1. Показатели ИКР. Приемники излучения средств
ИКР.
Приёмники преобразуют излучение в электрический сигнал, обеспечивающий автоматизацию процесса регистрации. Они строятся, в основном, на основе внутреннего фотоэффекта ( генерация свободных р-n пар под действием фотонов)
Распространены:
Температурная чувствительность (разрешение), достигаемое в приёмниках, составляет ~ 0.1 Со
В ИК диапазоне основныи типами приёмников являются фоторезисторы(рис.4.7) и ПЗС(рис.4.8).
Рис.4.7 Зависимость R =f (E) для фоторезистора
Спектральная чувствительность ФР зависит от материала и является высокой, например для ФР на основе сульфида свинца S @ 103 Ом/лк, инерционность t @ 10-4 с ( велика – недостаток )
Пироэлектрики – кристаллические диэлектрики на поверхности которых при изменении tо появляются электрические заряды: q = cST, где c- коэффициент, S –площадь, Т – температура. t ³ 1пс – самые быстродействующие.
Очень широко распространены фотоприемники на основе ПЗС(рис.4.8). Фотокатод представляет (линейку) матрицу из ячеек с МОП –структурами и прозрачными токопроводящими электродами.
а б
Рис. 4.8 Элементы фотоприемника на основе ПЗС:
а-структура ячейки ПЗС, б-фрагмент ПЗС.
Размер ячейки соответствует размерам элемента изображения. Под действием света в приповерхностном слое полупроводника образуются р-n пары. Электроны отталкиваются полем затвора, дырки накапливаются в потенциальных ямах. Если освещенность разных участков разная, то разные заряды под затворами образуют потенциальный рельеф, соответствующий изображению. Считывание зарядов, образующихся в каждой ячейке ПЗС под действием света, производится путем последовательного перекачивания зарядов из ячейки в ячейку под действием управляющих сигналов, подаваемых на электроды. В результате на выходе ПЗС образуется последовательность электрических сигналов, амплитуда которых соответствует значению заряда на ячейках мишени.
Особенностью применения приёмников на основе ПЗС в ИК диапазоне является влияние фонового излучения Земли (он велик по сравнению с ВДДВ), заключающегося в недостаточном времени экспозиции для заполнения фонового заряда. Поэтому необходимо либо проводить съёмку рано утром, либо охлаждать приёмник до 70оК.
Показатели ИКР:
1.Спектральная чувствительность определяется типом фотокатода ( рис.4.9;рис.4.10)
Рис.4.9 Спектральная чувствительность фотокатодов электронно-оптических
преобразователей:1 - приборы ночного видения с подсветкой;
2 - бесподсветные приборы; 3 - чувствительность глаза
Рис.4.10 Спектральная чувствительность фотосопротивлений:
1 - сернисто- свинцового; 2 - селенисто-свинцового;
3 - сурьмяно-индиевого; 4 – германиевого
2. Увеличение ПНВ Г = , Гэл – кратность ( увеличение ЭОП, электронное )
Видимый угловой размер , (Угол мин.)
3.Разрешающая способность – минимальный угол, при котором различаются близко расположенные точки ( линии) контура
Для ПНВ: , (угол мин.) Здесь Rэ – разрешающая способность ЭОП ( лин/мм); Rэ ~ 50 лин/мм; Гэл ~ 0.6.
Для тепловизора:, ( угол мин.) , d – диаметр приёмной площадки фоторезистора (ПЗС)
4. Контрастность изображения.
, где Втем – темновая яркость (эквивалентна влиянию дымки) обусловлена свечением экрана ЭОП при отсутствии облучения.
5.Порог чувствительности (для
тепловизора)
Это минимальная облученность, которую может обнаружить приёмник.
, где d и dопт - диаметры приёмной площадки фоторезистора ( ПЗС) и оптической системы;
tопт – прозрачность оптики
Eоmin – порог чувствительности приёмника к излучениям с tо при отсутствии оптики.