DE1200016B

DE1200016B - Resistance bolometer with selective sensitivity

Info

Publication number: DE1200016B
Application number: DEB63257A
Authority: DE
Inventors: Russell Dick Dewaard
Original assignee: Barnes Engineering Co
Current assignee: Barnes Engineering Co
Priority date: 1961-07-13
Filing date: 1961-07-13
Publication date: 1965-09-02

Description

Widerstandsbolometer mit selektiver Empfindlichkeit Die Erfindung betrifft ein Widerstandsbolometer mit selektiver Empfindlichkeit, das einen Thermistor, eine diesem vorgeschaltete Wärmesenke, eine gleichförmige Schicht aus einem Material geringerWärmeleitfähigkeit zwischen dem Thermistor und der Wärmesenke und eine selektiv absorbierende Schicht aufweist.Resistance Bolometer with Selective Sensitivity The invention relates to a resistance bolometer with selective sensitivity that uses a thermistor, a heat sink upstream of this, a uniform layer made of a material low thermal conductivity between the thermistor and the heat sink and one selective having absorbent layer.

Widerstands- oder Thermistorbolometer werden mit großem Erfolg in Detektoren verwendet, die im mittleren und entfernten Infraroten Verwendung finden. Diese Bolometer besitzen den großen Vorteil, daß sie nicht auf bestimmte Bereiche des infraroten Spektralbereichs beschränkt sind. Sie sind ebenfalls im fernen Infraroten brauchbar, das den Photodetektoren nicht zugänglich ist. Resistance or thermistor bolometers are used with great success in Uses detectors that are used in the mid and far infrared. These bolometers have the great advantage that they do not target specific areas of the infrared spectral range are limited. They are also in the far infrared useful, which is not accessible to the photodetectors.

Das allgemein für wärmeempfindliche Widerstände verwendete Material besteht aus einer Mischung von Metalloxyden, wie z. B. Nickel oder Manganoxyden, die in Form von Widerständen mit sehr hohen negativen Temperaturkoeffizienten geschmolzen werden. The material commonly used for heat sensitive resistors consists of a mixture of metal oxides, such as. B. nickel or manganese oxides, which melted in the form of resistors with very high negative temperature coefficients will.

So weit das Anwendungsgebiet von wärmeempfindlichen Widerständen aus Metalloxyden auch ist, lassen sie doch für bestimmte Verwendungszwecke, insbesondere in Geräten, in denen die infrarote Strahlung vor dem Auffall auf ein ThermistorboIometer zerhackt wird, viel zu wünschen übrig. Die Zerhackung der Infrarotstrahlung liefert ein Wechselstromsignal an Stelle eines Gleichstromsignals, wodurch einfachere und bessere elektronische Schaltkreise für die Verwertung des Signals anwendbar werden. Um auf die unterbrochene Strahlung anzusprechen, muß der wärmeempfindliche Widerstand in dem Bolometer erwärmt und gekühlt werden. Die Kühlung wird bewirkt, indem der wärmeempfindliche Widerstand oder Thermistor in gut wärmeleitender Beziehung zu einem relativ großen, auf der Rückseite befindlichen Block aus einem Material von hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd und kupferähnlichen Metallen, gebracht wird. Der an der Rückseite angeordnete Block wirkt als Wärmesenke und die Geschwindigkeit, mit der der Thermistor anspricht, wird dabei weitgehend durch das Wärmediffusionsvermögen des Therrnistormaterials bestimmt. Als Folge hiervon ist die Unterbrechungsfrequenz, die angewendet werden kann, einer bestimmten Beschränkung unterworfen. Im allgemeinen stellt, sogar unter den günstigsten Umständen, eine Zeitkonstante von 1 Millisekunde oder einem großen Bruchteil von 1 Millisekunde die Grenze dar. Vergleichsweise hierzu können die Zeitkonstanten von photoleitenden Detektoren etwa 1 Mikrosekunde betragen. Mit anderen Worten, es ist ein Unterschied in den Zeitkonstanten von mehreren Größenordnungen vorhanden. So much for the field of application of heat-sensitive resistors made of metal oxides, they can be used for certain purposes, in particular in devices in which the infrared radiation falls on a thermistor boIometer being chopped up leaves much to be desired. Chopping the infrared radiation delivers an alternating current signal instead of a direct current signal, thereby simplifying and better electronic circuitry for processing the signal can be used. In order to respond to the interrupted radiation, the thermosensitive resistor must be heated and cooled in the bolometer. The cooling is effected by the heat-sensitive resistor or thermistor in good heat-conducting relationship too a relatively large block on the back made of a material from high thermal conductivity, such as B. aluminum oxide, beryllium oxide and copper-like Metals. The block on the back acts as a heat sink and the rate at which the thermistor responds is largely increased determined by the thermal diffusivity of the thermistor material. As a result of this is the interrupt frequency that can be applied, a certain restriction subject. Generally, even under the most favorable circumstances, a Time constant of 1 millisecond or a large fraction of 1 millisecond the limit. For comparison, the time constants of photoconductive Detectors are about 1 microsecond. In other words, it is a difference present in time constants of several orders of magnitude.

