JPH099116A - Cooled ccd camera - Google Patents

Cooled ccd camera

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Publication number
JPH099116A
JPH099116A JP7147678A JP14767895A JPH099116A JP H099116 A JPH099116 A JP H099116A JP 7147678 A JP7147678 A JP 7147678A JP 14767895 A JP14767895 A JP 14767895A JP H099116 A JPH099116 A JP H099116A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
getter
gas
ccd
ccd camera
cooling
Prior art date
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Pending
Application number
JP7147678A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanemasa Sato
金正 佐藤
Takashi Narita
孝 成田
Masaaki Fukuhara
雅明 福原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Priority to JP7147678A priority Critical patent/JPH099116A/en
Publication of JPH099116A publication Critical patent/JPH099116A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide the cooled CCD camera with excellent handling performance by preventing disturbance of image pickup for a long time. CONSTITUTION: The cooled CCD camera is made up of an air-tight chamber 30 consisting of housings 4a, 4b and having a getter 5, a CCD 6 and Peltier elements 8, 9 cooling the CCD 6. The getter 5 is a porous substance made of a metallic element of the group 4A of the periodic table or an alloy including the metallic element as the major component and has a heating means in its inside.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷却CCDカメラに係
り、特に天体観測に好適な冷却CCDカメラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooled CCD camera, and more particularly to a cooled CCD camera suitable for astronomical observation.

【0002】[0002]

【従来の技術】光度の小さい星雲などの天体観測を目的
としたカメラとして、冷却型の電荷結合素子(ChargeC
oupledDevice、以下CCDと略す)を用いた冷却CCD
カメラがある。天体観測の場合、露出時間が数分と長く
なるので、カメラに内蔵されたCCDの温度が0〜40
℃の範囲のとき、例えば暗電流が100e−/秒以上と
大きくなり、撮像が乱れるという課題があった。そし
て、これに対し、暗電流を10e−/秒以下にするため
に、ペルチェ効果を用いたペルチェ素子でCCDを常時
一定の温度に冷却し、撮像の乱れを軽減する方法が検討
された。
2. Description of the Related Art As a camera for observing celestial bodies such as nebulae with low luminosity, a cooled charge-coupled device (ChargeC) is used.
Cooled CCD using oupled device (hereinafter abbreviated as CCD)
I have a camera. In the case of astronomical observation, the exposure time is as long as several minutes, so the temperature of the CCD built into the camera is 0-40
In the range of ° C, for example, the dark current becomes large at 100 e- / sec or more, and there is a problem that imaging is disturbed. On the other hand, in order to reduce the dark current to 10 e- / sec or less, a method of cooling the CCD to a constant temperature with a Peltier element using the Peltier effect to reduce the disturbance of imaging was studied.

【0003】しかし、相対湿度7〜10%RHの乾燥大気
中でCCDを冷却したとき、CCDの表面に直接接触し
ている大気中の水分が、−10〜−15℃の温度でCC
Dの表面に結露氷結し、CCDを冷却するためのエネル
ギの一部が、該結露や氷結のために消費されるので、C
CDの冷却が十分に行われないばかりでなく、エネルギ
消費が大きくなるという課題があった。
However, when the CCD is cooled in a dry atmosphere having a relative humidity of 7 to 10% RH, the moisture in the atmosphere which is in direct contact with the surface of the CCD is CC at a temperature of -10 to -15 ° C.
Condensation freezes on the surface of D, and a part of the energy for cooling the CCD is consumed for the condensation or freezing, so that C
There is a problem that not only the CD is not sufficiently cooled but also the energy consumption is increased.

【0004】そこで、CCDが収納された気密室内の露
点を下げることが行われ、露点を下げる方法として以下
の方法がある。
Therefore, the dew point in the airtight chamber in which the CCD is housed is lowered, and there are the following methods for lowering the dew point.

【0005】第1の方法は、気密室内を市販の高純度の
ガス、例えば窒素ガスに置換するものである。第2の方
法は、気密室内にシリカゲルを真空封入しガスの絶対量
を極少にするものである。すなわち、気密室内のそれぞ
れの物質から放出されるガスや気密室内面に付着した水
蒸気分を予め入れたシリカゲルに吸着させるものであ
る。第3の方法は、CCDが収納された気密室内の初期
真空度を長時間維持する方法で、定期的に真空ポンプを
用いて真空引きするものである。
The first method is to replace the air-tight chamber with a commercially available high-purity gas such as nitrogen gas. In the second method, silica gel is vacuum-sealed in an airtight chamber to minimize the absolute amount of gas. That is, the gas released from each substance in the airtight chamber and the water vapor content adhering to the inner surface of the airtight chamber are adsorbed on the silica gel in which the gas has been put in advance. The third method is a method of maintaining the initial degree of vacuum in the airtight chamber in which the CCD is housed for a long period of time, in which a vacuum is regularly evacuated using a vacuum pump.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には次の課題があった。即ち、第1のガス置換方法は、
CCDの冷却熱の一部がCCD表面と接触している封入
ガスへ逃げることによりエネルギ損失が大きくなる点
と、置換ガスの導入時に外部の空気を巻き込み完全に置
換し切れず気密室内の露点が上昇する点があった。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. That is, the first gas replacement method is
A part of the cooling heat of the CCD escapes to the enclosed gas that is in contact with the CCD surface, resulting in a large energy loss and a dew point in the airtight chamber where the outside air is not completely entrapped when the replacement gas is introduced. There was a point to rise.

【0007】第2の吸湿方法では、例えば、シリカゲル
の吸湿率は相対湿度50%RH中で30%であるが、1
0%RH中では8%となり、このように水蒸気圧が低く
なるほどシリカゲルの吸湿特性が低下し、完全除湿は困
難であった。すなわち、極低湿度領域(低温真空中)で
は、時間の経過と共に増加する水蒸気ガスを吸着できな
いという点があった。すなわち、第1,2の方法は、露
点低下が不十分で比較的短時間に撮像の乱れが発生する
ものであった。
In the second moisture absorption method, for example, the moisture absorption rate of silica gel is 30% in relative humidity of 50% RH.
It became 8% in 0% RH, and the moisture absorption property of silica gel deteriorated as the water vapor pressure decreased, and complete dehumidification was difficult. That is, in the extremely low humidity region (in a low temperature vacuum), there is a point that the steam gas, which increases with time, cannot be adsorbed. That is, in the first and second methods, the dew point is not sufficiently lowered, and the imaging disorder occurs in a relatively short time.

【0008】第3の真空方法は、ユ−ザ自身が真空度1
Pa以下にできる真空ポンプを準備し、定期的に真空引
きを行わねばならないという課題があった。そのため
に、真空ポンプの保管場所を確保する必要がある、真空
引きのために設けた専用バルブからの漏れに対する配慮
が必要であるなどの問題があった。すなわち、第3の方
法は、取り扱いに難点のあるものであった。
In the third vacuum method, the user himself has a vacuum degree of 1
There has been a problem that a vacuum pump capable of achieving a pressure of Pa or less must be prepared and the vacuum must be regularly drawn. Therefore, there are problems that it is necessary to secure a storage place for the vacuum pump, and it is necessary to consider leakage from a dedicated valve provided for evacuation. That is, the third method had a difficulty in handling.

