JPS63250533A - 電磁放射線検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁放射線検出装置、特に立体角４πに相当す
る球状空間又は立体角２πに相当する半球状空間から入
射する電磁放射線を測定する電磁放射線測定装置の電磁
放射線検出装置に関する。

〔従来の技術〕

波長範囲が約０．３〜３μ又は３〜１００μの太陽電磁
放射線及び地電磁放射線の測定は、例えば気象学の分野
では放射線の差、即ち地球表面に当たる放射線と地球表
面で反射された放射線との差を求めて放射線成分を決定
することにより行われる。このため、上及び下半球骨か
らなる全球状空間（従って上及び下半球状空間は夫々立
体角２πに相当する）からの放射線が検出され測定され
ねばならない。今日かかる測定は固定位置に設置された
測定装置ではなく刻々移動している飛行機や宇宙船に設
置された測定装置により行われる。

かかる測定装置は多くの種類が開発されており、かかる
測定装置には例えば通常熱電対が包有され、熱電対はア
クティブハンダ接合部とパッシブハンダ接合部とを有し
、アクティブハンダ接合部は水平方向に配列されかつ黒
くされ測定装置の他部と遮断される。放射線が入射され
ると、アクティブハンダ接合部の温度がパッシブハンダ
接合部の温度に対し増加され、一方パッシブハンダ接合
部は比較的大きな容量の測定装置と熱的に結合されてい
る。生じた熱電圧（パッシブハンダ接合部の温度のよう
な他の測定値でも良い）は地上に入射する放射線の大き
さを表している。対流等の流れにより接合部の温度が外
気に伝達されることを避けるため、熱雷対は通常測定対
象の放射線を透過可能な材料例えばガラス、ポリエチレ
ン等で作られた風よけフードでカバーされている。

かかる熱伝達防止を高めるため、同じく放射線透過可能
な材料で作られた２個の半球状フードが熱雷対の周囲に
囲繞される。

太陽放射線の測定装置として、米国特許第３゜３９０、
５７６号に開示されるように、検出器としてのソーラセ
ルが取付板に配列装管され丸天井、フード、ガラスドー
ム等によりカバーされる測定装置が周知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

遮断されない放射光線で作動するかかる測定装置は、’
ｆｌＱ’Ｚ３＝＠を飛行尋三−搭−載し−で使用する場
合比較的大きな慣性力を受ける欠点がある。また測定装
置自体の温度変化、特に通常完全には透明ではない保護
フードの温度変化により、測定信号が大きく影響され好
ましくない。かかる影響を軽減すべ（２個の同心状のフ
ードが設けられたが、特にフードの下部に生じる対流の
ため依然高い測定精度を得ることができなかった。

かかる測定装置のこのような欠点は立体角２πより大幅
に小さな視野で交互に放射線を入射・遮断させる交互遮
断放射線法を介し除去出来る。即ち、高感度で低慣性の
放射線検出器、例えば半導体ボロメータ、゛光電素子又
は焦電検出器は、検出対象の放射線に対し検出器を交互
に露光及び遮光するよう機能する回転チョッパ制御ディ
スクの背部に取り付けられる。検出器の前面に放射線を
集光するため光学システムが設けられる。検出器からの
測定信号は交流電圧であり、測定目標物体及び制御ディ
スク間の放射線束差に相当し、発光変化がチョッパ制御
装置から生じる限り光学システムや検出器ハウジングの
発光変化に影響を受けることはない。

一方西ドイツ国特許第２１０５０５０号及び第２９４２
７９０号に開示される放射線測定装置の場合、検出器の
前面にはチョッパ、チョッパとして機能する光フィルタ
または回転チョッパ制御ディスクが配置されている。か
かるチョッパのため、測定を交互する放射光線により行
うため、追加測定装置に交流電圧または交流電流が発生
される。

この交互遮断放射光線法は、システム内で、即ち検出器
、ハウジング、光学システムで例えば温度変化により発
光変化が生じても、測定された放射線及び基準放射線に
対して同じ効果を与え、従って得られる交流電流や電圧
に影響を与えない利点があるが、チョッパ制御ディスク
やチョッパを用いても立体角２πに相当する半球状空間
の一部のみを測定出来小さな立体角では急激に減少する
ので、かかる空間から入射する放射線の制御が困難であ
る。