Die Empfindlichkeit eines Thermistors wird durch dessen Temperaturkoeffizienten bestimmt, und bei 3000 Kelvin ist eine Widerstandsänderung pro C von 4,2°lo etwa die obere Grenze. Diese geringe Empfindlichkeit erfordert, obwohl sie für viele Geräte ausreicht, eine maximale Konzentration der infaroten Strahlungsenergie auf den Thermistor. The sensitivity of a thermistor is determined by its temperature coefficient determined, and at 3000 Kelvin a change in resistance per C of 4.2 ° lo is approximately the upper limit. This requires low sensitivity, though for many Equipment is sufficient to achieve a maximum concentration of the infrared radiation energy the thermistor.

Deshalb sind optische Anordnungen von maximalem Wirkungsgrad nötig. Eine der einfachsten und besten Methoden, die Intensität der Infrarotstrahlung, die auf ein Thermisterbolometer auffällt, zu vergrößern, besteht darin, das Bolometer einzubetten. Die Einbettung erfolgt bei bekannten Bolometern in eine Germaniumlinse. Der sehr große Brechungsindex des Germaniums (n = 4) ermöglicht eine starke Zunahme der Empfindlichkeit und auch strahlenbrechendes Material mit geringerem Brechungsindex, wie z. B. Silicium, Bariumtitanat, kristallines Aluminiumoxyd, Material, das ungenau als Saphir bezeichnet wird, u. dgl. werden für Immersionsbolometer verwendet, um eine Empfindlichkeitszunahme in verschiedenen Graden zu erhalten. Wenn das strahlenbrechende Material ein elektrischer Leiter ist, wie z. B. Germanium und Silicium, muß der Thermistor isoliert werden, was gewöhnlich mittels eines sehr dünnen Films aus Selen geschieht.Optical arrangements of maximum efficiency are therefore necessary. One of the easiest and best methods, the intensity of infrared radiation, To enlarge what is noticed on a thermister bolometer is to enlarge the bolometer to embed. In known bolometers, they are embedded in a germanium lens. The very large refractive index of germanium (n = 4) enables a strong increase the sensitivity and also refractive material with a lower refractive index, such as B. silicon, barium titanate, crystalline aluminum oxide, material that is imprecise referred to as sapphire, and the like are used for immersion bolometers to obtain an increase in sensitivity in various degrees. If that refractive Material is an electrical conductor, such as. B. germanium and silicon, the must Thermistor insulated, usually by means of a very thin film of selenium happens.

Die vorliegende Erfindung hat eine besondere Bedeutung für eingebettete Thermistorbolometer, wie sie beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 983 888 beschrieben werden. The present invention has particular relevance to embedded Thermistor bolometers such as those shown in U.S. Patent 2,983,888 to be discribed.