【0009】したがって、本発明の目的は、撮像の乱れ
を長時間に亘り防止し、取扱性に優れた冷却CCDカメ
ラを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a cooled CCD camera which is capable of preventing image disturbance for a long period of time and is excellent in handleability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、撮像用
のCCDと、該CCDを冷却する冷却手段と、前記CC
D及び冷却手段を密封する気密室とを含み構成され、前
記CCDで受光し撮像する冷却CCDカメラにおいて、
前記気密室内に、周期律表の4A族の金属元素またはそ
れを主成分とする合金からなるガス吸着材を設置するこ
とによって達成される。
An object of the present invention is to provide a CCD for imaging, a cooling means for cooling the CCD, and the CC.
A cooling CCD camera configured to include D and an airtight chamber that seals a cooling means, and which receives light by the CCD and takes an image,
This can be achieved by installing a gas adsorbent made of a metal element of Group 4A of the periodic table or an alloy containing it as a main component in the hermetic chamber.

【0011】さらに、前記ガス吸着材を加熱する加熱手
段を設けても良い。
Further, heating means for heating the gas adsorbent may be provided.

【0012】[0012]

【作用】上記構成によれば、気密室内に設置した、周期
律表の4A族の金属元素またはそれを主成分とする合金
からなるガス吸着材としてのゲッタが、極低湿度領域に
おいても、時間の経過と共に増加する水蒸気ガスを吸着
するので、従来のシリカゲルからなるゲッタに比較し、
長時間に亘って気密室を、所定の露点以下または所定の
真空度以下の状態に維持し、撮像の乱れが防止される。
According to the above structure, the getter as a gas adsorbent made of a metal element of Group 4A of the periodic table or an alloy containing it as a main component, which is installed in the airtight chamber, has a long time even in an extremely low humidity region. Since it absorbs water vapor gas that increases with the passage of time, compared with the conventional getter made of silica gel,
The airtight chamber is maintained at a predetermined dew point or lower or a predetermined vacuum degree or lower for a long period of time to prevent image disturbance.

【0013】特に、外部からエネルギを与え気密室に封
入されたゲッタを加熱し、一旦ゲッタの表面に吸着した
ガスを内部に拡散させて、再びゲッタの表面を活性化
し、活性化した該ゲッタでもって、気密室に存在または
発生するガスを繰り返し吸着することができる。これに
よってかなり長時間に亘って、気密室の所定露点以下ま
たは所定真空度以下の状態が確保される。
In particular, energy is applied from the outside to heat the getter enclosed in the airtight chamber, the gas once adsorbed on the surface of the getter is diffused inside, and the surface of the getter is activated again. Therefore, the gas existing or generated in the airtight chamber can be repeatedly adsorbed. As a result, for a considerably long period of time, the airtight chamber can be maintained at a temperature below the predetermined dew point or below the predetermined vacuum degree.

【0014】一方、真空ポンプは用いず、吸着能力のあ
るゲッタを気密室内に設置したままであるので、取扱性
は良好である。さらにまた、ゲッタに内臓された電気ヒ
−タに電気を与えて再活性化し吸着させる方法は、取り
扱い易い方法である。
On the other hand, the vacuum pump is not used, and the getter having the adsorption ability is still installed in the airtight chamber, so that the handleability is good. Furthermore, a method of applying electricity to the electric heater incorporated in the getter to reactivate and adsorb it is easy to handle.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明による実施例について、図面を
参照し説明する。図1は、本発明による一実施例の冷却
CCDカメラを示す断面図である。図2は、図1の冷却
CCDカメラを備えた天体望遠鏡の構成を示す図であ
る。図3は、図1の冷却CCDカメラの画像信号処理構
成を示す図である。まず、図2は、本発明による冷却C
CDカメラを天体望遠鏡に応用した例を示すもので、天
体望遠鏡1の接眼レンズ側2に、冷却CCDカメラ3が
螺子などを用いて固定され、冷却CCDカメラ3には、
パ−ソナルコンピュ−タ14とテレビジョン15が接続
される構成である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a cooled CCD camera according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an astronomical telescope having the cooled CCD camera shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an image signal processing configuration of the cooled CCD camera of FIG. First, FIG. 2 shows a cooling C according to the present invention.
This is an example in which a CD camera is applied to an astronomical telescope, and a cooling CCD camera 3 is fixed to the eyepiece side 2 of the astronomical telescope 1 with a screw or the like.
In this configuration, the personal computer 14 and the television 15 are connected.

【0016】そして図3に示すように、撮像するために
CCDで受光した画像信号が、駆動回路12やA/D変
換器13などから成る制御回路11を介して、パ−ソナ
ルコンピュ−タ14に送られ、ここで画像を鮮明にする
ための処理が加えられて、テレビジョン15に天体が映
し出されるものである。図1に戻り、図示された冷却C
CDカメラ3は、 ハウジング4,ゲッタ5,CCD
6,機械式シャッタ7,ペルチェ素子8及び9,サ−ミ
スタ10,駆動回路12やA/D変換器13などから構
成される。 ハウジング4は、ハウジング4a,4b,
4c,4dに分かれ、ハウジング4a,4bにて形成さ
れる気密室30とハウジング4b,4c,4dにて形成
される収納室40とを構成する。以下、さらに詳細な構
成について説明する。
As shown in FIG. 3, the image signal received by the CCD for capturing an image is passed through the control circuit 11 including the drive circuit 12 and the A / D converter 13, and the personal computer 14 is driven. The image data is sent to the TV, and the celestial object is displayed on the television 15 by the processing for making the image clear. Returning to FIG. 1, the illustrated cooling C
The CD camera 3 includes a housing 4, getter 5, CCD
6, a mechanical shutter 7, Peltier elements 8 and 9, a thermistor 10, a drive circuit 12, an A / D converter 13, and the like. The housing 4 includes housings 4a, 4b,
Divided into 4c and 4d, an airtight chamber 30 formed by the housings 4a and 4b and a storage chamber 40 formed by the housings 4b, 4c and 4d are configured. The more detailed structure will be described below.

【0017】気密室30の内部に、ゲッタ5、電荷結合
素子としてのCCD6、機械式シャッタ7、CCD6を
冷却する冷却手段としてのペルチェ素子8,9、そして
温度検出のためのサ−ミスタ10などが組み込まれてい
る。気密室30の真空引きは真空ポンプの専用口金をハ
ウジング4aの通路25に差し込んで、製品の製造時に
のみ行われる。そして、所定の真空度に真空引きが終了
した段階で、通路25の途中に設けたOリング26と密
封栓27とから成る専用バルブで密封される。
Inside the airtight chamber 30, a getter 5, a CCD 6 as a charge-coupled device, a mechanical shutter 7, Peltier devices 8 and 9 as cooling means for cooling the CCD 6, a thermistor 10 for temperature detection, etc. Is built in. The evacuation of the airtight chamber 30 is performed only when the product is manufactured by inserting the special cap of the vacuum pump into the passage 25 of the housing 4a. Then, at the stage when the evacuation to a predetermined degree of vacuum is completed, the passage 25 is sealed with a dedicated valve formed of an O-ring 26 and a sealing plug 27.

