專(zhuān)利名稱(chēng):熱電型紅外探測(cè)器的制作方法
一般地說(shuō)，本發(fā)明涉及熱電型紅外探測(cè)器，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及如下改進(jìn)和設(shè)計(jì)管殼與窗材料之間的粘結(jié)，敏感元件電動(dòng)勢(shì)的調(diào)整，敏感元件的尺寸大小和電學(xué)連接方法，敏感元件與其它輔助元件或部件的匹配，以及增設(shè)主要用于侵入報(bào)警系統(tǒng)的光學(xué)元件。
通常，在許多已知的紅外探測(cè)器中，用諸如Ge、Si或Al2O3等窗材料粘結(jié)在管殼上，它們具有透過(guò)紅外輻射能量的基本特性，同時(shí)具有本征的(材料固有的)或外稟的(通過(guò)附加工藝處理獲得的)導(dǎo)電性，而且這種窗材料與管殼之間的粘結(jié)必須處于能導(dǎo)電的狀態(tài)。
眾所周知，同心園形狀的敏感元件最適合用于安裝在較高位置例如天花板等處的紅外探測(cè)器上，并且每個(gè)敏感電極面積相同的多個(gè)敏感元件是最適合上述應(yīng)用的。
顯然，在一個(gè)基片上設(shè)置一對(duì)敏感電極在制造過(guò)程中是有效可行的，而且已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，更符合要求的是一對(duì)敏感電極以及輔助元件具有互相對(duì)稱(chēng)或相似的特性。
此外，人們還知道，在制造過(guò)程中，在紅外探測(cè)器上要安裝一個(gè)由SiO做的，帶有抗反射膜的，昂貴的新月形負(fù)透鏡。
然而，先前已知的在管殼與窗之間用導(dǎo)電粘膠只形成點(diǎn)粘結(jié)，除了非氣密性以外，還具有不完全導(dǎo)電的缺點(diǎn)。
另外，具有同心園形狀和相同敏感電極面積的敏感元件用于安裝在上部即較高位置的紅外探測(cè)器中，因?yàn)椴荒苓M(jìn)行很好的溫度補(bǔ)償，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重失誤，隨著環(huán)境溫度的改變給出錯(cuò)誤的報(bào)警信號(hào)。
在一個(gè)管殼里裝有兩對(duì)相同材料、相同特性的敏感元件及其輔助元件的紅外探測(cè)器，能得到分別來(lái)自每對(duì)敏感元件的獨(dú)立信號(hào)。但是，即使這些獨(dú)立信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)電路處理，由于每個(gè)敏感元件與信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生白噪聲或尖峰噪聲，仍然不可避免地會(huì)引起錯(cuò)誤的報(bào)警信號(hào)。
此外，裝配在用以會(huì)聚或調(diào)整光束的昂貴的光學(xué)部件中的通常的紅外探測(cè)器，是一種極大的浪費(fèi)，這是因?yàn)椴粌H生產(chǎn)率低，而且最終會(huì)導(dǎo)致電失效的本應(yīng)剔除的紅外探測(cè)器還是被裝進(jìn)了這種昂貴的光學(xué)部件中。
為提高適于安裝在墻上的(壁掛型)侵入報(bào)警系統(tǒng)紅外探測(cè)器的可靠性和靈敏度，本發(fā)明對(duì)上述幾點(diǎn)進(jìn)行了研究和改進(jìn)。
本發(fā)明提供一種特別適于用在侵入報(bào)警系統(tǒng)中的紅外探測(cè)器，改進(jìn)了上述探測(cè)器的特性和可靠性，而且具有更廣泛的用途。
