FR2833409A1

FR2833409A1 - INFRARED DETECTOR

Info

Publication number: FR2833409A1
Application number: FR9204758A
Authority: FR
Inventors: Peter Knowles; Eileen Read
Original assignee: GEC Marconi Ltd; Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2012-04-17
Also published as: GB9110211D0; GB2368188A; GB2368188B; DE4214921A1; DE4214921B4; FR2833409B1

Abstract

Un détecteur infrarouge destiné à fonctionner à une température cryogénique possède un élément photoconducteur (10) porté par un substrat de montage (26) qui est formé par une structure en sandwich comprenant au moins deux couches minces superposées (27, 28) d'un matériau à diffusivité thermique élevée qui sont séparées par une couche (29) de ciment de liaison qui est suffisamment mince pour que les propriétés thermiques du substrat (27) restent sensiblement non altérées. Le substrat (27) est refroidi très rapidement par un moyen de refroidissement (20) approprié, par exemple un mini-refroidisseur de Joule-Thompson en cycle ouvert (17), mais sa structure en sandwich (27, 28, 29) réduit l'incidence du bruit électrique induit dans l'élément photoconducteur (10), ce qui permet d'améliorer les performances.An infrared detector for operating at cryogenic temperature has a photoconductive element (10) carried by a mounting substrate (26) which is formed by a sandwich structure comprising at least two superimposed thin layers (27, 28) of a material with high thermal diffusivity which are separated by a layer (29) of bonding cement which is sufficiently thin so that the thermal properties of the substrate (27) remain substantially unaltered. The substrate (27) is cooled very quickly by an appropriate cooling means (20), for example an open cycle Joule-Thompson mini-cooler (17), but its sandwich structure (27, 28, 29) reduces the incidence of electrical noise induced in the photoconductive element (10), which improves performance.

Description

Cette invention concerne un détecteur infrarouge pour fonctionnement aux températures cryogéniques. This invention relates to an infrared detector for operation at cryogenic temperatures.

Ces détecteurs infrarouges sont bien connus pour Leur utilisation dans des têtes d'autodirecteurs de missile et des systèmes de guidage de missile du type généralement connu sous l'appellation de "missiles guidés par alignement optique" et pour des buts fonctionnels demandant qu'ils soient refroidis de la température fonctionnelle ambiante à une température cryogénique de 77 K à 100 K en moins d'une seconde. Pour obtenir ce refroidissement très rapide, le détecteur et sa structure de support sont con- çus de façon à posséder une faible capacité thermique et sont refroidis très rapidement à l'aide d'un mini-refroidisseur de Joule-Thompson en cycle ouvert. La demanderesse a découvert que les performances de ce détecteur sont altérées par le bruit électrique, que le spectre électrique de ce bruit induit est spécialement riche dans les basses fréquences (c'est-à-dire les fréquences inférieures à quelques kilohertz), et que la source principale de ce bruit de basse fréquence est produite par le mini-refroidisseur de Joule-Thompson. La demanderesse a également établi que la sévérité du bruit électrique augmentait systématiquement dans le cas où l'on réduisait systématiquement l'épaisseur de la structure de support pour obtenir La capacité thermique faible et des temps de refroidissement plus courts. These infrared detectors are well known for their use in missile homing heads and missile guidance systems of the type generally known by the name of "optically aligned missiles" and for functional purposes requiring that they be cooled from ambient operating temperature to a cryogenic temperature of 77 K to 100 K in less than a second. To obtain this very rapid cooling, the detector and its support structure are designed so as to have a low thermal capacity and are cooled very rapidly using a Joule-Thompson mini-cooler in open cycle. The Applicant has discovered that the performance of this detector is impaired by electrical noise, that the electrical spectrum of this induced noise is especially rich in low frequencies (that is to say frequencies below a few kilohertz), and that the main source of this low frequency noise is produced by the Joule-Thompson mini-cooler. The Applicant has also established that the severity of the electrical noise systematically increases in the case where the thickness of the support structure is systematically reduced to obtain low thermal capacity and shorter cooling times.

