DE3009161C2

DE3009161C2 - Vorrichtung zur Feststellung u. Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen

Info

Publication number: DE3009161C2
Application number: DE3009161A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Tokyo Fujii; Kenichi Iwaki Fukushima Nakamura
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1980-03-10
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3009161A1; FR2451575A1; GB2054836B; CA1147426A; US4300047A; GB2054836A; FR2451575B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung und Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen, bestehend aus einem Infrarotdetektor, der ein pyroelektrisches Element mit einer dünnen pyroelektrischen Schicht, die beidseitig mit Elektroden versehen ist, aufweist, und aus einer Vorrichtung zur Sichtbarmachung der Infrarotstrahlen.

Es ist möglich, die Schwingungsarten von Infrarotlasern dadurch zu identifizieren, daß der Infrarotlaserstrahl sichtbar gemacht wird und zahlreiche nützliche Informationen können auch durch die Erfindung der Oszillationsausgänge der Laser erhalten werden.

Um Infrarotlaserstrahlen sichtbar zu machen und um die Schwingungsarten zu identifizieren, ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine fluoreszente oder phosphoreszente Substanz verwendet wird, die eine sichtbare Extinktion der Lumineszenz aufweist, wobei das Nachglühen, welches von der Substanz durch die anfängliche Anregung mit ultravioletten Strahlen od. dg. emittiert wird, heller oder dunkler wird oder je nach dem eins Lumineszenz unterschiedlicher Farbe von der des Nachglühens an den Teilen oder Stellen aufweist, die anschließend durch Infrarotstrahlen beleuchtet werden, während das Nachglühen noch vorhanden ist. Die Substanzen, die eine Extinktion der Lumineszenz durch Infrarotstrahlen aufweisen, werden im folgenden ganz allgemein als infrarotfluoreszente oder infrarotfluoreszierende Substanz bezeichnet Die infrarotfluoreszenten Substanzen umfassen z. B. Zinksulfid enthaltende fluoreszente Substanzen, die aus Zinksulfid (ZnS) als Grundmaterial bestehen, und Kupfer, Silber oder Blei als Schwermetall Aktivat enthalten. Andere infrarotfluoreszente Substanzen, wie z. B. Tl-aktiviertes ilrSe

ίο und Eu-aktiviertes CdS werden ebenfalls verwendet Dem Ultraviolett nahegelegene Strahlung, Kathodenstrahlen, Röntgenstrahlen, «-Strahlen,^-Strahlen u.dgl. werden verwendet, um anfangs die fluoreszente Substanz anzuregen.

Durch Verwendung einer derartigen infrarotfluoreszenten Substanz, wie beispielsweise Cu-aktiviertes ZnS als Hauptbestandteil, das die Löschung, beispielsweise eine schnelle Löschung der Fluoreszenz bei Bestrahlung mit Infrarotstrahlen zeigt, während die Fluoreszenz vorhanden ist, können negative fotografische Filme in positiver Weise betrachtet werden.

Ein Infrarotstärkemesser oder Infrarotdetektor wird in diesem Falle verwendet, um die Intensität der abgestrahlten Infrarotstrahlen zu messen. Übliche Infrarotstrahlenstärkemesser weisen Thermoelemente auf, Golay-Zellen, Bolometer, pyroelektrische Detektoren, fotoleitende Detektoren, Fotospannungsdetektoren und fotoelektromagnetische Detektoren. Bei der Verwendung dieser üblichen Infrarotstrahlungsstärkemesser tritt jedoch der Nachteil auf, daß eine gleichzeitige Feststellung der Schwingungsart des Infrarotlaserstrahls und die positive Überwachung des fotografischen Negativfilms schwierig ist, da die Infrarotstrahlen nicht durch diese Detektoren hindurchgehen können. Ferner müssen in Laboratorien die Leistungsmesser an einer bestimmten Stelle im optischen Weg der Infrarotstrahlen angeordnet werden, da diese Strahlen unsichtbar sind.
Obwohl die Infrarotstrahlenleistungsmesser nicht notwendigerweise transparent sein müssen, falls diese hinter der infrarotfluoreszenten Substanz angeordnet werden, ist für den Infrarotstrahlungsleistungsmesser erforderlich, daß dieser etwa dieselbe Flächenausdehnung oder Breite hat wie die infrarotfluoreszente Substanz, da nämlich der Leistungsmesser in diesem Fall die Intensität der Strahlen mißt, die durch die infrarotfluoreszente Substanz gestreut oder ausgeblendet sind.