【0018】また、制御回路11を構成する駆動回路1
2,A/D変換器13,駆動回路,電源回路などは、複
数のプリント基板に分割され、複数の支柱で所定の間隔
を置いて支持される。さらに、制御回路11は、CCD
制御用のマイクロコピュ−タを有し、該マイクロコピュ
−タは、ゲッタ5,CCD6,機械式シャッタ7,ペル
チェ素子8と9,サ−ミスタ10などから得られた信号
を処理する。そして、気密室30に隣接した気密構造を
必要としない収納室40に収納される。なお、ハウジン
グ4aは、天体望遠鏡1に固定される筒部21を有し、
該筒部21の底に、光学ガラス22が、気密を維持する
ためのOリング26を挟み固定されている。
The drive circuit 1 constituting the control circuit 11
2, the A / D converter 13, the drive circuit, the power supply circuit, and the like are divided into a plurality of printed circuit boards, and are supported by a plurality of columns at predetermined intervals. Further, the control circuit 11 is a CCD
It has a control micro-computer, which processes signals obtained from the getter 5, CCD 6, mechanical shutter 7, Peltier elements 8 and 9, thermistor 10, and the like. Then, it is housed in a storage chamber 40 adjacent to the airtight chamber 30 that does not require an airtight structure. The housing 4a has a tubular portion 21 fixed to the astronomical telescope 1,
An optical glass 22 is fixed to the bottom of the tubular portion 21 with an O-ring 26 for maintaining airtightness.

【0019】図4は、図1のゲッタ5の周辺部を示す拡
大図である。ゲッタ5の周辺部は、ゲッタ5、 ハウジ
ング4a,4b、 Oリング26、 ハ−メチックシ−ル
端子24、シールド板20などから構成される。図に示
すように、ガス吸着材としてのゲッタ5は、ゲッタ5を
加熱する加熱手段としての電気ヒ−タ18を有し、電力
供給用のヒ−タリ−ド16,16’が、該電気ヒータ1
8に接続されている構造である。ハ−メチックシ−ル端
子24は、テグ溶接などによりハウジング4bに固定さ
れ、ガラスなどの絶縁材により気密絶縁支持された2本
のリ−ド17,17’を有する。そして、リ−ド17,
17’の先端部に、ヒ−タリ−ド16,16’がスポッ
ト溶接などにより固定される。電気ヒータ18は、例え
ばモリブデン,タングステン,モリブデンマンガン、また
は、これらの合金などから製作される。
FIG. 4 is an enlarged view showing the peripheral portion of the getter 5 shown in FIG. A peripheral portion of the getter 5 includes the getter 5, housings 4a and 4b, an O-ring 26, a hermetic seal terminal 24, a shield plate 20, and the like. As shown in the figure, the getter 5 as a gas adsorbent has an electric heater 18 as a heating means for heating the getter 5, and the heater leads 16 and 16 'for supplying electric power are the electric heaters. Heater 1
It is a structure connected to 8. The hermetic seal terminal 24 has two leads 17, 17 'which are fixed to the housing 4b by tegu welding or the like and are airtightly insulated and supported by an insulating material such as glass. And lead 17,
Heater leads 16 and 16 'are fixed to the tip of 17' by spot welding or the like. The electric heater 18 is made of, for example, molybdenum, tungsten, molybdenum-manganese, or an alloy thereof.

【0020】電気ヒータ18のヒ−タ線の表面には、電
気絶縁のためにアルミナなどの薄い膜にて被覆され、ゲ
ッタ5に埋設される。そして、シ−ルド板20は、ゲッ
タ5の輻射熱(輻射熱線)が冷却のためのペルチェ素子8
やその他の部品に当たり焼損しないように、または、C
CD6の窓部に後述する活性化時の光(赤外光線)が到
達し誤撮像しないようにするために、ゲッタ5を覆うよ
うに設けられたものである。すなわち、ガス吸着材が加
熱されることによって該ガス吸着材から発せられる熱光
線(輻射熱線や赤外光線)を遮断するようガス吸着材を覆
う手段として、シ−ルド板20が設置される。
The surface of the heater wire of the electric heater 18 is covered with a thin film of alumina or the like for electrical insulation and embedded in the getter 5. The shield plate 20 has a Peltier element 8 for cooling the radiant heat (radiant heat rays) of the getter 5.
Or other parts to prevent burning, or C
It is provided so as to cover the getter 5 so that light (infrared ray) at the time of activation, which will be described later, does not reach the window portion of the CD 6 and erroneous imaging is performed. That is, the shield plate 20 is provided as a means for covering the gas adsorbent so as to block the heat rays (radiant heat rays and infrared rays) emitted from the gas adsorbent when the gas adsorbent is heated.

【0021】ゲッタ5の本体は、周期律表の4A族の金
属元素またはそれを主成分とする合金、すなわち、ジル
コニュ−ムまたはチタニュ−ム単体、あるいは、ジルコ
ニュ−ムまたはチタニュ−ムにアルミニュ−ムなどを加
えた合金からなる。望ましくは多孔質体である。粉末原
料焼成時に混合される粘結材、バインダ、溶剤などの配
合割合、焼成時間、焼成温度などを任意に変えることに
よって、多孔質体の強固なゲッタ5が製作できる。これ
らは、吸着除去するガスの種類などに合わせ、活性化温
度を高くしたり低くしたり、原料の配合割合を任意に変
えることによって、多孔質体の後述する微細孔の大きさ
や密度などを調整して、製作できる。
The main body of the getter 5 is a metal element of Group 4A of the periodic table or an alloy containing it as a main component, that is, a zirconium or titanium alone, or a zirconium or titanium aluminum. It is made of an alloy with added elements such as aluminum. It is preferably a porous body. The getter 5 having a strong porous body can be manufactured by arbitrarily changing the mixing ratio of the binder, the binder, the solvent, etc., which are mixed at the time of firing the powder raw material, the firing time, the firing temperature and the like. These can be adjusted in size and density of micropores, which will be described later, of the porous body by raising or lowering the activation temperature according to the type of gas to be adsorbed and removed, and by arbitrarily changing the mixing ratio of raw materials. Then you can make it.

【0022】次に、図5〜図7を同時に参照し、かなり
長時間に亘って、気密室を所定の露点以下または所定の
真空度以下に維持する方法の、ゲッタ5の繰り返し活性
化法(ゲッタの再活性化)について説明する。図5は、ゲ
ッタのガス吸着前後の吸着状態を示す拡大図である。図
6は、ガス吸着後のガスを構成する原子または分子のゲ
ッタ内部の濃度分布状態を示す拡大図である。図7は、
再活性化後のガスを構成する原子または分子のゲッタ内
部の濃度分布状態を示す拡大図である。
Next, referring to FIGS. 5 to 7 at the same time, a method of repeatedly activating the getter 5 (a method of maintaining the airtight chamber below a predetermined dew point or a predetermined vacuum degree for a considerably long time ( The getter reactivation) will be described. FIG. 5 is an enlarged view showing the adsorption states of the getter before and after gas adsorption. FIG. 6 is an enlarged view showing the concentration distribution state inside the getter of atoms or molecules constituting the gas after gas adsorption. FIG.
FIG. 6 is an enlarged view showing a concentration distribution state inside the getter of atoms or molecules constituting the gas after reactivation.

【0023】まず、ガス吸着前のゲッタは、図5(a)に
示すように、ガス原子がゲッタ塊に吸着されていない状
態である。この状態にあったゲッタは、気密室内に存在
する各種のガス、例えば大気中の酸素、窒素、二酸化炭
素、一酸化炭素などの活性なガスを吸着し、図5(b)に
示すようなガス吸着後の状態になる。 す
なわち、ゲッタは、無数の微細孔19よりなる多孔質体
の表面は、ガス原子を捕獲し、ゲッタのバルクと酸化
物、窒化物、炭化物を形成して化学的に吸着する。この
時、吸着されたガス原子は、多孔質体の表面に集中して
いる。
First, the getter before gas adsorption is in a state where gas atoms are not adsorbed by the getter mass as shown in FIG. 5 (a). The getter in this state adsorbs various gases existing in the hermetic chamber, for example, active gases such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, and carbon monoxide in the atmosphere, and the getter gas as shown in FIG. It becomes the state after adsorption. That is, in the getter, the surface of the porous body having innumerable fine pores 19 captures gas atoms, forms oxides, nitrides, and carbides with the bulk of the getter and chemically adsorbs them. At this time, the adsorbed gas atoms are concentrated on the surface of the porous body.