交互遮断放射光線法に基ずき立体角２πに相当する半球
状空間からの電磁放射線を測定する測定装置が西ドイツ
国特許第３４２３４９４号に開示されており、この場合
測定装置は２個の制御装置を備え、制御装置は検出器の
フードの形状と適合され検出器を垂直方向に延びる回転
軸を中心に互いに異なる速度で同一方向にまたは互いに
反対方向に回転する。しかしながら、その測定装置はい
くつかの欠点を有している。例えば、遮断期間内に即ち
チョッパ制御装置の完全−回転内に、残り半分の期間が
遮断されているので、球状空間の半分からの放射線しか
測定出来ない。この結果、測定装置の感度が低下し半球
状空間全部の放射線を検出するのに少なくとも２測定サ
イクルが必要となる。更にこの測定装置の駆動機構は複
雑となり、フードの清掃も困難となる。加えて、天頂付
近の放射線に対しては検出器に不感帯が生じ、特に天頂
もしくはその近傍に太陽が位置する場合好ましくない。

従って本発明の主目的は従来の欠点を除去でき、特に立
体角２πに相当する半球状空間または４πに相当する球
状空間からの電磁放射線を、更に天頂もしくはその近傍
からの太陽放射線に対しても、実質的にエラーなく入射
角が小さくても高精度で検出可能な電磁放射線検出装置
を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は以下の説明が進むに応じ
明らかとなろう。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、立体角２πに相当する半球状空間から
の電磁放射線で露光されて電磁放射線を検出する光入力
面部を有した少なくとも１個の放射線検出器と、検出器
をカバーし放射線を透過用１指なフードと、入射する電
磁放射線に対し検出器及びフードを交互に露光及び遮光
する回転チョッパ制御装置とを備え、チョッパ制御装置
には検出器の光入力面部に対し平行な軸を中心に回転可
能な支承部材と支承部材に支承される少なくとも１個の
中空半円筒状のシールド部材とが包有され、シールド部
材は中空半円筒形状の軸方向に湾曲されており支承部材
を介し円路を移動しフード及び検出器を交互に露光及び
、遮光してなる電磁放射線検出装置が提供される。

シールド部材は例えばその一部が支承部材として機能す
・る円形または半−円のプレートの周部に固設される。

中−の放射線検出器を備えた電磁放射線、検出装置の場
合、検出器は半球状空間からの放射線に対し露光される
よう構成され、一方２個の検出器を備えた電磁放射線検
出装置の場合には、２検出器は夫々直径方向に対向して
配設されかつ上方および下方に配向されて全空間からの
放射線に対して露光されるよう構成される。

〔作用〕

上述したように、本発明によるチョッパ制御装置の構成
の場合、検出器をカバーするフードの接近に何ら制約を
受けないので、例えばフードの清掃にも何ら障害な（実
行出来る。更に立体角２πに相当する半球状空間からの
放射線を検出するのに多くの検出器を異なる方向に例え
ば互いに所定距離離間しかつ互いに異なる傾斜角で上方
および下方に配向して設けることができる利点がある。

更に、チョッパ制御装置には中空円筒形の円弧状に湾曲
された少なくとも１個のシールド部材が設けられている
ので、天頂あるいはその近傍に太陽が位置する場合でも
、放射線の測定が正確かつ確実に達成できる。

〔実施例〕

図面、特に第１図を参照するに、放射線測定装置の従来
の電磁放射線検出装置の一例が示されている。本放射線
検出装置の熱電対Ｔは黒くされ（ｂｌａｃｋｅｎｅｄ　
）放射線測定装置の他部と断熱遮断された水平に配列の
複数のアクティブハンダ接合部と、比較的大きな放射線
測定装置に熱的に結合された複数のパッシブハンダ接合
部とを有している。