Das Problem, das der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, ein Widerstandsbolometer zu schaffen, das auf ganz bestimmte Wellenbereiche im infraroten Strahlenbereich anspricht. Zur Lösung dieser Aufgabe wurde bereits vorgeschlagen, in Einfallsrichtung der Strahlung gesehen, dem Widerstand eine selektiv absorbierende Schicht und eine dünne Spiegelschicht vorzuschalten. Die Spiegelschicht hält alle einfallende Strahlung von dem Widerstand ab und verhindert, daß der Widerstand durch Eigenabsorption erwärmt wird. Die Erwärmung des temperaturabhängigen Widerstands oder Thermistors erfolgt bei dieser Anordnung durch die in der absorbierenden Schicht infolge deren Eigenabsorption erzeugten Wärme. Mit der Erfindung wird eineVereinfachung des Prinzips angestrebt, demzufolge der Thermistor selbst nur indirekt über die in einer anderen Schicht absorbierte Wärme, jedoch nicht durch Eigenabsorption, erwärmt wird. The problem on which the invention is based is a To create resistance bolometers that target very specific wave ranges in the infrared Radiation area responds. To solve this problem, it has already been proposed that Seen in the direction of incidence of the radiation, the resistance is a selectively absorbing one Layer and a thin mirror layer upstream. The mirror layer holds everyone incident radiation from the resistor and prevents the resistor from passing through Self-absorption is heated. The heating of the temperature-dependent resistor or thermistor takes place in this arrangement by the in the absorbing layer heat generated as a result of their self-absorption. The invention provides a simplification aimed at the principle, therefore the thermistor itself only indirectly via the heat absorbed in another layer, but not through self-absorption, is heated.

Die Lösung der genannten Probleme erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Thermistor eine Germanium- oder Siliciumfolie ist, die so dünn ausgebildet ist, daß praktisch keine Eigenabsorption in der Folie auftritt und daß die selektiv absorbierende Schicht in Strahlungseinfallsrichtung unmittelbar hinter der Folie angeordnet ist. The above problems are solved according to the invention by that the thermistor is a germanium or silicon foil made so thin is that there is practically no self-absorption in the film and that it is selective absorbing layer in the direction of incidence of radiation immediately behind the film is arranged.

Die Verwendung von Silicium- und Germaniumfolien als Halbleiter in Photozellen ist bekannt (deutsche Patentschrift 601088, deutsches Gebrauchsmuster 1784457 und USA.-Patentschriften 2 402 662, 2871330 und 2871427). The use of silicon and germanium foils as semiconductors in Photocells is known (German patent specification 601088, German utility model 1784457 and U.S. Patents 2,402,662, 2871330 and 2871427).

Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung nicht um eine Ausnutzung des Halbleitereffektes, sondern um eine Ausnutzung der Temperaturabhängigkeit des Widerstandes von Silicium und Germanium, wobei dieser Widerstand in Form einer Folie von solcher Stärke verwendet wird, daß in dem Widerstand praktisch keine Eigenabsorption stattfindet. In contrast, the invention is not an exploitation of the semiconductor effect, but rather to utilize the temperature dependence of the Resistance of silicon and germanium, this resistance in the form of a foil of such strength that there is practically no self-absorption in the resistor takes place.

Diese Verwendung schließt demnach auch die Verwendung von Silicium- und Germaniumfolien inBereichen des elektromagnetischen Spektrums aus, in denen diese auch in dünnen Schichten eine merkliche Eigenabsorption besitzen. Im Infraroten sind Silicium-und Germaniumfolien weitgehend durchlässig.This use therefore also excludes the use of silicon and germanium foils in areas of the electromagnetic spectrum in which these have a noticeable self-absorption even in thin layers. In the infrared silicon and germanium foils are largely permeable.

Unter »praktisch keiner Eigenabsorption« wird dabei verstanden, daß keine das Meßergebnis beeinflussende Eigenabsorption in dem Widerstand stattfindet. Under "practically no self-absorption" is meant that no self-absorption which affects the measurement result takes place in the resistor.

Mit dem Ausdruck selektiv absorbierende Schicht wird eine Schicht bezeichnet, die selektiv in einem oder in mehreren Bandbreitenbereichen absorbiert. The term selectively absorbing layer means a layer that selectively absorbs in one or more bandwidth ranges.