【0024】図6に、ゲッタ内部(ゲッタ塊の内部)にお
ける、ガス吸着後のガス原子濃度を示している。図の予
想濃度分布よりガス原子が表面に集中していることが判
る。そして、表面に集中するので、表面に於ける吸着能
力は著しく低下する。なお、一度吸着されたこれらのガ
ス原子は、酸化物、窒化物、炭化物を形成しているの
で、化学的に安定であり、再び放出されることはない。
FIG. 6 shows the gas atom concentration inside the getter (inside the getter mass) after gas adsorption. From the expected concentration distribution in the figure, it can be seen that gas atoms are concentrated on the surface. And since it concentrates on the surface, the adsorption ability on the surface is significantly reduced. Since these gas atoms once adsorbed form oxides, nitrides, and carbides, they are chemically stable and will not be released again.

【0025】ゲッタ5は、上記のように常温では化学的
に安定であるが、例えば、400〜1000℃に加熱さ
れると、低下した吸着能力が復活し再活性化する。即
ち、再び活性化するためにゲッタ5を高温度にすると、
既に吸着されたガス原子は、図7に示すように、分圧の
低い中央部へ拡散する。換言すれば、活性化後のバルク
内のガス原子濃度は平均化する。従って、表面付近に集
中的に吸着したガス原子は、活性化後は中央部へ拡散
し、表面付近のガス原子濃度は希薄になる。 すなわ
ち、図5(c)に示すような状態となり、図7に示すよう
に表面に於けるガス原子濃度は小さくなる。換言すれ
ば、表面がクリ−ニングされた状態になるため、活性化
後に再び新たなガスの吸着が可能になる。すなわち、
電気ヒータ18を内蔵しているゲッタ5は、電気ヒータ
18のジュ−ル熱により昇温され、その吸着能力を回復
し、再活性化されるものである。
Although the getter 5 is chemically stable at room temperature as described above, when it is heated to, for example, 400 to 1000 ° C., the reduced adsorption capacity is restored and reactivated. That is, if the getter 5 is heated to a high temperature to activate it again,
The already adsorbed gas atoms diffuse to the central portion where the partial pressure is low, as shown in FIG. In other words, the gas atom concentration in the bulk after activation is averaged. Therefore, the gas atoms intensively adsorbed near the surface diffuse to the central portion after activation, and the gas atom concentration near the surface becomes diluted. That is, the state becomes as shown in FIG. 5C, and the gas atom concentration on the surface becomes small as shown in FIG. In other words, since the surface is in a cleaned state, it becomes possible to adsorb a new gas again after activation. That is,
The getter 5 having the electric heater 18 built therein is heated by the jule heat of the electric heater 18, recovers its adsorption ability, and is reactivated.

【0026】図8は、吸着経過時間とゲッタ中の平均吸
着ガス原子濃度の関係を示す図である。すなわち、繰り
返し活性化した場合に、ゲッタ内部での吸着ガス原子濃
度が増加し、1回,2回と再活性化する毎に、臨界線に
近づく様子を示したものである。図7には、同様に、2
回目,3回目の活性化後の予想濃度分布を点線で示して
いる。このようにしてガス原子は、微細孔の内壁を含む
ゲッタ表面で吸着され、加熱による活性化でゲッタ内部
に拡散し、ゲッタのバルク内のガス原子濃度がガス原子
含有臨界線に達するまで、ゲッタに繰り返し吸着され
る。例えば、Zrから成るゲッタの場合は、図8の2点
鎖線に示すように、酸素の30 at%の許容吸着ガス原
子含有臨界線に達するまで、気密室内に蓄積するガスを
繰り返し吸着することが可能である。なお、周期律表の
5A族の金属元素であるヴァナジュ−ムまたはそれを含
む合金でも同様な再活性化が行え、ゲッタ5として利用
できることが判明している。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the elapsed time of adsorption and the average atomic concentration of adsorbed gas in the getter. That is, when activated repeatedly, the concentration of the adsorbed gas atom inside the getter increases, and the activated gas approaches the critical line each time it is reactivated once or twice. Similarly, in FIG.
The dotted line shows the expected concentration distribution after the third and third activations. In this way, the gas atoms are adsorbed on the getter surface including the inner walls of the micropores, diffused inside the getter by activation by heating, and until the gas atom concentration in the getter bulk reaches the gas atom-containing critical line. Is repeatedly adsorbed on. For example, in the case of a getter made of Zr, as shown by the chain double-dashed line in FIG. 8, the gas accumulated in the hermetic chamber can be repeatedly adsorbed until the critical line containing the allowable adsorbed gas atom of 30 at% of oxygen is reached. It is possible. It has been found that vanadium, which is a metal element of Group 5A of the periodic table, or an alloy containing it, can be similarly reactivated and can be used as the getter 5.

【0027】以下、本発明の理解を深めるために、課題
の補足と発明の思想について記述する。まず、課題につ
いて補足説明する。CCDカメラなどの商品は、製品を
安価に作ることを優先し製作されるものである。従っ
て、気密室(真空ハウジング)内に収納された部品には、
吸湿性のものや気孔率の高いものが含まれており、使用
期間中の真空度が落ち、5〜8年間の長期に亘って、い
や2〜3年間と言えども、例えば、露点−30℃以下
(真空度10Pa以下)を確保することは困難である。
すなわち、真空封止法において、当初気密室内の真空度
が、例えば1Paであったとしても、約3ヶ月〜1年の
期間が経過すると、冷熱サイクルなど種々の条件が重な
り、気密室内は、極微少ではあるが外部より大気が侵入
したり、内部に収納された有機系物質からガスが発生す
るなどし、徐々に50Paにまで増加するものであっ
た。
In order to deepen the understanding of the present invention, supplementary problems and ideas of the invention will be described below. First, a supplementary explanation will be given regarding the problem. Products such as CCD cameras are manufactured by giving priority to making the product inexpensive. Therefore, for the parts stored in the airtight chamber (vacuum housing),
It contains hygroscopic materials and materials with high porosity, the degree of vacuum drops during use, and over a long period of 5 to 8 years, even though it is 2 to 3 years, for example, dew point -30 ° C. It is difficult to secure the following (vacuum degree of 10 Pa or less).
That is, in the vacuum sealing method, even if the degree of vacuum in the airtight chamber is initially 1 Pa, for example, after a period of about 3 months to 1 year, various conditions such as a cooling / heating cycle overlap, and the airtight chamber has an extremely small amount of air. Although the amount was small, atmospheric air entered from the outside, gas was generated from the organic substance contained inside, and the gas gradually increased to 50 Pa.

【0028】このため気密室内に予めシリカゲルを入れ
て置き、侵入してくる空気中の微少水蒸気分を吸着する
ことにしたが、前述のように極低水蒸気圧のもとでは、
シリカゲルの水蒸気分の吸着能力は殆どなくなる。従っ
て、時間の経過と共に空気中の水蒸気分が200PPM
以上にまで増加し、気密室中のシリカゲル量によって
は、約3ケ月後に、−30℃のCCDの冷却が不能にな
るという課題があった。
For this reason, it was decided to put silica gel in the airtight chamber in advance and to adsorb the minute amount of water vapor in the invading air, but as mentioned above, under extremely low water vapor pressure,
The water vapor adsorption capacity of silica gel is almost lost. Therefore, as time passes, the water vapor content in the air becomes 200 PPM.
There is a problem in that the CCD cannot be cooled at -30 ° C. after about three months depending on the amount of silica gel in the hermetic chamber.