Un but de l'invention est de produire un détecteur infrarouge destiné à fonctionner aux températures cryogéniques, dans lequel l'effet du bruit électrique est réduit. An object of the invention is to produce an infrared detector intended to operate at cryogenic temperatures, in which the effect of electrical noise is reduced.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 081 819 enseigne qu'on peut utiliser un adhésif de caoutchouc de silicone entre des premier et deuxième substrats épais afin d'empêcher le craquement lorsque le dispositif à semiconducteur se refroidit à des basses températures. Cette publication établit donc qu'il est connu qu'un dispositif à semiconducteur soit porté par un substrat de montage comprenant une première couche de substrat épaisse Liée par un adhésif de caoutchouc de silicone à un deuxième substrat épais de façon que le dispositif à semiconducteur puisse se refroidir aux basses températures sans craquement du substrat de montage. Toute- U.S. Patent No. 4,081,819 teaches that a silicone rubber adhesive can be used between first and second thick substrates to prevent cracking when the semiconductor device cools to low temperatures. This publication therefore establishes that it is known that a semiconductor device is carried by a mounting substrate comprising a first layer of thick substrate Bonded by a silicone rubber adhesive to a second thick substrate so that the semiconductor device can cool to low temperatures without cracking the mounting substrate. Toute-

fois, cette publication ne reconnaît pas le problème selon lequel les performances du dispositif à semiconducteur sont altérées par le bruit électrique et enseigne l'emploi de substrats épais qui augmentent ce problème. However, this publication does not recognize the problem that the performance of the semiconductor device is affected by electrical noise and teaches the use of thick substrates which increase this problem.

Selon l'invention, un détecteur infrarouge est caractérisé en ce qu'on forme les premier et deuxième substrats sous la forme de couches de substrat minces respectifs d'un matériau à haute diffusivité thermique, et en ce que ces couches de substrat minces sont séparées par une couche de ciment de liaison qui est suffisamment mince pour que les propriétés thermiques du substrat de montage global restent sensiblement non altérées, si bien que l'incidence du bruit thermique est diminuée. Une couche du substrat peut être formée à partir de saphir, de silicium, ou de tout autre matériau ayant les propriétés appropriées, et des couches différentes peuvent être formées à partir de matériaux différents. According to the invention, an infrared detector is characterized in that the first and second substrates are formed in the form of respective thin substrate layers of a material with high thermal diffusivity, and in that these thin substrate layers are separated by a layer of bonding cement which is thin enough for the thermal properties of the overall mounting substrate to remain substantially unaltered, so that the incidence of thermal noise is reduced. A layer of the substrate can be formed from sapphire, silicon, or any other material having suitable properties, and different layers can be formed from different materials.

La couche de ciment de liaison est de préférence maintenue aussi mince que cela est possible en pratique et, typiquement, elle doit avoir une épaisseur de quelques microns seulement. The bonding cement layer is preferably kept as thin as is practically possible and, typically, should be only a few microns thick.

L'élément photoconducteur peut être formé par épitaxie sur la couche de substrat qui est la plus éloignée du moyen de refroidissement. Dans ce cas, la couche de substrat peut être formée à partir d'arséniure de gallium. Selon une autre possibilité, l'élément photoconducteur peut être fixé par une couche mince de ciment de liaison à la couche de substrat qui est la plus éloignée du moyen de refroidissement. The photoconductive element can be formed by epitaxy on the substrate layer which is furthest from the cooling means. In this case, the substrate layer can be formed from gallium arsenide. Alternatively, the photoconductive member can be attached by a thin layer of cement bonding to the substrate layer which is furthest from the cooling means.

Le moyen de refroidissement est de préférence le refroidisseur de Joule-Thompson en cycle ouvert bien connu, qui est conçu pour décharger le réfrigérant directement sur la face de la couche de substrat la plus rapprochée. The cooling means is preferably the well-known Joule-Thompson open-cycle cooler, which is designed to discharge the refrigerant directly onto the face of the closest substrate layer.

