Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и инфракрасном диапозонах - Формозов Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Телевизионную систему на базе этого ФПУ назвали "ТВАРК" (Телевизионный астрофизический регистрирующий комплекс). "ТВАРК" был смонтирован в фокусе Кассегрена 0,7-метрового телескопа АЗТ-2 ГАО АН УССР в Киеве совместно с лабораторией украинского астрофизика Л. М. Шульмана. Первые же наблюдения показали возможность регистрации ИК-звезд с достаточно высокой чувствительностью.
113 6
Рис. 15.2
Так как ночное небо в коротком и среднем ИК-диапазонах фона практически не создает, то основной фон создавался задним неохлаждаемым отрезком ОС телескопа.
Легко показать, что при работе в K- и L-диапазонах охлаждение ОС не обязательно. Теоретически, если принять ? = 1, то для АЗТ-2 NEPk = 1,5П0-15 Вт[Гц-1/2, а экспериментально измеренный пороговый поток Рпор = 5П0-16 Вт/элемент при Еф ? 5Q0-10 ВтПсм2, ? = 0,01 в полосе K. Так как F АЗТ-2 = 10,5 м, то
его выходной апертурный угол очень мал. Это позволило нам так заблендировать охлаждае-мыйфильтр, что Еф удалось снизить на 2-3 порядка величины (рис. 15.2).
На рис. 15.2: 1 - установочный фланец; 2 - входное окно (лейко-сапфир); 3 - охлаждаемая бленда; 4 - вакуумно-плотное при Т = 77,4 К оптическое окно (лейкосапфир); 5 -германий ГМО-1; 6 - ИК ТТФЭП. Криостат работал окном вверх. ?шк = 0,05 нА; Dk = 5Q04 А/Вт.
На рис. 15.3 представлена зависимость порогового потока Рпор
ф
P , Вт/элемент
пор'
1Q0-13
4Q0-
1Q0-
1Q0
5Q0-7 1Q0-6 1П0-Рис. 15.3
Е,, Вт/см2
ф'
? , А
ш.к'
1[10-9 5П0-10
3Q0-10 2Q0-10 1П0-10
1[10-12 1[10-
1[10-101[10-91[10-81[10-Рис. 15.4
Еф, Вт/см2
ф
на элемент матрицы в зависимости от облученности фоном. Этот фон создает неохлаждаемый задний отрезок объектива и входная апертура ФПУ. При этом P -^Еф; Еф= 5Q0-7 Вт/см2
P =
пор ?
hc
Nrb
?П П T iumax uma^J Н
Вт/элемент.
114 Итак, окончательно для телескопа АЗТ-2 ГАО АН УССР с F = 10,5 м; D = 70 см; d = 20 см: эквивалентная мощность шумов в полосе K NEP2 7 ? 3Q0-14 Вт[Гц-12 при Еф = 1Q0-7 Вт/см2.
Если снизить фон до 5Q0-10 Вт/см NEPk = 1,5Q0-15 Вт[Гц12. При этом коэффициент фотоэлектрического усиления ТТФЭП Dk = = 5Q04 А/Вт; = 0,05 нА.
На рис. 15.4 представлена зависимость ?щ., от плотности мощности фона Еф.
Таким образом, ШРэкспер = 1,5Q0-15 Вт[Гц-12; =5[1011 А. Однако дальнейшие исследования с использованием "ТВАРК" были прекращены из-за отсутствия финансирования.
115 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, читатели познакомились с общими вопросами физики инфракрасного излучения, прохождения излучения через атмосферу, принципами построения линейных и матричных приемников изображения аэрокосмического базирования как в видимом, так и в инфракрасном диапазонах спектра излучения.
Кроме того, рассмотрены вопросы экспериментальной техники низких температур при исследовании приемников излучения и основы техники их криостатирования в составе бортовой аппаратуры .
Таким образом, студенты, изучившие данный курс, могут считать себя готовыми для практической работы с аэрокосмическими приемниками изображения.
116 Библиографический список
1. Мирошников М. М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1977. 600 с.
2. Хадсон Р. Инфракрасные системы. М.: Мир, 1972. 536 с.
3. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М.: Мир. 1978. 416 с.
4. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. М.: Мир, 1978. 322 с.
5. Грезин А. К., Зиновьев B. C. Микрокриогенная техника. М.: Машиностроение, 1978. 400 с.
6. Шпольский Э. В. Атомная физика. М.: Физматгид, 1963. T. 1. 552 с.
7. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Физматгиз,
1963. 696 с.
8. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. М.: Наука,
1964. 568 с.
9. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. . Теория поля. М.: Физматгиз, 1960. 400 с.
10. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика М.: Физматгиз, 1963.704 с.
11. Фотоприемники видимого и ИК-диапазонов / Под ред. Р Дж. Ки-еса. М.: Радио и связь, 1985. 328.
12. Криксунов Л. З. Справочник по основам инфракрасной техники. М.: Сов .радио 1978. 400 с.
13. Инфракрасные методы в космических исследованиях / Под ред. В. Манно и Дж. Ринга. М.: Мир. 1977. 384 с.
14. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1968. 472 с.
15. Малков М. П., Данилов Н. Б., Зельдович А. Г., Фрадков А. В. Справочник по физико-техническим основам криогеники. М.: Энергия, 1973. 392 с.
16. Формозов Б. Н. Экспериментальная техника в физике сверхпроводников. Киев: Выща шк., 1978. 200 с.
117 17. Формозов Б. Н. Введение в криогенную микроэлектронику. СПб.: Наука, 2001. 328 с.
18. Аванесов Г. А., Зиман Я. Л., Тарнопольскнй В. И., Формозов Б. Н. Телевизионная съемка кометы Галлея. М.: Наука, 1989. 295 с.
19. Кузнецов Ю. А., Шилин В. А. Микросхемотехника БИС на приборах с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1988. 160 с.
20. Веркин Б. И., Гетманец В. Ф., Михальченко Р. С. Теплофизика низкотемпературного сублимационного охлаждения. Киев: Наук. думка, 1980. 232 с.