Es ist jedoch schwierig, eine große Detektorfläche bei üblichen lnfrarotleistangsmessern herzustellen. Auch -wenn ein Infrarotdetektor mit einer großen Detektorfläche hergestellt werden könnte, was theoretisch vielleicht bei fotoleitenden Detektoren möglich wäre, so benötigen doch die fotoleitenden Detektoren einen Tieftemperaturthermostat, der natürlich für eine große Fläche ebenfalls groß sein müßte und hinsichtlich der Betriebskosten sehr nachteilig ist.

Durch die DE-OS 22 16 791 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Koordinateneingangs unter Verwendung von Pyroelektrizität mit Hilfe

bo einer pyroelektrischen Polymerfolie bekannt. Diese Folie dient dabei zur Feststellung der Intensität oder der Intensitätsverteilung von Wärmestrahlung oder Lichtstrahlen.

Eine Sichtbarmachung der Wärmestrahlung kann

b^r> dort aber nicht erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der neben der Möglichkeil der Messung der Intensität empfangener Infrarotstrahlen

diese gleichzeitig sichtbar gemacht werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Vorrichtung zur Sichtbarmachung der Infrarotstrahlen mit einer Substanzschicht versehen ist, welche unter Anregung der Infrarotstrahlen eine Extinktion der Lumineszenz aufweist, und daß die Vorrichtung zur Sichtbarmachung der Infrarotstrahlen im gleichen optischen Weg der Infrarotstrahlen angeordnet ist, wit das pyroelektrische Element

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Infrarotstrahlen in sichtbare Strahlen umzuwandeln. Die Vorrichtung zeichnet sich durch geringe Abmessungen und eine hohe Empfindlichkeit aus. Es kann ein Lichtzerhacker vorgesehen werden, um intermittierend die Infrarotstrahlen an das pyroelektrische Element und die Substanzschicht abzugeben. Ein derartiger Lichtzerhacker ist bei pyroelektrischen Geräten üblich und beispielsweise aus der US-PS 39 32 753 bekannt

Ferner kann vorgesehen sein, daß das pyroelektrische Element halbtransparent für die Infrarotstrahlung ist, wobei die Substanzschicht die Infrarotstrahlen empfängt, die durch das pyroelektrische Element gesendet worden sind. Dadurch können die intermittierenden Infrarotstrahlen auf das pyroelektrische Element und die Substanzschicht abgegeben werden.

Um die Abmessungen der Vorrichtung gering halten zu können und um eine lange Lebensdauer zu erreichen, ist die Substanzschicht vollständig mit der Oberfläche des pyroelektrischen Elementes in Kontakt

Ferner kann vorgesehen sein, daß eine der Elektrodenschichten eine Gruppe von Leitungsbändern aufweist, die voneinander isoliert sind, daß das pyroelektrische Element eine weitere pyroelektrische Schicht aufweist, daß eine Fläche dieser weiteren pyroeleklrischen Schicht an einer anderen Elektrodenschicht des pyroelektrischen Elementes angeordnet ist, daß die weitere pyroelektrische Schicht noch eine weitere Elektrodcnschicht auf einer anderen Fläche aufweist, daß diese weitere Elektrodenschicht eine andere Gruppe von Leitungsbändern aufweist, die voneinander isoliert sind und die sich in einer zu der einen Gruppe von Leitungsbändern kreuzenden Richtung erstrecken.