【0029】次に、本発明の思想について記述する。ガ
スを吸着し所定の真空度を維持するために用いるゲッタ
としては、Baを主とする蒸発形がある。しかし、天体
望遠鏡に組み合わせて、星雲などを拡大し映像として捕
らえるための冷却CCDカメラの場合は、内部にCCD
が組み込まれており、蒸発形ゲッタからの蒸発物が、光
が入射する窓にごみや汚れとなって付着することを考え
れば、蒸発形ゲッタは得策ではないと言える。前述のよ
うなゲッタの加熱活性法を考えれば、特に、蒸発形ゲッ
タの使用は避けるべきである。従って、ゲッタ自体から
蒸発しCCDの受光を妨げる蒸発物を発生しない、非蒸
発形のゲッタを利用することが望ましいと言える。
Next, the idea of the present invention will be described. As a getter used to adsorb gas and maintain a predetermined degree of vacuum, there is an evaporating type mainly containing Ba. However, in the case of a cooled CCD camera that can be combined with an astronomical telescope to magnify nebulae and capture images as an image, the internal CCD
It can be said that the evaporative getter is not a good idea considering that the evaporative substance from the evaporative getter adheres to the window into which the light enters as dust or dirt. Considering the heat activation method of the getter as described above, in particular, the use of the evaporation type getter should be avoided. Therefore, it can be said that it is desirable to use a non-evaporable getter that does not generate an evaporated substance that evaporates from the getter itself and interferes with the light reception of the CCD.

【0030】非蒸発形ゲッタは、周期律表の4A族の金
属元素(ZrやTiなど)またはそれを主成分とする合金
から構成されるものである。そして、形状は、円筒形あ
るいは中空円筒形などから成っている。上記のような種
類のゲッタの大きさは、気密室のガスの蓄積速度(侵入
または発生速度)にもよるが、例えば、100cc程度の
気密室であれば、重さ1〜3gr程度で対応でき、気密
室内容積に占めるゲッタの大きさは、数%と比較的小さ
いものとなる。特に、CCDカメラのように気密室内が
比較的狭く、種々の材料が組み込まれた容器内部であっ
ては、小形であることが有利である。そして、加熱時に
他の部品に悪影響を及ぼさず比較的低い温度範囲で使用
でき、また、少量のZrやTiであれば入手も容易であ
り、製造コストの低減も可であるので、上記種類のゲッ
タが最適である。また、ゲッタは、予め製造段階でCC
Dと一緒に気密室内に収納され、ユ−ザが冷却CCDカ
メラの使用時などに、適時ゲッタを活性化することによ
って、有限ではあるが効果的な真空度の維持が可能であ
る。
The non-evaporable getter is composed of a metal element of Group 4A in the periodic table (such as Zr or Ti) or an alloy containing it as a main component. The shape is a cylindrical shape or a hollow cylindrical shape. The size of the getter of the above type depends on the gas accumulation rate (invasion or generation rate) in the airtight chamber, but for example, if the airtight chamber is about 100cc, the weight can be about 1 to 3 gr. The size of the getter occupying the volume of the airtight chamber is as small as several%. In particular, it is advantageous that the airtight chamber is relatively narrow, such as a CCD camera, and the inside of a container in which various materials are incorporated is small in size. Then, it can be used in a relatively low temperature range without adversely affecting other parts at the time of heating, and if a small amount of Zr or Ti is easily available, it is possible to reduce the manufacturing cost. Getters are best. In addition, getters are CC
It is housed together with D in an airtight chamber, and when the user activates the getter at a proper time, for example, when using a cooled CCD camera, it is possible to maintain a finite but effective degree of vacuum.

【0031】すなわち、上記の非蒸発形ゲッタは、シリ
カゲルのようなガスの吸脱着の可逆作用がなく、化学的
に安定な状態でガスが捕獲され、ゲッタに吸着されたガ
スが再び放出されることがなく、長期的に安定して使用
できるものである。従って、極低湿度領域においても、
時間の経過と共に増加する水蒸気ガスを吸着するので従
来のシリカゲルからなるゲッタに比較し、長時間に亘っ
て気密室の状態を、所定の露点以下または所定の真空度
以下に維持することができる。そして、真空ポンプを準
備する必要がないので、真空ポンプの保管場所の必要が
なく、また、真空ポンプを接続して真空引きするための
専用バルブも必要としない。
That is, the above-mentioned non-evaporable getter does not have a reversible action of adsorption and desorption of gas unlike silica gel, the gas is captured in a chemically stable state, and the gas adsorbed by the getter is released again. It can be used stably for a long period of time. Therefore, even in the extremely low humidity range,
Since it absorbs water vapor gas that increases with the passage of time, the state of the hermetic chamber can be maintained below a predetermined dew point or below a predetermined vacuum degree for a long time, as compared with a conventional getter made of silica gel. Further, since there is no need to prepare a vacuum pump, there is no need for a storage place for the vacuum pump, and there is no need for a dedicated valve for connecting the vacuum pump and drawing a vacuum.

【0032】製品として組立てる段階でのCCDを収納
する気密室は、真空ポンプを用いて所定の真空度に真空
引きして後、密封栓にて封止する。冷却CCDカメラ
は、ユ−ザに安価な物を提供しないと拡販が期待できな
いため、また、当初確保した高真空度を数年に亘って、
ガスの侵入や内部ガスの発生を心配しないで済むような
内部構造物や部品を採用できる価格的な余裕はない。従
って、十分とはいえない構造で長期間使用しているうち
に、冷熱サイクルなどのなんらかの原因により気密室内
の各種物質からの放出ガスや気密室内壁からの放出ガス
などが発生し、または大気が内部に侵入して真空度が落
ちることがある。
The airtight chamber that houses the CCD at the stage of assembling as a product is evacuated to a predetermined degree of vacuum using a vacuum pump, and then sealed with a sealing stopper. Cooling CCD cameras cannot be expected to expand sales unless they provide users with inexpensive products. In addition, the high degree of vacuum initially secured was maintained for several years.
There is no affordable price for adopting internal structures and parts that do not have to worry about gas intrusion and generation of internal gas. Therefore, during long-term use with a structure that cannot be said to be sufficient, gas emitted from various substances in the airtight chamber or gas emitted from the inner wall of the airtight chamber is generated due to some cause such as a thermal cycle, or the atmosphere is released. It may penetrate inside and the vacuum level may drop.

【0033】このような時には、ゲッタを多孔質体とす
る。すなわち、ゲッタは、その表面でガスを吸着するも
のであるから多孔質体とし、単位重量当たりの表面積を
大きくした方が良いと言える。そして、多孔質体とすれ
ば、吸着能力は増加し、吸着速度は速くなり、軽量で製
品に組み込み易くもなる。この多孔質体から成るゲッタ
は、金属粉末の焼結法の応用により製造できる。そし
て、この多孔質体の広い表面で化学的にガスを吸着捕獲
し、真空度の維持を図るものである。以上によって、従
来のシリカゲルからなるゲッタに比較し、長時間(2〜
3年間)の使用が可能となるが、さらに、かなり長期間
(5〜8年間)の使用に耐えるようにするには、ガス吸着
材を加熱する加熱手段を設ける方法が有効である。これ
について、以下説明する。
In such a case, the getter is made of a porous material. That is, since the getter adsorbs gas on its surface, it is better to use a getter as a porous body to increase the surface area per unit weight. If the porous body is used, the adsorption capacity is increased, the adsorption speed is increased, the weight is reduced, and the product is easily incorporated into the product. The getter made of this porous body can be manufactured by applying the sintering method of metal powder. Then, the gas is chemically adsorbed and captured on the wide surface of the porous body to maintain the degree of vacuum. From the above, compared with the conventional getter made of silica gel,
It is possible to use it for 3 years)
In order to withstand use for 5 to 8 years, it is effective to provide a heating means for heating the gas adsorbent. This will be described below.

