Представлены результаты разработки устройств микросканирования для тепловизоров третьего поколения на основе вращения пластин из Ge на базе коллекторного электродвигателя и двигателя с внешним ротором. Приведены основные технические характеристики микросканеров, дана их сравнительная оценка. Разработан и опробован метод контроля функционирования микросканеров, позволяющий осуществлять их юстировку как на этапе производства, так и на этапе использования в составе тепловизионных каналов. По результатам расчетов, абсолютная погрешность метода составила 4 мкм, что подтверждено натурными измерениями.
The results of the development of micro-scanning devices for thermal imagers of the third generation on the basis of rotating plates from Ge based on a collector motor and an engine with an external rotor are presented. The main technical characteristics of microscanners are given, their comparative assessment is given. Developed and tested a method of monitoring operation of microcameras, allowing for its adjustment, as at the production stage and on stage use in thermal imaging channels. According to the results of calculations, the absolute error of the method was 4 microns, which is confirmed by full-scale measurements.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 39387138
По результатам работы были созданы макеты устройств микросканирования, осуществляющие четырехточечную диаграмму микроперемещения – по квадрату. В микросканерах использованы простые и эффективные конструктивные решения, позволяющие обеспечить смещения проекции в плоскости матрицы – до 150 мкм – и частоту переключения полей – до 200 Гц – при низкой себестоимости изготовления изделия.
В изделиях ВВСТ наибольшая перспектива применения просматривается для микросканера с одной вращающейся пластиной и приводом на базе синхронного двигателя с внешним ротором в связи с его малой массой и габаритами, простотой в настройке и надежностью; ресурс микросканера – 12000 часов. Для микросканера с вращающимися пластинами и приводом на базе коллекторного электродвигателя основным преимуществом является простота конструкции, однако ресурс данного микросканера существенно ниже – 1000 часов.
Разработан и опробован метод контроля функционирования микросканеров, позволяющий осуществлять его юстировку как на этапе производства, так и на этапе использования в составе ТВК. Преимущества метода: простота и низкая стоимость в реализации, высокая точность измерения – абсолютная погрешность метода составила 4 мкм.
Дальнейшее развитие данной работы предполагает решение следующих задач:
– замещение металлом деталей из пластика в микросканере на одной пластинке и исследование устройств микросканирования на воздействие внешних воздействующих факторов и безотказность;
– исследование эффективности применения устройств микросканирования для увеличения пространственного разрешения ТВК;
– создание опытных образцов сканеров.
Список литературы
1. Wexler Howard Jay. The Effects of Electronic Microscanning on Infrared Image Aliasing and Spatial Resolution / Thesis document, - Massachusetts Institute of Technology, 1995.
2. O’Neil William F. Recent Progress in Microscan Resolution Enhancement - Northrop Grumman Corporation, Electronic Systems and Sensors Sector, Baltimore, 1999.
3. Greiner Mark E. Resolution performance improvements in staring imaging systems using micro-scanning and a reticulated, selectable fill factor InSb FPA - Cincinnati Electronics Corporation, Mason, Ohio 1999.
4. Sanders John. Compact airborne staring FPA sensor with microscanning - FLIR Systems Inc. // Proc. of SPIE. 1996. Vol. 2743.
5. Davis Mike. Resolution issues in InSb focal plane array system design - Cincinnati Electronics Corporation // Proc. of SPIE. 1998. Vol. 3379.
6. Kim Hyun Sook. Compact MWIR camera with x20 zoom optics // Proc. of SPIE. 2001.
7. Chevrette Paul. Method and system for fast microsca-nning / US5774179A, 1998, URL: https://patents.google.com.
8. Mirzazadeh Ramin. Multiphysics Simulation of Electrostatically Actuated Micromirrors in Viscous Medium - Politecnico di Milano, School of Industrial Engineering, Master of Science Thesis, 2013.
9. Cabanski W. Miniaturized High Performance Starring Thermal Imaging System // Proc. of SPIE. 2000.
10. Rabault Denis. Camera having a matrix detector equipped with a micro scanning apparatus - EP0680206A1, 1995, URL: https://patents.google.com.
11. Pascal Joffre. A microscan, infrared camera equipped with such a device, and method for manufacturing this device - FR2676154A1, 1992, URL: https://patents. google.com.
12. Wiltse John M. Imagery improvements in staring infrared imagers by employing subpixel microscan // Optical Engineering, 2005.
13. Piezo Microscanning Mechanism XY 25XS. URL: www.cedrat.com.
14. URL: www. pi-china.com.
15. Meijing Gao. Optical Microscanning X-ray Real-time Imaging System / International Conference on Mechatronics, Electronic, Industrial and Control Engineering, 2014.