Die Wärmeleitfähigkeit und das Wärmediffusionsvermögen von Silicium und Germanium ist um Größenordnungen größer als das Wärmeleitvermögen und das Diffusionsvermögen des normalerweise verwendeten gewöhnlichen Oxydmaterials. Darüber hinaus ist die spezifische Wärme von Germanium oder Silicium halb so groß wie die des gewöhnlich verwendeten oxydischen Materials. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Halbleitern in extrem dünnen Schichten als wärmeempfindliche Widerstände zusammen mit selektiv absorbierenden Schichten in Bolometern, werden Zeitkonstanten von Mikrosekunden oder kleinen Bruchteilen einer Mikrosekunde erreicht, und unter günstigen Bedingungen nähern sich diese Zeitkonstanten größenordnungsmäßig denen, die bei der Verwendung von infrarotempfindlichen Photodetektoren verfügbar sind. Es wird dadurch ein gänzlich neues Anwendungsgebiet für Thermistorbolometer eröffnet, und die verhältnismäßig großen Zeitkonstanten, die eine starke Beschränkung für die Verwendung des bekannten Thermistormaterials zur Folge hatten, stellen nicht länger einen Engpaß bei der Konstruktion der Geräte dar. The thermal conductivity and thermal diffusivity of silicon and germanium is orders of magnitude greater than thermal conductivity and diffusivity of the common oxide material normally used. In addition, the specific heat of germanium or silicon half that of the usual oxidic material used. By using semiconductors according to the invention in extremely thin layers as heat sensitive resistors along with selective absorbent layers in bolometers, time constants are microseconds or small fractions of a Microsecond reached, and under favorable conditions these time constants approach those that are of the order of magnitude when used of infrared sensitive photodetectors are available. It becomes a whole opened up a new field of application for thermistor bolometers, and the relatively large time constants, which are a severe constraint on the use of the known Thermistor material are no longer a bottleneck in the Construction of the devices.

Die große Reduktion der Zeitkonstante, wie sie mit Germanium oder Silicium erhalten werden kann, ist nicht mit einer Verminderung der Empfindlichkeit verbunden. Tatsächlich wird diese noch vergrößert. Germanium hat einen höheren Widerstandstemperaturkoeffizienten als das beste der oxydischen Materialien, und der Temperaturkoeffizient von Silicium ist ungefähr zweimal so groß. The great reduction in the time constant, as it is with germanium or Silicon can be obtained is not associated with a reduction in sensitivity tied together. In fact, this will be increased. Germanium has a higher temperature coefficient of resistance as the best of the oxidic materials, and the temperature coefficient of silicon is about twice as big.

Während die mit den wärmeempfindlichen Widerständen nach der vorliegenden Erfindung mögliche kurze Zeitkonstante dazu verwendet werden kann, hohe Strahlungszerhackungsfrequenzen zu erreichen, ist dies normalerweise nicht nötig und es kann dafür eine größere Empfindlichkeit mit längeren Zeitkonstanten erhalten werden. Wenn die Zeitkonstanten erhöht werden, indem der Wärmewiderstand zwischen dem Thermistor und dessen Wärmesenke erhöht wird, wird die Empfindlichkeit proportional zu der Quadratwurzel aus dem Wärmewiderstand erhöht. Als Folge der erfindungsgemäßen Maßnahmen sind demgemäß sowohl, wenn erforderlich, kürzere Zeitkonstanten, als auch, wenn längere Zeitkonstanten ausreichen, eine Steigerung der Empfindlichkeit erreichbar. While those with the heat-sensitive resistors according to the present Invention possible short time constant can be used to generate high radiation chopping frequencies To achieve this, this is usually not necessary and it can be a greater one Sensitivity can be obtained with longer time constants. If the time constants can be increased by increasing the thermal resistance between the thermistor and its heat sink is increased, the sensitivity becomes proportional to the square root of the Increased thermal resistance. As a result of the measures according to the invention are accordingly both, if necessary, shorter time constants, and if longer time constants sufficient to achieve an increase in sensitivity.

