JPS5927595A - 光検出器用小型冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 木発Ｉ’ｌｌ　Ｖｉ光光検出器用小型冷却層間関する。

〔従来技術〕

放射、糠に対して！１、）も高い感度を示すようにする
ノドめに、例えば赤外線検出器のような検出器では周囲
ｆＨＩ’Ｊ、を非常に低くして動作させなりればならな
い。このように周囲温度を低くするために、検出器の通
常、冷却装置内に置かれる。この冷却装置は非常に低い
温度にされる指状の突起部を有し、この突起部に冷却す
べき検出器が設りられ、この突起部は壁によって囲まれ
、この壁と突起部とで密閉空間を形成している。その壁
の検出器に面し／こ部分にｔま、検出すべき光に対して
透明な物質でできた窓が設けられている。さらに密閉空
間り１、冷却突起部の周囲における熱植失をさけるため
、通常；１？ノンピング管継手を介し７て４１（、空に
される。

従来の装置＾でｔｊ：、玲却突ｒシｄ部は通常ガラスで
作られ、外壁ｔ、Ｊ−ガラスまたは金属で作られでいる
。ガラスを用いることには問題がある。メｊラスは熱い
時に＆Ｊ：　’ｒｔＪ銀性があるｌξめに、２つの部品
を−ｇＫして牡をするときに簡単に変形し、ｉＦ、　４
：＃＝な大きさを得ることｔ」、困））（（でム。加え
て、ガラスを機械工作【７たり、みがいたりするのは細
心の好意を必要とする操作である。それ故、夕１．１１
１１１の壁が適切な位１ｉＫある冷却装置を低価格で作
ることｔＪ−困難である。したがって、冷却装置を止１
ｉ（Ｉｉな位仇におくだめの伺属部品を用いることが必
要となる。このため、通常、冷却装置“す、１１、その
外側の壁に適合する正確な機械部品の中に股（Ｐｉされ
る。しかしこの機械部品のため全体の重さや占有ｉ１積
が増大する。

さらに、検出器は、冷却装置内にある検出器の斂だけの
ｔｌ：線により、処（、＋１　＝ｌξ問に接続さＪする
。この１４．線乞ｊ１、冷却装置の密閉？と間の気’／
’ｌ？　ｌ；ｌを（％：もつつ通さなＩｔ）れＩｔ’、
ｆ　ｌｔらない。これは、突起部と外側の）ｌ、％　７
ｊ形成゛Ｉるλつの部品間の密遥ｎｌ（分に通したり、
外１１１のＪ（Ｙのガラスや金ハに直接通したりするよ
うな多くの方法でなされている。密ン高部分に通゛ナー
介には、通常、１ｐリイミ１゛でできた伺加的な絶縁部
品を使う必要がある。宵、　糸ｒｓ　ｔｔこの絶縁部品
に埋め込まれる。さらに、電気的に４４〕絡するのを防
止“Ｊ−る〆こめし０畢Ｊｉｌｎｌｌのすきまｄ、十分
なくて社ならず、この／ヒめ、出力線の＜Ｑ　＆Ｊ：突
起部の外周長さの関数で制限される。さらにｎこ、金属
の壁ｆ、頁ｊσ；さぜる１μ合には、金１（１幕の１１
１．線ｔ」ガラス玉を貫通さぜ、樟から絶Ｈする。ごの
ようにこれらの部品があるたゲ）、冷却装置の大きさは
増大し、出方端子数が制限される。

特ニ赤外線検出器＆：ｌ：　ｔすまず携帯用機器におい
Ｃ用いられて・１６す、冷却装置Ｎの大き濾と■１ｊさ
をで　　−きるだけ小さく　１．ようとする試みが凌さ
れている。