On va maintenant décrire l'invention à titre d'exemple en se reportant aux dessins annexés, où : la figure 1 est une coupe axiale faite dans une première forme de détecteur infrarouge encapsulé connu incorporant un minirefroidisseur de Joule-Thompson en cycle ouvert ; The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an axial section made in a first form of known encapsulated infrared detector incorporating a Joule-Thompson mini-cooler in the open cycle;

La figure 2 est une coupe axiale faite dans une autre forme de détecteur infrarouge encapsulé connu, où le mini- refroidisseur a été omis ; et la figure 3 est une vue de détail agrandie en coupe d'une partie centrale de la figure 1 illustrant l'invention. Figure 2 is an axial section taken in another form of known encapsulated infrared detector, where the mini-cooler has been omitted; and Figure 3 is an enlarged detail view in section of a central part of Figure 1 illustrating the invention.

Comme on peut le voir sur la figure 1, un élément photoconducteur 10 servant à détecter le rayonnement infrarouge est supporté par un substrat de saphir monolithique 11 qui est fixé dans un évidement 12 ménagé dans un corps 13 qui définit une interface de refroidisseur tronconique 14. L'élément photoconducteur 10 est encapsulé dans un boîtier sensiblement cylindrique 15 qui positionne et porte une fenêtre 16 permettant la réception du rayonnement infrarouge par l'élément photoconducteur 10. As can be seen in FIG. 1, a photoconductive element 10 used to detect infrared radiation is supported by a monolithic sapphire substrate 11 which is fixed in a recess 12 formed in a body 13 which defines a frustoconical cooler interface 14. The photoconductive element 10 is encapsulated in a substantially cylindrical casing 15 which positions and carries a window 16 allowing the reception of infrared radiation by the photoconductive element 10.

Un mini-refroidisseur de Joule-Thompson en cycle ouvert est indiqué dans son ensemble par la flèche 17 et est logé à l'intérieur de l'interface de refroidisseur tronconique 14. Le mini-refroidisseur 17 comprend de façon générale un serpentin conique de tube 18 dont la surface externe est étroitement ajustée contre l'interface de refroidisseur 14 et dont la surface interne est étroitement ajustée sur une partie centrale tronconique 19 comme représenté. Lorsque le détecteur infrarouge doit être utilisé, du gaz sous pression élevée est libéré dans le tube 18 et s'échappe par un orifice ménagé dans l'extrémité ouverte 20 afin de venir frapper contre la surface adjacente du substrat 11. La libération du gaz par l'orifice amène un refroidissement extrêmement rapide du gaz, qui absorbe par conduction la chaleur du substrat 11 et du corps 13, et s'échappe par le passage en hélice 21 défini entre le tube 18, l'interface de refroidisseur 14 et la surface externe de la partie centrale 19, pour s'échapper finalement comme indiqué par les flèches 22. Ce système fonctionne comme un échangeur de chaleur à contre-courant où le gaz refroidi qui s'échappe a pour effet de refroidir le gaz sous pression entrant dans le serpentin 18. Pour augmenter l'échange de chaleur entre le gaz qui s'échappe et le gaz qui entre, le tube 18 est ordinairement doté d'ailettes afin d'augmenter la surface de transfert de chaleur. En fonctionnement, l'échangeur de chaleur à contre-courant a pour An open cycle Joule-Thompson mini-cooler is indicated as a whole by the arrow 17 and is housed inside the frustoconical cooler interface 14. The mini-cooler 17 generally comprises a conical tube coil 18, the external surface of which is closely fitted against the cooler interface 14 and the internal surface of which is closely fitted to a frustoconical central part 19 as shown. When the infrared detector is to be used, gas under high pressure is released into the tube 18 and escapes through an orifice formed in the open end 20 so as to strike against the adjacent surface of the substrate 11. The release of the gas by the orifice brings about an extremely rapid cooling of the gas, which absorbs the heat of the substrate 11 and of the body 13 by conduction, and escapes by the helical passage 21 defined between the tube 18, the cooler interface 14 and the surface external part of the central part 19, to finally escape as indicated by the arrows 22. This system functions as a counter-current heat exchanger where the cooled gas which escapes has the effect of cooling the pressurized gas entering the coil 18. To increase the heat exchange between the escaping gas and the entering gas, the tube 18 is usually provided with fins in order to increase the heat transfer surface. In operation, the counter-current heat exchanger has for