16. Clarke John Alfred. Optical image sensing array with microscan - GB2250884A, 1990 URL: https://patents. google.com.
17. Guangrong Liu. Zero point calibration method and its use in optical micro-scanning micro-thermal imaging system - CN101487809A, 2008, URL: https://patents. google.com.
18. Chang-woo Kem. Micro scanning optics system for thermal image apparatus - KR20000013370A, 2001, URL: https://patents.google.com.
19. Wei Gene. High-precision controllable microscanning device based on piezoelectric ceramics and sliding guide rail - CN102384787B, 2012, URL: https://patents. google.com.
20. Кремис И. И., Моисеев В. А., Шатунов К. П. Ульянова Е. О., Гладков Р. А., Горшков А. А. // Успехи прикладной физики. 2017. Т. 5. № 2. С. 189. EDN: YLPUTP
21. Кремис И.И., Толмачев Д. А., Гладков Р. А. // Прикладная физика. 2017. № 1. С. 58. EDN: XXRPAB
22. Жегалов С. И., Соляков В. Н. // Успехи прикладной физика. 2014. Т. 2. № 4. С. 398.
23. Толмачев Д. А. / Тезисы конференции по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники: ФОТОНИКА 2017. С 83.
24. Кутрубас В. А., Сычева Е. Е. // Промышленные АСУ и контроллеры. 2013. № 5. С. 60. EDN: SKEPBB
25. Тартаковский Д. Ф. Метрология, стандартизация и технические средства измерения. - М.: «Высшая школа», 2001.
26. Светцов В. И. Оптическая квантовая электроника: Учебное пособие. - Иваново, 2004.
27. Загрубский А. А. Спектральные приборы: Учеб-ное пособие. - Спб., 2007. EDN: QJVPCV
28. URL: http://www.cryontk.ru.
29. Подшипники качения: Справочник-каталог/ Под ред. В. Н. Нарышкина. -1984.
30. URL: https://www.eandc.ru.
31. URL: https://www.cedrat-technologies.com.
32. URL: http://www.ricor.com.
1. Howard Jay Wexler, Thesis document, (1995).
2. William F. O’Neil, Electronic Systems and Sensors Sector, (1999).
3. Mark E. Greiner, Cincinnati Electronics Corporation, (1999).
4. John Sanders, Proc. of SPIE Vol. 2743, (1996).
5. Mike Davis, Proc. of SPIE Vol. 3379, (1998).
6. Hyun Sook Kim, Proc. of SPIE, (2001).
7. Paul Chevrette, Patent US5774179A, (1998).
8. Ramin Mirzazadeh, / School of Industrial Engineering, Master of Science Thesis, (2013).
9. W. Cabanski, Proc. of SPIE, (2000).
10. Denis Rabault, Patent EP0680206A1, (1995).
11. Joffre Pascal, Patent FR2676154A1, (1992).
12. John M. Wiltse. Optical Engineering, (2005).
13. Piezo Microscanning Mechanism XY 25XS. www.cedrat.com
14. www. pi-china.com
15. Gao Meijing, in Proc. International Conference on Mechatronics, Electronic, Industrial and Control Engineering, (2014).
16. John Alfred Clarke. Patent GB2250884A, (1990).
17. Liu Guangrong. Patent CN101487809A, (2008).
18. Kem Chang-woo. Patent KR20000013370A, (2001).
19. Gene Wei. Patent CN102384787B, (2012).
20. I. I. Kremis, V. A. Miseev, K. P. Shatunov, et al., Usp. Prikl. Fiz. 5 (2), 189 (2017).
21. I. I. Kremis, D. A. Tolmachev, and R. A. Gladkov, Prikl. Fiz., No. 1, 58 (2017).
22. S. I. Zhegalov and V. N. Solyakov, Usp. Prikl. Fiz. 2 (4), 398 (2014).
23. D. A. Tolmachev, Fotonika сonference abstracts, (2017).
24. М. A. Kutrubas and E. E. Sycheva, Prom. ASU i Kontrollery, No. 5, 60 (2013).
25. D. F. Tartakovskiy, Metrolog., Standarty, (Moscow, Vyssh. Shkola, 2001) [in Russian].
26. V. I. Svetcov, Optich. Kvant. Elektronika (Ivanovo, 2004) [in Russian].
27. A. A. Zagubskiy, Spectral. Pribory, (SPb, 2007) [in Russian].
28. www.cryontk.ru
29. Podshipniki Kacheniya. Ed. by V. N. Narishkin, (1984) [in Russian].
30. www.eandc.ru
31. www.cedrat-technologies.com
32. www.ricor.com.