〔発明の棚、要〕

したがって本発明の第１の目的な」１、従来の装置に比
べ“Ｃ小型の光検出器用冷却装置を提供することにある
。

本発明の８１！Ｊの目的に、伺加的な位的自、ヒ用部品
を必要としない光検出器用冷却装置を提供することにあ
る。

本発明の第３の目的は、比較的高く安定した真築度が得
られるだめに小型にもかかわらず長い寿命を有する光検
出器用冷却装置を４Ｊ′Ｘ：供することにを）る。一 本発明の第１の１〕的ｔ、ｊ５、多数の出力ＩＩｉ！ｉ
ｌを設けることができ、その結果多数の光検出器を冷却
することのできる光検出器用小型冷却装置ｉ？ｊを提供
−ｊ−ることにある。

したがっで本発明に」これば、装置な形成・ノる種りの
部品が機わ成約に安定しｌｃ性質を有し、正確な機械工
作や成型がＴｉＪ能寿物質からできている冷却装置が提
供される。

本発明による光検出器用小型冷却装置Ｎは、一端に少な
くともひとつの光検出器：が固定され極めて低侃、にさ
れる指状の突起部と、真空密閉空間を形成゛ｊ−る４Ｌ
うにＱｌ、ｌ　Ｈ＋、’突起＋ｔ１１を１１ソリ囲むタ
ロＧ′と、検ＩＪＪ−ノ“べき−）Ｙ：線に対して透明
ｌ物質で作られ前記）″ｒ：検出器に而１／　ｙｔ　ｓ
、＋；ｓに固定＠Ｉ＋／ね窓とを備え、前記突起部ｎ１
低い熱伝層性を４１し、すきまのない寸たｔＪ、判気ネ
れ／（セラミックで作られ、′Ｊ１１３台へ’１１Ｔ、
気的導線を：１「ｊずように密閉され、このＪｌｌ・台
３、ｊ４、前記突起部とは＃９′同じ熱膨張係数の機械
的加工精度のよいｔ１々Ｈ４１Ｏから作られ、前ｎＬ基
α上に、前記密閉空間の前Ｎ１２外壁が設りられている
ことを特徴とする・突起部を形成する十ラミックとして
は、苦土撤（重石（ｆｏｒｒ、ｔｏｒｉｔｅ　）、ジル
コニア（ｚｉｒｃｏｎｔａ）、ノ・ライト（ｍｕ：ｌ’
ｉ１．ｔｅ　）、スラ゛′アタイト（ＦＩｔｅａｔｊ、
ｔｏ　）がある。多（１，、ｌ／、１セラミ、りのＱ３
自には、エナメル引きによりすき−まがなくされる。

基台も七ラミックで作られることが望捷しい。

この、１箱合は、突起部と基台との間での鉱物による密
閉が容易におこ々える。

本発明の仙の特徴によれば、基台の外周輪郭が位ＩＫ１
合せ手段として用いられる。この輪郭は多角形や回転形
状であり位（４合せ用手段を有することが望オしい。

本発明の他のｌ特徴によれば、導線が突起部に、塗装や
融りた金属中への投入やディッピングや真空蒸着により
直接設けられている。導線の位■合せを容易にするため
に、突起部の外側表面にみぞが形成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、外壁は、基台とを１
に同じ熱膨張係数を有する、セラミックまたは金属また
は合金で作られる。合金には、Ｋｏ〜ｖａｒ（商品名）
や］）ｊ、ＩＶｅｒ　Ｐ　（商品名）のような鉄−ニッ
ケルを主成分とした合金を用いることが望ましい。

