JPS62824A

JPS62824A - 赤外線放射計

Info

Publication number: JPS62824A
Application number: JP61031077A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Kojima; 小島　弘将
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1987-01-06

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〕本発明は、赤外線を放射する物体の温度を測定する装置
、赤外線を反射する物体の性質を測定する装置、その他
に利用する。

〔概　要〕

本発明は、光電気変換素子により赤外線放射を電気信号
に変換して測定する装置において、光電気変換素子の赤
外線入射路に管路を配置して、光電気変換素子を被測定物体から離して直線温度の影響
を受けることなくして、放射する赤外線を効率的に受光
することができるようにしたものである。

〔従来の技術〕

物体の物理的状態によって赤外線を放射する物体、ある
いは他の物体の放射する赤外線を反射する物体（以下、
これらの物体を試料という。）から放射される赤外線の
放射出力を測定する赤外線放射計は、非接触型の温度測
定器その他として知られている。

これらの赤外線放射計としては、赤外線が入力する開口
部に光学レンズを用いて、赤外線を感知する光電気変換
素子に集め、電気信号としてこれを出力し測定する光学
レンズ方式のもの、あるいは光学レンズを含む開口部か
ら入力した赤外線を光ファイバにより、光電気変換素子
に導く光フアイバ方式のもがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記光学レンズ方式のものは、光学レンズの口
径が比較的大きいため、装置全体が大型化し高価になる
。また試料が高温状態にある場合に装置に内蔵される光
電気変換素子の温度による影響や劣化を避けるため、装
置を試料より遠ざけると測定精度が低下する。

一方光ファイバ方式のものは、使用する光学レンズは小
口径のものでよく、装置も小型化され、狭い場所内での
測定や、試料の局部の測定も可゛能であるが、装置が高
価になるとともに、特に低温波長における光ファイバの
伝送損失が大きいため、試料の低温測定はほぼ不可能で
ある。

本発明は、これらの欠点を解決して、試料の温度の影響
を受けないようにして放射する赤外線を効率的に受光す
る赤外線放射計を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、赤外線を受光し電気信号に変換する光電気変
換素子と、この電気信号を増幅する増幅器と、この増幅
器出力を表示する表示手段とを備えた赤外線放射計にお
いて、前記光電気変換素子の赤外線入射路に断面開口がこの光
電気変換素子の受光面より大きい管路を設けたことを特
徴とする。

管路はその断面開口が円形であり、その開口内面が鏡面
であるか、または非反射面であることが好ましい。

管路は直線状であるか、または非直線状であることが好
ましい。

管路は入射端の開口内面を含む一部が非反射面であり、
他の開口面内が鏡面であることが好ましい。

管路はその外面が断熱物質で覆われた構造であるか、ま
たは光電気変換素子の背面が上記管路の外面を覆う断熱
物質に連続する断熱物質で覆われた構造であることが好
ましい。

管路はその端部もしくは端部の近傍に光学レンズを含む
ことが好ましい。

管路の長さは４０〜１０００鶴であることが好ましい。

〔作　用〕

光電気変換素子の赤外線入力路に管路を設けることによ
り、光電気変換素子を赤外線を放射または反射する試料
から離して、その温度の影響を受けないようにしておき
、さらに管路の形状、寸法および内面の反射状態を適宜
設定することにより、試料の形態、その所在の状態にか
かわらず放射する赤外線を効率的に受光することができ
る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の第一実施例装置の外観斜視図を示す。

第１図において、図外の試料から放射される赤外線を受
光する入射端開口部１、この受光された赤外線を受けて
電気信号を発生する光電気変換素子２およびこの光電気
変換素子２の電気信号を増幅するプリアンプ３とが筒体
４に内蔵されている。この筒体４はクランプ５にねじ５
ａにより支えられ、さらにホルダ６に接続する。クラン
プ５とホルダ６との接続部には図外の回転手段が設けて
あり、ホルダ６およびスタンドポール７を介して組み立
てられたテーブル８に載置された試料９に対して、筒体
４を矢印Ａに示すように回転して上記入射端開口部１を
所定の方向に向くように設定できる。プリアンプ３の出
力部はケーブル１０を介して測定器１１に接続される。

第１図において、試料９および測定器１１を一点鎖線で
表示した。

ここに本発明の特徴とするところは、上記筒体４には入
射端開口部１から、光電気変換素子２の受光面より断面
開口が大きい管路１５を設けたことにある。

さらに第１図において、この管路１５は直線状であり、
この管路１５の外面は上記筒体４との間に断熱物質１６
で覆われ、この断熱物質１６は光電気変換素子２の背面
まで連続して覆う。