Die pyroelektrische Schicht kann, wie aus der DE-OS 22 16 791 bekannt ist, ein Film sein, der eine pyroelektrische Polarität aufweist, wobei ein Hauptbestandteil des Films aus der Gruppe ausgewählt ist, die Vinylidenfluoridpolymer, Vinylfluoridpolymer und ein Kopolymer umfaßt, das wenigstens eines der Materialien Vinylidenfluorid oder Vinylfluorid enthält.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Feststellung und Sichtbarmachung von infraroten Strahlen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Feststellung und Sichtbarmachung von infraroten Strahlen,

F i g, 3 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsforfn einer derartigen Vorrichtung,

P i g. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Elektroden, die bei der Vorrichtung vorgesehen ist,

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Feststellung und Sichtbai machung von Infrarotstrahlen, bei der das zusammengesetzte Element der ersten Ausführungsform verwendet wird.

Fig.6 eine Seitenansicht des zusammengesetzten Bauteiles der zweiten Ausführungsform,

Fig.7 eine Seitenansicht des zusammengesetzter. Bauteiles der dritten Ausführungsform und
F i g. 8 eine teilweise weggebrochene Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Elektrode, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.

In Fig. 1 ist eine Lichtquelle 1 dargestellt, ein Lichtzerhacker 2, ein pyroelektrisches Element 3, welches eine pyroelektrische Schicht 4 aufweist, an der auf beiden Seiten Elektroden 5,5' befestigt sind, eine Siliziumplatte 7, einen fotografischen Negativfilm 8 und eine Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von infrarotem Licht Diese Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von infrarotem Licht weist eine Platte 10 aus einer infrarotfluoreszierenden Substanz auf und ultraviolette Lampen 11, 11'. Ferner ist ein Erfassungskreis 12 vorgesehen, der ein Oszilloskop 6 aufweist einen Verstärker 12c/u. dgl.
In der dargestellten Vorrichtung werden im wesentlichen parallel weiße Strahlen, die Ir.oirotstrahlen enthalten, von der Lichtquelle 1 abgestrah't und werden vom Lichtzerhacker 2 beispielsweise mit einer Zerhackerfrequenz von 20 Hz zerhackt, und das Weüenpaket der Infrarotstrahlen trifft auf das pyroelektrische Element 3 hinter dem Zerhacker 2 auf, um Wärme in dem pyroelektrischen Element 3 zu erzeugen, und dadurch wird in diesem eine Pyroelektrizität erzeugt. Wenn die Menge der Oberflächenladungen, die durch das pyroelektrische Element 3 erzeugt werden, vom Erfassungskreis 12 gemessen wird, kann die Intensität der Strahlung, die durch das pyroelektrische Element 3 hindurchgeht, bestimmt werden. Der Erfassungskreis 12 weist einen Verstärker YId auf, der einen Transistor 12a hat Widerstände \2b und \2c und ein Oszilloskop 6. Die Strahlen, die durch das pyroelektrische Element 3 hindurchgehen, sind lediglich Infrarotstrahlen, und nachdem diese durch die Siliziumplaile 7 hindurchgegangen sind, gehl diese Strahlung durch den fotografischen Negativfilm 8 hindurch, um Bilder zu erhalten. Wenn die Bilder auf die Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen projiziert werden, können positive Bilder beobachtet werden.

In der Zeichnung kennzeichnet der Pfeil L den optischen Weg der Strahlen, wie sie festgestellt werden sollen, und ein Pfeil L' kennzeichnet ultraviolette Strahlen, die von den Lampen 11, W abgegeben werden, um anfangs die fluoreszierende Platte 10 zu aktivieren.

Die pyroelektrische Schicht 4, die bei dem pyroelektrischen Element 3 verwendet wird, besteht beispielsweise aus einem transparenten Polyvinylidenfluorid-FiIm von 8 μ Dicke, der ein pyroelektrisches Verhältnis bei 23°C von dPs/dT = <! · 10-" C/cm² Grad hat Mit T ist di«. Temperatur bezeichnet und Ps bezeichnet die Oberflächenladungsdichte in Einheiten von C/cm². Nesa-Glas als Elektrooen 5,5' ist auf beiden Sei:en vorgesehen. Das Verhältnis S/N (Signal zu Rauschen) in der pyroeleklrischen Ausgangsspannung, die vom Erfassungskreis 12 erhalten wird, betrug in diesem Fall 30. Wenn der Polyvinylidenfluorid-Film vollständig sand-

bo wiehartig zwischen Nesa-Glas-Elektroden eingeschlossen ist, können piezoelektrische Rauschspannungen, die durch Wind od. dgl. erzeugt werden, und pyroelektrische Rauschspannungen, die durch geringe Änderungen in der atmospärischen Temperatur erzeugt werden, aus-

ö5 geschaltet werden.