インジウノ・線またはインジウノ、項を流すことに↓す
ｌ）られる気密ｔ（を用い−Ｃ１外壁は基台」二に気密
性よく設りられる。

〔発明の実施例〕

以下図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

まず第１図、第２図に示−Ｊ゛ように、参照番号／は、
非常に低い温度にされる指状の突起部を示している。本
発明によれは、突起部／は、例えＮ７１：、名士１敢１
’１ｉ、石（ｆｏｒｅｔｅｒｉｔｅ　）１．）ルコニア
（ｚｉｒＣｏｎｉａ）、ムライト（ｍｕ’ｉｌ：Ｌｔｅ
　）、スデアタイｌ−（ｅｔｅａｔｉｔｅ）のような熱
体りｔ性が低く、空気を通さないセラミ、りで作られる
。しかし、突起部／ｆま、例えばエナメル引きすること
により空気を通さなくしだ多孔性のセラミックで作るこ
ともできる。図示するように、突起部／り」主円柱部を
有し、この主円柱部にｔｉｔ冷却器（図示せず）５Ｌ・
入れる穴コが形成されている。冷却器は、ジュールトノ
・ソン膨張ゾローブのような既知のどん疫冷却器でもよ
い。主円柱部の両端のうちの−９；１晶は広くなって円
錐形状をしており、仙９！＋、ｉは底すなわち台弘によ
り閉じられており、光検出器ｊｔま台グの上に設りられ
ている。

−具体例によれは、台グは、Ｊ、２　Ｘ　Ｊｊ素子から
なるモザイク状の検出器′ｆ：載せることができ、有効
直径がψ〜ｊ窮である。冷却器により非常に低温にされ
る台グＱ：１、速やかに熱を伝導しなけれｄ：ならない
。それ故、台グは、突起部／の熱膨張係数と適合する熱
膨張係数を有する、良ｏｒな熱伝導物質でできている。

したがっ゛Ｃ１台４７１よ、白金やｔｌｊｌやモリブデ
ン等の金属や、アルミナ、酸化４リリ９ム等のセラミッ
クで作られることが望マしい。

さらに台ｐは、適したエナメルやガラスセラミックによ
り、突起部／の円柱部にびっだり掴をするよう処して固
定される。

本発明のもうひとつの特徴によれば、突起部／上に導線
列６が直接設けられている。この導線列６は、冷却適れ
た台グがら円ｏ１ｃ形状部／′へ、すなわち冷却装置の
外側へ延びている。この導線列ぷりま図と異なるように
形成してもよい。この導線列６を形成するための種りの
方法は、図示してこのあと説明する。

突起部／の全外表面」二に導体Ｗｉ衾堆積させることに
より、導線列ｔを形成°することができる。この導体層
は、例えば真空蒸着により得られた？Ｉｔ！膜により形
成してもよいし、塗装や融けた金属中への投入やシルク
スクリーン印刷用のペーストへのディッピングにより得
られた１９膜により形成してもよい。それから、導線列
６は、この導体Ｒ４を、機械的加工したり、レーザ力１
げしたり、先のとがった固い過具で線を引いたり、さら
に写真蝕刻したりすることにより形成される。

他の具体例によれば導線列７　ｆＪ、マスクを通したＲ
空蒸着により、あるいｄ、スリヅトを通した真空蒸着に
より１４′Ｉることができる。後者の方法によれば、導
線のピッチを変化させることができ、望むならば、ｎｉ
紗の導線を並列させてより広い導線を形成する゛ことが
できる。この方法ではスリットは固５？　ｉ！ｉ持され
て、突起部／がＡ空蒸着を終了するたびに例えはスラッ
ピングモーフで回転するようにすることが望ましい。

さらに導線列乙にＷｌする他の具体例によれば、突起部
／の、少なくとも導線が設けられている部分にＯ」みそ
“７が形成されている。これらのみそのひとつｔよ、第
２図に、破線で示されている。みぞ７ｄ４、分、セ造寸
たは機械油１：により形成される。望ましくは、これら
のみぞ７の幅（］、導線の幅に一致しており、みぞ７の
ピッチは導線列６のピッチに一致している方がよい。２
〜１０Ｂｎｔの）９さを有する、シルクスクリーン印刷
用の厚膜や、例えシ」′真空蒸着によるクロシラノ・−
金書膜ｔＪ、冷却される突起部／上に形成される。凸部
」二に形成された導体層はグラインダや布やすりによる
加］−によりｔよがされる。

上述の場合、光検出器ｊの出力端は、超音波はんだやマ
スクを介しての真空蒸着により、導線列乙に直接、接続
される。さらに後述するように、冷却後後置の出力りｈ
ｌに導線列６を結合させるために伺加的絶縁部品を用い
る必要ｔまない。

