Статья: Предельная чувствительность приемных устройств, содержащих СО2-квантовый усилитель и смотрящий тепловизор (2007)

Приведена перспектива промышленного освоения покрытий нового поколения — градиентных оптических покрытий и толстых коррекционных слоев, способных изменять ход лучей в оптической среде и требующих синтеза новых пленкообразующих материалов. Изготовлены оптические покрытия с применением цирконата гадолиния (Gd2Zr2O7) и цирконата лютеция (Lu2Zr2O7), отличающиеся повышенными оптическими параметрами по сравнению со стандартными и обладающие высокой механической, лучевой и термической стойкостью.

ТВ-система “Все Небо” предназначена для дистанционного компьютерного контроля наблюдений на оптических телескопах САО состояния ночной облачности в реальном времени одновременно по всей небесной полусфере в районе телескопов. Рассмотрены особенности создания подобных систем. Приведены технические характеристики устройств системы, программные интерфейсы, принцип работы.

Рассмотрена схема и приведены основные технические характеристики портативного активно-импульсного (АИ) ночного бинокля, который обеспечивает распознавание ростовой фигуры человека в пассивном режиме на дальности до 500 м (звездная ночь), в активноимпульсном режиме — на дальности до 800 м. Угол поля зрения бинокля в пассивном режиме составляет 10° в активно-импульсном режиме — 1,5x0,75° точность измерения дальности не хуже ±10 м, масса не более 1,2 кг, энергопотребление не более 10 Вт при питании от напряжения 12 В постоянного тока.

Исследована работа термоэлектрического охладителя, который состоит из основного и вспомогательного термоэлементов с точки зрения холодильного коэффициента.

Предложен мультиспектральный тепловизор на основе матричного тепловизора и интерферометров, установленных под углом Брюстера к оптической оси устройства. Приведены расчеты параметров этого устройства. Ожидается, что подобные устройства могут быть пригодны для получения пространственной и спектральной информации о быстропротекающих явлениях, например взрывах.

Предложена CVD-методика получения массивных однородных по составу ZnSxSe1-x. Проведен сравнительный анализ оптических и структурных характеристик сульфоселенидов цинка до и после высокотемпературной газостатической обработки.

Исследован процесс механического полирования халькогенидов цинка с использованием полировальных и наклеечных смол на основе канифоли, имеющих различные характеристики. Изучено влияние температуры размягчения полировальной смолы на скорость съема и оптические характеристики поверхности CVD-селенида и сульфида цинка.

Представлены развернутые эксплутационные и спектральные характеристики новых пленкообразующих материалов дититаната гадолиния (Gd2Ti2O7) и лютеция (Lu2Ti2O7). Проведены технологические сравнения с традиционным материалом TiO2 и сделаны выводы о преимуществах применения новых композиционных материалов (КМ) для нанесения просветляющих ахроматических покрытий в опытно-серийном производстве оптических деталей современного приборостроения.

Для повышения процента выхода годных фоточувствительных элементов из исходных монокристаллических пластин КРТ и InSb предложено производить переклейку монокристалла с промежуточной технологической подложки на стационарную несущую подложку. Был создан специальный термопластичный анаэробный клей типа “Циакрин”, поглощающий короткоимпульсное СО2-лазерное излучение.

Рассмотрена возможность применения фотоприемников на основе фоторезисторов из PbS и PbSe для регистрации импульсного излучения длительностью до 10 нс. Получены выражения для порогового потока таких фотоприемников. Проведены оценки порогового потока для типичных значений фотоэлектрических характеристик и различной длительности световых импульсов. Рассчитаны частотные характеристики квазиоптимальных фильтров, максимизирующие отношение сигнал—шум.

Рассмотрены различные варианты построения КМОП-мультиплексоров, предназначенных для усиления и коммутации сигналов с многоэлементных фоторезисторов (ФР) на основе PbS и PbSe. Приведены схемотехнические особенности мультиплексоров.

Исследованы активная и реактивная составляющие вольт-фарадной характеристики (ВФХ) МДП-структуры на основе МЛЭ HgCdTe. Показано, что граница раздела HgCdTe— SiO2 содержит плотность состояний (2—4)·1011 см-2 и не зависит от типа проводимости и наличия варизонного слоя. Обнаружено, что в n-HgCdTe время жизни определяется поверхностной рекомбинацией и составляет 0,6 мкс для неваризонного образца и 1,6 мкс — для варизонного.

Представлены результаты исследования зонной чувствительности работающих в режиме счета фотонов лавинных фотоприемников с большой фоточувствительной площадкой. Показано, что квантовая эффективность регистрации зависит от области засветки фоточувствительной поверхности фотоприемника.

Приведены результаты исследований теплопритоков и фотоэлектрических параметров высокочувствительных вакуумных фоторезисторов из CdHgTe на спектральный диапазон 8—12 мкм в течение длительного срока хранения при нормальных климатических условиях. Рассмотрено влияние некоторых конструктивных элементов фотоприемников на стабильность теплопритоков во времени.

С помощью ионно-лучевой технологии проводят очистку поверхности перед нанесением покрытий, осуществляют травление интегральных микросхем и мозаичных структур с субмикронным разрешением, обрабатывают со сверхвысокой точностью оптические поверхности, наносят многослойные высококачественные покрытия, формируют рельеф опор газовых подшипников, получают сверхострые режущие кромки металлического и керамического медицинского инструмента и т. д. Для реализации этих процессов были разработаны и изготовлены различные типы ионных источников (Кауфмана, источники с “холодным” катодом, высокочастотные источники) и системы электропитания к ним.