Die Klarheit der positiven Bilder, die auf die Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen übertragen werden, weist keinen wesentlichen Unterschied

beim Vergleich mit dem Fall auf, in dem das pyroelcktrische Element 3 nicht vorhanden ist. Demzufolge kann die Intensität der Strahlung gleichzeitig gemessen werden, ohne daß die Leistung der Vorrichtung zur Sichtbarmachung vor. Infrarotstrahlung durch dieses Verfahren beeinträchtigt wird. Die Temperaturerhöhung des Elementes 3 ist auf die Absorption von Infrarotstrahlung zurückzuführen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Ultraviolett-Lampen 11 zur anfänglichen Aktivierung der fluoreszenten Platte 10 auch vor dieser Platte 10 aus fluoreszentem Material angeordnet sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Erfassungskreis 12 den Verstärker 12c/und das Oszilloskop 6 auf. Das Oszilloskop 6 kann zusammen mit einem anderen Instrument, wie beispielsweise einem Voltmeter, verwendet werden, oder durch dieses ersetzt werden, oder es kann wahlweise mit einer Aufzeichnungsvorrichtung, mit einem Speicher oder mit einer 'übertragungsvorrichtung kombiniert sein.

F i g. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei diese Vorrichtung gleichzeitig die Intensitätsverteilung der Strahlung messen kann, die durch den fotografischen Negativfilm 8 hindurchgeht, wobei die Bilder aus Negativen zu Positiven umgewandelt werden.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Elektrodenplatte 15 auf einer Seite des pyroelektrischen Polymerfilms 14 angeordnet, die mehrere punktförmige Matrixelektroden A 1, A 2,.., An aufweist, die durch Dampfbeschichtung eines Nesa-Fiims auf der Oberfläche einer transparenten Glasplatte 16 ausgebildet sind, wie beispielsweise in F i g. 4 gezeigt, und die andere Elektrode 15' weist punktförmige Matrixelektroden oder eine kontinuierliche Elektrode auf. die durch Dampfabscheidung eines

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zu den obengenannten punktförmigen Matrixelektroden auf einer Seite hinweisen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden Feldeffekttransistoren 20 als Impedanzwandler verwendet. Ein pyroelektrisches Element Ij, welches einen pyroelektrischen Polymerfilm 14 aufweist, und die Elektrodenplatten 15, 15' ist zwischen einem Negativfilm 8 und einer Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen angeordnet. Infrarotstrahlenbilder, die durch den Negativfilm 8 hindurchgehen, werden durch das pyroelektrische Element 13 hindurchgeführt und dann auf die Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen projiziert. Da die Ladungen, die durch die Pyroelektrizität in jeder der punktförmigen Mat;«elektroden A 1, A 2, .... An auf den Elektrodenplatten 15, 15' erzeugt werden, von der Dunkelheit der Bilder abhängen, wenn Infrarotstrahlen durch das pyroelektrische Element 13 hindurchgehen, werden die erzeugten Ladungen getrennt dem Erfassungskreis 12 zugeführt, um die Intensitätsverteilung der Bilder zu messen. Durch Umwandlung der Intensitätsverteilung der Infrarotstrahlen, die der Dunkelheitsverteiler der Bilder entspricht, in elektrische Signale können die umgewandelten Datensignale in einen Computer gespeichert werden oder können gleichzeitig mit der Sichtbarmachung reproduziert oder übertragen werden.

