JPS61118623A - 赤外線検出素子アレイ - 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】 産業上の利用分野 ２　ベージ 本発明は、赤外線分光計測を行うもので、瞬時に計測す
ることを必要とする宇宙科学観測、或は、簡便性を要す
る工場での工程管理、或はガス分析器等に利用すること
ができる赤外線検出素子アレイに関するものである。

従来の技術 従来、赤外線分光計測においては、一般的に分光器と１
個の赤外線検出素子の組合せで、時間順次で波長を走査
し、分光特性を計測している。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記方式では、或波長範囲のデータ取得に
数分程度の時間が掛かるので、時々刻々状況が変化する
系の観測には使用することができない０又分光器は一般
的に回折格子等を用いているが、いずれの方式でも分光
器が重く、寸法が太き々ものになる。

この問題点を解決すべく赤外フィルタ、特に多層膜干渉
フィルタを用いる例が多いが、この場合、赤外線検出素
子の寸法、赤外集光系の設計等から種々の制約が生じ、
素子数は１０個程度が限度で３”’−′ あり、その程度になると最早寸法が分光器を用いた場合
より大きくなる等の問題が生じる。

そこで本発明は、瞬時に赤外線分光計測を行うことがで
き、又小型化及び軽量化を図ることができ、又堅牢で耐
振性を向上させることができ、更に光学的に明るい集光
系を設計し易い赤外線検出素子アレイを提供しようとす
るものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するための本発明の技術的な手段は、
赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の両面に配置さ
れた赤外線吸収層及び信号取出電極と、上記赤外線検出
素子が赤外線吸収層側で支持され、複数個の開口部を有
する基板と、この基板における赤外線検出素子とは反対
側に配置された赤外フィルタとを備え、この赤外フィル
タはアレイ位置で順次赤外分光特性が異なるように構成
したものである。

作　　用 本発明は上記構成により、各アレイ位置の分光特性が順
次異なるので、時々刻々状況の変化する系であっても、
瞬時に赤外線分光計測を行うことができる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例を示すものであ
る。赤外線検出素子１の両面に赤外線吸収層２及び信号
取出電極３が対応して配置されている。前記赤外線検出
素子１は赤外線吸収層２側で基板４に支持され、この基
板４には赤外線吸収層２及び信号取出電極３の対応位置
で複数個の開口部６が形成されている。

基板４における赤外線検出素子１とは反対側の面には赤
外フィルタ６が接着により配置されている。

基板４には各開口部６を外部に開放する空気孔（図示省
略）が形成されている。赤外吸収層２は下地に金蒸着が
施されてアース電極に兼用され、基板４と信号取出電極
３にはそれぞれアース信号取出線７と信号取出リード線
８がそれぞれ接続され　　　　　゛ている。而して各開
口部６に対応する赤外フィルタ６のアレイ位置を端から
■〜■とすると、その６ページ 赤外線分光特性は第４図に示すように順次少しずつ異な
るように設定する。このような構成にょシ、ｎ個の赤外
線検出素子は各々第４図で示すような分光機能を有する
赤外線検出器アレイとしての機能を有することになる。

従って時々刻々状況が変化する系であっても瞬時に赤外
線分光計測を行うことができる。

その−例として基板４は１０ｍｍ　Ｘ　１　ｍｍの寸法
で、１００　ｐｒｎ　の厚さのステンレス板により形成
し、開口部５は２００μｍＸ２００μｍの寸法で、ピッ
チを３００ｐｍにして３２個形成した。赤外線検出素子
１は厚さ３０　ｐ　ｍのチタン酸鉛セラミック焦電素子
により形成し、この焦電素子の一側全面に下地として金
蒸着を施してアース電極も兼用させ、その上に赤外吸収
層２としてシート抵抗約３００〜２００　Ｑ　／　ｃＪ
のニクロム蒸着膜を蒸着した。信号取出電極３としてア
ルミ蒸着膜を焦電素子におけるニクロム蒸着膜の反対面
、即ち赤外入射面の反対面に基板４の開口部５ピツチに
対応させて蒸着し、各アルミ蒸着膜に１本づつリード線
６　ベージ ８を接続した。また基板４にアース信号取出線７を接続
した。基板４における赤外線検出素子１の接着面とは反
対側の面に赤外フィルタ６として多層膜干渉フィルタを
接着し、基板４には各開口部６を外部に開放する空気孔
を形成した。前記多層膜干渉フィルタは厚さ０．５ｍの
ゲルマニウム製の基板の両面に硫化亜鉛とテルル化鉛の
蒸着膜を交互に多層に蒸着している。この赤外フィルタ
６は多層干渉により分光透過特性を有しており、この基
本的な分光特性は、アレイの中央位置１６で、中心波長
９．６μｍ、半値巾０．０５μｍとし、蒸着の際に蒸発
源に対するゲルマニウム基板の設置角度及び距離の差を
適宜選択することにより蒸着膜の厚さをアレイの位置に
より異なるように制御し、分光特性を第４図に示すよう
に設定する。その−例として１の位置は中心波長８．８
６μｍで、０．０６μｍずつ中心波長が長波長側ヘシフ
トするような特性にする。これは３２の位置までその波
長変化が保たれているので、３２の位置の中心波長は１
０．４μｍである。