本發(fā)明的紅外探測(cè)器改進(jìn)管殼與窗之間的導(dǎo)電性粘結(jié)，調(diào)整裝設(shè)在較高位置的探測(cè)器的每單位敏感電極面積的電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)全溫度補(bǔ)償，還給每一對(duì)敏感元件裝配具有某些不同特性的輔助元件，避免由于環(huán)境改變而同時(shí)產(chǎn)生的白噪聲和尖峰噪聲。
除了探測(cè)器以外，本發(fā)明設(shè)計(jì)了用價(jià)格低廉的高分子材料制成的光學(xué)部件來(lái)調(diào)整光束的會(huì)聚和發(fā)散，該光學(xué)部件調(diào)整入射到位于基片上的具有同心園形狀的內(nèi)、外敏感元件上的光線(xiàn)，并且改善視場(chǎng)，降低紅外探測(cè)器的成本。
圖1是包含有紅外探測(cè)器的實(shí)施本發(fā)明的各個(gè)部件的示意圖。
首先，圖1中給出一個(gè)實(shí)例，由高聚物材料制成的光學(xué)元件O1和O2裝在具有濾光特性的窗1前，與管殼2的內(nèi)壁導(dǎo)電性粘結(jié)的部分有開(kāi)孔，用以在其頂部裝配窗。
進(jìn)而，圖1表示安裝在管殼內(nèi)的，用于兩種敏感元件的具有代表性的基片(在該基片上放置兩種敏感電極)，即具有同心園形狀敏感元件，且裝置時(shí)須墊高的基片3C，和可以由一片或兩片基片組成，有兩組成對(duì)的敏感元件的基片3P1、3P2。圖的下部給出了除敏感元件之外的其它電子元件4(僅僅是場(chǎng)效應(yīng)晶體管、電阻、電容器、集成電路等的一部分)和組配所說(shuō)的元件的管座5。為清楚起見(jiàn)，還進(jìn)一步給出了敏感元件6的縱剖面。敏感元件6有裝在基片3的上表面的前電極61，和裝在基片背面的背電極62，基片3由熱電材料制成。
敏感元件包括在上表面和背面的兩個(gè)相對(duì)電極，通常在上述電極上做出一個(gè)引出電極，以便將敏感元件電連接到固定的位置。本例中沒(méi)有在圖內(nèi)詳細(xì)畫(huà)出這一點(diǎn)，因?yàn)榭紤]到對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容沒(méi)有必要。
圖2是表示用通常方法得到的管殼2和窗1之間的粘結(jié)情況的剖面圖。
圖3a是圖2的C-C橫截面的底視圖，圖3b和圖3C用相同方式分別表示在管殼2與窗1之間的兩點(diǎn)粘結(jié)方法和根據(jù)本發(fā)明使用導(dǎo)電粘膠的整環(huán)粘結(jié)方法。
圖4a是裝在較高位置的通常的紅外探測(cè)器的同心園形狀敏感電極的俯視圖。
圖4b是本發(fā)明的同心園形狀敏感電極的俯視圖。
圖4a和4b表示同心地置于基片3上的兩個(gè)敏感電極611和612。在圖4b中，敏感電極612內(nèi)表示出一塊沒(méi)有電極的區(qū)域41，它是未極化的。
另一方面，圖5a、5b、5c和5e分別表示不是用于放置在較高位置，而是用作壁掛型探測(cè)器的每種基片，以及如何在每種基片上放置敏感電極。
圖5a，四分之一園形的敏感電極511、512、521和522排列在由熱電材料制成的基片3上，如圖6c和6d所示，敏感電極的導(dǎo)線(xiàn)以極性串聯(lián)相對(duì)或極性并聯(lián)相對(duì)的形式各自獨(dú)立地接到FET-1、FET-2上。在圖5b中，四個(gè)方形敏感電極排列在一個(gè)基片3上，電極數(shù)碼與圖5a中相同，盡管所說(shuō)的敏感電極與圖5a、5d、5e中的不同。在圖5c、5d、5e中也采用同樣的方式。