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Костров А. В.
Космическая пылевая плазма и глобальная электрическая цепь Земли
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
О. Ю. Горбадей, А. О. Зеневич, Е. В. Новиков, С. А. Гоибов
Исследование амплитудного распределения микроплазменных импульсов при двухрежимной работе лавинного фотодиода
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Н. Г. Галкин, В. Л. Дубов, Д. В. Фомин, К. Н. Галкин, С. А. Пячин
Влияние ростовых параметров на структуру и температурную стабильность пленок BaSi2 на подложках Si(111) для перспективных солнечных элементов
С. И. Зиенко, Д. С. Слабковский
Определение происхождения ограненных алмазов по фононному крылу спектров люминесценции
И. С. Самойлов, А. В. Емельянов, А. В. Еремин, В. П. Полищук, Р. Х. Амиров
Исследование продуктов термодеструкции графита при квазистационарном нагреве
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Н. А. Кульчицкий, А. В. Наумов, В. В. Старцев
Селенид цинка в современной опто- и фотоэлектронике (обзор)
И. И. Кремис, Р. А. Гладков
Устройства микросканирования для тепловизоров диапазона 8–12 мкм на основе вращающихся пластин из Ge
Е. В. Егоров, В. К. Егоров, А. А. Котова, С. А. Борисов
Высокоэффективная рентгенофлуоресцентная спектрометрия материалов в условиях полного внешнего отражения потоков возбуждения, сформированных волноводно-резонансными устройствами
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
A. V. Kostrov
Cosmic dusty plasma and the global electric circuit of the Earth
PHOTOELECTRONICS
O. Y. Gorbadey, A. O. Zenevich, E. V. Novikov, and S. A. Ghoibov
Investigation of the amplitude distribution of microplasma pulses with a dual-mode avalanche photodiode
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
N. G. Galkin, V. L. Dubov, D. V. Fomin, K. N. Galkin, and S. A. Pyachin
Effect of growth parameters on the structure and temperature stability of BaSi2 films on Si (111) substrates as the basis for the development of new solar cells
S. I. Ziyenko and D. S. Slabkovsky
Determination of origin of the facetted diamonds on a phonon wing of ranges of luminescence
I. S. Samoylov, A. V. Emelianov, A. V. Eremin, V. P. Polishchuk, and R. Kh. Amirov
The study of products of thermal decomposition of graphite with quasi-stationary heating
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
N. A. Kulchitsky, A. V. Naumov, and V. V. Startsev
ZnSe application in modern opto- and photoelectronics (a review)
I. I. Kremis and R. A. Gladkov
Microscanning device for the range 8–12 µm based on the rotation plates from Ge
E. V. Egorov, V. K. Egorov, A. A. Kotova, S. A. Borisov
High effective TXRF spectrometry with using waveguide-resonance structures
Другие статьи выпуска
В работе дана характеристика особенностям метода рентгенофлуоресцентного анализа материалов в условиях полного внешнего отражения потока возбуждающей рентгеновской радиации на исследуемой поверхности (РФА ПВО). Сформулированы требования, предъявляемые к узлам РФА ПВО спектрометров и изучаемым объектам. Показано, что критическим параметром при РФА ПВО измерениях является радиационная плотность потока возбуждения. На основании полученных экспериментальных результатов сделан вывод, что максимум радиационной плотности в формируемых рентгеновских потоках достигается при использовании плоских рентгеновских волноводов-резонаторов. Обсуждаются экспериментальные данные, показывающие, что волноводно-резонансный режим распространения радиационного потока характерен для изучения МоК в кварцевых плоских протяжённых щелевых зазорах шириной менее 110 нм. Дана характеристика степени повышения эффективности РФА ПВО измерений при использовании в качестве формирователей потоков возбуждения излучения MoK рентгеновских волноводно-резонансных устройств. Кратко описана реализация РФА ПВО измерений в условиях ионно-пучкового возбуждения выхода характеристической рентгеновской флуоресценции.
В статье обсуждается современное состояние технологии получения, а также особенности мирового рынка селенида цинка, дан анализ тенденций его развития. Рассмотрены особенности различных технологий выращивания кристаллов селенида цинка; проведен анализ характеристик получаемых материалов, приборов на их основе, а также основных производителей. Рассмотрены основные области применения селенида цинка в качестве оптических элементов технологических СО2-лазеров, высокоапертурной оптики в устройствах спецтехники, принимающих слабое инфракрасное излучение защитных окон специальных устройств, принимающих сигналы в широком спектральном диапазоне. Рынок селенида цинка в настоящее время переживает коррекцию после периода бурного роста. Представляется, что в средне- и долгосрочной перспективе рынок возобновит свой рост.