Durch Verwendung des pyroelektrischen Elementes 13 mit kontinuierlichen Elektroden auf beiden Seiten, wie in Fi g. I gezeigt, anstelle des pyroelektrischen Elementes 13. können die Flächen für die positiven und neeativen Teile der Bilder berechnet werden, wenn die Infrarotstrahlen auf den Film 8 abgestrahlt werden, und das Element 3 (anstelle des Elementes 13 in F i g. 2) eine gleichförmige Intensitätsverteilung aufweist. Grafische Darstellungen, wie beispielsweise Pläne

5 oder Abbildungen, statistische Darstellungen und Meßabbildungen für experimentelle Werte, deren Flächen zu messen sind, können sichtbar gemacht werden und gleichzeitig dadurch gemessen werden, daß ein fotografischer Film verwendet wird, der aus diesen grafischen

lu Konfigurationen gewonnen wurde und vollständig mit einer Farbe gefärbt ist. Anstelle des Films kann ein Materialteil verwendet werden, der von der Basis längs der Kontur der Konfiguration herausgeschnitten wurde. Die Basis kann aber auch eine Aussparung haben mit einer entsprechenden Konfiguration, die verbleibt, nachdem das obengenannte Stück herausgeschnitten wurde.
Das pyroelektrische Element 3 oder 13 ist bei den in

UCII Γ Ig. I UIIU ^Udlgcaicnttll nujlUMiuiigJivtnivii »^«

der Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von infrarotem Licht angeordnet. Die relative Lage zwischen diesen Teilen kann jedoch auch geändert werden, und das pyroelektrische Element 13 kann hinter der Vorrichtung 9 der Sichtbarmachung von infrarotem Licht angeordnet

werden. Obwohl die Infrarotstrahlung teilweise durch die Extinktion in der Platte 10 absorbiert wird, wenn durch die tluoreszente Platte 10 der Vorrichtung 9 zur Sichtbarmachung von Ultrarotstrahlen hindurchgehen, kann die Intensität oder Intensitätsverteilung der durchgelassenen Strahlen leicht gemessen werden. Man muß nur vorher das Reduktionsverhältnis, der Intensität der infraroten Strahlen messen, wenn die infraroten Strahlen durch die Platte 10 hindurchgehen und auf Grund dieser Messung eine Eichkurve herstellen.

Die fluoreszierende Platte 10, die in diesem Fall verwendet wird, ist beispielsweise eine transparente Glasoder Kunststoffplatte 18. die auf einer Seite einer Schicht 19 aus einer fluoreszenten Substanz beschichtet ist, die eine Extinktion der Lumineszenz aufweist, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Obwohl die Reduktion der Intensität der Infrarotstrahlen beim Durchgang durch die Schicht 19 aus einer fluoreszierenden Substanz bis zu einem gewissen Ausmaß geeicht werden kann, ist es bevorzugt, die Dicke der Schicht aus der fluoreszieren-

den Substanz auf ein Minimum zu verringern, so daß eine Absorption und eine Ausblendung der Infrarotstrahlen so klein wie möglich gehalten werden kann.

Bei den in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen sind die Vorrichtung zur Sichtbarmachung von Ultrarotstrahlung und das pyroelektrische Element voneinander getrennt Der infrarotfluoreszierende Film uer Vorrichtung zur Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen und die Schicht des pyroelektrischen Elementes können direkt oder indirekt als integraler Bauteil laminiert werden.

In F i g. 5 ist ein pyroelektrischer Elementenschichtkörper 2t dargestellt, der beispielsweise aus einer pyroelektrischen Schicht 22, beispielsweise einem Polyvinylidenfluorid-Film mit pyroelektrischen Eigenschaften, be-

steht und aus Elektroden 23 und 23', die an beiden Seiten befestigt sind. Eine infrarotfluoreszierende Substanzschicht 24, die beispielsweise als Hauptbestandteil ZnS enthält, ist gleichförmig auf eine Oberfläche des pyroelektrischen Elementes 21 aufgebracht Der pyro-

b^ri elektrische Elementenschichtkörper 21 und der infrarotfluoreszierendc Film 24 bilden zusammen einen zusammengesetzten Bauteil oder ein zusammengesetztes Element 25. Die Elektrode ist mit einem Spannungs-

meßkreis, beispielsweise über einen Feldeffekttransistor 26, zur Impedanzwandlung verbunden.

