*>иг fi 04 Схема мишени иа основе InAs (о) и спектральная характеристика видикона. (б): /- падающее тепловое излучение; 2 - +-область; 3 - -область; 4 - сканирующий электронный луч; 5 -р-область.

Рис 6 64 Пироэлектрический элемент (о), принципиальная (б) и эквивалентная (в) схемы лоомироваиия выходного сигнала: / - задний электрод; 2 - пироэлектрический кристалл- 3 - передний полупрозрачный электрод; 4 - падающее тепловое излучение.

Выходной, сигнал

Выходной, сигнал

Нагрузочный-резистор

(Рис. 6.63

Рис. 6.64

1 : 4,5 с помощью трубки различаются объекты с температурой поверхности 180 С; расчет показывает, что для объектива с относительным отверстием 1 : 1,5 пороговая температура снижается до 150° С. При меньшей температуре трубка может работать только в режиме подсвета рассматриваемого объекта. Длинноволновая граница чувствительности мишени около 2,5 мкм.

К числу новейших разработок относят видикон ы с мишенью а основе InAs, а также видикон ы с пироэлектрической и матричной мишенями. Схема устройства мишени на основе InAs иллюстрируется рис. 6.63, а\ г-область обращена к теплоизлу-чающему объекту; р-область обегает развергывающий электронный луч. Спектральная характеристика видикона представлена на рис. 6.63, б. Мак-симум спектральной чувствительности приходится на длину волны -Я = 3,25 мкм.

В английском инфракрасном видиконе Р8090 применена мишень из пироэлектрического материала. Известно, чго если к кристаллу на основе титаната €ария или ниобата бария, модифицированного стронцием, приложить электроды (рис. 6.64, а), то при изменении температуры кристалла на электрода.х появляется электрический сигнал (рис. 6.64, б), причем систему кристалл - электроды можно рассматривать как емкостный источник сигналов (рис. 6.64, е). При проецировании на пироэлектрическую мишень оптического невидимого изображения теплоизлучающего объекта на поверхности мишени <}юрмируется потенциальный рельеф, который развертывают медленными электронами. С выхода видикона снимают видеосигнал, используемый для Аюдуляции яркости кинескопа. Разрешающая способность видикона Р8090 составляет 100лин, что вполне достаточно для многих областей его практического применения. Спектральный диапазон чувствительности 2...20 мкм ограничивается свойствами материала, из которого выполнено входное окно видикона. Максимум чувствительности приходится на длину волны около 9 мкм. Диаметр мишени 16 мм. Напряжение накала видикона 6,3 В; ток накала 95 мА. Другие электроды находятся под напряжением - 70... -- 200 В.

В видиконах обычных конструкций мишень выполняют из тонких аморфных полупроводниковых пленок, весьма чувствительных к механическим нагрузкам, вследствие чего долговечность этих трубок ограничена. Новейшие разработки видиконов связаны с применением мишени в виде диодной матрицы, отличающейся высокой прочностью и большой чувствительностью. Созданию таких видиконов способствовали достигнутые успехи в технологии производства планарных кремниевых полупроводниковых структур.

------

Рис. 6.65. Принципиальная схема устройства Мозаика кремниевых ДИОДОВ

диссектора изображения: / -объектив; 2 - фо- имеет TniTitiHHV пппяпкя 0 1 мм

кусирующая катушка; 3 - отклоняющая ка- имеет толщину порядка и,1 мм.

тушка; 4 - диноды; 5 - фотоумножительная te ПОЛучают метОДОМ фотОтравле-

система; 6 - анод; 7 - колба; 8 - экран; нИЯ отверстии Б СЛОе ДвуоКИСИ-

9 - фотокатод. кремния. Образованного на по-

верхности основного материала - 2 кремния п-типа. Затем в отверстия диффузией вводят кремний р-типа, так что образуются диоды. Когда на такую мишень проецируют со стороны основного материала изображение, в диодной мозаике создается распределение электрических зарядов, соответствующее распределению освещенности по поверхности изображения. Электронный луч обегает .....I.................... и стирает это электронное изображение, переводя его в видеосигнал.