７ベー／ このよう々構成により１度に０．ｏ６μｍ間隔で８．８
５μｍから１０．４μｍの分光特性を計測することがで
きる。

次に本発明の第２実施例を第５図乃至第７図に基いて説
明する。本実施例にあっては、開口部５を赤外吸収層２
側より赤外フィルタ６側に至るに従い次第に狭くなるよ
うに形成し、赤外吸収層２は、開口部６の外方の狭い部
分と略同−の寸法とし、開口部５の側壁での反射による
視野外感度を向上させたものであり、その他の構成は前
記第１実施例と同様である。本実施例における基板４は
シリコン等半導体単結晶板により形成し、異方性化学食
刻により前記形状の開口部５を形成する。

異方性化学食刻は、一般的に実施されている方法をとっ
た。即ち、化学的食刻液としてエチレンジアミンとピロ
カテコールの混合液又はヒドラジン水浴液を用いた。

次に本発明の第３実施例を第８図乃至第１ｏ図に基いて
説明する。本実施例にあっては各アレイ位置間で赤外線
検出素子１に切り溝９を入れ、熱拡散によるクロストー
クを減するようにしたものであり、その他の構成は前記
第１実施例又は第２実施例と同様である。

このような赤外線検出素子アレイを用いることにより瞬
時に赤外分光観測が可能となった。

又使い易い簡便型で、フーリエ式分光光度のようにレー
ザを用いる繁雑さがなくなった。又一般の分光器を用い
る分散型に比較して、光学的明るさが優れている。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば、赤外線
検出素子の両面に赤外線吸収層及び信号取出電極を配置
し、赤外線検出素子を赤外吸収層側で複数個の開口部を
有する基板に支持させ、この基板における赤外線検出素
子とは反対側に赤外フィルタを配置している。従って各
アレイ位置で分光機能を有するので、時々刻々状況が変
化する系であっても瞬時に赤外線分光計測を行うことが
できる。また小型化及び軽量化を図ることができ、しか
も基板に支持させているので、堅牢で、耐振９ペーノ 性を向上させることができる。更に光学的明るさに優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の赤外線検出素子アレイの第
１実施例を示し、第１図は同要部断面図、第２図及び第
３図はそれぞれ第１図の■−■線及びｌ１ｌ−１線に沿
う断面図、第４図は本発明の赤外線検出素子アレイの分
光特性の一例を示す図、第５図乃至第７図は本発明の第
２実施例を示し、第６図は同要部断面図、第６図及び第
７図はそれぞれ第５図の■−■線及び■−■線に沿う断
面図、第８図乃至第１０図は本発明の第３実施例を示し
、第８図は同要部断面図、第９図及び第１０図はそれぞ
れ第６図のＩＸ−Ｄ（線及びＸ−Ｘ線に沿う断面図であ
る。 １・・・・・・赤外線検出素子、２・・・・・・赤外吸
収層、３・・・・・・信号取出電極、４・・・・−・基
板、６・・・・・・開口部、６・・・・・・赤外フィル
タ、７・・・・・・アース信号取出線、８・・・・・・
信号取出リード線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　１１か１名−
ド城 城　　　　　　　　城

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）赤外線検出素子と、この赤外線検出素子の両面に
   配置された赤外線吸収層及び信号取出電極と、上記赤外
   線検出素子が赤外線吸収層側で支持され、複数個の開口
   部を有する基板と、この基板における赤外線検出素子と
   は反対側に配置された赤外フィルタとを備え、この赤外
   フィルタはアレイ位置で順次赤外分光特性が異なるよう
   に構成したことを特徴とする赤外線検出素子アレイ。
2. （２）基板が食刻された半導体単結晶板で形成され、開
   口部が赤外線吸収層側より赤外フィルタ側に至るに従い
   次第に狭くなるように形成されている特許請求の範囲第
   １項記載の赤外線検出素子アレイ。
3. （３）アレイ相互間を切溝で分離した特許請求の範囲第
   １項記載の赤外線検出素子アレイ。