effet d'amener Le gaz contenu dans Le serpentin 18 à se refroidir très rapidement, de sorte que Le substrat 11 est refroidi par Le choc direct d'un jet de gaz liquéfié,,ce qui augmente La vitesse de refroidissement potentieLLe du fait de La chaLeur Latente de vaporisation du gaz Liquéfié. Dans Le cas où on utiLise de L'argon, La température du gaz Liquide est d'environ 90 KeLvin, tandis que, dans Le cas où on utiLise de L'azote, La température est aux environs de 77 KeLvin. Dans L'un et L'autre cas, L'action du minirefroidisseur 17 réduit très rapidement La température du substrat monoLithique 11 et de son éLément photoconducteur associé 10 jusqu'à une température cryogénique, typiquement comprise entre 90 et 100 avec L'argon. On aura égaLement compris que Les parties du corps 13 qui entourent immédiatement Le substrat 11 offrent un degré éLevé d'isoLation thermique du substrat du fait de La très faibLe conductivité thermique du corps 13. effect of causing the gas contained in the coil 18 to cool very quickly, so that the substrate 11 is cooled by the direct impact of a jet of liquefied gas, which increases the rate of potential cooling due to the latent heat of vaporization of liquefied gas. In the case of using argon, the temperature of the liquid gas is around 90 KeLvin, while in the case of using nitrogen, the temperature is around 77 KeLvin. In both cases, the action of the mini-cooler 17 very quickly reduces the temperature of the monoLithic substrate 11 and its associated photoconductive element 10 up to a cryogenic temperature, typically between 90 and 100 with argon. It will also have been understood that the parts of the body 13 which immediately surround the substrate 11 offer a high degree of thermal insulation of the substrate due to the very low thermal conductivity of the body 13.

La demanderesse a découvert que Les performances des détecteurs infrarouges du type iLLustré sur La figure 1 sont aLtérées par Le bruit électrique et que Le spectre de fréquence du bruit induit est spécialement riche dans Les basses fréquences. The Applicant has discovered that the performance of the infrared detectors of the type illustrated in FIG. 1 is affected by electrical noise and that the frequency spectrum of the induced noise is particularly rich in low frequencies.

En l'utilisation, ces détecteurs infrarouges sont couramment employés pour détecter des faisceaux Lasers qui sont projetés suivant une configuration qui traverse typiquement La fenêtre 16 en environ 20 s. L'impuLsion infrarouge détectée contient des fréquences appartenant à La gamme de 0 à 20 kHz. On notera donc que La création de tout bruit électrique dans L'éLément photoconducteur se trouvant entre ces fréquences n'est pas souhaitabLe. Le substrat 11 possède typiquement un diamètre qui est de 4 mm seulement et Le mécanisme exact par LequeL Le bruit électrique est produit et propagé n'est pas complètement compris. Toutefois, La demanderesse a découvert que Le bruit de basse fréquence dominant est associé au fonctionnement du mini-refroidisseur 17, et iL apparaît que Le débit éLevé du gaz Liquéfié venant frapper Le substrat monoLithique 11 produit des vibrations de fréquences acoustiques qui se propagent dans Le substrat monoLithique 11 et apparaissent sous La forme d'un bruit électrique qui est reçu par L'éLément photoconducteur 10. Dans L'utiLisation fonctionneLLe, iL est essentieL que ce In use, these infrared detectors are commonly used to detect laser beams which are projected in a configuration which typically crosses window 16 in approximately 20 s. The detected infrared pulse contains frequencies in the range of 0 to 20 kHz. It should therefore be noted that the creation of any electrical noise in the photoconductive element lying between these frequencies is not desirable. The substrate 11 typically has a diameter which is only 4 mm and The exact mechanism by LequeL The electrical noise is produced and propagated is not completely understood. However, the Applicant has discovered that the dominant low frequency noise is associated with the operation of the mini-cooler 17, and it appears that the high flow rate of the liquefied gas striking the monoLithic substrate 11 produces vibrations of acoustic frequencies which propagate in the monoLithic substrate 11 and appear in the form of an electrical noise which is received by the photoconductive element 10. In functional use, it is essential that this