圖5c表示四片敏感電極的電學(xué)連接，兩個(gè)敏感電極組成一對(duì)，從左邊數(shù)起奇數(shù)號(hào)為一對(duì)，偶數(shù)號(hào)為一對(duì)，橫向排列，它們以極性并聯(lián)相對(duì)或極性串聯(lián)相對(duì)的形式連接。
圖5d表示兩塊分開(kāi)的基片3a和3b，每片上各有一對(duì)敏感電極。
圖5e表示的敏感元件的上下排列的敏感電極的面積在大小上有差別。
圖6a和6b表示敏感電極以極性串聯(lián)相對(duì)或極性并聯(lián)相對(duì)的形式的基本電學(xué)連接。另外，圖6c和6d表示本發(fā)明紅外探測(cè)器的典型電學(xué)連接，并表示敏感元件511、512、521、522和其它電子元件(電阻、場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。如果需要，可以在管殼中包含集成電路，如虛線(xiàn)所示，但是圖6中略去了集成電路。
圖7是表示裝配了的本發(fā)明的有四片敏感元件的紅外探測(cè)器的縱剖面圖，其中，所說(shuō)的基片3、一個(gè)電阻(圖中未畫(huà)出)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和其它電子元件4都裝在支架72上，管殼2罩著支架。管殼2的頂部有起密封作用的窗口。
圖8表示所說(shuō)的紅外探測(cè)器在某環(huán)境下噪聲信號(hào)的輸出特性等。
圖9表示在含有一個(gè)透鏡91的壁掛型探測(cè)器Ws中，敏感元件Eu的感測(cè)距離Du和敏感元件E1的感測(cè)距離D1，前者由前敏感電極511(512)組成，后者由背敏感電極521(522)組成，在園形中放大了這個(gè)部分。
圖10a表示對(duì)于通常的紅外探測(cè)器，當(dāng)紅外能量由紅外輻射體S輻射時(shí)，在基片3上的同心園形狀的敏感電極611和612檢測(cè)由光學(xué)透鏡101會(huì)聚的能量的情況。
圖10b是光路圖，在紅外輻射體S和敏感電極之間的光路上放置一個(gè)會(huì)聚透鏡101，然后放置一個(gè)由高聚物樹(shù)脂制成的凹透鏡O1(102)，這是本發(fā)明在所說(shuō)的會(huì)聚透鏡101和敏感電極之間的光路上的特點(diǎn)。
圖11a、11b、11c用縱剖面圖表示裝有凹透鏡或具有同樣功能的菲涅爾透鏡的紅外探測(cè)器，僅畫(huà)出了有關(guān)部分。
在圖11a中，由高聚物樹(shù)脂制成的凹透鏡102裝在做成的紅外探測(cè)器的管殼2的頂部，在圖11b中，上面所說(shuō)的透鏡102裝在濾光器1和敏感元件6之間。
在圖11c中，具有與所說(shuō)的透鏡102同樣功能的菲涅爾透鏡102裝在濾光器1和敏感元件6之間。
圖12a為本發(fā)明的紅外探測(cè)器的剖面圖，該探測(cè)器上裝著帶有由高聚物樹(shù)脂制成的嵌合部1211的光學(xué)元件，該光學(xué)元件具有廣角聚光功能，并且該探測(cè)器還包括裝有敏感元件的基片3，支承3a和3b的支架122和其上裝有除了敏感元件之外的其它電子元件的墊塊123。
圖12b是通常的近紅外探測(cè)器的剖面圖，其中由SiO制成的廣角會(huì)聚透鏡121僅由支架124支承，并且敏感元件125放在濾光器126的背面，很清楚，這樣的結(jié)構(gòu)抗外部噪聲信號(hào)的能力很差，并且因?yàn)樘綔y(cè)目標(biāo)不同于本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外探測(cè)器的目標(biāo)，所以這樣的結(jié)果也是勢(shì)所必然。