Das zusammengesetzte Element 25 emittiert Fluoreszenz vom fluoreszenten Film 24 bei einer Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen, und die Fluoreszenz verschwindet durch Löschen der Fluoreszenz bei weiterer Bestrahlung mit Infrarotstrahlen, beispielsweise Infrarotbilckv, die durch einen negativen Film an dem Teil übertragen werden, der durch die Infrarotstrahlen bestrahlt wird. Die Einfallrichtungen der Ultraviolettstrahlen und der Infrarotstrahlen können gleich oder verschieden voneinander sein. Wenn die Infrarotstrahlen beispielsweise von der Seite des infrarotfluoreszierenden Films 25 auf das zusammengesetzte Element 25 auffallen, wie es durch den Pfeil B in F i g. 5 angedeutet ist, wird ein Teil der Infrarotstrahlen im fluoreszierenden Film 24 zum Löschen absorbiert und dadurch wird der fluoreszierende Film an dieser Stelle erwärmt. Die Wärme wird direkt auf die Überfläche des pyroelektrisehen Elementes 21 übertragen, um die Oberflächenladung entsprechend der Pyroelektrizität zu erzeugen. Wenn jeder der Elektroden 23, 23' an der gesamten Oberfläche des pyroelektrischen Schichtkörpers 22 befestigt ist, kann die Fläche, von der die Infrarotstrahlen abgestrahlt werden, auf Grund der Messung der Pyroelektrizität berechnet werden. Da die Pyroelektrizität in einer unterschiedlichen Weise erzeugt wird, d. h. die erzeugte Pyroelektrizität entspricht den thermischen Änderungen im pyroelektrischen Element, ist es bevorzugt, einen Lichtzerhacker 28 vor dem zusammengesetzten Schichtkörper 25 anzuordnen, um diese unterschiedlichen elektrischen Größen zu messen. Wenn die Elektrode auf einer Seite eine Anzahl von punktförmigen Elektroden A 1, A 2, ... An aufweisen und Leitungsdrähte getrennt von jeder Punktelektrode abgeführt werden, wie es beispielsweise in F i g. 4 gezeigt ist, kann die Iniensiiätsverieüüng der Infrarotstrahler! auf der Grundlage der Oberflächenladungsverteilung gemäß der Pyroelektrizität, die in jeder punktförmigen Elektrode erzeugt wird, gemessen werden.

Die Bestrahlung mit infraroten Strahlen von der Seite des pyroelektrischen Elementes aus, d. h. in Richtung des Pfeils Q erzeugt keinen wesentlichen Unterschied gegenüber dem Fall, in dem die Infrarotstrahlen in Richtung des Pfeils B auftritt, mit der Ausnahme, daß die Pyroelektrizität im pyroelektrischen Element zuerst durch die Einwirkung der Infrarotstrahlen erzeugt wird, wobei die übertragenen Infrarotstrahlen die Fluoreszenz löschen. In diesem Fall ist der Zerhacker 28 vorzugsweise auf der Seite der Elektrode 23' angeordnet Bei den vorstehenden Erläuterungen wurden alle Infrarotstrahlen in der fluoreszierenden Schicht 24 absorbiert, wenn die Strahlen in Richtung B einfallen. Wenn die fluoreszierende Schicht 24 dünn ist und die Infrarotstrahlen teilweise durch die Schicht 24 hindurchgehen, dienen die Teile der Infrarotstrahlen, die durch die Schicht 24 hindurchgehen, auch dazu, die Pyroelektrizität im Element 21 zu erzeugen.

Die Elektrode kann nicht transparent sein, wenn die Infrarotstrahlen in Richtung des Pfeils B auftreten. Wenn die Strahlen in Richtung C auftreten, ist es jedoch bevorzugt, Elektroden 23, 23' zu verwenden, die beispielsweise aus Zinnoxid oder einem transparenten oder semi-transparenten dünnen Metallfilm bestehen und die durch Danipfabscheidung hergestellt wurden, so daß ein ausreichender Anteil der Infrarotstrahlen durch die pyroelektrische Elementenschicht 21 hindurchgehen kann, um den Löscheffekt in der fluoreszierenden Schicht 24 anzuzeigen.