Die Steuerung der Thermistorzeitkonstanten kann bewirkt werden, indem genau dimensionierte Materialschichten mit geringem Wärmeleitvermögen verwendet werden. Dies wird in den USA.-Patentschriften 2963 673 und 2963 674 beschrieben und ist natürlich auch in Zusammenhang mit den dünnen Termistoren nach der vorliegenden Erfindung anwendbar. Control of the thermistor time constant can be effected by precisely dimensioned material layers with low thermal conductivity are used will. This is described in U.S. Patents 2963,673 and 2963,674 and is of course also in connection with the thin thermistors according to the present invention Invention applicable.

Es gibt selbstverständlich eine Grenze, wie dünn ein Thermistor hergestellt werden kann. Diese Grenze wird jedoch einzig und allein durch die Herstellungstechnik bestimmt und es ist neuerdings möglich, viel dünnere wärmeempfindliche Widerstände als sie bisher hergestellt wurden, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung ihrer Gleichförmigkeit und ihrer zuverlässigen Arbeitsweise zu erzeugen. There is of course a limit to how thin a thermistor can be made can be. However, this limit is set solely by the manufacturing technique and it has recently become possible to use much thinner heat-sensitive resistors than were previously made while maintaining their uniformity and their reliable operation.

Die wärmeempfindlichen Widerstände nach der vorliegenden Erfindung ergeben in Bolometern bessere Resultate. Sie ermöglichen auch eine neue Bolometerart, die bisher mit den üblichen Thermistormaterialien nicht hergestellt werden konnte. Dies ist ein selektiv empfindliches Immersionsbolometer. In der USA.-Patentschrift 2 981 913 sind selektiv empfindliche Bolometer beschrieben, in denen die Infratrotstrahlen durch eine Schicht fallen, die selektiv absorbiert, und deshalb wird der wärmeempfindliche Widerstand, der in Kontakt mit der Schicht steht, nur durch Infratrotstrahlen, die in diesen Absorptionsbereich fallen, erhitzt. Bisher konnte diese Arbeitsweise nur mit nicht eingebetteten Bolometern durchgeführt werden, da das gewöhnlich verwendete Thermistormaterial in infrarotem Licht durchlässig ist und es deshalb notwendig war, die Strahlen zuerst durch die absorbierende Schicht zu leiten. Diese Verhältnisse werden durch die Maßnahmen nach der vorliegenden Erfindung geändert, da die dünnen Germaniumschichten im Infraroten von etwa 1,8 bis über 25 Mikron hinaus durchlässig sind. Die Siliciumthermistoren lassen ebenfalls infrarote Strahlen über einen weiten Bereich durch, jedoch ist ihre Transparenz nicht so gut oder so gleichmäßig wie die des Germaniums, was auf die unvermeidliche Gegenwart von geringen Verunreinigungen in dem Silicium, wie es gegenwärtig erzeugt wird, zurückzuführen ist. The thermosensitive resistors according to the present invention give better results in bolometers. They also enable a new type of bolometer, which up to now could not be produced with the usual thermistor materials. This is a selectively sensitive immersion bolometer. In the U.S. Patent 2 981 913 describe selectively sensitive bolometers in which the infrared rays fall through a layer that absorbs selectively, and therefore becomes the thermosensitive Resistance in contact with the layer only by infrared rays that fall in this absorption range, heated. So far, this working method could only be performed with non-embedded bolometers as the one commonly used Thermistor material is permeable in infrared light and therefore it is necessary was the rays first to conduct through the absorbent layer. These relationships are changed by the measures according to the present invention, because the thin germanium layers in the infrared range from about 1.8 to over 25 microns are permeable. The silicon thermistors also transmit infrared rays covers a wide area, but their transparency is not as good or as uniform like that of germanium, indicating the inevitable presence of minor impurities in the silicon as it is currently produced.