【0034】ゲッタが内蔵する加熱手段としての電気ヒ
−タに通電し、ジュ−ル熱を発生させて加熱することに
より、ゲッタのバルクの温度上昇を図り、分子運動を活
発にして(活性化して)、ガスの吸着によって濃度が高く
なった、表面付近のガス原子(ガスを構成していた原子)
を内部に拡散し、ゲッタのバルク内の吸着ガス原子の平
均化を行うものである。即ち、ゲッタは常温においても
ガスを吸着するが、化学的には比較的安定なものであ
る。しかし、400〜1000℃では活性化され、気密室内の
酸素、窒素、一酸化炭素などの大気中に一般的に存在す
る活性なガスを、その表面で分解し、ゲッタのバルクと
酸化物、窒化物、炭化物等を形成して化学的に吸着す
る。一度、吸着されたこれらのガスは化学的に安定にな
り、再び放出されることはない。
By energizing an electric heater as a heating means incorporated in the getter to generate a jule heat to heat the getter, the temperature of the bulk of the getter is increased and the molecular motion is activated (activated). Gas atoms near the surface, the concentration of which increased due to gas adsorption (atoms that made up the gas)
Is diffused inside and the adsorbed gas atoms in the bulk of the getter are averaged. That is, the getter adsorbs gas even at room temperature, but is chemically relatively stable. However, it is activated at 400 to 1000 ° C, and active gases that are generally present in the atmosphere such as oxygen, nitrogen, and carbon monoxide in the airtight chamber are decomposed on the surface, and getter bulk, oxides, and nitrides are decomposed. It forms substances and carbides and is chemically adsorbed. Once adsorbed, these gases become chemically stable and will not be released again.

【0035】例えば、Zrゲッタのバルクが酸素ガスを
吸着した場合、吸着された酸素ガスはゲッタの表面で分
解されてZr酸化物(ZrO)となり、ZrO中の酸素濃
度は表面に近い程高く、例えば、部分的にZrOが20
at%となり、吸着ガス量の少ない内部の酸素濃度は、
例えば、1 at%と比較的低い値になっている。活性化
のためにゲッタを高温度にすることによって、ゲッタの
バルク内部は化学的に分子運動が活発になり、ガスの吸
着によって高濃度化した表面付近の酸素は、酸素濃度が
低く酸素分圧の低い内部へ拡散する性質がある。活性化
後のゲッタのバルクの酸素濃度は、例えばZrOが3 a
t%程度に平均化される。時間の経過と共に多量のガス
を吸着し、吸着能力の低下が著しくなっても、ゲッタは
再び活性化することによって、高密度化した表面の酸素
や他の吸着ガス原子は、前述のようにゲッタ内部に拡散
するため、表面付近の吸着ガス原子は低濃度値になり、
新たなガスの吸着が効率良く行われる。このようにし
て、繰り返してガス吸着が行われ、吸着ガス原子がゲッ
タのバルク内に蓄積される。
For example, when the bulk of the Zr getter adsorbs oxygen gas, the adsorbed oxygen gas is decomposed on the surface of the getter into Zr oxide (ZrO), and the oxygen concentration in ZrO is higher as it is closer to the surface. For example, if ZrO is partially 20
The internal oxygen concentration with a small amount of adsorbed gas is at%.
For example, it is a relatively low value of 1 at%. When the getter is heated to a high temperature for activation, the molecular motion inside the getter bulk becomes chemically active, and the oxygen near the surface that has become highly concentrated due to gas adsorption has a low oxygen concentration and oxygen partial pressure. Has the property of diffusing into the interior. The oxygen concentration in the bulk of the getter after activation is, for example, 3 a for ZrO.
It is averaged to about t%. Even if a large amount of gas is adsorbed with the passage of time and the adsorption capacity is significantly reduced, the getter is activated again, so that oxygen and other adsorbed gas atoms on the densified surface gettered as described above. Since it diffuses inside, the concentration of adsorbed gas atoms near the surface becomes low,
Adsorption of new gas is efficiently performed. In this way, gas adsorption is repeatedly performed, and the adsorbed gas atoms are accumulated in the getter bulk.

【0036】例えば、酸素の場合にはゲッタのバルク内
の平均酸素濃度がおよそ30 at%付近に達するまで繰
り返し、ガス吸着が可能とされている。金属の状態図に
よれば、30 at%以上の酸素を吸着したジルコニュ−
ムは、金属組織が変化してセラミック化することが知ら
れている。一般的に、ジルコニュ−ム(含む合金)のほか
に、チタニュ−ム(含む合金)も比較的高温まで相変化を
起こさず、ガス吸着が可能な金属であることが知られて
おり、これらも同様に利用できると言える。吸着ガスの
種類については、酸素のほかに、窒素や二酸化炭素、そ
の他のガスについても同様の考え方で、吸着が可能であ
ると言える。
For example, in the case of oxygen, the gas can be adsorbed repeatedly until the average oxygen concentration in the bulk of the getter reaches about 30 at%. According to the phase diagram of metal, zirconium that has adsorbed more than 30 at% oxygen.
It is known that the metal structure of ceramics changes and becomes ceramic. In general, in addition to zirconium (alloy containing), titanium (alloy containing) is known to be a metal capable of adsorbing gas without causing a phase change up to a relatively high temperature. It can be said that it can be used similarly. Regarding the type of adsorbed gas, it can be said that nitrogen, carbon dioxide, and other gases can be adsorbed by the same idea in addition to oxygen.

【0037】一方、電気ヒ−タ以外の加熱手段を用いる
こともできる。例えば、加熱手段として、CCDを収納
する気密室が、磁界を貫通することのできる材料から構
成され、気密室外にあるコイルに発生させた磁界を気密
室内のゲッタに通し、ゲッタ内部に誘導電流を発生させ
て加熱する手段が考えられる。 また、気密室
に収納されたゲッタが気密室に固定された透明なガラス
窓などから覗ける構造であれば、この窓からレ−ザや赤
外線ランプなどの光をゲッタに照射し、加熱する手段も
可能である。しかしながら加熱手段としては、簡単に加
熱することができ、構造も単純化できる電気ヒータが、
最も適していると言える。
On the other hand, heating means other than the electric heater can be used. For example, as a heating means, an airtight chamber accommodating a CCD is made of a material capable of penetrating a magnetic field, a magnetic field generated in a coil outside the airtight chamber is passed through a getter inside the airtight chamber, and an induction current is generated inside the getter. Means for generating and heating can be considered. Further, if the getter housed in the airtight chamber can be seen through a transparent glass window fixed to the airtight chamber, a means for irradiating the getter with light from a laser or an infrared lamp to heat the getter through this window is also available. It is possible. However, as the heating means, an electric heater that can be easily heated and has a simple structure is used.
It can be said that it is the most suitable.

