Матричное ФПУ форматом 384×288 для дальнего ИК диапазона 8-10 мкм с микросканированием

ФГБУН Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН)

Внешний вид матричного ФПУ форматом 384×288 элементов.

Для целого ряда применений представляют интерес матричные фотоприемники (МФП) формата 384х288. Это связано с меньшей массой и габаритом, требующих меньшего энергопотреблением. Современные тенденции развития предъявляют повышенные функциональные свойства (режим окна, высокая кадровая частота и т.д.), а также фотоэлектрические характеристики МФП.

Для изготовления матричных фоточувствительных элементов на дины волн 8-12 мкм использовались гетероэпитаксиальные структуры Cd0,22Hg0,78Te/CdTe/ZnTe/GaAs (301), выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии. На основе МФП изготовлено матричное фотоприемное устройство (ФПУ, рис.1), состоящее из МФП, установленного в вакуумный криостатированный корпус (ВКК), интегрально сопряженный с микрокриогенной системой (МКС). Вакуумный криостатированный корпус разработан и изготовлен в ИФП СО РАН. Использована МКС МСМГ-0,5В-0,5/80 производства ООО «НТК «Криогенная техника», г. Омск.

 

Основные эксплуатационные характеристики ФПУ формата 384х288.

Наименование параметра Значение параметра
Шаг фоточувствительных элементов,  мкм 25×25
Разность температур, эквивалентная шуму, NEDT , мК 30,2
Работоспособных элементов, % 99,42
Спектральный диапазон:

– длинноволновый край  по критерию 0,5, мкм

– длинноволновый край  по критерию 0,1,  мкм

 

9,4

9,9

Максимальная частота вывода информации, МГц, не менее 20
Максимальная кадровая частота, Гц, не менее 700
Количество выводов для считывания информации 4
Время выхода на рабочий температурный режим в НКУ, мин 6
Потребляемая мощность в НКУ:

– при выходе на рабочий режим, Вт

– в рабочем режиме, Вт

 

24

11

Технико-экономические преимущества

Разработанное ФПУ может работать при очень высоких кадровых частотах, также увеличивающихся при работе в режиме «окна», что позволяет применять его для обнаружения и наблюдения быстродвижущихся объектов и в системах технического зрения. Метод микросканирования позволяет повысить формат выводимого кадра либо снизить процент дефектных элементов. Параметры устройства близки к импортным аналогам, при этом все основные узлах устройства изготовлены на основе отечественных комплектующих и материалах, что позволяет использовать ФПУ при импортозамещении. 

Инфракрасные изображения, полученные в канале на базе ФПУ 384×288. Слева – исходное изображение; справа – изображение после фильтрации. Формат изображения 384×288, шаг микросканирования кратен шагу матрицы.

Области применения

Разработанное ФПУ может применяться в системах технического зрения на производствах различной направленности, где требуется регистрация тепловых процессов с высокой температурной чувствительностью и скоростью. Высокое быстродействие также позволяет применять устройство для систем наведения сверх и гиперзвуковых боеприпасов (при работе в режиме окна), для пилотируемой и беспилотной техники, а также многих других. 

Уровень практической реализации

Разработанная технология ФПУ позволяет выпускать единичные изделия. При проведении доработки схемы считывания возможен переход на мелкосерийный и серийный выпуск.

 

Адрес: 630090 Новосибиpск, пp. Ак.Лавpентьева 13, ИФП СО РАН

Тел.: +7(383)330-90-55

Факс: +7(383)333-27-71

E-mail: ifp@isp.nsc.ru

Сайт: www.isp.nsc.ru