Для эпитаксиальных структур CdHgTe (КРТ) с варизонным слоем разработана технология получения пассивирующего покрытия “диоксид кремния—нитрид кремния” с использованием плазмохимических процессов. Проведено комплексное физико-химическое и электрофизическое исследование диэлектриков. Определены оптимальные технологические условия синтеза двухслойного диэлектрика. Для определения основных параметров МДП-структур использованы измерения высоко- и низкочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ). Определены значения напряжений плоских зон, плотности фиксированного заряда. Показано, что для структур CdHgTe/SiO2/Si3N4 типичен малый отрицательный заряд, плотность которого не превышает 2⋅10-5 Кл/м2. Тангенс угла диэлектрических потерь составляет 1⋅10-2 на частоте 500 кГц. Плотность токов утечки при температуре 80 К не превышает 1⋅10-9 А/см2 при 5⋅105 В/см.

Проведены исследования тепловых нагрузок, возникающих в процессах ионно-плазменных процессов напыления и травления. Разработаны и оптимизированы режимы ионноплазменных процессов напыления, очистки от следов органических загрязнений и окислов для технологии матриц фотодиодов из структур кадмий—ртуть—теллур (КРТ), в которых температура пластин не превышает 70 С. Представлены результаты формирования ионно-плазменным травлением матриц индиевых столбчатых микроконтактов.

Приведены описание устройства и результаты первых экспериментов по высокоскоростному соударению металлических фольг, разогнанных давлением магнитного поля, в целях изучения динамики их движения и разрушения, а также определения размеров продуктов “взрыва” фольг. Две металлические фольги ускорялись импульсным магнитным полем до относительной скорости ∼1—2 км/c. При столкновении фольг приобретенная ими кинетическая энергия примерно за время распространения звука по фольге переходит в тепловую энергию. Показано, что при относительной скорости столкновения ≈ 1—1,5 км/с фольги “взрываются”. Размер частиц продуктов взрыва имеет диапазон 5—100 нм.

Модуляция информационного сигнала стохастическим расширяющим сигналом позволяет создавать широкополосные сигналы и тем самым повышать пропускную способность и помехозащищенность систем передачи информации. Параметрическая модуляция сигнала в усилителе дает возможность сохранять высокую энтропию случайных сигналов при работе передатчиков на максимальных мощностях. В лампе бегущей волны (ЛБВ) с плазменным заполнением пролетного канала замедляющей структуры может быть осуществлена параметрическая модуляция СВЧ-сигнала. В этом случае источником модуляции являются стохастические колебания электронного тока в приборе, имеющие плазменную природу.

Выявлены новые свойства резонансных колебательных систем, позволяющие путем использования в них затухающих переходных процессов и подбора режимов их работы выделить полезный сигнал, который может быть ниже порога чувствительности средства его обнаружения, а также увеличить вдвое его чувствительность. В качестве примеров в работе рассмотрены маятник крутильных колебаний, механический осциллятор и электромагнитный контур радиоприемного устройства. Обсуждаются возможности прикладного использования полученных результатов.

В широкой области температур проведено исследование теплопроводности æ селенида (халькогенида) меди Cu2-xSe стационарным методом, электропроводности а и коэффициента термоЭДС, а — компенсационным методом. Изучены отдельные механизмы переноса тепла. Показано, что основной вклад в перенос вносят решеточная ælat и электронная теплопроводности æel. Определены значения ælat и число Лоренца. Проанализирована зависимость ælat от состава селенида меди.

Рассмотрены критерии отбора кристаллического германия с минимальным коэффициентом поглощения, используемого в качестве оптической среды для инфракрасной (ИК) области спектра. Показано, что для определения максимальной прозрачности образцов по электрофизическим параметрам кроме удельного сопротивления необходимо знать подвижность носителей заряда материала. Результаты расчетов сравниваются с экспериментальными данными, полученными на реальных образцах кристаллов германия.

Рассмотрены термоэлектрические явления в полупроводниковых диодных структурах при протекании тока в пропускном направлении при высоких уровнях инжекции. Показано, что в диодах с малой толщиной базовой области основная рекомбинация происходит на контакте с металлом.

Классические демонстрации “сил поверхностного натяжения” с использованием мыльных пленок допускают альтернативную трактовку, не связанную с силами на поверхности. Наблюдаемые эффекты можно исчерпывающим образом объяснить объемными напряжениями в объектах, которые относятся к классу пленок, мембран и оболочек. Опыт по косвенному определению давления Лапласа под искривленной поверхностью жидкости не только не подтверждает формулу Лапласа, но и приводит к прямо противоположному результату: на искривленной поверхности жидкости могут иметь место напряжения сжатия.

Работа посвящена аналитическому решению задачи о самораспылении тонких однородных пленок. Используя принципы инвариантного погружения, получены интегральные уравнения, описывающие поток распыленных атомов. Найдены приближенные решения интегрального уравнения для функций, раскрывающих спектры атомов, вылетающих с поверхностей пленок в случае самораспыления.

Сонолюминесценция (СЛ), обоснованность поиска которой следовала из уравнений Релея, после экспериментов Френцеля и Шультеса до сих пор — эффект сложный и отчасти не лишенный таинственности. В определенных условиях проведения эксперимента был обнаружен коротковолновый рентгеновский участок СЛ. На основе этих экспериментов в 1973 г. была предложена термоядерная модель СЛ, а в 1990 г. при кавитации тяжелой воды на дейтерированных титановых зародышах наблюдался выход нейтронов.

Дано объяснение природы векторного обмена и приведено аналитическое выражение для оператора такого обмена. Это дает возможность оценить из экспериментальных спектров электронного параметрического резонанса (ЭПР) величину и направление константы векторного обмена.