【0038】ところで、活性化中のゲッタのガス吸着速
度は高く、吸着能力も大きくなる。従って、ゲッタの再
活性化中、即ち加熱中も吸着させたいが、活性化のタイ
ミングによっては、ゲッタの寿命を縮めることになる場
合がある。また、冷却CCDカメラが画像を取り込み中
にゲッタを活性化することは避けた方が賢明である。活
性化時の温度上昇のためにゲッタが発光し映像に悪影響
を及ぼすからである。従って、ゲッタは画像取り込み時
を避けて、撮影の準備段階または映像取り込み終了後に
活性化(電力の供給や光の照射)を実行することが望まし
いと言える。しかし、冷却CCDカメラの有効活用、稼
働時間や撮影時間短縮を考えると、ゲッタの周囲にシ−
ルド板を取り付けて、ゲッタの温度上昇時の熱や光がC
CD側に漏れないような構造とし、画像取り込み時も活
性化を可能とする方が良い。
By the way, the gas adsorption rate of the getter during activation is high, and the adsorption capacity is also large. Therefore, although it is desired that the getter be adsorbed during reactivation of the getter, that is, during heating, the life of the getter may be shortened depending on the activation timing. It is also advisable to avoid activating the getter while the cooled CCD camera is capturing images. This is because the getter emits light due to the temperature rise during activation, which adversely affects the image. Therefore, it can be said that it is desirable for the getter to perform activation (supply of power or irradiation of light) at the preparatory stage for photographing or after completion of image capturing, avoiding the time of capturing an image. However, considering the effective use of the cooled CCD camera and the shortening of the operating time and the shooting time, there is a seal around the getter.
With a cold plate attached, the heat and light when the getter temperature rises is C
It is better to have a structure that does not leak to the CD side so that activation is possible even during image capture.

【0039】また、ゲッタの活性化のタイミングを、予
めコンピュ−タソフトに組み込んで置き、冷却CCDカ
メラ使用時の一連の動作の一つとして、使用毎に少なく
とも1回以上の活性化動作を行い、内部発生や外部侵入
により蓄積されたガスを吸着し、真空度の回復を図るよ
うにすることは可能である。ゲッタの活性化のタイミン
グは、使用時間などをユ−ザが記憶して置き、必要に応
じて活性化動作を行う方法もあるが、人間の操作に任せ
た場合、忘れることもあるので、CCDの駆動指令や他
の制御指令を行うために組み込まれているマイクロコン
ピュ−タを利用する。すなわち、マイクロコンピュ−タ
に記憶させて置き、その指令に基づいて、冷却CCDカ
メラを稼働させた時、即ち電源等が投入された時に、定
期的に活性化を実施することが得策である。
Further, the activation timing of the getter is previously incorporated in the computer software, and the activation operation is performed at least once every use as one of a series of operations when the cooled CCD camera is used. It is possible to adsorb the gas accumulated by internal generation or external invasion to recover the degree of vacuum. As for the activation timing of the getter, there is a method in which the user stores the usage time and the like and performs the activation operation as necessary, but when it is left to human operation, it may be forgotten. The built-in microcomputer is used to issue the drive command and other control commands. That is, it is a good idea to store it in the microcomputer and to activate it periodically when the cooling CCD camera is operated, that is, when the power source or the like is turned on based on the command.

【0040】さらに、活性化を連続的に行うことは可能
ではあるが、ヒ−タ加熱のためのエネルギ消費が大きい
ため得策でない。一方の気密室内のガスの蓄積は、時間
的には長期間に亘るものであり、ガスの蓄積に比べ、他
方のゲッタの吸着速度やガス原子の拡散速度は、比較的
速いものである。したがって、連続的な活性化は必要で
なく、断続的または定期的な活性化の方がより効率的で
あると言える。具体的には、気密室の内容積や吸着ガス
の種類などから、発生ガスの蓄積時間と吸着速度等を設
定し、該設定に基づいてマイクロコンピュ−タが演算判
定し、加熱手段による加熱を断続的または定期的に実施
させる手段を、例えば、制御回路11内に設けるもので
ある。
Further, it is possible to carry out the activation continuously, but this is not a good idea because the energy consumption for heating the heater is large. Accumulation of gas in one hermetic chamber is for a long period of time, and the adsorption rate of the getter and diffusion rate of gas atoms are relatively faster than those of the other gas. Therefore, continuous activation is not necessary, and intermittent or periodic activation may be more efficient. Specifically, based on the internal volume of the airtight chamber and the type of adsorbed gas, the accumulation time of the generated gas and the adsorption rate are set, and the microcomputer determines the calculation based on the settings, and the heating by the heating means is performed. For example, the control circuit 11 is provided with means for performing the operation intermittently or periodically.

【0041】一方、気密室の側壁に穿った真空引き用
の、例えば直角曲がり孔の垂直方向に密封栓を、予め直
角孔が導通するように通路を開けて差し込んで置く。真
空ポンプによりこの通路を介して真空引きした後、所定
の真空度が確保できた段階でこの密封栓の円錐形底部を
断面がO形の弁座に向けて押し当て、真空引き継続中に
気密室内の真空度の維持を図ることができる。真空引き
後の通路の他の閉止法に、銅パイプを用いる方法があ
る。銅パイプは気密室側に固定し、真空引き通路の一部
として予め組み込んで置く。所定の真空度に達した段階
(真空引き継続中)で銅パイプの途中を直角側面から挟ん
で潰しその後で、局部的に加熱し溶着することにより気
密が保持できる。その後、溶着部を気密室側に残して切
断するものである。
On the other hand, a sealing plug for evacuation formed in the side wall of the airtight chamber, for example, in the vertical direction of the right-angled bent hole, is previously inserted by inserting a passage so that the right-angled hole is electrically connected. After the vacuum pump has evacuated through this passage, when the predetermined degree of vacuum has been secured, the conical bottom of this sealing stopper is pressed against the valve seat with an O-shaped cross section to keep it airtight while vacuuming is continued. The degree of vacuum in the room can be maintained. Another method of closing the passage after evacuation is to use a copper pipe. The copper pipe is fixed on the side of the airtight chamber, and is previously installed as a part of the evacuation passage. The stage when the specified vacuum level is reached
The airtightness can be maintained by sandwiching the middle of the copper pipe from the right-angled side face (while vacuuming is continued) and crushing and then locally heating and welding. After that, the welded portion is cut while leaving the airtight chamber side.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、非蒸発形ゲッタを予め
製造段階で冷却CCDカメラの気密室内に組込んで置
き、その後の時間の経過に伴って外部ガスの侵入や内部
材料からのガスの発生により僅かに蓄積したガスを、ユ
−ザが定期的にゲッタを活性化して吸着し除去すること
ができる。従って、CCDを長期に亘って、安定に所定
の温度に冷却し制御できるため、CCDの暗電流は減少
し信頼性のある画質が保証できる。また、次の効果もあ
る。
According to the present invention, the non-evaporable getter is placed in advance in the airtight chamber of the cooled CCD camera at the manufacturing stage, and with the passage of time thereafter, the invasion of the external gas and the gas from the internal material. The user can periodically activate the getter to adsorb and remove the gas slightly accumulated due to the generation of the gas. Therefore, the CCD can be stably cooled to a predetermined temperature and controlled for a long period of time, so that the dark current of the CCD is reduced and reliable image quality can be guaranteed. It also has the following effects.