Параметры видиконов с мишенью в виде мозаики кремниевых диодов следующие: число фотодиодов 500 (на площади около I см), диаметр каждого диода 7,5...8,0 мкм, рассто ние между центрами двух соседних диодов 20 мкм, разрешающая способность 350 линий при толщине мишени 30,4 мкм и 550 линий при толщине 25,4 мкм; максимальная чувствительность соответствует длине волны около 0,9 мкм и примерно в 20 раз больше, чем у обычного видикона, так как квантовый выход монокристаллического кремния значительно^ больше, чем у полупроводниковых пленок с множеством центров рекомбинации.

Особую группу электронных трубок составляют так называемые диссекторы изображения, применяющиеся в системах слежения, с лазерами. Принципиальная схема диссектора приведена на рис. 6.65. Изображение теплоизлучающего объекта строится на фотокатоде при помощи объектива. Электроны, эмиттируемые фотокатодом, устремляются к аноду под действием фокусирующего и ускоряющего полей, чем обеспечивается перенос изображения на анод. На пути движения электронов к аноду установлена диафрагма с прорезями, форма и размеры, которых зависят от назначения прибора. В частности, прорези выполняют Б виде креста. Сканирование электронного пучка обеспечивает попадание на анод электронов от определенного участка фотокатода. Фокусирование и сканирование электронного пучка по определенному закону осуществляют с помощью электромагнит! ых систем.

Для улучшения параметров диссекторов их объединяют с системой вторично-электронного умножения, как в ФЭУ. Такое соединение обеспечивает не только прием, излучение и усиление фототока, но и электронную развертку изображения. Чувствительность диссекторов изображения примерно на 30% хуже по сравнению с чувствительностью соответствующих ФЭУ. Параметры диссекторов отечественного производства, чувствительных к коротковолновому инфракрасному излучению, даны в табл. 6.19.

6.7. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИЗОБРАЖЕНИЯ

К специальным типам преобразователей инфракрасного изображения в видимое относят фотоэмиссионныи преобразователь, трубку фильтерскан , эвапорограф, эджеограф и твердотельные преобразователи. Все они получили-ограниченное применение, значительно меньшее, чем ЭОП и телевизионные передающие трубки, чувствительные в инфракрасной области спектра.

Основной деталью фотоэмиссионного преобразователя, разработанного Гербани, Фоглем и Хэнсеном, является чувствитель-

Данные диссекторов изображения, чувствительных в ближней инфракрасной области спектра

Тип диссектора

ный элемент в виде тонкой прозрачной пленки, покрытой с одной стороны веществом, поглощающим тепловое излучение, а с другой стороны - фотоэмиттером, чувствительным к изменению температуры. Малая инерционность чувствительного элемента достигнута за счет уменьшения его теплоемкости и уменьшения толщины составляющих компонентов. В качестве основы выбрана пленка из SiO толщиной 5 нм или из окиси алюминия AljO., толщиной 20 нм. Поглощающий слой нанесен напылением в вакууме золота или серебра (10...20 нм). Такой слой имеет примерно одинаковый коэффициент поглощения в диапазоне длин волн 3...15 мкм. Толщина фотослоя, нанесенного на пленку с противоположной стороны, составляет 40 нм. Суммарная толщина чувствительного элемента 50 ..70 нм, что обеспечивает постоянную времени около 30 мс. Материалом для фотоэмиттера выбраны висмуто-цезиевые и висмуто-рубидие-вые фотослои, нанесенные на подслой из окиси олова. В диапазоне температур 50...170 К температурный коэффициент фототока этих слоев достигает 0,05 ...0,07. АК-1. Диаметр чувствительного элемента 30 мм.

Тепловое излучение рассматриваемого объекта (рис. 6.66) фокусируется зеркальным объективом на чувствительный элемент. Одновременно на нега