本發(fā)明的目的是降低成本、擴(kuò)大使用，它通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)管殼與窗之間的新的粘結(jié)方法;新的調(diào)整敏感元件每單位面積的電動(dòng)勢(shì)效率的方法，該敏感元件具有在一個(gè)基片上的同心園形狀的敏感電極;通過(guò)改變每?jī)蓚€(gè)敏感元件為一對(duì)的敏感電極的面積而得到的不同的電路連接方法;紅外探測(cè)器管殼內(nèi)的電子元件性能的新的構(gòu)成方法，該紅外探測(cè)器通過(guò)預(yù)設(shè)的連接電路得到封在一個(gè)管殼內(nèi)的多個(gè)敏感元件產(chǎn)生的多個(gè)信號(hào);以及與此同時(shí)，產(chǎn)生效率高的光學(xué)元件和該紅外探測(cè)器的新的結(jié)合。
為了清楚系統(tǒng)地介紹本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，圖1給出透視圖。首先，為擴(kuò)大應(yīng)用和改進(jìn)紅外探測(cè)器的性能，將介紹被設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)整廣角或會(huì)聚光的方向的光學(xué)元件O1、O2，然后介紹管殼與窗的粘結(jié)方法，這種粘結(jié)方法對(duì)制造帶有窗1的管殼2，包括紅外探測(cè)器的敏感元件，是特別重要的。
下面將介紹在基片3C上裝有敏感電極的敏感元件與在一個(gè)基片上至少有兩對(duì)敏感電極的多個(gè)敏感元件之間，或者與電子元件4之間的相互關(guān)系。
裝有上述元件的管座5在本發(fā)明中沒(méi)有特殊的意義，但是，因?yàn)樗且粋€(gè)整體的部分，所以它的草圖也表示在圖1中。
為了使這里所提到的術(shù)語(yǔ)更清楚，敏感元件6的結(jié)構(gòu)以縱剖面圖的形式作為一個(gè)實(shí)例示于圖1中。該敏感元件由前電極61、背電極62、基片3C或3P1、3P2組成。
因?yàn)槊舾须姌O的含義是指其中間夾著基片的前電極與背電極相對(duì)的部分，所以起引線(xiàn)端子作用的前電極和背電極的連續(xù)延伸部分不是敏感電極。
下面按順序參考附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
通常的結(jié)構(gòu)，如日本實(shí)用新型申請(qǐng)56-27640所公開(kāi)的，是在管殼2和窗1之間用非導(dǎo)電性粘膠粘結(jié)后，用導(dǎo)電性粘膠22在管殼2和窗1的表面之間實(shí)現(xiàn)電連接。
然而，因?yàn)樵诖吧闲纬捎凶鳛闉V光器的光學(xué)鍍層，窗的表面有高的絕緣電阻值，因此存在這樣的缺點(diǎn)，即因?yàn)樵诖氨砻婧凸軞ぶg的接觸電阻很高(例如Si窗的電阻為1012Ω，特征波長(zhǎng)6.5μm，截止波長(zhǎng)14μm)，通常的紅外探測(cè)器不能抗外來(lái)的無(wú)線(xiàn)電波引起的噪聲。
最理想的是窗基片無(wú)鍍層部分與管殼互相直接連接，并固定在一起，但是由于Si、Ge窗的脆性，使之與管殼牢固地接合有很大困難。正如本發(fā)明所指出的，完全阻止外部噪聲滿(mǎn)足了提高紅外探測(cè)器的可靠性的一個(gè)條件，這是通過(guò)控制管殼與窗之間的連接電阻實(shí)現(xiàn)的。用導(dǎo)電粘膠22粘結(jié)窗的外環(huán)部分23(此處沒(méi)有光學(xué)鍍層)，涂在兩個(gè)部分，如圖3b所示，進(jìn)而涂整個(gè)外環(huán)，如圖3C所示，使得管殼與窗之間的連接電阻值小于500KΩ。另外，對(duì)于為加強(qiáng)管殼與窗之間的機(jī)械粘結(jié)強(qiáng)度的某些情況，在導(dǎo)電粘膠22硬化后，可以涂用環(huán)氧樹(shù)脂21。