Deshalb wird, trotz des höheren Temperaturkoeffizienten des Siliciums, Germanium für viele Anwendungszwecke, bei denen eine Durchlässigkeit von infrarotem Licht in weiteren Bereichen erforderlich ist, bevorzugt. Es wird hervorgehoben, daß unter den genannten Verunreinigungen optische Verunreinigungen verstanden werden. Verunreinigungen, welche nur den Widerstand verändern, sind unerheblich.Therefore, despite the higher temperature coefficient of silicon, Germanium for many uses where there is a transmittance of infrared Light is required in other areas is preferred. It is highlighted that the impurities mentioned are understood to mean optical impurities. Impurities that only change the resistance are insignificant.

Die Infrarotstrahlen laufen gerade durch den dünnen Germanium- oder Siliciumthermistor und werden selektiv in dem absorbierenden Überzug absorbiert, der verstärkt werden kann, indem in bekannter Weise zusätzlich ein Spiegelüberzug vorgesehen ist, der die Strahlen wiederum durch das selektiv absorbierende Medium, den transparenten Thermistor und die Linse reflektiert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht auf diese Weise in erster Linie ein selektiv empfindliches, eingebettetes Thermistorbolometer und ermöglicht, das gesamte Gebiet der selektiv empfindlichen Termistorbolometer, bei denen die Empfindlichkeit durch die Immersion vergrößert wird, zu erfassen. The infrared rays run straight through the thin germanium or Silicon thermistor and are selectively absorbed in the absorbent coating, which can be reinforced by adding a mirror coating in a known manner is provided that the rays in turn through the selectively absorbing medium, reflecting the transparent thermistor and lens. The present invention in this way primarily enables a selectively sensitive, embedded Thermistor bolometer and allows the entire area of the selectively sensitive Termistor bolometers, in which the sensitivity is increased by the immersion will capture.

Im Falle eines eingebetteten Thermistorbolometers dienen die Linsen in bekannter Weise sowohl als Wärmesenke als auch als optische Linsen, und die selektiv empfindlichen Überzüge sind erfindungsgemäß auf der der Strahlung abgekehrten Seite des Thermistors angeordnet. Sie sind also in optischer Hinsicht über ihr spektrales Absorptionsvermögen hinaus völlig unwirksam. Dies ermöglicht eine größere Anpassungsfähigkeit unter Verwendung einer größeren Auswahl von Materialien, so daß der gewünschte Absorptionsbereich beinahe überall in dem verwendbaren Infrarotspektrum erhalten werden kann. In the case of an embedded thermistor bolometer, the lenses serve in a known manner both as a heat sink and as optical lenses, and selectively According to the invention, sensitive coatings are on the side facing away from the radiation of the thermistor arranged. So they are optically beyond their spectral Absorbency also completely ineffective. This allows for greater adaptability using a wider range of materials, giving the desired absorption range can be obtained almost anywhere in the useful infrared spectrum.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. The invention is explained in more detail, for example, using the figures.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein selektiv empfindliches, mit einem eingebetteten Thermistor ausgerüstetes Bolometer; F i g. 2 zeigt ein zusammengesetztes Infrarotspektrum, wobei zwei typische Absorptionsbanden für verschiedene Materialien dargestellt sind. Fig. 1 shows a schematic cross section through a selectively sensitive, Bolometer equipped with an embedded thermistor; F i g. 2 shows a composite Infrared spectrum, with two typical absorption bands for different materials are shown.