F i g. 6 zeigt eine weitere Alisführungsform der Erfindung bei der ein pyroelektrisches Element 21.ι eine pyroelektrische Substanzschicht 22 aufweist, Elektrodenschichten 23,23', die auf beiden Seiten angeordnet sind, transparente oder semi-transparente Isolationsschichten 29,29' und Abschirmelektrodenschichten 30,30', die auf den Außenseiten der Elektrodenschichten angeordnet sind, so daß durch ein äußeres Potential kein Rausehen oder keine Störsignale erzeugt werden können. Auf einer Oberfläche des pyroelektrischen Elementes 21a ist eine Beschichtung aus einer infrarotfluorenszierenden Substanz 24 angeordnet, und das Ganze bildet ein zusammengesetztes Element 25a. Wenn die Infrarotstrahlen auf die Seite der fluoreszierenden Schicht 24 auffallen, hat die Wärme, in der fluoreszierenden Schicht 24 erzeugt wird, keinen wesentlichen Einfluß auf die Pyroelektrizität, und die Intensitätsmessung hängt von der Pyroelektrizität ab, die im Element 21a durch die Infrarotstrahlen erzeugt wird, die durch die fluoreszierende Substanz hindurchgegangen sind. Es sei bemerkt, daß die Infrarotstrahlen auch auf die andere Seite des pyroelektrischen Elementes 21a auffallen können, wie es in F i g. 5 gezeigt ist.

F i g. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein pyroelektrisches Element 216 aus zwei pyroelektrischen Schichten 22, 22' besteht, die schichtartig miteinander verbunden sind und sandwichartig eine Zwischenelektrodenschicht 23a zwischen sich aufnehmen, wobei an den äußeren Seiten Elektrodenschichten 236, 23Zj'angeordnet sind. Die Elektrodenschichten 236, 23' weisen beispielsweise parallel Elektrodengruppen Xu X₂,-.. X_n und Vi, Y₂,... Y_n auf, wobei die Elektrodenschichten 236 und 236'mit ihren Elektroden kreuzweise zueinander im optischen Weg, wie in F i g. 8 gezeigt, angeordnet sind. Die Elektrodenschicht 23a ist eine integrale Elektrode, im allgemeinen eine kontinuierliche Elektrode, die auf der Rückseite der Elektrodenschichten 236,236'vorgesehen ist. Üblicherweise ist die Elektrodenschicht 23a eine geerdete Elektrode, und die Elektrodenschichten 236, 236' bilden Zellen- und Kolonnenausgangselektroden, bei denen die Koordinate der Pyroelektrizität als Kreuzpunkt der Elektroden Xj. Yj in den Zeilen und Kolonnen festgestellt wird. Das Element 216 ist auf einer Seite mit einer infrarotfluoreszenten Schicht 24 versehen, beispielsweise mit einer transparenten Isolationsschicht 31 vorgesehen, und das Element 216 ist als zusammengesetztes Element ausgebildet, welches in der Lage ist, die Infrarotstrahlen sichtbar zu machen, sowie die Intensitätsverteilung der Infrarotstrahlen zu messen, die einzelne extreme Intensitätswerte haben. Mit dem Element kann auch die Bewegungsrichtung einer Infrarotquelle festgestellt werden. Das pyroelektrische Element 216 kann auch anstelle der pyroelektrischen Elemente 3,13, 13', die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt sind, verwendet werden. Als pyroelektrischer Film für das pyroelektrische Element kann nicht nur Polyvinylidenfluorid verwendet werden, sondern auch polymere pyroelektrische Filme, die durch eine Polarisierung von Filmen von Polymeren oder Kopolymeren gewonnen werden, welche Vinylfluorid, Vinylidenfluorid, Vinylidenchlorofluorid, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Methylmethacrylat und andere polare Monomere als Hauptbestandteil umfassen. Es können auch anorganische pyroelektrische Filme, wie beispielsweise aus Bleititanat, Bariumtitanat, Bleizirkonat, Blei-Titanzirkonat u. dgl. verwendet werden, sowie Kunststoffilme, die ein pyroelektrisches Pulver enthal-

,'ι¹.; ten. Diese pyroelektrischen Filme sind vorzugsweise

'?■ transparent oder semi-transparcni für infrarote Strahlen, wenn das pyroelektrische Element vor der Vorrichtung zur Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen ange- ::j ordnet sind. Sie müssen nicht notwendigerweise trans-

: parent sein, wenn h^:nter der Vorrichtung zur Sichtbar-

v machung, wie im Fall der Elektroden, diese angeordnet

'.'i sind. Die Elektroden am pyroelektrischen Film können

S.3 ganzteilig mit dem pyroelektrischen Film ausgebildet

;■"■ oder mit diesem integriert sein, beispielsweise durch

■^:' eine Dampfabscheidung oder durch eine Anheftung. Es

ist aber auch möglich, daß diese diesen Film lediglich berühren.

Die pyroelektrischen Eigenschaften des pyroelektri- ■ i sehen Films müssen nicht notwendigerweise gleichför-

mig über die gesamte Oberfläche sein. Es ist jedoch für ; das pyroelektrische Element, welches mit Punktelcktro-

■ den ausgerüstet ist, notwendig, daß die pyroelektrischc

.0 Pi*Y*»rtc^»K·» ft ii'AnifTcl Anc für \r*Ar*r\ ßnrtl/t r\e*r Fl*»l/ t **r»rl*»r».

ν koordinaten gleichförmig ist.

Der Zerhacker wird verwendet, um Tcmperaturände-

j'| rungen bei der Messung zu erzeugen, da lediglich diese

Temperaturänderung durch das pyroelektrische EIc-

!■;) ment gemessen werden kann. Der Zerhacker kann

& durch eine Blende, wie z. B. durch eine Umlaufblende,

if3 erzetzt werden, oder er kann vollständig fortgelassen

werden, wenn man eine Einschalt- Ausschaltvorrichtung

:^ä für die Infrarotlichtquelle vorsieht. Die Erfassungskreise

; 12, 26 und 27 können auch so ausgelegt sein, daß sie

Vj anstelle einer Spannung einen elektrischen Strom erfas-

>>i sen. Die Materialien für die pyroelektrische Schicht und

,Η die infrarotfluoreszente Substanz können entsprechend

i ϊ der von der Wellenlänge abhängigen Absorptionseigen-

•p schäften ausgewählt werden.

&

§! Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

I «

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55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung und Sichtbarmachung von Infrarotstrahlen, bestehend aus einem Infrarotdetektor, der ein pyroelektrisches Element mit einer dünnen pyroelektrischen Schicht, die beidseitig mit Elektroden versehen ist, aufweist, und aus einer Vorrichtung zur Sichtbarmachung der Infrarotstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (9) zur Sichtbarmachung der Infrarotstrahlen mit einer Substanzschicht (19) versehen ist, welche unter der Anregung der infrarotstrahlen eine Extinktion der Lumineszenz aufweist, und daß die Vorrichtung (9) zur Sichtbarmachung der Infrarotstrahlen im gleichen optischen Weg der Infrarotstrahlen angeordnet ist, wie das pyroelektrische Element (3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßujs pyroelektrische Element (3) halbiransparent für die Infrarotstrahlen ist, wobei die Substanzschicht (19) die Infrarotstrahlen empfängt, die durch das pyroelektrische Element (3) gesendet worden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektrodenschichten (23b) eine Gruppe von Leitungsbändern aufweist, die voneinander isoliert sind, daß das pyroelektrische Element (216,7 eine weitere pyroelektrische Schicht (22') aufweist, daß eine Fläche dieser weiteren pyroelektrischen Schieb? (22') an einer anderen Elektrodenschicht (23a) des pyroelektrischen Elementes (21 ty angeordnet ist, daß die weitere pyroelektrische Schicht (22') noch eine weitere Flektrodenschicht (2360 auf einer anderen Fläche aufweist, daß diese weitere Elektrodenschicht (23ZjO ^eme andere Gruppe von Leitungsbändern aufweist, die voneinander isoliert sind und die sich in einer zu der einen Gruppe (23b) von Leitungsbändern kreuzenden Richtung erstrecken.