DE1154952B

DE1154952B - Raster-shaped heat-sensitive radiation detector

Info

Publication number: DE1154952B
Application number: DEA30557A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Arno Welti
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1958-10-07
Filing date: 1958-10-17
Publication date: 1963-09-26

Description

Rasterförmiger wärmeempfindlicher Strahlen detektor Die Erfindung betrifft einen rasterförmigen wärmeempfindlichen Strahlendetektor, bei dem die einzelnen Rasterzellen thermoelektrische Elemente sind, zum koordinatenmäßigen Orten des Bildes eines strahlenden Körpers in seinem Bildfeld.Raster-shaped heat-sensitive radiation detector The invention relates to a grid-shaped heat-sensitive radiation detector in which the individual Raster cells are thermoelectric elements for locating the image in terms of coordinates of a radiant body in its field of view.

Der Bau eines rasterförmigen Strahlendetektors für Ortungszwecke ist vor allem ein technologisches Problem. Man verlangt von einem derartigen Strahlendetektor ein hohes Bildauflösungsvermögen; die einzelnen Rasterzellen müssen dementsprechend klein sein. Es sind bereits Strahlendetektoren auf photoelektrischer Basis mit Tausenden von Rasterzellen pro Quadratzentimeter bekannt. Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Strahlendetektors mit thermoelektrischen Rasterzellen ebenso geringer Ausdehnung. The construction of a grid-shaped radiation detector for location purposes is primarily a technological problem. Such a radiation detector is required high image resolution; the individual grid cells must accordingly be small. There are already photoelectric based radiation detectors with thousands of grid cells per square centimeter known. The purpose of the invention is to create of a radiation detector with thermoelectric grid cells just as small in size.

Bei einer bekannten Ausführung eines thermoelektrischen Strahlendetektors sind die thermoelektrischen Elemente längs einer Kante einer dünnen Isolierplatte angeordnet, wobei die thermoaktiven Pole durch beidseitig der Isolierplatte aufgebrachte Beläge gebildet werden, die an der gegenüberliegenden Kante der Isolierplatte enden. Durch Stapeln einer Vielzahl derartiger Isolierplatten mit isolierenden Zwischenlagen ergibt sich ein Flächenraster. Ein auf diese Weise gebauter Strahlendetektor ist jedoch für den mit der Erfindung beabsichtigten Zweck nicht geeignet, da zur elektrischen Abtastung jede Rasterzelle wenigstens einen Anschlußdraht aufweisen muß. In a known embodiment of a thermoelectric radiation detector are the thermoelectric elements along one edge of a thin insulating plate arranged, wherein the thermoactive poles by applied on both sides of the insulating plate Deposits are formed that end at the opposite edge of the insulating plate. By stacking a large number of such insulating plates with insulating intermediate layers an area grid results. A radiation detector built in this way is however, not suitable for the purpose intended with the invention, since the electrical Scanning each grid cell must have at least one lead wire.

Es fehlen aber die Mittel, um auf einer Fläche von wenigen Quadratzentimetern die einzelnen Rasterzellen, deren Ausdehnung weniger als etwa 50 am betragen kann. zum Anschluß von Leitungen zu präparieren und dann erst noch diese Leitungen mit den vorbereiteten Stellen zu verbinden, beispielsweise zu verlöten.But there is a lack of funds to cover an area of a few square centimeters the individual grid cells, the extent of which can be less than about 50 am. to prepare for the connection of lines and only then with these lines to connect the prepared places, for example to solder.

Aus diesem Grunde müssen die Anschlußdrähte in geeigneter Weise in die Technologie der Thermoelemente einbezogen werden. Beim Strahlendetektor nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der eine thermoaktive Pol jedes thermoelektrischen Elementes ein Einzeldraht eines aus vielen gegeneinander isolierten Einzeldrähten bestehenden Drahtbtindels ist, daß ferner der andere thermoaktive Pol für sämtliche den Raster bildenden thermoelektrischen Elemente gemeinsam ist und daß dieser gemeinsame Pol aus einer elektrisch leitenden, thermisch möglichst wenig leitenden Schicht besteht. For this reason, the connecting wires must be in a suitable manner the technology of the thermocouples are included. At the radiation detector after the invention, this object is achieved in that the one thermoactive pole each thermoelectric element a single wire one of many insulated from one another Individual wires of the existing Drahtbtindels is that furthermore the other thermoactive Pol is common for all thermoelectric elements forming the grid and that this common pole consists of an electrically conductive, thermally as possible there is little conductive layer.