兩個(gè)敏感電極組成一對(duì)，兩對(duì)敏感元件放到一個(gè)基片或多個(gè)基片3、3a、3b上，以而提高用于人體檢測(cè)的紅外探測(cè)器的可靠性。圖5a、5b、5c、5e以舉例方式表示敏感元件的配置。
電子元件每對(duì)以極性串聯(lián)相對(duì)或極性并聯(lián)相對(duì)的形式分別與場(chǎng)效應(yīng)晶體管相接。
在一個(gè)管殼內(nèi)，極性并聯(lián)相對(duì)連接的一對(duì)敏感元件與極性串聯(lián)相對(duì)連接的另一對(duì)敏感元件相結(jié)合，也屬于本發(fā)明，而且組成一對(duì)的兩個(gè)敏感元件的特性最好應(yīng)該是相同的，盡管圖中省略了，但是在某些情況下，理想的是兩個(gè)敏感元件的特性，包括其大小，互相不同。
例如，如圖9所示，在紅外探測(cè)器用作壁掛型人體檢測(cè)器時(shí)，敏感元件6探測(cè)較低位置的一對(duì)，包括分別位于上、下位置的敏感元件Eu、El的兩對(duì)敏感元件中的一對(duì)，比位于較高位置的另一對(duì)敏感元件復(fù)蓋范圍窄，兩者通過(guò)同樣的透鏡91接收，所以，位于較低位置的一對(duì)敏感元件的靈敏度低于位于較高位置的一對(duì)敏感元件的靈敏度。
換言之，本發(fā)明包括如下的考慮使上面一對(duì)敏感元件的尺寸大于下面的一對(duì)，如圖5e所示，這個(gè)設(shè)計(jì)是為了滿(mǎn)足靈敏度要求，使靈敏度與位于上、下位置的敏感元件各自的探測(cè)距離Du、Dl成比例，以便有效地分隔利用基片3的有限面積。
本發(fā)明的主要內(nèi)容之一是具有多對(duì)元件(至少由兩對(duì)敏感元件組成，它們有獨(dú)立的輸出端)的紅外探測(cè)器的每對(duì)元件相互之間具有不同性質(zhì)。
作為一個(gè)例子，包括兩對(duì)敏感元件的紅外探測(cè)器的截面圖示于圖7。若連接到每對(duì)敏感元件的所有電子元件都具有相同的性質(zhì)，很低頻率的尖峰噪聲則會(huì)同時(shí)出現(xiàn)于各個(gè)獨(dú)立的輸出端，所以使用與門(mén)電路不可能防止由尖峰噪聲引起的錯(cuò)誤報(bào)警，這樣就不可能生產(chǎn)具有高可靠性的人體檢測(cè)器。
如果根據(jù)本發(fā)明的特征，每對(duì)敏感元件的電子元件具有不同的特性，那么，因?yàn)檩敵?的分量與輸出2的分量之間的差別，即輸出1傾向于在夏季(那時(shí)溫度高)產(chǎn)生尖峰噪聲，而輸出2傾向于在冬季(那時(shí)溫度低)產(chǎn)生尖峰噪聲，則噪聲噪聲不會(huì)同時(shí)在兩個(gè)輸出端產(chǎn)生，如圖8所示，因此當(dāng)兩個(gè)噪聲信號(hào)通過(guò)與門(mén)電路后，其總輸出(TOUT)將不會(huì)錯(cuò)誤報(bào)警。這樣，本發(fā)明能夠提供高可靠性的用于人體檢測(cè)的紅外探測(cè)器。
另外，如果敏感元件(其在用熱電材料制成的基片3上備有同心園形狀的敏感電極611、612，并裝在較高位置)的每單位面積的電動(dòng)勢(shì)效率是相等的，那么外環(huán)敏感電極611和內(nèi)環(huán)敏感電極612由于溫度改變而產(chǎn)生的熱電輸出，將由于如圖6a、6b所示的極性并聯(lián)相對(duì)或極性串聯(lián)相對(duì)的連接而相互抵消。