第２図は本実施例装置の電気回路ブロック構成図を示す
。本図において、上記ケーブル１０はコネクタ１０ａを
介して測定器１１に接続する。測定器１１にはメインア
ンプ１１ａ、レベルシフタｌｌｂを介して、増幅され零
基準を修正された出力１１ｃは、一方はアナログディジ
タル変換器ｌｉｄを介して表示部ｌｉｅに、他方はレコ
ーダｌｌｆに送出される。

第３図は上記第一実施例装置の特に管路内部分の状態を
示した管路的模式図である。

本実施例では、管路１５の内面は鏡面となっているので
、試料９から放射される赤外線のうち、符号２１ａで示
すように入射端開口部において、光電気変換素子２に直
線対面していないものも上記鏡面に反射されて光電気変
換素子２に到達する。

第４図は本発明第二実施例装置の管路模式図である。本
実施例の場合は管路１５ａは湾曲し、その内面が鏡面と
なっている。したがって赤外’ｂ’Ａ　２１　ｂは管路
が湾曲しているにもかかわらず光電気変換素子２に到達
するので、試料が凹部にある場合などの測定に適する。

第５図は本発明第三実施例装置の管路的模式図である。

直線状で開口断面が円形の管路１５ｂは、その内面が入
射端開口部１の近傍の符号ｍに示す部分で非反射面とな
っており、光電気変換素子２の付近は鏡面となっている
。したがって試料９の周辺部からの放射される赤外線２
１ｃは非反射面ｍで吸収され、試料９の中心に近い部分
から放射される赤外線２１ｄのみ光電気変換素子２に到
達する。

本実施例装置の場合は、試料の局部からの赤外線の測定
に適する。

第６図は本発明の第四実施例装置の管路的模式図である
。本実施例では直線状で開口断面が円形の管路１５ｃの
内面は全面が非反射面ｍとなっている。したがって偏心
のある赤外線２１ｅは吸収される。すなわち本実施例の
場合は試料からの赤外線の選択性はさらによ（なる。

第７図は本発明の第五実施例装置の管路的模式図である
。本実施例では直線状で開口断面が円形の管路１５ｄの
入射端開口部１に光学レンズ１７ａを設けたものである
。この場合試料９から管路１５ｄの内面周縁部に放射さ
れる赤外線２１ｅおよび２１ｆは光学レンズ１７ａによ
り、小面積の光電気変換素子２に集光される。

第８図は本発明の第六実施例装置の管路的模式図である
。本実施例では直線状で開口断面が円形の管路１５ｅの
入射端開口部１の外部の近傍に光学レンズ１７ｂを設け
たものである。この場合は管路１５ｅの入射端開口部１
よりも広い面積の試料９の表面から放射される赤外線２
１ｊ、２１ｋを光電気変換素子２に集光することができ
る。

以上説明した各実施例において、管路は長さ４゜１１な
いし１０００鶴のものがよい。実験によれば、４０龍よ
り短い場合は試料が直接に熱の影響を受けやすく、また
１０００ｍより長い場合は管路中で赤外線の減衰量が大
きくなる。さらに断熱物質は上記管路を覆い連続して光
電気変換素子の背面まで覆うものが適当である。これに
より周囲温度が管路１５および光電気変換素子２に直接
影響を与えることを少なくできる。

本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、た
とえば上記第五および第六実施例装置を併設すること、
すなわち入射端開口部の内部および外部に光学レンズを
設けることもできる。

〔応用例〕

本発明は、各種の装置に応用することができる。

第９図は上記第一実施例装置を焦電型の赤外線温度計に
応用した第一応用例装置の要部断面模式図を示す。この
場合は赤外線は熱としてとらえられるもので、光電気変
換素子２ａと各種抵抗器とを組合せ、プリアンプ３ａは
電界制御型トランジスタを用いる。

第１０図に上記第一実施例装置を量子型の赤外線温度計
に応用した第二応用例装置の要部の断面模式図を示す。

この場合は赤外線は温度によって異なるスペクトラムと
してとらえられるので、フィルタ２２および光電気変換
素子２ｂの冷却器２３が必要である。したがって、プリ
アンプ３ｂは光電気変換素子２ｂとは分離している。本
応用例の場合は特に上記冷却器２３があるため管路１５
および断熱物質１６による効果が大きい。

所定の赤外線を発生する赤外線発生源からフィルムに入
力する赤外線の全入射量は、フィルム表面で反射され１
反射量、フィルムを透過中に吸収される吸収量およびフ
ィルムを透過する透過量の三つのものの和になる。赤外
線薄膜厚さ計はこの原理を応用した赤外線放射計であり
、第１１図に本発明の第一実施例装置を上記赤外線薄膜
厚さ計に応用した第三応用例装置のブロック構成図を示
す。