本発明の冷却装置ｉ、１１よ、突起部／を取り囲む外壁
εを有し、この外壁ｌ上であって光検出器、ｔＫ面する
部分に窓りが設けられている。窓りは検出すべき放射線
に対して透明な物ｒｖ４で作られる。外壁ｇ（」１円１
’＋＜：状部により形成され、その−）端に窓２を設り
るための甲状の内側係止部ｇ′が形成されている。外壁
ざの他ＧＥＭ　ｆ；＋、突起部／に密封された基台１０
Ｊ：、に設けられ、これらの部品により７Ｆ、空吸引す
ることができる密閉空間カリ１ネ成される。基台１０は
スリーブ形状Ｓニジ−Ｔ：おり、その中の穴ｔ：１．１
１ｊｌｔ’ｉ１部／グと、突起部／の円Ｓ形彷部／′げ
−１１−する円（イ１形状部／のこ〃っでおり、内硬形
状部７′に正ｆ（ｃに合致するつ本発明によｉｔ゛げ、
基台’１０ｆＪ、電気的絶縁物質で作られ、この物質ｅ
Ｊ、安定してｉ１席な機械的加工Ｉ１１：を有し、その
熱膨張係数Ｖ：ｔ：突８１！己部／と同じでおる。した
がって基台１０はセラミック、望ま（−くけ突起部／と
同じセラミックで作られる。基台ｌθは突起部／の円錐
形状部／′にエナメル寸たはガラスセラミックに、しり
密封される円φ１１形状部／に伸びたＮ９線列乙に手を
つけることなく密封される。このように導線列乙はこの
密刊部を目通する。

ｊ］“こ、窓９ｔまグルマニウノ・で作られることが望
ましい。窓りｔＪ、外壁ｇの係ｌＥ部ｇ′に通常の方法
で％Ｉｉτ閉接着し、でもよい。しかし後述するように
インジツ、／−糾を用い゛にの係止部ｇ′に窓Ｐを密閉
後πて一ノ“ることか望寸しい。基台ＩＯにも密閉接着
される外壁ｇは、窓りと基台１０と同じ熱膨張係数の物
質　　　′で作られなりれけならない。これらの部品間
の密閉は後述する」：うに冷却時になされるが、はとん
どの場合、使用条ｆ；は、一般的には−ｑＯ°Ｃから＋
７（２°Ｃの広い需１度範囲内でＷ；閉性を保持した゛
ま虜装置６が１ｌｉｌ＋作しなし〕れν」々らグいとい
うものでおる。

その結果、外壁ざＱ」、−１−、ラミックや、白金のよ
うな金屑や、Ｋｏｖｅ、ｒ（商品名）、１）ｉｌｖｎｒ
　Ｐ　（商品名）゛のよすな鉄−ニッケルを主成分とし
た合金で作られる。ある（ハ合にｔ」、外ｊｌｒｆ　ｆ
−：Ｉ：、１ｔマ、磁シールドされた検出器を４１１供
するプこめに、磁気的金属または合金で作られる。

また、基ｔ−：１０ｉｉ、ｆＷ＋η５に機械加工や四端
ができ、機械的Ｎ’ｉ’ｆ度がだせる物質で作られるの
で、冷却装置の軸力１１１目ｄよび回転方向の位１１ｈ
゛決め手段とじて基台ＩＯを用いることかできる。簡単
に位置決めするｌｔめには、基台ｉｏの外層輪郭１０／
／／を円１ｖ１）形にし、ノツチまたｒ；］ニスリット
のような指ｉｊ’ｇ部（図示せず）を設ける。しかし、
基台／θのこの部分の形状＆よ、多角形や、ブビ円形や
他のどんな回転形状にも変更しうろことｔＪ尚業渚にと
っで明らかである。