détecteur infrarouge entre en action avec Le retard Le pLus faible possibLe, et c'est pour cette raison que L'on fabrique Le substrat 11 sous une faibLe épaisseur et en un matériau à diffusivité thermique éLevée, comme Le saphir. Pour minimiser Le temps de refroidissement, on peut choisir entre augmenter Le débit du jet venant frapper Le substrat monoLithique 11 avec un accroissement associé de création de bruit électrique et une réduction correspondante de L'efficacité fonctionneLLe du détecteur, ou bien minimiser La masse thermique. Dans ce dernier cas, on peut réduire L'épaisseur du substrat monoLithique 11 pour obtenir des temps de refroidissement pLus courts, mais La demanderesse a découvert que La sévérité du bruit électrique appliqué à L'éLément photoconducteur augmentait systématiquement avec La réduction d'épaisseur du substrat 11 du détecteur. infrared detector comes into play with the delay the lowest possible, and it is for this reason that the substrate 11 is manufactured in a thin thickness and in a material with high thermal diffusivity, such as sapphire. To minimize the cooling time, one can choose between increasing the flow rate of the jet striking the monolithic substrate 11 with an associated increase in the creation of electrical noise and a corresponding reduction in the functional efficiency of the detector, or else minimizing the thermal mass. In the latter case, the thickness of the monolithic substrate 11 can be reduced to obtain shorter cooling times, but the Applicant has discovered that the severity of the electrical noise applied to the photoconductive element increased systematically with the reduction in thickness of the substrate 11 of the detector.

L'autre structure connue possibLe, qui est iLLustrée sur La figure 2, possède de nombreuses particularités en commun avec La figure 1, et on a utilisé des numéros de référence identiques pour identifier des composants équivaLents. En réaLité, La différence entre Les deux figures réside seulement dans Le rempLacement du corps 13 de La figure 1 par un corps 23 à paroi mince possédant un rebord annuLaire 24 fixé de manière étanche au bord inférieur du boîtier cylindrique 15. Le corps 23 à paroi mince peut être fabriqué par un travaiL de pressage ou par électroformage, et iL délimite L'interface de refroidisseur tronconique 14 externe du minirefroidisseur de JouLe-Thompson en cycLe ouvert, LequeL n'a pas été représenté sur cette figure. On notera que Le substrat de saphir monoLithique 11 est fixé à une partie de paroi 25 du corps 23. The other possible known structure, which is illustrated in Figure 2, has many features in common with Figure 1, and identical reference numbers have been used to identify equivalent components. In reality, the difference between the two figures resides only in the replacement of the body 13 of FIG. 1 by a body 23 with a thin wall having an annular rim 24 fixed in leaktight manner to the lower edge of the cylindrical housing 15. The body 23 with wall thin can be manufactured by a pressing job or by electroforming, and it delimits the external frustoconical cooler interface 14 of the JouLe-Thompson mini-cooler in open cycle, which has not been shown in this figure. It will be noted that the monoLithic sapphire substrate 11 is fixed to a wall part 25 of the body 23.

ALors que cette structure minimise La masse du corps 23 LocaLisant Le substrat 11 par rapport à La fenêtre 16, Le jet de réfrigérant vient d'abord frapper La partie de paroi 25, ce qui augmente donc La masse thermique à refroidir se trouvant immédiatement au-dessous de L'éLément photoconducteur 10. La production de bruit électrique dans L'éLément photoconducteur 10 est sensibLement La même que pour La structure de La figure 1. While this structure minimizes the mass of the body 23 locating the substrate 11 relative to the window 16, the jet of refrigerant first strikes the wall portion 25, which therefore increases the thermal mass to be cooled being immediately below the photoconductive element 10. The production of electrical noise in the photoconductive element 10 is substantially the same as for the structure of FIG. 1.