放射線が入力されると、アクティブハンダ接合部の温度
がパッシブハンダ接合部の温度に対し増加して、入力放
射線量を表している熱電圧が生じる（パッシブハンダ接
合部の温度のような他の測定値に基ずいたものでも良い
）。熱電対は外気の対流等の流れによる熱伝達を避ける
ためガラス、ポリエチレン等の材料で作られた放射線を
透過可能な保護フードにで覆われている。

第２図には電磁放射線検出装置の他の従来例が示され、
この場合外気との熱伝達を更に減少するため放射線を透
過可能な材料で作られた半球状の２個の保護フードに１
、Ｋ２が熱電対の周囲に設けられる。

第３図には電磁放射線検出装置の更に他の従来例が示さ
れ、この場合回転チョッパ制御装置ＭＳの背部に半導体
ボロメータ、光電装置、焦電検出器等高感度で低慣性の
検出器りが配設され、回転チコッパ制御装置ＭＳにより
検出器りが検出対象の放射線に対し、露光及びシールド
（遮光）を交互に行われる。検出器の前面に放射線を集
中させるためレンズＬが設けられる。検出器から得られ
る測定信号は交流電圧であり、測定目標対象物と回転チ
ョッパ制御装置との間の放射線束差に相当する。

以上検出器の放射線透過フードによる外被及び検出器に
入射する放射線の遮断制御に関し図示し説明した従来の
３電磁放射線検出装置は本発明の実施例の原理を説明す
るために挙げたが、前に述べたように多くの欠点を有し
ている。

さて第４図及び第５図を参照するに、上方及び下方に配
向され柱部材ＳＱを介し連結された２個の放射線検出ユ
ニットを備えた本発明の第１の実施例としての電磁放射
線検出装置が示され、各放射線検出ユニットは検出器り
と保護フードにとを有している。本電磁放射線検出装置
においては、取付部材Ｈ内に回転チョッパ制御装置ＭＯ
を駆動するモータＭが収容され、回転チョッパ制御装置
ＭＯの回転軸ＡはモータＭの軸と一致する。回転チコッ
パ制御装置ＭＯには、支承部材としての回転ディスクＳ
と夫々回転ディスクＳの円周部Ｒの直径方向に対向する
２部分に配置された２個のシールド部材Ｈ２とが包有さ
れ、各シールド部材Ｈ２は中空円筒の円弧状に湾曲され
回転ディスクＳに対し固設又は一体形成されている。各
シールド部材Ｈ２は断面が第５図には半円にされている
が、例えば台形や矩形にもし得よう。

各シールド部材Ｈ２の回転軸Ａと対向する面部には放射
率が実質的に１の反射被覆が形成可能である。

第４図及び第５図に示す回転チョッパ制御装置ＭＯの場
合、夫々検出器り及び保護フードＫを有し上方及び下方
に配向された放射線検出ユニットは２個のシールド部材
）（Ｚにより完全にカバーされている。第６図及び第７
図は、回転チョッパ制御袋ｅ　Ｍ　Ｏが第４図及び第５
図に示す位置に対し９０度回転されている点を除き、本
実施例と第４図及び第５図の実施例と同じである。第６
図及び第７図の場合、上方及び下方に配向される検出ユ
ニットは立体角４πに相当する球状空間からの放射線に
対し自在に露光される。

本電磁放射線検出装置が立体角２πに相当する立体角４
πの半分の空間からの放射線を検出するよう設計される
場合には、単一検出器りにはシールドフードＫ及び１個
のシールド部材Ｈ２を具備する必要がある。

第８図及び第９図には本発明の第２の実施例としての電
磁放射線検出装置が示され、この場合にも本電磁放射線
検出装置には２個の放射線検出ユニットが包有され、夫
々のユニットは上方及び下方に配向され検出器り及び放
射線を透過可能なシールドフードＫを備えている。第４
図及び第７図の実施例の場合と同様に、２個の放射線検
出ユニットは柱部材ＳＱを介して互いに連結され、回転
チョッパ制御装置ＭＯ駆動用のモータＭは取付部材Ｈ内
に収容される。