然而，事實(shí)上如圖10a所示，由于在紅外能量輻射源S和敏感電極611、612之間常常要使用會(huì)聚透鏡101或反射鏡，則敏感電極表面接收的不是垂直入射的紅外光線(xiàn)。
通過(guò)透鏡會(huì)聚的紅外能量直接到達(dá)會(huì)聚透鏡的焦點(diǎn)，并且到達(dá)帶有敏感電極的平面基片3上。
在這種情況下，隨著紅外光線(xiàn)離透鏡中心軸的距離增加，紅外線(xiàn)的入射線(xiàn)與中心軸的夾角θ1、θ2、θ3逐漸增加。
結(jié)果，由于有效能量EeαEIcosθ(E輻射因子，I)輸入紅外能量的強(qiáng)度)，敏感電極中心部分的θ1小，則有效敏感能量比外環(huán)大。
由于上述原因，對(duì)相同的紅外能量，熱電性能相同，但具有相同的敏感電極面積的外環(huán)敏感元件與內(nèi)環(huán)敏感元件通過(guò)透鏡接收的入射紅外能量卻產(chǎn)生不同的電動(dòng)勢(shì)。
這就是說(shuō)，中心敏感電極612接收的有效敏感能量是Ee(θ≤10°)＝EIcos10°，假定θ1≤10°，外環(huán)電極611接收的有效能量為Ee(θ＝50°)＝EIcos50°，認(rèn)為θ＝50°，它們之間的比是Ee(θ≤10°)/Ee(θ≤50°)＝cos10°/cos50°＝1.53換句話(huà)說(shuō)，假定入射到內(nèi)環(huán)電極的平均角度近似為θ＝ (θ1)/2 ＝10°，大約如圖10a所示，而入射到外環(huán)電極的平均角度為θ＝(θ2+θ3)/2＝50°，那么，內(nèi)環(huán)敏感電極每單位面積的電動(dòng)勢(shì)是外環(huán)電極的1.53倍。
結(jié)果，為了使本發(fā)明所采用的外環(huán)敏感電極和內(nèi)環(huán)敏感電極因溫度漂移而產(chǎn)生的輸出相互抵消，需要涂上反射涂料來(lái)改變發(fā)射率E，或者使內(nèi)環(huán)敏感電極小于外環(huán)敏感電極，或者增大輻射熱，這樣，內(nèi)環(huán)敏感電極每單位面積的電動(dòng)勢(shì)效率可能會(huì)低于外環(huán)敏感電極每單位面積的電動(dòng)勢(shì)效率。
此外，如圖10b所示，基于上述同樣的考慮，也可以通過(guò)在紅外輻射源的輻射路徑上安裝會(huì)聚透鏡101或反射鏡來(lái)調(diào)整入射到外環(huán)電極和/或內(nèi)環(huán)電極的入射角。
在本發(fā)明中，我們?cè)诿舾性?的前表面安裝一個(gè)由高聚物樹(shù)脂做的平-凹透鏡O1(102)來(lái)平衡上述的外環(huán)、內(nèi)環(huán)敏感元件產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，如截面圖11a、11b、11c所示。
圖11a表示在制造一個(gè)通常的紅外探測(cè)器之后，在管殼2外部安裝由高聚物樹(shù)脂制成的平凹透鏡，其優(yōu)點(diǎn)是能調(diào)整光學(xué)補(bǔ)償元件O1，以達(dá)到會(huì)聚透鏡的聚光性能。
在圖11b中，由于來(lái)自光學(xué)元件O1內(nèi)部的壓力，改進(jìn)了窗1和管殼2之間的粘結(jié)功能。
如圖11c所示，當(dāng)使用菲涅耳平凹透鏡時(shí)，能夠使敏感元件6和窗1之間的空間縮小。