En dehors des particularités propres à L'invention, La figure 3 correspond de façon généraLe à La disposition connue déjà Apart from the specific features of the invention, FIG. 3 generally corresponds to the arrangement already known.

décrite en relation avec La figure 1, de sorte que Les mêmes numéros de référence ont été utilisés pour indiquer des composants équivalents. Le point de différence principal est que le substrat monolithique 11 de la figure 1 a été remplacé par un substrat 26 formé par une structure en sandwich comprenant deux couches minces superposées 27,28 d'un matériau à diffusivité thermique élevée, comme le saphir ou le silicium. Les couches 27 et 28 sont séparées par une couche 29 de ciment de liaison, qui est suffisamment mince pour que les propriétés thermiques du substrat 26 restent sensiblement les mêmes que celles du substrat 11 de la figure 1. Puisque la figure 3 a été tracée à une plus grande échelle, on a présenté le serpentin de tube 18 en coupe afin de montrer comment un ajutage 30 est formé. Celui-ci peut être formé par perçage du tube, mais ceci peut être réalisé de toute manière appropriée. Par exemple, on peut, d'un point de vue pratique, placer le serpentin 18 sur un poste d'essai d'écoulement de gaz et progressivement resserrer l'extrémité ouverte 20 de manière à régler l'ajutage 30 pour qu'il délivre un débit prédéterminé sous une pression donnée. En observant la figure 3, on notera également que l'élément photoconducteur 10 est collé à la couche supérieure 27 par une mince couche de ciment de liaison 31. On réalise de préférence cette liaison à l'aide de résine époxy sous forme pure et d'un durcisseur sous forme pure en combinaison avec des solvants, si nécessaire, pour obtenir un ciment de liaison d'une épaisseur de l'ordre de 1 m. La couche 29 se trouvant entre les substrats 27 et 28 peut être plus épaisse et a typiquement une épaisseur de quelques microns, à savoir entre 1 et 10 m. Alors que le substrat 26 est représenté sur la figure 3 comme étant fixé dans un alésage lisse 32, on peut naturellement le placer dans un évidement, comme indiqué en 12 sur la figure 1. described in connection with Figure 1, so that the same reference numerals have been used to indicate equivalent components. The main point of difference is that the monolithic substrate 11 of FIG. 1 has been replaced by a substrate 26 formed by a sandwich structure comprising two superimposed thin layers 27, 28 of a material with high thermal diffusivity, such as sapphire or silicon. The layers 27 and 28 are separated by a layer 29 of bonding cement, which is thin enough for the thermal properties of the substrate 26 to remain substantially the same as that of the substrate 11 in FIG. 1. Since FIG. 3 has been plotted at on a larger scale, the tube coil 18 has been shown in section to show how a nozzle 30 is formed. This can be formed by drilling the tube, but this can be done in any suitable way. For example, one can, from a practical point of view, place the coil 18 on a gas flow test station and gradually tighten the open end 20 so as to adjust the nozzle 30 so that it delivers a predetermined flow under a given pressure. By observing FIG. 3, it will also be noted that the photoconductive element 10 is bonded to the upper layer 27 by a thin layer of bonding cement 31. This bonding is preferably carried out using epoxy resin in pure form and d a hardener in pure form in combination with solvents, if necessary, to obtain a bonding cement with a thickness of the order of 1 m. The layer 29 located between the substrates 27 and 28 can be thicker and typically has a thickness of a few microns, namely between 1 and 10 m. While the substrate 26 is shown in FIG. 3 as being fixed in a smooth bore 32, it can naturally be placed in a recess, as indicated at 12 in FIG. 1.