第１１図において、フィルム２４の厚さを測定する測定
側の装置は、光電気変換素子２の前方にフィルタ２２を
設けたこと以外は第２図に示す第一実施例装置のものと
同じである。さらに赤外線発生源２５は所定の赤外線量
を発生するために、黒体炉２５ａとこの黒体炉２５ａの
温度を制御する温度制御回路２５ｂおよび赤外線放射時
間を制御するチョッパ２５ｃを設けである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、管路を設けることにより光電気変換素
子を試料より離しておけるので、光電気変換素子が試料
の温度に直接影響されることがなく、試料の放射する赤
外線を効率的に受光できる。

したがって、赤外線放射計の感度および試料面の局部選
択性の精度が向上する。このため量子型または焦電型の
温度測定手段あるいは薄膜厚さ測定装置に利用すれば、
簡単な機構を用いてその精度を著しく向上する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例装置の外観斜視図。第２図は上記実施例装置のブロック構成図。第３図は上記実施例装置の管路的模式図。第４図は本発明の第二実施例装置の管路的模式第５図は
本発明の第三実施例装置の管路的模式図。第６図は本発明の第四実施例装置の管路的模式第７図は
本発明の第五実施例装置の管路的模式図。第８図は本発明の第六実施例装置の管路的模式第９図は
本発明の第一応用例装置の断面模式図。第１０図は本発明の第二応用例装置の断面模式図。第１１図は本発明の第三応用例装置のブロック構成図。１・・・入射端開口部、２．２ａ、２ｂ・・・光電気変
換素子、３．３ａ　、３ｂ・・・プリアンプ、４・・・
筒体、５・・・クランプ、５ａ・・・ねじ、６・・・ホ
ルダ、７・・・スタンドボール、８・・・テーブル、９
・・・試料、１ｏ・・・ケーブル、１０ａ・・・コネク
タ、１１・・・測定器、ｌｌａ・・・メインアンプ、ｌ
ｌｂ・・・レベルシフタ、１１ｃ・・・出力、ｌｉｄ・
・・アナログディジタル変換器、ｌｉｅ・・・表示部、
１１ｆ　・・・レコーダ、１５．１５ａ　、　１５ｂ　
、　１５ｃ　、　１５ｄ　。１５ｅ・・・管路、１６・・・断熱物質、１７ａ　、１
７ｃ・・・光学レンズ、２１ａ　、　２１ｂ’、　２１
ｃ　、　２１ｄ　、　２１ｆ　、　２１ｇ　、　２１ｈ
。２１ｊ　、２１ｋ・・・放射線、２２・・・フィルタ、
２３・・・冷却器、２４・・・フィルム、２５・・・赤
外線発生源、２５ａ・・・黒体炉、２５ｂ・・・温度制
御回路、２５ｃ・・・チョッパ、Ａ・・・筒体の回転方
向の矢印、ｍ・・・非反射面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）赤外線を受光し電気信号に変換する光電気変換素
子と、この電気信号を増幅する増幅器と、この増幅器出力を表示する表示手段とを備えた赤外線放射計において、前記光電気変換素子の赤外線入射路に断面開口がこの光
電気変換素子の受光面より大きい管路を設けたことを特
徴とする赤外線放射計。
（２）管路はその断面開口が円形である特許請求の範囲
第（１）項に記載の赤外線放射計。
（３）管路はその開口内面が鏡面である特許請求の範囲
第（１）項に記載の赤外線放射計。
（４）管路は直線状である特許請求の範囲第（１）項に
記載の赤外線放射計。
（５）管路は非直線状である特許請求の範囲第（１）項
に記載の赤外線放射計。
（６）管路は入射端の開口内面を含む一部が非反射面で
あり、他の開口内面が鏡面である特許請求の範囲第（１
）項に記載の赤外線放射計。
（７）管路はその開口内面が非反射面である特許請求の
範囲第（１）項に記載の赤外線放射計。
（８）管路はその外面が断熱物質で覆われた構造である
特許請求の範囲第（１）項に記載の赤外線放射計。
（９）光電気変換素子の背面が管路の外面を覆う断熱物
質に連続する断熱物質で覆われた構造である特許請求の
範囲第（８）項に記載の赤外線放射計。
（１０）管路はその端部もしくは端部の近傍に光学レン
ズを含む特許請求の範囲第（１）項に記載の赤外線放射
計。
（１１）管路の長さは４０〜１０００ｍｍである特許請
求の範囲第（１）項に記載の赤外線放射計。