正如圖12a中以剖面圖給出的本發(fā)明的典型例子所示，在本發(fā)明中應(yīng)用用高聚物樹(shù)脂制造的新月形平凹透鏡121的紅外探測(cè)器，在組成結(jié)構(gòu)上與用SiO作襯底，用于通常的近紅外光的紅外探測(cè)器的光學(xué)元件很不相同，它非常經(jīng)濟(jì)，而且容易制造。
此外，正如圖12a所示，由于使用高聚物樹(shù)脂制造的新月形平凹透鏡作為光學(xué)元件，從而能制造遠(yuǎn)紅外探測(cè)器，其前部視場(chǎng)有180°立體角。象通常的紅外探測(cè)器一樣，將元件3、122、123裝配在支架5上，然后罩上帶有窗1的管殼2，并與支架焊接起來(lái)，即可完成。
美國(guó)專(zhuān)利No.4，322，124的通常的近紅外探測(cè)器的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)帶寬從2.4μm到3.0μm，考慮到紅外輻射的能量差，這與本發(fā)明紅外探測(cè)器的設(shè)計(jì)帶寬從6.5μm到9.5μm在機(jī)理上是非常不同的。
舉一個(gè)例子，通常的紅外探測(cè)器帶寬從2.4μm到3.0μm的平均波長(zhǎng)認(rèn)為是2.7μm(這里只為簡(jiǎn)單地求出平均值，盡管它并不是能量的中心值)，而本發(fā)明的平均波長(zhǎng)為(6.5μm+9.5μm)/2＝8μm。假定紅外輻射能量相同，能量之比正比于其波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)溫度值的4次方，(1.073)4/(0.362)4≈77，即本發(fā)明的探測(cè)器可以探測(cè)的紅外能量比普通結(jié)構(gòu)的紅外探測(cè)器可以探測(cè)的能量弱77倍(即能量為通常探測(cè)器的1/77≈1.3%)。
本發(fā)明的紅外探測(cè)器與通常的紅外探測(cè)器的決然不同之間處在于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是在背面由金屬支架5，在管殼側(cè)面由管殼2，在管殼頂部由半導(dǎo)體基片如Si或Ge制成的窗1完全地屏蔽起來(lái)，如圖12a中所示。
另外，本發(fā)明的紅外探測(cè)器的頂部還裝有可移卸的光學(xué)元件O1。
另一方面如圖12b所示，通常的探測(cè)器的結(jié)構(gòu)無(wú)法防止外部噪聲干擾。
通常的探測(cè)器因?yàn)樘綔y(cè)強(qiáng)的紅外能量，可以不受外部噪聲影響，而本發(fā)明的探測(cè)器具有高得多的靈敏特性，以便探測(cè)器弱紅外能量，同時(shí)也對(duì)外部噪聲敏感，因此要求完全屏蔽的結(jié)構(gòu)。
基于這個(gè)理由，本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是根本不同的。
從本發(fā)明我們能得到更靈敏、更可靠的遠(yuǎn)紅外波段的紅外探測(cè)器，所有這些優(yōu)點(diǎn)適用于作人體檢測(cè)器。同時(shí)，本發(fā)明有益于工業(yè)上推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種把紅外探測(cè)器的窗裝配到管殼上的方法，其特征是，該窗裝在帶有紅外敏感元件的管殼的頭部，將導(dǎo)電粘膠涂在窗上至少兩處，或者涂在窗的整個(gè)周?chē)越档凸軞づc窗之間的接觸電阻，并獲得高可靠性的屏蔽功能。
2.一種紅外探測(cè)器，其特征是在一個(gè)基片上有內(nèi)和/或外同心的園環(huán)電極，使其外環(huán)電極的電動(dòng)勢(shì)高于內(nèi)環(huán)電極，能夠增加上述紅外敏感元件的電動(dòng)勢(shì)。
