|
|
Структура двухспектрального микроболометрического приемника в 500-кратном увеличении. |
|
Два года назад инженеры и специалисты конструкторского бюро «АСТРОН» завершили разработку и освоение в производстве отечественных микроболометрических матричных детекторов на основе оксида ванадия с длиной волны тепловизионного излучения от 7 до 14 мкм. Данный диапазон излучения характерен для теплых предметов, имеющих температуры, близкие к температуре человеческого тела, поэтому применяется в тепловизионных приборах для обнаружения и распознавания людей. |
Однако существуют некоторые задачи, требующие применения другого тепловизионного спектра – в области длин волн 3-5 мкм. Этот диапазон характерен для охлаждаемых тепловизоров и, соответственно, неохлаждаемыми микроболометрическими матрицами не детектируется. К примеру, работа в условиях пустыни, регистрация факела полета ракеты, обнаружение летающих объектов по раскаленному выхлопу газов. Применение в этих случаях охлаждаемых тепловизоров в большинстве своем невозможно по причинам больших габаритов, сложности процесса охлаждения фотоприемных устройств, ограниченным ресурсом и высокой стоимостью. Возникает необходимость иметь второй полноценный тепловизионный канал (читай, тепловизор) диапазона 3-5 мкм, что в дополнение к используемому тепловизионному каналу на диапазон 7-14 мкм приводит к значительному увеличению массы и габаритов прибора.
Тенденции последних лет в развитии оптико-электронных приборов ночного видения и тепловизионных приборов определяют необходимость иметь многоспектральные приборы не только для разведки и обнаружения цели, но и для прицельной стрельбы. Создание матричного микроболометрического приемника на одном кристалле, чувствительного в двух областях спектра (3-5 мкм и 7-14 мкм), имеет существенное значение для разработки перспективных многоспектральных тепловизионных приборов.
До сих пор ни одной компании в мире не удавалось решить эту задачу, пока в 2018 г. специалисты ОКБ «АСТРОН» не завершили разработку двухспектрального матричного микроболометрического детектора форматом 640x480 пикселей, чувствительного в двух тепловизионных спектрах – 3-5 мкм и 7-14 мкм. Конструктивно он представляет собой массив пикселей, размещенный на подложке со схемой управления и считывания показаний пикселей. Фактически – это мембрана, подвешенная в вакууме над зеркалом, образующая оптический резонатор на необходимую длину волны. Сложная структура мембраны из трех слоев: нитрида кремния, оксида ванадия и металла V и VI группы, позволяет настроить детектирование на два спектра излучения. Разработанный в АО «ОКБ «АСТРОН» технологический процесс состоит из осаждения пленок, фотолитографии и последовательного травления и позволяет обрабатывать пластины от 25 до 150 мкм. Минимальные линейные размеры микроэлементов составляют 0,6 мкм, а толщина пленок микроболометров – менее 10 нм. При испытаниях опытных образцов первых двухспектральных приемников выявлено важное и весьма положительное их качество – увеличение интегральной чувствительности в диапазоне спектра 3-14 мкм. Большинство приемников показывают интегральную чувствительность лучше чем 30 мК, что также позволяет значительно улучшить показатели приборов.
На основе двухдиапазонного матричного микроболометрического приемника в ОКБ «АСТРОН» разработан тепловизионный модуль с электронной обработкой сигнала и целая линейка объективов для применения в перспективных оптико-электронных приборах. Серийное производство двухспектральных модулей запланировано на 2019 г.
Вадим Валерьевич СТАРЦЕВ – главный конструктор АО «ОКБ «АСТРОН»
АО «ОКБ «АСТРОН»
Россия, 140080, Московская область,
г. Лыткарино, ул. Парковая, 1
Тел.: +7 (495) 215-13-82