In F i g. 1 sind dargestellt eine Linse 1 aus geeignetem Material, wie z.B. aus Saphir, Germanium, Silicium u. dgl., ein Germanium- oder Siliciumthermistor 2, eine isolierende Schicht 3 (die in den Fällen erforderlich ist, in denen den elektrischen Strom leitende Linsen, wie z. B. solche aus Germanium, verwendet werden), ein selektiv absorbierender Überzug 4 und ein spiegelnder Überzug 5. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind der Thermistor und die verschiedenen Schichten nicht maßstabsgerecht eingezeichnet. Die Dicken des Thermistors und der Isolierschicht sind stark vergrößert gezeichnet. Die elektrischen Anschlüsse an dem Thermistor sind nicht dargestellt, da sie bekannt und genau in der- selben Weise angeordnet sind wie bei wärmeempfindlichen Widerständen aus gewöhnlichem metalloxydischem Material. Die Schichten 2, 3, 4 und 5 sind extrem dünn. Es ist deshalb nicht möglich, sie genau maßstabsgerecht darzustellen. Sie sind in Fig. 1 etwas voneinander abgerückt gezeigt. In Wirklichkeit stehen die Schichten in innigem Kontakt miteinander, und es befindet sich kein Luftraum zwischen ihnen. In Fig. 1 shows a lens 1 made of a suitable material, such as sapphire, germanium, silicon and the like, a germanium or silicon thermistor 2, an insulating layer 3 (which is required in cases where the electrically conductive lenses, such as. B. those made of germanium are used), a selectively absorbent cover 4 and a reflective cover 5. For reasons for clarity, the thermistor and the various layers are not drawn to scale. The thicknesses of the thermistor and the insulating layer are drawn greatly enlarged. The electrical connections on the thermistor are not shown because they are known and precisely arranged in the same way are made of common metal-oxide material, as is the case with heat-sensitive resistors. Layers 2, 3, 4 and 5 are extremely thin. It is therefore not possible to them to represent exactly to scale. They are slightly moved away from one another in FIG. 1 shown. In reality, the layers are in intimate contact with each other, and there is no air space between them.

Bei der nachfolgenden Erörterung der Arbeitsweise des selektiv empfindlichen, eingebetteten Bolometers wird angenommen, daß beispielsweise die absorbierende Schicht ein dünner Quarz oder eine Glasschicht ist. Die infraroten Strahlen, die auf die Linse 1 auffallen, werden von etwa 1,8 bis über 25 Mikron durchgelassen. Der transparente Thermistor, der aus Germanium bestehen kann, ist über den ganzen Bereich und sogar über die langen Wellengrenzen dieses Bereiches hinaus durchlässig. Deshalb strahlt die Infrarotstrahlung von 1,8 bis über 20 Mikron durch den Thermistor durch und tritt in die absorbierende Schicht 4 ein. In einer Bandbreite von etwa 8 bis 10 Mikron tritt, wie in F i g. 2 dargestellt ist, eine starke Absorption auf, während die anderen Strahlen die Schicht durchlaufen, auf den Spiegel 5 auftreffen und wiederum durch die absorbierende Schicht, den Thermistor und außerhalb desselben, durch die Linse hindurch zurück reflektiert werden. In dem Absorptionsband findet eine weitere Absorption auf diesem reflektierten Weg statt, und dementsprechend wird die absorbierende Schicht nur durch die Infrarotstrahlung innerhalb des Absorptionsbandes erwärmt. Die Temperatur dieser Schicht steigt an, und diese Temperatur wird durch Wärmeleitung auf den Thermistor übertragen. Auf diese Weise arbeitet das Gerät als selektiv empfindliches Thermistorbolometer, und die Verwendung einer geeigneten Absorptionsschicht kann das Bolometer für eine vorbestimmte Bandbreite der Infrarotstrahlung empfindlich machen; z.B. wenn die Absorptionsschicht 4 ein dünner Film aus einem organischen Polymeren ist, wird die Absorption im kurzwelligen Bereich bei etwa 2,5 Mikron stattfinden, wie in F i g. 2 dargestellt ist. In the following discussion of the operation of the selectively sensitive, embedded bolometer is believed to be, for example, the absorbent layer is a thin quartz or a layer of glass. The infrared rays that hit the Lens 1 noticed will be transmitted from about 1.8 to over 25 microns. The transparent one Thermistor, which can be made of germanium, is all over the range and even permeable beyond the long wave boundaries of this area. Therefore shines the infrared radiation from 1.8 to over 20 microns through the thermistor through and enters the absorbent layer 4. In a range of about 8 to 10 Micron occurs, as shown in FIG. 2 shows strong absorption while the other rays pass through the layer, strike the mirror 5 and again through the absorbent layer, the thermistor and outside of it, through the Be reflected back through the lens. There is another one in the absorption band Absorption takes place on this reflected path, and accordingly the absorbing Layer heated only by the infrared radiation within the absorption band. The temperature of this layer rises, and this temperature is due to conduction transferred to the thermistor. In this way the device works as a selectively sensitive one Thermistor bolometer, and the use of a suitable absorption layer can the bolometer is sensitive to a predetermined bandwidth of infrared radiation do; for example, when the absorbent layer 4 is a thin film made of an organic Is polymer, the absorption will take place in the short-wave range around 2.5 microns, as in Fig. 2 is shown.

