Файл: Левитин И.Б. Инфракрасная техника.pdf

дифракцией. С хорошим приближением линейное разрешение Л/Ѵ

142

до 100 линий и более; оптическое увеличение 7,6 — 14; глубина резкости + 20 мкм.

На рис. 70 показаны термограмма (а) и обычная микро­ фотография (б) (при увеличении 10х ) транзистора 5—А, рассеивающего мощность 2 Вт, а на рис. 71 — термограмма

(а) и обычная микрофотография (б) (при увеличении 50х ) интегральной схемы с поверхностью 1 X 1 мм2 . Белые об­ ласти на термограммах показывают участки с наибольшим излучением. Если известны коэффициенты излучения эле­ ментов объекта, то при использовании серой шкалы могут быть определены значения температуры в отдельных точ­ ках.

27. Приборы со сканированием электронным лучом (инфракрасный видикон] [52]

Телевизионная передающая трубка типа видикон, схема которой показана на рис. 72, имеет чувствительную к ин­ фракрасным излучениям поверхность (мишень) 4 в виде тонкой полупроводниковой пленки 3 с высоким темновым сопротивлением, нанесенной на полупрозрачной проводя­ щей подложке 2 и на прозрачном окне из сапфира /. На про­ тивоположном конце трубки находится катод — электрон­ ная пушка 7, испускающая пучок электронов (электронный луч) со сравнительно небольшой скоростью. Электроны, возвращающиеся с мишени 4, попадают в коллектор 6 (электронный умножитель, основанный на вторичной эмис­ сии), расположенный коаксиально с пушкой. Фокусировка электронного луча осуществляется осевым магнитным по­ лем, создаваемым катушкой 9, внутри которой располо­ жена трубка. Отклонение луча при сканировании мишени создается системой отклоняющих колец 5 и 8, образующих поле, перпендикулярное к лучу.

Инфракрасный видикон действует так: вначале, когда трубка находится в темноте, малый элемент чувствитель­ ного слоя, на который попадает в данный момент электрон­ ный луч, под его воздействием получает нарастающий отрицательный заряд, уравнивающийся с потенциалом катода (электронной пушки). Электроны с получившего отрицательный заряд элемента'полупроводниковой поверх­ ности возвращаются обратио^и собираются коллектором умножителя. Как только в процессе сканирования элек-

144

тронный луч смещается с данного элемента чувствительного слоя, темновой ток, протекающий между проводящей под­

Положительная подзарядка элемента слоя продолжается до тех пор, пока электронный луч не вернется в процессе

1500В

Рис. 72. Схема инфракрасного видикона

При инфракрасном облучении мишени элемент ее по­ верхности, имеющий более высокую энергетическую ос­ вещенность, благодаря проводимости фотослоя успевает зарядиться до более высокого положительного потенциала за время, пока электронный луч, сканирующий мишень, вернется к этому элементу (за время кадра). Следовательно, когда электронный луч проходит по этому элементу и воз­ вращает его к равновесию (к потенциалу катода), в луче компенсируется за счет положительного заряда элемента большее число электронов и меньшее число электронов возвращается к коллектору. Таким образом, ток коллек­ тора, изменяющийся при сканировании мишени, будет зависеть в каждый момент от энергетической освещенности того элемента мишени, который сканируется в этот момент; при этом меньшие значения тока коллектора будут

145

соответствовать большим освещенностям, а большие — меньшим освещенностям. Ток коллектора является видео­ сигналом, создающим после усиления на экране ЭЛТ ви­ димое изображение, соответствующее инфракрасному изо­ бражению наблюдаемого объекта, сфокусированному на

красного видикона, показанное на рис. 73, определяется главным образом чувствительностью РЬО и имеет макси­ мум в видимой части спектра. Однако имеется и второй, меньший максимум около 2,1 мкм, определяемый чувстви­ тельностью PbS; он и используется для получения инфра­ красного изображения объектов, нагретых до 150° С и выше, по их собственному излучению.

В настоящее время ведутся разработки мозаичных по­ лупроводниковых систем, которые должны заменить ви­ дикон в камере для получения инфракрасного изображе­ ния. Так, в США фирмой «Вестингауз электрик» [17] из­ готовлено воспринимающее устройство, представляющее, тонкую кремниевую пластинку площадью 6,4 см2 , состоя-"' щую из 2500 элементарных микроплощадочек, включаемых попеременно по сигналам простого логического счетного устройства. Каждый отдельный элемент собран на трех­ слойном фототранзисторе, управляющем протекающим че- 4

146

рез него током. Ток в свою очередь модулируется инфра­ красным излучением, падающим на каждый элемент. Вы­ ходной сигнал каждого элемента усиливается видеоусили­ телем и подается на экран ЭЛТ. Предполагается, что в даль­ нейшем на площадке таких же размеров будет размещаться до 40 тысяч чувствительных элементов мозаики, что будет соответствовать разложению кадра на 200 строк.

28. Приборы со сканированием световым пучком (термикон) [33]

Термикон представляет собой инфракрасный преобра­ зователь изображения — вакуумную трубку, схема ко­ торой показана на рис. 74. Внутри трубки расположен фо-

щим электроны слоем, интенсивность эмиссии которого зависит от температуры.

Объектив 01, направляет инфракрасные излучения от наблюдаемого объекта через прозрачное для них окно трубки на поглощающую поверхность пленки Я , в плоско­ сти которой создается тепловое изображение объекта.

147

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Интегральные коэффициенты излучения (еГ) некоторых материалов (по М. А. Брамсону)

149