【0043】真空度回復のためのゲッタは冷却CCDカ
メラ本体に内蔵できるため、従来の冷却CCDカメラの
ごとく、真空ポンプをユ−ザが特別に購入し準備しなく
て済み、安価になる。冷却CCDカメラの中に組み込ま
れたゲッタは、外部からコンピュ−タソフトにより動作
タイミングを自動的に設定することが可能であり、真空
度回復のための操作は簡単である。ユ−ザの取扱いが容
易となる。従来のごとく外部に定期的に真空引きするた
めの特殊なバルブを必要としないため、バルブからの漏
洩問題がなく、長時間使用に耐えられる。吸着能力のあ
るZrやTiなどのゲッタであれば、例えば100cc
の気密室内容積に対しておよそ3g程度で済み、小形軽
量化が図れる。ゲッタの外周に輻射熱を遮蔽するための
シ−ルド板が設置されているため内部部品の加熱溶融や
焼損を防止でき、信頼性が確保される。
Since the getter for recovering the degree of vacuum can be built in the cooled CCD camera body, the user does not need to purchase and prepare a vacuum pump specially like the conventional cooled CCD camera, which is inexpensive. The getter incorporated in the cooled CCD camera can automatically set the operation timing from the outside by computer software, and the operation for recovering the vacuum degree is simple. The handling of the user becomes easy. Since there is no need for a special valve for vacuuming to the outside as in the conventional case, there is no problem of leakage from the valve and it can be used for a long time. If it is a getter such as Zr or Ti having an adsorption ability, for example, 100 cc
The volume of the airtight chamber is about 3 g, and the size and weight can be reduced. Since the shield plate for shielding the radiant heat is installed on the outer periphery of the getter, the internal parts can be prevented from being heated and melted or burned, and the reliability can be secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による一実施例の冷却CCDカメラを示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a cooled CCD camera according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の冷却CCDカメラを備えた天体望遠鏡の
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an astronomical telescope including the cooled CCD camera of FIG.

【図3】図1の冷却CCDカメラの画像信号処理構成を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an image signal processing configuration of the cooled CCD camera of FIG.

【図4】図1のゲッタ5の周辺部を示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing a peripheral portion of the getter 5 in FIG.

【図5】ゲッタのガス吸着前後の吸着状態を示す拡大図
である。
FIG. 5 is an enlarged view showing the adsorption state of the getter before and after gas adsorption.

【図6】ガス吸着後のガスを構成する原子または分子の
ゲッタ内部の濃度分布状態を示す拡大図である。
FIG. 6 is an enlarged view showing the concentration distribution state inside the getter of atoms or molecules constituting the gas after gas adsorption.

【図7】再活性化後のガスを構成する原子または分子の
ゲッタ内部の濃度分布状態を示す拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged view showing a concentration distribution state inside the getter of atoms or molecules constituting the gas after reactivation.

【図8】吸着経過時間とゲッタ中の平均吸着ガス原子濃
度の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an adsorption elapsed time and an average concentration of an adsorbed gas atom in a getter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…天体望遠鏡、2…接眼レンズ側、3…冷却CCDカ
メラ、4,4a,4b4c,4d…ハウジング、5…ゲ
ッタ、6…CCD、7…機械式シャッタ、8,9…ペル
チェ素子、10…サ−ミスタ、11…制御回路、12…
駆動回路、13…A/D変換器、14…パ−ソナルコン
ピュ−タ、15…テレビジョン、16,16’…ヒ−タ
リ−ド、17,17’…リ−ド、18…電気ヒ−タ、1
9…微細孔、20…シ−ルド板、21…筒部、22…光
学ガラス、24…ハ−メチックシ−ル端子、25…通
路、26…Oリング、27…密封栓、30…気密室、4
0…収納室
1 ... Astronomical telescope, 2 ... Eyepiece side, 3 ... Cooled CCD camera, 4, 4a, 4b 4c, 4d ... Housing, 5 ... Getter, 6 ... CCD, 7 ... Mechanical shutter, 8, 9 ... Peltier element, 10 ... Thermistor, 11 ... Control circuit, 12 ...
Drive circuit, 13 ... A / D converter, 14 ... Personal computer, 15 ... Television, 16, 16 '... Heater lead, 17, 17' ... Lead, 18 ... Electric heater 1
9 ... Fine holes, 20 ... Shield plate, 21 ... Cylindrical part, 22 ... Optical glass, 24 ... Hermetic seal terminal, 25 ... Passage, 26 ... O ring, 27 ... Sealing plug, 30 ... Airtight chamber, Four
0 ... storage room

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 雅明 茨城県ひたちなか市大字高場字鹿島谷津 2477番地3日立オートモティブエンジニア リング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaaki Fukuhara 2477, Kashima Yatsu Kashima Yatsu, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture 3 Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮像用のCCDと、該CCDを冷却する冷
却手段と、前記CCD及び冷却手段を密封する気密室と
を含み構成され、前記CCDで受光し撮像する冷却CC
Dカメラにおいて、 前記気密室内に、周期律表の4A族の金属元素またはそ
れを主成分とする合金からなるガス吸着材を設置したこ
とを特徴とする冷却CCDカメラ。
1. A cooling CC configured to include an image pickup CCD, a cooling unit for cooling the CCD, and an airtight chamber for sealing the CCD and the cooling unit, and which receives light by the CCD and picks up an image.
In the D camera, a cooling CCD camera, wherein a gas adsorbent made of a metal element of Group 4A of the periodic table or an alloy containing it as a main component is installed in the hermetic chamber.
【請求項2】請求項1において、前記ガス吸着材を加熱
する加熱手段を設けたことを特徴とする冷却CCDカメ
ラ。
2. A cooled CCD camera according to claim 1, further comprising heating means for heating the gas adsorbent.
【請求項3】請求項1または請求項2において、前記ガ
ス吸着材は、該ガス吸着材自体から蒸発し前記CCDの
受光を妨げる蒸発物を発生しない、非蒸発形の吸着材で
あることを特徴とする冷却CCDカメラ。
3. The non-evaporable adsorbent according to claim 1 or 2, wherein the gas adsorbent is a non-evaporable adsorbent that does not generate an evaporant that evaporates from the gas adsorbent itself and interferes with light reception by the CCD. A characteristic cooled CCD camera.
【請求項4】請求項1または請求項2において、前記ガ
ス吸着材は、多孔質体からなることを特徴とする冷却C
CDカメラ。
4. The cooling C according to claim 1, wherein the gas adsorbent is made of a porous material.
CD camera.
【請求項5】請求項1または請求項2において、前記ガ
ス吸着材は、ジルコニュ−ムまたはチタニュ−ムである
ことを特徴とする冷却CCDカメラ。
5. The cooled CCD camera according to claim 1 or 2, wherein the gas adsorbent is a zirconium or a titanium.
【請求項6】請求項2において、前記加熱手段は、電気
ヒータであることを特徴とする冷却CCDカメラ。
6. The cooled CCD camera according to claim 2, wherein the heating means is an electric heater.
【請求項7】請求項2において、前記ガス吸着材が加熱
されることによって該ガス吸着材から発せられる熱光線
を遮断するよう、前記ガス吸着材を覆う手段を設置した
ことを特徴とする冷却CCDカメラ。
7. The cooling according to claim 2, wherein means for covering the gas adsorbent is provided so as to block heat rays emitted from the gas adsorbent when the gas adsorbent is heated. CCD camera.
【請求項8】請求項2において、前記加熱手段による加
熱を、断続的または定期的に実施させる手段を設けたこ
とを特徴とする冷却CCDカメラ。
8. A cooled CCD camera according to claim 2, further comprising means for intermittently or periodically performing heating by said heating means.
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