Die Zeitkonstante des Systems wird normalerweise durch die absorbierende Schicht bestimmt, da gewöhnlich die Wärmekapazität des Thermistors so gering und sein Wärmediffussionsvermögen so hoch sein wird, daß diese Faktoren die Zeitkonstante nicht einschränken. Mit vielen absorbierenden Schichten ist es nicht möglich, Zeitkonstanten in der Größe von Mikrosekunden zu erreichen, was mit dem Thermistor allein möglich ist, wenn dieser nur hinterlegt ist und die Zeitkonstante durch seine Wärmekapazität und durch sein Wärmediffusionsvermögen bestimmt wird. The time constant of the system is usually determined by the absorbing Layer determined because usually the heat capacity of the thermistor is so low and its heat diffusivity will be so high that these factors affect the time constant do not restrict. With many absorbent layers it is not possible to use time constants on the order of microseconds to achieve what is possible with the thermistor alone is if this is only stored and the time constant through its heat capacity and is determined by its thermal diffusivity.

In den Zeichnungen ist eine halbkugelförmige Immersions- oder Einbettungslinse dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich in gleicher Weise auf beliebige Typen von Immersionslinsen einschließlich Hyperimmersionslinsen anwendbar, bei denen der Thermistor jenseits des Krümmungsmittelpunktes der sphärischen Oberfläche angeordnet ist. Für bestimmte Instrumente bringen Hyperimmersionslinsen besondere Vorteile, und es ist ein Vorzug der vorliegenden Erfindung, daß sie bei beliebigen Arten von eingebetteten Thermistorbolometern anwendbar ist. In the drawings is a hemispherical immersion or embedding lens shown. The present invention is of course in the same way applicable to any types of immersion lenses including hyperimmersion lenses, where the thermistor is beyond the center of curvature of the spherical surface is arranged. For certain instruments, hyperimmersion lenses bring special ones Advantages, and it is a benefit of the present invention that it can be applied to any Types of embedded thermistor bolometers is applicable.

Claims

Claims: 1. Resistance bolometer with selective sensitivity, one thermistor, a heat sink upstream of it, a uniform one Layer of low thermal conductivity material between the thermistor and the heat sink and a selectively absorbing layer, characterized in, that the thermistor (2) is a germanium or silicon foil, which is also made thin is that there is practically no self-absorption in the film and that it is selective absorbent layer (4) in the direction of incidence of the radiation directly behind the film is arranged.

2. Bolometer according to claim 1, characterized in that the selective absorbent layer has great absorption capacity only in certain areas of the infrared.

3. The bolometer of claim 1, wherein the heat sink is a lens (1) from germanium and the thermistor is embedded in this lens, thereby characterized in that the infrared selectively absorbing layer which is in contact with the non-embedded side of the thermistor, also made of germanium consists.

Considered publications: German Patent Specifications No. 601 088, 719 641; German Auslegeschrift No. 1 047911; German utility model No. 1,784,457; Patent No. 974 of the Office for Invention and Patents in the Soviet occupation zone of Germany; Belgian Patent No. 526433; French Patent Nos. 1,245,449, 1260074; British Patent No. 621 605; U.S. Patents Nos. 2587 674, 2963 674, 2986 034,2402662,2871 330, 2,871,427, 2,516,873, 2,981,913, 2,983,888; Umschau magazine, issue 6, 1961, p. 172 and 173.