まブヒ、基台１０に設りられだ穴１２内には少な（とも
ひとつゲッタ／ｌがそなえつけられている。ゲッタ／ｌ
の目的は、それが活性状態のどきは、主に突起部／と基
台１０と外環ざとで形成された密閉部分内の真空をにイ
１持することである。寸だ、Ｊ木の導線が基台１０」二
に形成され、ゲッタ／／の’ｙＷ子Ｃｉジュール効果に
よるその活性化だめタ１都電、源に接続されている５゜
ゲッタ／／ｆ」穴７．２の中に、エナメルまたはシルク
スクリーン印刷用ベーストを用いることにより固着され
る。このベーストによれシ、）′、固着に加え又、導線
と端子との間の？ｌｊ、気的接触もなされる。

第、１図にｒＪ、窓りを夕１１＋ｉＹｉざの係止部ざ′
に密封接着すること、外Ｊ、＋Ｉｒｇに基台１０を密刊
接是することが示、さり、−ｔいる。この密−Ｊ’Ｊ接
着は、゛まず玲却時に、インジウムめ１を非常に狭いず
き′まに入れることに上りなされる、窓りの場合にｔ」
、外壁ｇの係止部ざ′に対−ノ゛る祥りの位置合−Ｕ後
、イン、ノウム；陳／３を窓９と外４＋Ｂｇとのｍｌの
現状のすきまに挿入し、挿入物ｉｏをイン、ジウ入線ｌ
Ｊ上しこ位１炸合せし、挿入物／りに圧力を加える。す
ると・イン・ジウム線／３はフィルノ、／、１−に変化
し、第３図の右側部分に示すように、押入物／４’と窓
りと係止部ｇ′との間の全てのすきまを少−だ−Ｊ。

外ＩＪ＾ｇを４１１台／θに密ＪＦ、Ｉ接着するために
は、基台１０ｅ形成〜するスリーブの外面がｄつの・＼
こみ／６゜／７を形成′するように、機械加工′まプヒ
けｉ４ｉ造される。

へこみ／Ａ　、　／？のうち内ｌ１１１１のへこみ１６
は、夕１ｊ廣ｇの厚さとはＩ五層じＩＭを有する。リン
グ／ｇ１１：Ｊへこみ／７−にに設けられ、みぞを形成
−ノーる。それから吸引して構成体を焼いプＣ後７（空
フレーム中に設りられた、外壁ｆ＆まこのみぞしく挿入
され圧力が加えられる。

その結果、インジウム線の、フイルノ、状に変化し、リ
ング／８とへこみ／１．と基台ＩＯとの間の全てのすき
まをみブこす。

このＪ、うしく、非′爪に小宴いりれども多数の出力芹
１を有）る冷却装置１？Ｊがイ１ノられる。−Ｊ’ｊ、
体側として、−・直径が／ハ〃、で長さがり０ｍＭ、す
、下で、７１．の出力端を有する冷却装置１１”がある
。

１だ、本発明の冷却装置め、し、低価格で、簡単で、コ
ンパクトで、ｉｌＥ　＋：缶であるという利点を４１す
る。

本発明の冷７．１１装（蝕によれば、既ケ１１の装置の
性能を改良できることの、当契者に、理解できるであろ
う。

これは特に赤外線を用いる宜庭用装置１へ１や携帯用赤
外ｉ１？＋ｉプノメラに用いろことができるはかりでな
く、小型の冷却される検出器を必要とする装置であれは
どんなものにも用いることがで六る。

’ｌ−図面（７）ｌ￥ｒｉ　ｌｌｊ　すｔ’、ｌｐ、明
第１Ｉｉ′！！ｌは本発明による冷却装置の一部を切り
取った余１．４．Ｆ、！図、 第λ図ｅ」同冷却装置Ｍ？の縦断面図、第３図は同冷却
装置１？の基台と外壁、外壁と窓の密捌接着時のＨｇｉ
面図である。

