通常1W〜
5W程度と小さいので、外部からの侵入熱を遮断
しなければ、ノズル１２から噴出するガスを液化
温度に到達させることはできない。赤外線検知器
１は、外部からの侵入熱を遮断するための容器
で、内筒２、外筒３、フランジ４、ウインド５か
ら囲まれる容器内部は密閉され、かつ真空に保た
れている。

しかし、以上のような構成から成る従来の赤外
線検知器１は、主構造部材となる内筒２、外筒
３、フランジ４がガラス製であることから次のよ
うな欠点を有していた。

(イ) ガラスは靱性に欠けるため、厳しい耐振動
性、耐衝撃性が要求される場合（例えばミサイ
ル、航空機等に搭載される場合）には機械的強
度の面で適さない。

(ロ) ジユールトムソン冷却器１０が挿入される赤
外線検知器１の内筒２は、上記内筒２とジユー
ルトムソン冷却器１０との隙間が、ノズル１２
から噴出して外部へ排出されるガスとフインチ
ューブ１１内を流れて新たに供給されるガスと
の熱交換効率に大きな影響を与えるので精密な
寸法精度が要求される。しかし、内筒２がガラ
ス製であることから、研摩等の生産性の極めて
悪い加工手段によつて寸法精度を満足しなけれ
ばならない。

〔考案の概要〕

この考案は以上のような欠点を改善する目的で
なされたもので機械的強度が高く、生産性の良い
赤外線検知器を提供するものである。

〔考案の実施例〕

第２図、第３図はこの考案による赤外線検知器
の実施例を示す図である。第２図及び第３図では
ジユールトムソン冷却器、配管、弁、ボンベ等の
この考案と直接係りのない部品は省略してある。

図において、２は金属（例えばステンレス）を
円筒状に成形した内筒で、一方の端面には、赤外
線検出素子６が取り付けられたパツケージ７が設
けられており、他の端面には、入出力端子８がハ
ーメチツクシールされた金属製（例えばコバー
ル）のフランジ４が接合されている。３は金属
（例えばコバール）を円筒状に成形した外筒で、
一方の端面には赤外線透過材料（例えばG_e）の
ウインド５が接合されており、もう一方の端面は
上記フランジ４と接合されている。上記内筒２の
外面には、0.1mm〜0.4mmのセラミツク層１６があ
り、さらに上記セラミツク層の外面には5μm〜
10μmの蒸着された金属（例えば金）の薄膜層１
７がある。金属線９は、上記セラミツク層１６に
埋設されており、金属線９同士及び同筒２と電気
的に絶縁状態で支持されている。また上記金属の
薄膜層１７の表面は蒸着されているので鏡面とな
つており、外部から侵入する輻射熱を反射し、侵
入熱が、上記セラミツク層１６、上記内筒２を通
つて上記パツケージ７、上記赤外線検出素子６へ
伝わるのを阻止している。

上記セラミツク層１６は、電気的に絶縁材料で
あれば、他の材料で形成してもよいが、樹脂材料
のような有機生成物は長期的にみればかなり多量
のガスを放出し、上記赤外線検知器１内の真空を
維持するうえで好ましくなく、この点で無機生成
物であるセラミツクスは極めて都合が良い。

次に上記金属線９を上記セラミツク層１６に埋
設する方法と上記金属の薄膜層の形成方法につい
て、その一例を述べる。まず上記内筒２の外面に
セラミツクスを溶射して第１のセラミツク層を形
成した後、上記金属線９を、上記第１のセラミツ
ク層の表面に適当な治具を用いて仮止めし、再度
セラミツクスを溶射して第２のセラミツク層を形
成する。その後上記金属線９等に蒸着金属が付着
しないようにマスキングを施し、上記第２のセラ
ミツク層上に金属を蒸着する。この場合セラミツ
クスや蒸着金属の熱膨張係数が、上記金属線９及
び上記内筒２の材料の熱膨張係数と近いことが、
温度変化による上記セラミツク層１６、金属の薄
膜１７のはく離や、亀裂の発生を防止するうえで
重要となる。例えば上記金属線９の材料がニツケ
ル、上記内筒２の材料がステンレスの場合、セラ
ミツクスとしてはジルコニア（Z_rO₂）、また蒸着
金属としては金が適切となる。蒸着金属として
は、他に鏡面としたとき反射率の大きいアルミニ
ウムや銀なども考えられるが、温度変化による熱
膨張の点を考慮すると金が最も適切な材料とな
る。

なお、上記金属線９の一方の端は上記入出力端
子８と、もう一方の端は上記パツケージ７の端子
と、夫々ハンダ付等により接合されている。

〔考案の効果〕

この考案による赤外線検知器は以上のような構
成から成るため、次のような利点がある。

(イ) 主要構造部材である内筒２、外筒３、フラン
ジ４が金属製であることから、機械的強度にす
ぐれ、厳しい耐振動性、耐衝撃性が要求される
場合（例えば、ミサイルや航空機に搭載される
場合）でも、要求を十分満足することができ
る。

(ロ) 従来のガラス製の赤外線検知器に比較して、
プレス加工、機械加工が可能なので、寸法精度
が容易に得られ生産性が極めて良くなる。

(ハ) 外部からの侵入熱、特に輻射によつて侵入し
てくる熱を上記金属の薄膜が反射し、上記内筒
２、上記パツケージ７、及び上記赤外線検出素
子６に侵入熱が伝わるのを阻止しているので、
極めて冷却効率が高く、機器の誤動作が少な
い、すなわち高性能で高信頼性の赤外線検知器
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の赤外線検知器の構成例を示す
図、第２図はこの考案による赤外線検知器の実施
例を示す図、第３図は第２図のＡ部を詳細に説明
した図である。 図において、１は赤外線検知器、２は内筒、３
は外筒、４はフランジ、５はウインド、６は赤外
線検出素子、７はパツケージ、８は入出力端子、
９は金属線、１０はジユールトムソン冷却器、１
１はフインチユーブ、１２はノズル、１３はボン
ベ、１４は弁、１５は配管、１６はセラミツク
層、１７は金属の薄膜層である。なお、図中、同
一あるいは相当部分には同一符号を付して示して
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属製の内筒と、この内筒の外面に設けられた
   セラミツク層と、上記セラミツク層に埋設された
   金属線と、上記セラミツク層の外面に配設した金
   属蒸着膜と、上記内筒の一端面に設けられた赤外
   線検出素子と、上記内筒の他の端面に設けられた
   入出力端子を有する金属製のフランジと、さらに
   上記フランジの外周に適合し、かつ上記内筒をお
   おうように取り付けられた金属製の外筒と、上記
   外筒の上記フランジと反対側の端面に設けられた
   赤外線透過材料であるウインドとから構成されて
   いることを特徴とした赤外線検知器。