Методом эмиссионно-абсорбционной спектроскопии на длинах волн 515 и 589 нм исследовалась термодеструкция графитового стержня при температуре около 3 кК и скорости ее роста – 1 К/с. Излучение на длине волны 515 нм определяется возбужденными молекулами С2, на длине волны 589 нм – излучением микрочастиц. По мере роста температуры стержня температура на длине волны 515 нм увеличивалась, а на длине волны 589 нм – снижалась, что объясняется увеличением концентрации возбужденных молекул С2 и микрочастиц графита вблизи стержня.
Впервые выполнено исследование фононных крыльев (ФК) спектров люминесценции, при комнатной температуре алмазов, изготовленных в природных (27 образцов) и лабораторных (14 образцов) условиях. Установлено, что по форме фононного крыла и положению его «центра тяжести» по оси частот природные алмазы делятся на три группы: с левой, правой и средней характеристиками. Для каждой группы существует свой эталон, у которых коэффициент когерентности близок к единице. Форма ФК у синтетических и облагороженных алмазов заметно отличаются от природных алмазов. Эти отличия связаны с разными по времени механизмами алмазообразования. Алмазы, изготовленные в лаборатории, демонстрируют неравномерное распределение кривой среднего арифметического значения частоты для всех образцов в диапазоне частот. У природных алмазов среднее арифметическое значение частоты описывается гладкой S-образной функцией.
Методом высокотемпературного (800 оС) твердофазного (одноступенчатого и двухступенчатого) отжига на кремниевых подложках с ориентацией (111) сфор-мированы поликристаллические и ориентированные пленки дисилицида бария (BaSi2) толщиной до 100 нм. Однофазность пленок и их оптическая прозрачность ниже 1,25 эВ доказана по данным рентгеновской дифракции и оптических спектро-скопических методов. Установлено, что ориентированные пленки BaSi2 проявляют преимущественную ориентацию кристаллитов [(301), (601)] и [(211), (411)] параллельных плоскости (111) в кремнии. В ориентированных пленках обнаружены проколы, плотность которых и размеры уменьшаются при увеличении времени осты-вания после отжига при 800 оС. Расчет межплоскостных расстояний в решетке BaSi2 для выращенных пленок показал сжатие объема элементарной ячейки на 2,7 % для поликристаллической пленки, а для ориентированных пленок BaSi2 на: 4,67 % (10 минут остывания) и 5,13 % (30 минут остывания). При исследовании спектров комбинационного рассеяния света с изменяемой мощностью лазерного излучения установлено, что наибольшей устойчивостью обладают ориентированные пленки BaSi2, которые перспективны для создания солнечных элементов на кремнии. Определена максимальная плотность мощности лазерного луча (3109 Вт/м2), которая не приводит к началу разрушения данных пленок.
Выполнено исследование амплитудного распределения микроплазменных импульсов при одновременной реализации на лавинном фотодиоде режима счета фотонов и токового режима работы. Режимы работы реализованы при постоянном напряжении питания лавинного фотодиода, превышающем напряжение пробоя его p–n-перехода. Оценено влияние на амплитуду микроплазменных импульсов величины напряжения питания лавинного фотодиода и интенсивности оптического излучения.
В работе рассмотрена модель глобальной электрической цепи Земли (ГЭЦЗ), которая неразрывно связана с процессами в космической плазме. Наша планета Земля окружена космической плазмой, состоящей из электронов, ионов и отрицательно заряженной пыли. Пыль беспрепятственно проникает через магнитное поле и атмосферу и заряжает поверхность Земли отрицательно. Стационарное электрическое состояние достигается при равенстве тока отрицательной пыли и тока положительно заряженных ионов, ускоренных из окружающей плазмы. Положительные ионы проникают в атмосферу через северные и южные широты до высот порядка 100 км, где они уже незамагничены и могут двигаться вдоль Зем-ной поверхности, осуществляя дополнительную ионизацию аномальной структуры Е-слоя, создавая ток «ясной» погоды (порядка 1500 ампер). Ток «ясной» погоды равномерно оседает на отрицательно заряженную поверхность Земли. Используя средний поток пыли на Землю и величину тока «ясной» погоды получено, что средний размер пылинки rn 410-7 м, масса mn 510-17 кг и заряд Qn 10-16 Кл. В работе также рассматриваются вопросы образования, зарядки и разрядки облаков, а также причины влияния космической пыли на погоду Земли.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400