一方、第４図ないし第７図と比べ、回転チョッパ制御装
置ＭＯには中空円筒の円弧状シールド部材Ｆ（Ｚが１個
のみ回転ディスクＳに支承されている。シールド部材Ｈ
２の重量バランスをとるため、釣合重量体Ｇが回転ディ
スクＳの、シールド部材ＨＺと対向する部分に装着され
ることが好ましい。

第８図及び第９図に示される回転チョッパ制御装置ＭＯ
の場合、上側の放射線検出ユニットは完全にシールドさ
れ下側の放射線検出ユニットは放射線に対し自由に露光
されるよう構成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁放射線検出装置の一従来例の簡略説明図、
第２図は電磁放射線検出装置の他の従来例の簡略説明図
、第３図は放射線交互露光・遮光法により作動される、
電磁放射線検出装置の更に他の従来例の簡略説明斜視図
、第４図は放射線検出器が回転チョッパ制御装置により
シールドされる本発明の第１の実施例による電磁放射線
検出装置の、第５図の線４−４に沿っての簡略断面図、
第５図は第４図の線５−５に沿っての簡略断面図第６図
は回転チョッパ制御装置が第４図での位置から９０度旋
回された点以外第４図と同じ、第７図の線６−６に沿っ
ての簡略断面図、第７図は第６図の線７−７に沿っての
簡略断面図、第８図は検出器の一方のみがシールド部材
によりシールドされる本発明の第２の実施例の電磁放射
線検出装置の、第９図の線８−８に沿っての簡略断面図
、第９図は第８図の線９−９に沿っての簡略断面図であ
る。 Ｔ・・・熱Ｍ対、Ｋ　、　Ｋ　ｌ　、Ｋ　２・・・シー
ルドフード、Ｄ・・・検出器、Ｓ・・・回転チョッパ制
御ディスク、Ｌ・・・レンズ、Ｓａ・・・柱部材、Ｍ・
・・モータ、ＭＯ・・・回転チョッパ制御装置、Ａ・・
・回転軸、ＨＺ・・・シー・レド部材、Ｈ・・・取付部
材、Ｇ・・・釣合Ｉｊ　ｊｎ体。 ＦＩＧ−８ ヒ。 ＦＩＧ−９

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）立体角２πに相当する半球状空間からの電磁放射
   線で露光されて電磁放射線を検出する光入力面部を有し
   た少なくとも１個の放射線検出器と、検出器をカバーし
   放射線を透過可能なフードと、入射する電磁放射線に対
   し検出器及びフードを交互に露光及び遮光する回転チョ
   ッパ制御装置とを備え、 制御装置には検出器の光入力面部に対し平行な軸を中心
   に回転可能な支承部材と支承部材に支承される少なくと
   も１個の中空半円筒状のシールド部材とが包有され、シ
   ールド部材は中空半円筒形状の軸方向に湾曲されており
   支承部材を介し円路を移動しフード及び検出器を交互に
   露光及び遮光することを特徴とする電磁放射線検出装置
   。
2. （２）支承部材が少なくとも一部円形をなすプレートで
   あり、シールド部材がプレートの円周部に固設されてい
   ることを特徴とする請求項（１）記載の電磁放射線検出
   装置。
3. （３）シールド部材は断面が実質的に半円形であること
   を特徴とする請求項（１）記載の電磁放射線検出装置。
4. （４）シールド部材は断面が実質的に台形であることを
   特徴とする請求項（１）記載の電磁放射線検出装置。
5. （５）シールド部材は断面が実質的に矩形であることを
   特徴とする請求項（１）記載の電磁放射線検出装置。
6. （６）シールド部材の、支承部材の回転軸と対向する側
   部には反射被覆部が形成されてあることを特徴とする請
   求項（１）記載の電磁放射線検出装置。
7. （７）シールド部材の、支承部材の回転軸と対向する側
   部の放射率が実質的に１であることを特徴とする請求項
   （１）記載の電磁放射線検出装置。
8. （８）支承部材の回転軸に関し直径方向に対向して２個
   の検出器が配設され、制御装置には支承部材の回転軸に
   対して直径方向に対向して同様に配設される２個のシー
   ルド部材が包有されていることを特徴とする請求項（１
   ）記載の電磁放射線検出装置。