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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gleichzeitig läßt sich die Anzahl der allfällig notwendigen Verstärkungskanäle
der thermoelektrischen Elemente den eingesparten Elementen entsprechend verringern.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Rasters sei nachfolgend kurz
beschrieben.
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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.
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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.