ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приемники оптического излучения из "Неразрушающий контроль Т5 Кн1" ПИ разделяют на два основных класса тепловые и фотонные фотоэлектрические). [c.211] В фотонных детекторах поглощенные кванты излучения (фотоны) увеличивают число свободных носителей электрического заряда, изменяя электрическое состояние чувствительного элемента. При использовании эффекта фотопроводимости поглощенное ИК-излучение изменяет электропроводность чувствительного элемента. В рамках фотовольтаического эффекта, поглощенное излучение создает электронно-дырочные пары вблизи р-п перехода, генерируя электрический ток. В меньшей степени в детекторах ИК-излучения используют фотоэлектромаг-нитный эффект. [c.211] Пироэлектрические приемники излучения производят из материалов, называемых сегнетоэлектриками, например титаната бария. Эти материалы обладают постоянной электрической поляризацией, являющейся сильной функцией температуры. В течение длительного времени разрабатывали недорогие ИК-тепловизоры на базе пироэлектрических видиконов (пиро-видиконов), однако в настоящее время они практически полностью вытеснены тепловизорами с матричными детекторами. [c.211] Тепловые детекторы имеют плоский характер спектрального хода обнаружи-тельной способности О (см. определение Л в п. 7.5.6), т.е. они являются неселективными и не требуют охлаждения, но сама величина О при этом значительно хуже, чем у фотонных приемников (рис. 7.6). [c.212] В тепловизионных системах фотоэмиссионные приемники не используются. [c.212] Сульфид свинца РЬ8 был первым практическим детектором, разработанным в Германии перед второй мировой войной. В 50-е г. появление новых фотопроводящих материалов, таких как селенид свинца РЬЗе, теллурид свинца РЬТе и антимонид индия 1п8Ь, позволило освоить спектральный диапазон ИК-излучения до 3. .. 5 мкм. Использование примесных уровней меди, цинка и золота в германии расширило диапазон до 30 мкм. [c.213] Охлаждаемые до криогенных температур СПРАЙТ-приемники остаются одними из применяемых детекторов ИК-излучения (рис. 7.7). Их изготавливают в виде полоски из материала Hg dTe, которую размещают на сапфировой подложке. Сущность технологии состоит в том, что полоска вытянута в направлении сканирования и на нее подано электрическое смещение таким образом, что скорость дрейфа носителей заряда совпадает со скоростью сканирования. По мере того как точка изображения движется вдоль полоски детектора, индуцируемые ею заряды движутся синхронно, накапливаясь к концу полоски. [c.213] Постоянная времени фотонных приемников оптического излучения находится в пределах от 10 с для сверхбыстрых кремниевых детекторов до нескольких миллисекунд для приемников на основе PbS. [c.214] В тепловизорах высокого уровня становятся все более популярными матричные КВИП фотоприемники (см. п. 7.5.5). [c.214] Различают две технологии изготовления матричных фотоприемников монолитную (monolithi ) и гибридную (hybrid). Монолитные матрицы дешевле и проще в изготовлении, поскольку в них чувствительные площадки и зоны передачи электрического сигнала расположены в подложке из одного материала, однако их коэффициент заполнения не превышает 55 %. В монолитных матрицах труднее реализовать современные алгоритмы встроенной обработки сигнала, например переменное время интегрирования. В гибридных матрицах зона чувствительных площадок и зона считывания сигналов расположены в двух слоях, разделенных индиевыми контактами, через которые происходит мультиплексирование сигналов каждой площадки. Такие фотоприемники обладают максимальным коэффициентом заполнения и обеспечивают наиболее высокое качество изображения с температурным разрешением до 0,02 °С. [c.215] Другой проблемой тепловизоров, трудно решаемой для FPA-детекторов, является необходимость компенсировать изменения температуры окружающей среды. Чаще всего это осуществляют путем размещения нескольких датчиков температуры в критических точках оптической головки тепловизоров. [c.216] Схема неохлаждаемой болометрической матрицы изображена на рис. 7.9. Каждый чувствительный элемент может реализовать принцип резистивного, пироэлектрического или ферроэлектрического детектора. В резистивных элементах поглощенное ИК-излучение изменяет их электрическое сопротивление, что регистрируется электронной схемой считывания сигнала. В пироэлектрических элементах, при температурах ниже точки Кюри, изменение их температуры приводит к модуляции поверхностного электрического заряда, т.е.-К появлению электрического тока. [c.216] Как и в фотонных матрицах, используют два типа архитектуры элементов гибридную и монолитную. [c.217] В гибридных матрицах детектор и устройство считывания сигнала, выполненное на основе кремниевой структуры, изготовлены отдельно друг от друга и затем собраны вместе. [c.217] В монолитных матрицах детектор размещают над схемой считывания непосредственно в процессе изготовления, что обеспечивает лучшие детектирующие параметры. [c.217] Типичная коммерческая болометрическая матрица состоит из 320 х 240 элементов и обеспечивает температурное разрешение на уровне 100 мК (в лабораторных системах достигнуто разрешение около 10 мК). [c.217] Вернуться к основной статье