／・・・突起部、λ・・・穴、弘・・・台、！・・・ブ
（：検出器、ｔ・・・漕体列、７・・・みぞ、ざ・・・
外壁、り・・グ？、１０・基台、／ハ・・ゲ１．夕、／
２・・・穴、八７・・・インジウム線、ｌｌｊ・・・挿
入物、／Ｓ・・・フィルム、／Ａ、／７・・・へこミ、
／ｇ・・・リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、低い熱伝導性を有する、すき棟のないまたは封気さ
   れたセラミックで作られ、一端に少なくともひとつの光
   検出器が固定され、極めて低温にされる指状の突起部と
   、 真空密閉空間を形成するように前記突起部を取り囲む外
   壁と、 検出すべき光線に対（−て透明な物質で作られ、前記光
   検出器に面したｎｌ（記外壁に固定された窓とを備え、 前記突起部は、基台へ電気的導線を通すように密封され
   、この基台は１．前記突起部とほぼ同じ熱膨張係数の機
   械的加工精度のよい物質から作られ、前記基台−ヒに、
   前記密閉空間の前記外壁が設けられていることを特徴と
   する光検出器用小型冷却装置。 Ｊ、／侍Ｎ’ｒＮｉＶ求の範囲第１現記ｉ−トの装面°
   において、前Ｒ１’、＋突起部を形成するセラミックは
   、苦土抛攬石、ジルコニア、ムライ）・、スデアタイト
   から選ばれプヒものであることを重機（！ニする光検出
   器用小型冷却装置６゜ ３、特￥Ｆ　ＮＮ求の範囲第１．１ｎ記載の装置Δにお
   いて、前；１１ユ突起部を形成するセラミックｌｄ、エ
   ナメル引ぎにより・ノーきまかなくされた２多孔性セラ
   ミックであることをＩｒＩ徴とする）′ｒ、検出器用小
   型冷却装置μ、。 グ、’ｌ’！ｊ訂請求のφｉΣ囲第１珀記Ｎｉｌ！の装
   ａ６′において、前記基台は士ラミックで作られたこと
   を特徴とするう”（、検出器用小型冷却装置、。 ｊ、／１：４ｉ’ｌ’　Ｈｉ’４求の範囲ｇｒ’ｒ　／
   　Ｍ　ｆｌｉ：載（’）　装置ｎ、ＩＩＣオイテ、前記
   基台の外側の輪郭シ；【、軸方向オｄよび回転方向のイ
   〜けｈ′合せ手段−２二して用いられでいることを特徴
   とする光検出器用小型冷却装置。 ６．特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記外
   側の輪郭ｔよ、多角形状または回転形状であり、位１ｎ
   含せ用指標を有ゴることｆ特徴とずる光検出器用小型冷
   却装置Ｗ。 ７．特許請求の範囲第１項記載の装置１イ、において、
   前記ｆ＃線は、前記光検出器を支持している一端から装
   置の外部へ、前記突起部表面上に直接、設けられている
   ことを特徴とする光検出器用小型冷却装置。 ♂、Ｉ庁Ｗ１−請求の範囲ｍｙ項記載の装置において、
   前記突起部はみそを有していることを特徴とする光検出
   器用小型冷却装置。 Ｐ、　／ｉｆ許請求の範囲第１埴ｎｃ載の装置において
   、前記外壁は、前記基台とはｔ丁同じ熱膨張係数を有す
   るセラミックまたは金属゛まだは合金で作られているこ
   とを１特徴とする光検出器用小型冷却装置。 １０、　／ｌ’￥Ｗ「請求の範囲第り項記載の装置にお
   いて、前記金属またｔよ前記合金ｆ」１、磁性体である
   ことを特徴とする光検出器用小型冷却装置１Ｎ。 ／／、特ｌ１ｌｒ請求の範囲第２項記載の装置において
   、１’ｉｔｌ　Ｒｉ：合金は、鉄−ニッケルを主成分と
   した合金であることをｌｌ′￥徴とする光検出器用小型
   冷却装置６゜ ／り特？’ｌ梢求の範囲第１傾記載の装置ｔにおい“て
   、前ｉｊ１タロｈ’ｆ　（！：　ｎｉｌ記基台との間の
   気密性および／または前記窓と前記外壁との間の気密性
   は、インジウ六晶−オたｔまインビウノ、環を流すこと
   により達成していることを特徴とする光検出器用小型冷
   却装置。