Durch die Wahl verschiedener Leitermaterialien für mindestens einen Pol der thermoeleLtrischen Elemente oder durch geeignete Anordnung der Elemente, indem ihre gegenseitigen Abstände und/oder die Flächeninhalte der wärmeempfindlichen oder aktiven Flächen verschieden groß gewählt werden, kann das Auflösungsvermögen über einen derartigen Raster willkürlich beeinflußt werden, wodurch sich beispielsweise die Rastermitte sehr fein, der Rasterrand dagegen weniger fein einstellen läßt. Dies kann beispielsweise zur Ortung von bewegten Körpern von Bedeutung sein, indem der Körper am Rasterrand nur relativ ungenau geortet und, je mehr er sich der Rastermitte nähert, desto genauer koordinatenmäßig erfaßt wird. Auf diese Weise lassen sich eine große Anzahl thermoelektrischer Elemente ersparen, ohne daß die frühzeitige Erfassung eines bewegten Körpers im Bildfeld des Rasters eingebüßt werden muß. By choosing different conductor materials for at least one Pole of the thermo-eleLtric elements or by suitable arrangement of the elements, by their mutual distances and / or the surface areas of the heat-sensitive or active areas of different sizes can be selected, the resolution can be arbitrarily influenced via such a grid, which for example the center of the grid is very fine, but the edge of the grid can be adjusted less finely. This can be important, for example, for locating moving bodies by the body at the edge of the grid is only located relatively imprecisely and the closer it is to the center of the grid approaches, the more precisely it is recorded in terms of coordinates. In this way you can save a large number of thermoelectric elements without the premature Detection of a moving body in the image field of the grid must be forfeited.

Gleichzeitig läßt sich die Anzahl der allfällig notwendigen Verstärkungskanäle der thermoelektrischen Elemente den eingesparten Elementen entsprechend verringern.At the same time, the number of amplification channels that may be required can be determined of the thermoelectric elements reduce the saved elements accordingly.

An Hand der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen rasterförmigen Strahlendetektors näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 die Elementarform eines derartigen Strahlendetektors im Grundriß, wobei sämtliche thermoelektrischen Elemente einen Pol gemeinsam haben, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Strahlendetektors gemäß Fig. 1, Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsbeispiele, bei denen wiederum sämtliche thermoelektrischen Elemente einen Pol gemeinsam haben. With reference to the drawing are exemplary embodiments of the invention Grid-shaped radiation detector explained in more detail. 1 shows the elementary form such a radiation detector in plan, with all thermoelectric Elements have one pole in common, FIG. 2 shows a section through part of the radiation detector according to FIG. 1, FIG. 3 and 4, two further exemplary embodiments, in which again all thermoelectric elements have one pole in common.

Ein Raster gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus einer Rasterplatte 1 aus Isoliermaterial, in die Löcher beispielsweise eingeätzt sind, die zur Aufnahme dünner Metalldrähte 2 von höchstens 1 mm Durchmesser, vorzugsweise aber Durchmessern zwischen 50 und 100 Ftm, beispielsweise aus Wismut, dienen. Zur Fixierung der in die Rasterplatte 1 gesteckten Metalldrähte 2 ist auf derjenigen Seite des Rasters, auf der sich die langen freien Enden der Metalldrähte 2 befinden, die jeweils den einen Pol des thermoelektrischen Elementes bilden, eine isolierende Schicht 3 gespritzt. Über die blanken, auf der Gegenseite der Rasterplatte vorstehenden Enden der Metalldrähte 2 ist die Gegenpolschicht 4, beispielsweise aus Antimon, aufgedampft. Darüber ist eine bestimmte Strahlen durchlassende Filter- und Schutzschicht 5 angebracht. A grid according to FIGS. 1 and 2 consists of a grid plate 1 made of insulating material, in the holes are etched, for example, for receiving thin metal wires 2 of at most 1 mm in diameter, but preferably with diameters between 50 and 100 ftm, for example made of bismuth, are used. To fix the in the grid plate 1 inserted metal wires 2 is on that side of the grid, on which the long free ends of the metal wires 2 are, each of the Form a pole of the thermoelectric element, an insulating layer 3 sprayed. Over the bare ends of the metal wires protruding on the opposite side of the grid plate 2, the opposite pole layer 4, for example made of antimony, is vapor-deposited. About it is a certain radiation-permeable filter and protective layer 5 is attached.

Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Rasters ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei wird ein Drahtbündel, dessen Einzeldrähte 7 gegeneinander isoliert sind, in einem aus zwei Hälften bestehenden Isolierplättchen 6 festgeklemmt. Nachdem die über das Isolierplättchen 6 vorstehenden blanken Drahtenden in geeigneter Weise auf eine Ebene gebracht worden sind, wird wie beim erstbeschriebenen Beispiel die Gegenpolschicht und darüber die Filter- und Schutzschicht angebracht. Bei einem nach den oben beschriebenen Beispielen gefertigten Raster bildet jeder einzelne Draht zusammen mit der Gegenpolschicht ein thermoelektrisches Element kleinster Abmessungen. Another example of a grid according to the invention is shown in FIG. 3 shown. A wire bundle, the individual wires 7 of which are insulated from one another are clamped in an insulating plate 6 consisting of two halves. After this the bare wire ends protruding over the insulating plate 6 in a suitable manner have been brought to one level, as in the first example described, the Opposite pole layer and above the filter and protective layer attached. At a Each grid is made according to the examples described above Wire together with the opposite pole layer a thermoelectric element smallest Dimensions.

Ist es notwendig, daß die aktiven Flächen der thermoelektrischen Elemente gegeneinander besser wärmeisoliert sind, so besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Raster gemäß Fig. 4 auszuführen. Der prinzipielle Aufbau des Rasters ist derselbe wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2. It is necessary that the active areas of the thermoelectric Elements are better insulated from each other, so there is, for example, the Possibility of implementing the grid according to FIG. 4. The basic structure of the grid is the same as in the embodiment according to FIGS. 1 and 2.

Der Unterschied besteht darin, daß der in die Rasterplatte 8 gesteckte Metalldraht 9 mit seinem oberen freien Ende 9a durch die Gegenpolschicht 10 hindurchstößt und noch etwas in die Filter- und Schutzschicht 11 hineinragt. Da die Strahlen auf die Stirn- seite des freien Endes 9 a auftreffen und die dabei dort entstandene Wärme erst über das freie Ende 9 a zum aktiven Teil 13 des thermoelektrischen Elementes gelangt, wird eine bessere gegenseitige Wärmeisolierung der einzelnen thermoelektrischen Elemente gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsarten erzielt. Dabei ist aber die der Länge des freien Endes 9 a entsprechende Zeitkonstante für die Wärmeableitung zum aktiven Teil 13 des thermoelektrischen Elementes zu berücksichtigen.The difference is that the one inserted into the grid plate 8 Metal wire 9 pushes through the opposing pole layer 10 with its upper free end 9a and still protrudes somewhat into the filter and protective layer 11. As the rays on forehead- meet side of the free end 9 a and the heat generated there only through the free end 9 a to the active part 13 of the thermoelectric element reaches, a better mutual thermal insulation of the individual thermoelectric Elements achieved over the previously described types of execution. It is but the time constant corresponding to the length of the free end 9 a for heat dissipation to take into account the active part 13 of the thermoelectric element.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Rasters sei nachfolgend kurz beschrieben. The mode of operation of the grid according to the invention is briefly described below described.

Die von einem Körper ausgesendeten Strahlen werden mittels eines optischen Systems auf der Oberfläche des Rasters an der Stelle gesammelt, die der Lage des Körpers im Bildfeld des Rasters entspricht. The rays emitted by a body are transmitted by means of a optical system collected on the surface of the grid at the point that the Corresponds to the position of the body in the image field of the grid.

Dabei entsteht an diesem Teil des Rasters eine der Intensität der Strahlung entsprechende örtliche Erwärmung, die in dem unter der Filter- und Schutzschicht an dieser Stelle sich befindlichen thermoelektrischen Element eine Spannung erzeugt, die zur augenblicklichen koordinatenmäßigen Bestimmung des obenerwähnten Körpers dient.This creates one of the intensity of the at this part of the grid Radiation corresponding local heating that occurs in the under the filter and protective layer thermoelectric element located at this point generates a voltage, those for the instantaneous coordinate determination of the above-mentioned body serves.

Claims

PATENT CLAIM: Grid-shaped heat-sensitive radiation detector, in which the individual grid cells are thermoelectric elements, in terms of coordinates Locating the image of a radiating body in its field of view, characterized in that that the one thermoactive pole of each thermoelectric element is a single wire a wire bundle consisting of many individual wires isolated from one another is that furthermore the other thermoactive pole for all thermoelectric ones forming the grid Elements are common and that this common pole consists of an electrically conductive, there is as little thermally conductive layer as possible.

Documents considered: British Patent No. 676963.