3.權(quán)利要求
2中所述的紅外探測(cè)器，其特征是在一個(gè)基片上的紅外敏感電極前面放置一個(gè)會(huì)聚透鏡，并且在射線(xiàn)的光路中使用一個(gè)象平凹透鏡那樣的光學(xué)元件，使大多數(shù)光束垂直入射到內(nèi)環(huán)敏感電極表面上。
4.權(quán)利要求
2中所述的紅外探測(cè)器，其特征是該紅外探測(cè)器有兩組紅外敏感元件，每組敏感元件至少有兩對(duì)或更多對(duì)，它們之間以極性串聯(lián)相對(duì)或極性并聯(lián)相對(duì)地連接起來(lái)，封裝到同一管殼內(nèi)，并且每組的輸出信號(hào)獨(dú)立引出，組成某一對(duì)敏感元件的電子元件的性能和組成另一對(duì)敏感元件的電子元件在許多性能上有差異，其中至少一對(duì)敏感元件是封裝在同一管殼內(nèi)的。
5.權(quán)利要求
2中所述的紅外探測(cè)器，其特征是紅外敏感元件成對(duì)地裝在基片上。
6.一種用于壁掛型人體檢測(cè)器的紅外探測(cè)器，其特征是，在管殼內(nèi)封裝兩對(duì)或更多對(duì)的紅外敏感電極，每一對(duì)敏感電極中的兩個(gè)紅外敏感元件以極性串聯(lián)相對(duì)或極性并聯(lián)相對(duì)地連接，每一對(duì)敏感電極的面積不同于該管殼內(nèi)其它對(duì)敏感電極的面積。
7.權(quán)利要求
6中所述的紅外探測(cè)器，其特征是，封裝在一個(gè)管殼內(nèi)的兩對(duì)紅外敏感元件有兩個(gè)端口，一個(gè)是極性并聯(lián)相對(duì)型，另一個(gè)是極性串聯(lián)相對(duì)型。
8.權(quán)利要求
6或7中所述的紅外探測(cè)器，其特征是，該兩個(gè)紅外敏感元件的敏感電極的面積不同，敏感電極面積不包括封裝在同一管殼內(nèi)的同一對(duì)敏感電極的其它敏感元件和敏感電極面積不同的其余對(duì)敏感電極之間的電氣連接部分。
9.一種由高聚物樹(shù)脂組成的光學(xué)元件，其特征是可以用于組成權(quán)利要求
1-8中所述的紅外探測(cè)器。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明通過(guò)增加窗和管殼間的導(dǎo)電率來(lái)抑制外部噪聲，通過(guò)敏感元件的內(nèi)、外環(huán)電極單位面積的電動(dòng)勢(shì)不同來(lái)改進(jìn)溫度補(bǔ)償。對(duì)天花板型人體檢測(cè)器，使上敏感電極電動(dòng)勢(shì)大于下敏感電極，對(duì)壁掛型人體檢測(cè)器，改進(jìn)總靈敏度。通過(guò)封入同一管殼內(nèi)的一對(duì)敏感元件和其它敏感元件以及輔助元件的特性差異消除獨(dú)立輸出信號(hào)中同時(shí)產(chǎn)生的噪聲。由高聚物材料構(gòu)成的光學(xué)元件完成聚焦和偏轉(zhuǎn)，調(diào)整光線(xiàn)垂直入射，還能調(diào)整視場(chǎng)和降低成本。
文檔編號(hào)G01V9/00GK87103319SQ87103319
公開(kāi)日1988年2月3日 申請(qǐng)日期1987年5月6日
發(fā)明者谷口義晴, 枝野茂樹(shù), 田中和彥, 谷口真一, 倉(cāng)本仁 申請(qǐng)人:日本陶瓷株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan