JP2935738B2 - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
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- fibers
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は赤外線検出素子に関し、詳しくは赤外線によ
り電気抵抗が変化する半導体繊維を用いて赤外線量を検
出する赤外線検出素子に関する。
り電気抵抗が変化する半導体繊維を用いて赤外線量を検
出する赤外線検出素子に関する。
［従来の技術］ 従来、赤外線検出素子としては、焦電効果を利用した
焦電素子や熱電対を集積したサーモパイル等を用いたも
のが知られている。
焦電素子や熱電対を集積したサーモパイル等を用いたも
のが知られている。
しかしこれらの赤外線検出素子は、高度の応答速度が
要求される用途には応答時間の点で難点があり、また被
検出赤外線源の位置検出への利用にも限界があった。さ
らに、上記従来の赤外線検出素子は価格の点でも不利で
あった。
要求される用途には応答時間の点で難点があり、また被
検出赤外線源の位置検出への利用にも限界があった。さ
らに、上記従来の赤外線検出素子は価格の点でも不利で
あった。
本発明者らは先に、温度により電気抵抗が変化する半
導体繊維を用いた赤外線検出素子を提案し（特開平２−
71121号［特願昭63−222506号］）、さらに前記半導体
繊維として特定の炭化ケイ素繊維を用いた赤外線検出素
子（特願平１−131435号）、並びに特定の炭素繊維を用
いた赤外線検出素子（特願平１−232888号、特願平１−
277050）を提案してきた。
導体繊維を用いた赤外線検出素子を提案し（特開平２−
71121号［特願昭63−222506号］）、さらに前記半導体
繊維として特定の炭化ケイ素繊維を用いた赤外線検出素
子（特願平１−131435号）、並びに特定の炭素繊維を用
いた赤外線検出素子（特願平１−232888号、特願平１−
277050）を提案してきた。
上記の本発明者らによる赤外線検出素子は、時定数
（τ）が十分小さく、価格的にも有利であり、前記従来
の赤外線検出素子の欠点を解消し得るものであった。
（τ）が十分小さく、価格的にも有利であり、前記従来
の赤外線検出素子の欠点を解消し得るものであった。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の本発明者らによる赤外線検出素
子においても、応答時間のさらなる短縮を達成するため
により高出力化、すなわち感度の向上が望まれていた。
子においても、応答時間のさらなる短縮を達成するため
により高出力化、すなわち感度の向上が望まれていた。
本発明はかかる従来技術の問題に鑑みてなされたもの
であり、赤外線により電気抵抗が変化する半導体繊維を
用いて赤外線量を検出する赤外線検出素子において、時
定数に悪影響を与えることなく出力の増大を可能とする
ことを目的とする。
であり、赤外線により電気抵抗が変化する半導体繊維を
用いて赤外線量を検出する赤外線検出素子において、時
定数に悪影響を与えることなく出力の増大を可能とする
ことを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結
果、検出する赤外線の下端波長に対して半導体繊維の間
隔、半導体繊維の直径および赤外線の入射角が特定の関
係となるように半導体繊維を配置することによって上記
問題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
果、検出する赤外線の下端波長に対して半導体繊維の間
隔、半導体繊維の直径および赤外線の入射角が特定の関
係となるように半導体繊維を配置することによって上記
問題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の赤外線検出素子は、赤外線による
電気抵抗変化で赤外線量を検出する赤外線検出素子であ
って、赤外線により電気抵抗が変化する複数の半導体繊
維を、検出する赤外線の下端波長に対して下記式（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λ （Ｉ） ［上式中、Ｐは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の
中心までの距離、θは素子面の法線に対する赤外線の入
射角（０≦θ＜90゜）、Dfは半導体繊維を直径、λは検
出する赤外線を下端波長をそれぞれ示す］ の関係を満たすように電極間に規則的に引揃えてまたは
格子状に配列してなることを特徴とするものである。
電気抵抗変化で赤外線量を検出する赤外線検出素子であ
って、赤外線により電気抵抗が変化する複数の半導体繊
維を、検出する赤外線の下端波長に対して下記式（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λ （Ｉ） ［上式中、Ｐは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の
中心までの距離、θは素子面の法線に対する赤外線の入
射角（０≦θ＜90゜）、Dfは半導体繊維を直径、λは検
出する赤外線を下端波長をそれぞれ示す］ の関係を満たすように電極間に規則的に引揃えてまたは
格子状に配列してなることを特徴とするものである。
また、本発明の他の赤外線検出素子は、赤外線による
電気抵抗変化で赤外線量を検出する赤外線検出素子であ
って、赤外線により電気抵抗が変化する複数の半導体繊
維を、検出する赤外線の下端波長に対して下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λ （II） ［上式中、Lmaxは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維
の中心までの最長距離、θは素子面の法線に対する赤外
線の入射角（０≦θ＜90゜）、Dfは半導体繊維の直径、
λは検出する赤外線の下端波長をそれぞれ示す］ の関係を満たすように電極間に規則的に引揃えてまたは
不規則格子状に配列してなることを特徴とするものであ
る。
電気抵抗変化で赤外線量を検出する赤外線検出素子であ
って、赤外線により電気抵抗が変化する複数の半導体繊
維を、検出する赤外線の下端波長に対して下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λ （II） ［上式中、Lmaxは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維
の中心までの最長距離、θは素子面の法線に対する赤外
線の入射角（０≦θ＜90゜）、Dfは半導体繊維の直径、
λは検出する赤外線の下端波長をそれぞれ示す］ の関係を満たすように電極間に規則的に引揃えてまたは
不規則格子状に配列してなることを特徴とするものであ
る。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図（ａ）は半導体繊維を規則的に略等間隔で引揃
えて配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図で
あり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の赤外線検出素子の
部分拡大断面図である。第１図（ａ）および第１図
（ｂ）において、１は半導体繊維、２は電極、３は素子
を電気回路に接続するリード線、Ｐは半導体繊維１の中
心から隣の半導体繊維１の中心までの距離、θは素子面
の法線ｌに対する赤外線Ｉの入射角、Dfは半導体繊維１
の直径をそれぞれ示す。なお、上記θは０゜以上でかつ
90゜未満である。
えて配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図で
あり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の赤外線検出素子の
部分拡大断面図である。第１図（ａ）および第１図
（ｂ）において、１は半導体繊維、２は電極、３は素子
を電気回路に接続するリード線、Ｐは半導体繊維１の中
心から隣の半導体繊維１の中心までの距離、θは素子面
の法線ｌに対する赤外線Ｉの入射角、Dfは半導体繊維１
の直径をそれぞれ示す。なお、上記θは０゜以上でかつ
90゜未満である。
本発明にあっては、上記Ｐ、θ、Dfを、検出する赤外
線Ｉの下端波長λに対して下記式（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λ （Ｉ） の関係を満たすようにしなければならない。（Ｐ・cos
θ−Df）の値より小さい下端波長λの赤外線Ｉの吸収効
率は低下し、高出力が得られない。また、（Ｐ・cosθ
−Df）の値が負の場合も吸収効率が低下する。
線Ｉの下端波長λに対して下記式（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λ （Ｉ） の関係を満たすようにしなければならない。（Ｐ・cos
θ−Df）の値より小さい下端波長λの赤外線Ｉの吸収効
率は低下し、高出力が得られない。また、（Ｐ・cosθ
−Df）の値が負の場合も吸収効率が低下する。
例えば、第２図に示すスペクルト分布の赤外線Ｉを検
出する場合、（Ｐ・cosθ−Df）の値をピーク波長λmax
より十分小さいλａとすれば吸収効率が高い領域が図中
斜線部となり、高出力が得られる。他方、Ｐ・cosθ−D
f＝λｂの場合は高吸収領域が図中縦線部のみとなり、
高出力は得られない。従って、（Ｐ・cosθ−Df）の値
がピーク波長λmaxより十分小さくなるように設定する
ことが実用上は好ましい。
出する場合、（Ｐ・cosθ−Df）の値をピーク波長λmax
より十分小さいλａとすれば吸収効率が高い領域が図中
斜線部となり、高出力が得られる。他方、Ｐ・cosθ−D
f＝λｂの場合は高吸収領域が図中縦線部のみとなり、
高出力は得られない。従って、（Ｐ・cosθ−Df）の値
がピーク波長λmaxより十分小さくなるように設定する
ことが実用上は好ましい。
半導体繊維１を電極２間に引揃えて配列する場合、赤
外線Ｉの反射を極力抑えるようにすることが好ましい。
すなわち、反射率（γｐ）は下記式（III） γｐ＝tan（ψ−φ）/tan（ψ＋φ） （III） ［式中、γｐは反射率、ψは半導体繊維１に直交する面
Ｘに対する赤外線Ｉの入射角、φは該面Ｘに対する吸収
赤外線ｉの角度を示す（第３図参照）］ のような関係となる。従って、ψ＋φ＝π/2の時γｐ→
０となるので、ψを調節してγｐが０にできるだけ近付
く角度として使用するのが好ましい。
外線Ｉの反射を極力抑えるようにすることが好ましい。
すなわち、反射率（γｐ）は下記式（III） γｐ＝tan（ψ−φ）/tan（ψ＋φ） （III） ［式中、γｐは反射率、ψは半導体繊維１に直交する面
Ｘに対する赤外線Ｉの入射角、φは該面Ｘに対する吸収
赤外線ｉの角度を示す（第３図参照）］ のような関係となる。従って、ψ＋φ＝π/2の時γｐ→
０となるので、ψを調節してγｐが０にできるだけ近付
く角度として使用するのが好ましい。
第４図（ａ）は半導体繊維を規則的に略等間隔で格子
状に配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図で
あり、第４図（ｂ）は第４図（ａ）の赤外線検出素子の
部分拡大断面図である。第４図（ａ）および第４図
（ｂ）における各記号は第１図（ａ）および第１図
（ｂ）と同様のものを示す。
状に配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図で
あり、第４図（ｂ）は第４図（ａ）の赤外線検出素子の
部分拡大断面図である。第４図（ａ）および第４図
（ｂ）における各記号は第１図（ａ）および第１図
（ｂ）と同様のものを示す。
この場合も本発明にあっては、上記Ｐ、θ、Dfを、検
出する赤外線Ｉの下端波長λに対して下記式（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λ （Ｉ） の関係を満たすようにしなければならない。
出する赤外線Ｉの下端波長λに対して下記式（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λ （Ｉ） の関係を満たすようにしなければならない。
第５図（ａ）は半導体繊維を不規則的に引揃えて配列
してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、第
５図（ｂ）は第５図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡大
断面図である。第５図（ａ）および第５図（ｂ）におい
て、Lmaxは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の中心
までの最長距離を示し、他の各記号は第１図（ａ）およ
び第１図（ｂ）と同様のものを示す。
してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、第
５図（ｂ）は第５図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡大
断面図である。第５図（ａ）および第５図（ｂ）におい
て、Lmaxは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の中心
までの最長距離を示し、他の各記号は第１図（ａ）およ
び第１図（ｂ）と同様のものを示す。
半導体繊維を不規則的に配列する場合は、上述のＰを
Lmaxに置き換えればよく、すなわち本発明にあっては上
記Lmax、θ、Dfを、検出する赤外線Ｉの下端波長λに対
して下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λ （II） の関係を満たすようにしなければならない。（Lmax・co
sθ−Df）の値より小さい下端波長λの赤外線Ｉの吸収
効率は低下し、高出力が得られない。また、（Lmax・co
sθ−Df）の値が負の場合も吸収効率が低下する。
Lmaxに置き換えればよく、すなわち本発明にあっては上
記Lmax、θ、Dfを、検出する赤外線Ｉの下端波長λに対
して下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λ （II） の関係を満たすようにしなければならない。（Lmax・co
sθ−Df）の値より小さい下端波長λの赤外線Ｉの吸収
効率は低下し、高出力が得られない。また、（Lmax・co
sθ−Df）の値が負の場合も吸収効率が低下する。
第６図（ａ）は半導体繊維を不規則格子状に配列して
なる赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、第６図
（ｂ）は第６図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡大断面
図である。第６図（ａ）および第６図（ｂ）における各
記号は第５図（ａ）および第５図（ｂ）と同様のものを
示す。
なる赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、第６図
（ｂ）は第６図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡大断面
図である。第６図（ａ）および第６図（ｂ）における各
記号は第５図（ａ）および第５図（ｂ）と同様のものを
示す。
この場合も本発明にあっては、上記Lmax、θ、Dfを、
検出する赤外線Ｉの下端波長λに対して下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λ （II） の関係を満たすようにしなければならない。
検出する赤外線Ｉの下端波長λに対して下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λ （II） の関係を満たすようにしなければならない。
上述の本発明の赤外線検出素子にあっては、電極間距
離が0.5mm以上であることが好ましい。電極間距離が0.5
mm以上であること時定数（τ）が小さいままでより出力
を向上させることが可能となる傾向にある。
離が0.5mm以上であることが好ましい。電極間距離が0.5
mm以上であること時定数（τ）が小さいままでより出力
を向上させることが可能となる傾向にある。
本発明に使用する半導体繊維は直径が200μｍ以下の
ものが好ましい。直径200μｍ以下の半導体繊維を用い
ると時定数（τ）が小さいままでより出力を向上させる
ことが可能となる傾向にある。
ものが好ましい。直径200μｍ以下の半導体繊維を用い
ると時定数（τ）が小さいままでより出力を向上させる
ことが可能となる傾向にある。
また、本発明に使用する半導体繊維は赤外線により電
気抵抗が変化するものであればよいが、炭化ケイ素繊
維、炭素繊維およびそれらの前駆体繊維からなる群から
選ばれる少なくとも一種が好ましい。
気抵抗が変化するものであればよいが、炭化ケイ素繊
維、炭素繊維およびそれらの前駆体繊維からなる群から
選ばれる少なくとも一種が好ましい。
上記炭化ケイ素繊維としては、常温比抵抗が10〜6000
Ω・cm、サーミスタ定数Ｂが100〜8000kのものが好まし
い。このような炭化ケイ素繊維は例えば以下の方法によ
って製造される。すなわち、ポリカルボシラン等の有機
高分子化合物を溶融紡糸した後、酸化性雰囲気下で、10
0〜300℃まで不融化するかあるいは不活性雰囲気下で電
子線を照射する等して不融化し、次いで不活性雰囲気下
で1200〜1500℃に熱処理して得られる。
Ω・cm、サーミスタ定数Ｂが100〜8000kのものが好まし
い。このような炭化ケイ素繊維は例えば以下の方法によ
って製造される。すなわち、ポリカルボシラン等の有機
高分子化合物を溶融紡糸した後、酸化性雰囲気下で、10
0〜300℃まで不融化するかあるいは不活性雰囲気下で電
子線を照射する等して不融化し、次いで不活性雰囲気下
で1200〜1500℃に熱処理して得られる。
また、上記炭素繊維としては、常温比抵抗が10〜4000
Ω・cm、サーミスタ定数Ｂが500〜7000kのものが好まし
い。このような炭素繊維は例えば以下の方法によって製
造される。すなわち、PAN、ピッチ、レーヨン等の紡糸
繊維を酸化性雰囲気下で150〜250℃に熱処理し、次いで
不活性雰囲気下で500〜800℃に熱処理して得られる。
Ω・cm、サーミスタ定数Ｂが500〜7000kのものが好まし
い。このような炭素繊維は例えば以下の方法によって製
造される。すなわち、PAN、ピッチ、レーヨン等の紡糸
繊維を酸化性雰囲気下で150〜250℃に熱処理し、次いで
不活性雰囲気下で500〜800℃に熱処理して得られる。
［実施例］ 以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより詳
細に説明する。
細に説明する。
実施例１ ポリカルボシラン紡糸繊維を空気中、200℃で60分間
不融化処理した後、不活性ガス中で1200℃まで昇温して
熱処理し、下記の炭化ケイ素繊維を得た。
不融化処理した後、不活性ガス中で1200℃まで昇温して
熱処理し、下記の炭化ケイ素繊維を得た。
（炭化ケイ素繊維） ・直径（Df）:15μｍ、 ・組成:Si…57.5wt％、Ｃ…31.0wt％、Ｏ…11.0wt％、
残部…0.5wt％、 ・常温比抵抗:1000Ω・cm、 ・サーミスタ定数:1000k。
残部…0.5wt％、 ・常温比抵抗:1000Ω・cm、 ・サーミスタ定数:1000k。
この炭化ケイ素繊維のモノフィラメントを5mmに切断
し、100本を略等間隔（Ｐ＝40μｍ）で引揃えて電極間
（電極間距離:2.5mm）に配列および接続して、第１図
（ａ）に例示されるような本発明の赤外線検出素子を得
た。
し、100本を略等間隔（Ｐ＝40μｍ）で引揃えて電極間
（電極間距離:2.5mm）に配列および接続して、第１図
（ａ）に例示されるような本発明の赤外線検出素子を得
た。
この検出素子に8vの直流電圧を印加し、黒体炉（温度
450゜k）から発する赤外線（ピーク波長λmax:6.4μ
ｍ）をカメラシャッター（開閉速度:500μsec）を用い
てθ＝60゜の状態で断続的に照射して、フィラメントの
抵抗変化による出力電圧を求めた。その結果、出力電圧
は72mVであった。
450゜k）から発する赤外線（ピーク波長λmax:6.4μ
ｍ）をカメラシャッター（開閉速度:500μsec）を用い
てθ＝60゜の状態で断続的に照射して、フィラメントの
抵抗変化による出力電圧を求めた。その結果、出力電圧
は72mVであった。
なお、この場合、Ｐ・cosθ−Df＝５である。
比較例１ Ｐ＝60μｍとした以外は実施例１と同様にして赤外線
検出素子を得、実施例１と同様の方法で出力電圧を求め
た。その結果、出力電圧は13mVであった。
検出素子を得、実施例１と同様の方法で出力電圧を求め
た。その結果、出力電圧は13mVであった。
なお、この場合、Ｐ・cosθ−Df＝15である。
実施例２ ポリアクリロニトリル（PAN）繊維フィラメントを空
気中、250℃で１時間不融化処理した後、N2ガス中で700
℃まで昇温して熱処理し、下記の炭素繊維フィラメント
を得た。
気中、250℃で１時間不融化処理した後、N2ガス中で700
℃まで昇温して熱処理し、下記の炭素繊維フィラメント
を得た。
（炭素繊維フィラメント） ・直径（Df）:6.5μｍ、 ・常温比抵抗:780Ω・cm、 ・サーミスタ定数:2300k。
この炭素繊維フィラメントを5mmに切断し、縦、横各5
0本ずつ略等間隔（Ｐ＝16μｍ）で格子状に電極間（電
極間距離:3mm）に配列および接続して、第４図（ａ）に
例示されるような本発明の赤外線検出素子を得た。
0本ずつ略等間隔（Ｐ＝16μｍ）で格子状に電極間（電
極間距離:3mm）に配列および接続して、第４図（ａ）に
例示されるような本発明の赤外線検出素子を得た。
この検出素子に8vの直流電圧を印加し、黒体炉（温度
300゜k）から発する赤外線（ピーク波長λmax:9.7μ
ｍ）をカメラシャッター（開閉速度:500μsec）を用い
てθ＝０゜で断続的に照射して、フィラメントの抵抗変
化による出力電圧を求めた。その結果、出力電圧は68mV
であった。
300゜k）から発する赤外線（ピーク波長λmax:9.7μ
ｍ）をカメラシャッター（開閉速度:500μsec）を用い
てθ＝０゜で断続的に照射して、フィラメントの抵抗変
化による出力電圧を求めた。その結果、出力電圧は68mV
であった。
なお、この場合、Ｐ・cosθ−Df＝9.5である。
比較例２ Ｐ＝20μｍとした以外は実施例２と同様にして赤外線
検出素子を得、実施例２と同様の方法で出力電圧を求め
た。その結果、出力電圧は16mVであった。
検出素子を得、実施例２と同様の方法で出力電圧を求め
た。その結果、出力電圧は16mVであった。
なお、この場合、Ｐ・cosθ−Df＝13.5である。
実施例３ 実施例１と同様の炭化ケイ素繊維フィラメントを縦、
横各50本ずつ不規則格子状（Lmax＝23μｍ）に電極間
（電極間距離:1mm）に配列および接続して、第６図
（ａ）に例示されるような本発明の赤外線検出素子を得
た。
横各50本ずつ不規則格子状（Lmax＝23μｍ）に電極間
（電極間距離:1mm）に配列および接続して、第６図
（ａ）に例示されるような本発明の赤外線検出素子を得
た。
この検出素子の出力電圧を実施例２と同様にして求め
た。その結果、出力電圧は63mVであった。
た。その結果、出力電圧は63mVであった。
なお、この場合、Lmax・cosθ−Df＝８である。
比較例３ Lmax＝32μｍとした以外は実施例３と同様にして赤外
線検出素子を得、実施例３と同様の方法で出力電圧を求
めた。その結果、出力電圧は25mVであった。
線検出素子を得、実施例３と同様の方法で出力電圧を求
めた。その結果、出力電圧は25mVであった。
なお、この場合、Lmax・cosθ−Df＝17である。
実施例４〜９および比較例４〜５ ポリカルボシランを延伸率を変えて溶融紡糸し、径の
異なるフィラメントを得、これを空気中、200℃で１時
間不融化処理した後、N2ガス中、1200〜1500℃で１〜３
時間熱処理して第１表に示す特性の炭化ケイ素繊維（組
成:Si…55〜58wt％、Ｃ…29〜31wt％、Ｏ…10〜13wt
％、Ｈ…0.5〜1.0wt％）を得た。
異なるフィラメントを得、これを空気中、200℃で１時
間不融化処理した後、N2ガス中、1200〜1500℃で１〜３
時間熱処理して第１表に示す特性の炭化ケイ素繊維（組
成:Si…55〜58wt％、Ｃ…29〜31wt％、Ｏ…10〜13wt
％、Ｈ…0.5〜1.0wt％）を得た。
この炭化ケイ素繊維を用いて第１表に示す赤外線検出
素子を得た。次いで、この素子に8vの直流電圧を印加
し、黒体炉（温度350゜k）から発する赤外線（ピーク波
長λmax:8.3μｍ）をカメラシャッター（開閉速度:500
μsec）を用いてθ＝45゜で断続的に照射して、フィラ
メントの抵抗変化による出力電圧を求めた。その結果を
第１表に示す。
素子を得た。次いで、この素子に8vの直流電圧を印加
し、黒体炉（温度350゜k）から発する赤外線（ピーク波
長λmax:8.3μｍ）をカメラシャッター（開閉速度:500
μsec）を用いてθ＝45゜で断続的に照射して、フィラ
メントの抵抗変化による出力電圧を求めた。その結果を
第１表に示す。
実施例10〜14および比較例６〜７ 石炭ピッチ（軟化点:270℃、数平均分子量:2000）を
用いて延伸率を変えて溶融紡糸し、径の異なるフィラメ
ントを得、これを空気中、250℃で１時間不融化処理し
た後、N2ガス中、500〜800℃で0.5〜16時間熱処理して
第１表に示す特性の炭素繊維を得た。
用いて延伸率を変えて溶融紡糸し、径の異なるフィラメ
ントを得、これを空気中、250℃で１時間不融化処理し
た後、N2ガス中、500〜800℃で0.5〜16時間熱処理して
第１表に示す特性の炭素繊維を得た。
この炭素繊維を用いて第１表に示す赤外線検出素子を
得、実施例４〜９および比較例４〜５と同様にして出力
電圧を求めた。その結果を第１表に示す。
得、実施例４〜９および比較例４〜５と同様にして出力
電圧を求めた。その結果を第１表に示す。
実施例１〜３および比較例１〜３の結果、並びに第１
表から明らかなように、検出する赤外線の下端波長λと
してピーク波長λmaxを設定し、λmaxに対して下記式
（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λmax （Ｉ） あるいは下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λmax （II） の条件を満たしている赤外線検出素子はいずれも高出力
電圧が得られたのに対し、上記条件を満たしていない比
較例１〜７の赤外線検出素子はいずれも出力電圧が低か
った。
表から明らかなように、検出する赤外線の下端波長λと
してピーク波長λmaxを設定し、λmaxに対して下記式
（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λmax （Ｉ） あるいは下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λmax （II） の条件を満たしている赤外線検出素子はいずれも高出力
電圧が得られたのに対し、上記条件を満たしていない比
較例１〜７の赤外線検出素子はいずれも出力電圧が低か
った。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の赤外線検出素子は時定
数を小さく保持したままで十分な高出力を得ることが可
能であり、結果として応答時間のさらなる短縮を達成す
ることが可能となる。
数を小さく保持したままで十分な高出力を得ることが可
能であり、結果として応答時間のさらなる短縮を達成す
ることが可能となる。
従って、本発明の赤外線検出素子は赤外線の検知を利
用したセキュリティーシステム等に非常に有効である。
用したセキュリティーシステム等に非常に有効である。
また、本発明の赤外線検出素子は、特定波長の赤外線
を優れた出力電圧で検出できるので、微小な赤外線の検
知、赤外線量の測定等の用途に応用できる。さらに、本
発明の赤外線検出素子は、素子を組合せることによって
放射、回折格子、偏光板、赤外線増倍素子等の用途にも
応用でき、工業的に極めて有用である。
を優れた出力電圧で検出できるので、微小な赤外線の検
知、赤外線量の測定等の用途に応用できる。さらに、本
発明の赤外線検出素子は、素子を組合せることによって
放射、回折格子、偏光板、赤外線増倍素子等の用途にも
応用でき、工業的に極めて有用である。
第１図（ａ）は半導体繊維を規則的に略等間隔で引揃え
て配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であ
り、 第１図（ｂ）は第１図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図であり、 第２図はある赤外線の吸収効率を説明するための参考図
であり、 第３図は赤外線の反射率を説明するための参考図であ
り、 第４図（ａ）は半導体繊維を規則的に略等間隔で格子状
に配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であ
り、 第４図（ｂ）は第４図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図であり、 第５図（ａ）は半導体繊維を不規則的に引揃えて配列し
てなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、 第５図（ｂ）は第５図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図であり、 第６図（ａ）は半導体繊維を不規則格子状に配列してな
る赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、 第６図（ｂ）は第６図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図である。 1:半導体繊維、2:電極、 3:素子を電気回路に接続するリード線、 P:半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の中心までの距
離、 θ：素子面の法線ｌに対する赤外線Ｉの入射角、 Df:半導体繊維１の直径、 Lmax:半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の中心まで
の最長距離。
て配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であ
り、 第１図（ｂ）は第１図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図であり、 第２図はある赤外線の吸収効率を説明するための参考図
であり、 第３図は赤外線の反射率を説明するための参考図であ
り、 第４図（ａ）は半導体繊維を規則的に略等間隔で格子状
に配列してなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であ
り、 第４図（ｂ）は第４図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図であり、 第５図（ａ）は半導体繊維を不規則的に引揃えて配列し
てなる赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、 第５図（ｂ）は第５図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図であり、 第６図（ａ）は半導体繊維を不規則格子状に配列してな
る赤外線検出素子の一例を示す正面図であり、 第６図（ｂ）は第６図（ａ）の赤外線検出素子の部分拡
大断面図である。 1:半導体繊維、2:電極、 3:素子を電気回路に接続するリード線、 P:半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の中心までの距
離、 θ：素子面の法線ｌに対する赤外線Ｉの入射角、 Df:半導体繊維１の直径、 Lmax:半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の中心まで
の最長距離。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 範雄 神奈川県相模原市宮下本町１―５―18 (72)発明者 野竹 毅 埼玉県北葛飾郡杉戸町鷲巣375―８ (72)発明者 市川 宏 神奈川県横浜市栄区庄戸２―５―16 (72)発明者 今井 義一 東京都大田区山王１―39―34 (72)発明者 原田 博文 神奈川県藤沢市辻堂太平台１―16―26 (72)発明者 浦野 章 神奈川県横浜市鶴見区生麦３―８―12 (56)参考文献 特開 平２−71121（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/08
Claims (4)
- 【請求項１】赤外線による電気抵抗変化で赤外線量を検
出する赤外線検出素子であって、赤外線により電気抵抗
が変化する複数の半導体繊維を、検出する赤外線の下端
波長に対して下記式（Ｉ） ０＜Ｐ・cosθ−Df≦λ （Ｉ） ［上式中、Ｐは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維の
中心までの距離、θは素子面の法線に対する赤外線の入
射角（０≦θ＜90゜）、Dfは半導体繊維を直径、λは検
出する赤外線の下端波長をそれぞれ示す］ の関係を満たすように電極間に規則的に引揃えてまたは
格子状に配列してなることを特徴とする赤外線検出素
子。 - 【請求項２】赤外線による電気抵抗変化で赤外線量を検
出する赤外線検出素子であって、赤外線により電気抵抗
が変化する複数の半導体繊維を、検出する赤外線の下端
波長に対して下記式（II） ０＜Lmax・cosθ−Df≦λ （II） ［上式中、Lmaxは半導体繊維の中心から隣の半導体繊維
の中心までの最長距離、θは素子面の法線に対する赤外
線の入射角（０≦θ＜90゜）、Dfは半導体繊維の直径、
λは検出する赤外線の下端波長をそれぞれ示す］ の関係を満たすように電極間に規則的に引揃えてまたは
不規則格子状に配列してなることを特徴とする赤外線検
出素子。 - 【請求項３】前記半導体繊維の直径が200μｍ以下、電
極間距離が0.5mm以上である、請求項１または２に記載
の赤外線検出素子。 - 【請求項４】前記半導体繊維が、炭化ケイ素繊維、炭素
繊維およびそれらの前駆体繊維からなる群から選ばれる
少なくとも一種である、請求項１〜３のうちのいずれか
に記載の赤外線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2297066A JP2935738B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2297066A JP2935738B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171772A JPH04171772A (ja) | 1992-06-18 |
| JP2935738B2 true JP2935738B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=17841779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2297066A Expired - Lifetime JP2935738B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2935738B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP2297066A patent/JP2935738B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04171772A (ja) | 1992-06-18 |
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