Le substrat 26 possède typiquement 4 mm de diamètre et une épaisseur d'environ 500 m, se partagant également entre Les deux couches 27 et 28. Toutefois, il est possible de modifier selon les besoins l'architecture du substrat 26 en utilisant des couches 27 et 28 d'épaisseurs différentes et, ou bien, de matériaux différents, comme le saphir, Le silicium et l'arséniure de gallium ; on The substrate 26 typically has a diameter of 4 mm and a thickness of around 500 m, which is also shared between the two layers 27 and 28. However, it is possible to modify the architecture of the substrate 26 as necessary using layers 27 and 28 of different thicknesses, or else of different materials, such as sapphire, silicon and gallium arsenide; we

peut aussi utiliser, si nécessaire, trois couches ou plus. En particulier, on peut former en arséniure de gaLLium La couche supérieure 27, qui est La couche qui est La plus éloignée de L'ajutage de refroidissement 30, L'éLément photoconducteur 10 étant formé par épitaxie sur L'arséniure de gaLLium. can also use, if necessary, three or more coats. In particular, the upper layer 27, which is the layer furthest from the cooling nozzle 30, can be formed in gaLLium arsenide, the photoconductive element 10 being formed by epitaxy on the gaLLium arsenide.

Avec La distribution iLLustrée sur La figure 3, La demanderesse a découvert qu'un mini-refroidisseur de JouLe-Thompson en cycle ouvert produisait sensiblement moins de bruit électrique dans L'éLément photoconducteur 10. En plus d'augmenter Les performances de L'éLément photoconducteur 10 par réduction du bruit électrique, L'invention permet aussi de réduire Le temps de refroidissement pour un niveau donné de production de bruit électrique, soit en augmentant Le débit du réfrigérant, soit en réduisant L'épaisseur du substrat 26, soit encore par une combinaison de ces deux moyens. With the distribution illustrated in FIG. 3, the Applicant has discovered that a JouLe-Thompson mini-cooler in the open cycle produced substantially less electrical noise in the photoconductive element 10. In addition to increasing the performance of the element photoconductor 10 by reducing electrical noise, The invention also makes it possible to reduce The cooling time for a given level of electrical noise production, either by increasing the flow rate of the refrigerant, or by reducing the thickness of the substrate 26, or even by a combination of these two means.

Bien entendu, L'homme de L'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont La description vient d'être donnée à titre simplement iLLustratif et nuLLement Limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de L'invention. Of course, those skilled in the art will be able to imagine, from the device whose description has just been given by way of illustration and limitation only, various variants and modifications not departing from the scope of the invention. .

Claims

1. Infrared detector, intended to operate at a cryogenic temperature, comprising a photoconductive element carried by a mounting substrate which comprises a first substrate Linked to a second substrate, and a means making it possible to rapidly cool the photoconductive element by conduction through the mounting substrate, characterized in that the first and second substrates comprise respective thin substrate layers (27,28) of a material with high thermal diffusivity, and the thin substrate layers (27,28) are superimposed and separated by a layer (29) of bonding cement which is thin enough for the thermal properties of the mounting substrate (26) to remain substantially unaltered, so that the incidence of electrical noise is reduced.

2. Infrared detector according to claim 1, characterized in that at least one of the thin substrate layers (27, 28) is formed of sapphire.

3. Infrared detector according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the thin substrate layers (27,28) is formed of silicon.

4. Infrared detector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the layer (29) of bonding cement has a thickness of less than 10 m.

5. Infrared detector according to claim 4, characterized in that the layer (29) of bonding cement has a thickness of less than 5 m.

6. Infrared detector according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the photoconductive element (10) is formed by epitaxy on the thin substrate layer (27) which is furthest from the cooling means (17 ).

7. Infrared detector according to claim 6, characterized in that the thin substrate layer (27) which is furthest from the cooling means (17) is formed of gallium arsenide.

8. Infrared detector according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the photoconductive element (10) is fixed by a thin layer (31) of cement bonding to the layer of thin substrate (27) which is the most distant from the means of ref king di ssement (17).

9. Infrared detector according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the cooling means (17) is a Joule-Thompson open cycle cooler designed to discharge (30) a refrigerant directly on the face of the nearest thin substrate layer (28).

10. Device controlled by infrared, characterized in that it incorporates an infrared detector according to any one of claims 1 to 9.