Отчет по технологической практике (Отчет по практике РЛ3)

7

Московский Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана

Отчет по технологической практике

студентки Брытковой Т.В.

преподаватель Родионов Е. М.

Москва, 2010 год.

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………….3

Теоретическая часть …………………………………………………………………………….4

Основные виды приборов, работающих в ИК-диапазоне………………………………….4

1. Тепловизоры

2. Теплопеленгаторы

3. Приборы, регистрирующие излучение лазера

Понятие о позиционном допуске……………………………………………………………8

Практическая часть………………………………………………………………………………9

Введение

Практика проходила в период с 5 по 31 июля 2010 года в НТЦ №7 ГНЦ РФ ФГУП «НПО «Орион».

ФГУП «НПО «Орион» разрабатывает и производит:

• фотоприемники и фотоприемные устройства (в том числе многорядные и матричные) для широкой области спектра - от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной (от 0,2 до 14 мкм) на основе различных полупроводниковых материалов (GaP, Si, Ge, InGaAs, PbS, PbSe InSb, HgCdTe);

• микроэлектронные схемы считывания, усиления и обработки фотосигналов (в том числе для работы при криогенных температурах);

• технологические устройства для ионно-плазменной обработки поверхности, нанесения тонкопленочных покрытий различного типа, ионного травления тонкопленочных покрытий и электронно-лучевой сварки.

Фотоэлектрические полупроводниковые приемники оптического излучения - приборы, регистрирующие оптическое излучение и преобразующие его в электрический сигнал. Фотоприемники являются основным элементом любой оптико-электронной системы. Матричные фотоприемные устройства с числом фоточувствительных элементов в фотоприемниках, превышающим сотни тысяч, позволяют значительно повысить точность и увеличить радиус действия оптико-электронных систем.

ФГУП «НПО «Орион» за 60 лет разработал и изготовил несколько сотен типов фотоприемников (ФП) и фотоприемных устройств (ФПУ) для всего спектра оптиче­ского диапазона на основе различных полупроводниковых материалов. ФП и ФПУ нашли применение во многих областях науки и техники.

Следует отметить широкое использование разработанных ФП и ФПУ в таких областях как медицина, ядерная энергетика, обнаружение тепловых потерь в линиях электропередач, зданиях, трубопроводах; поиск полезных ископаемых, контроль промышленных процессов, обнаружение пожаров борьба с преступностью и терроризмом; охрана границ, участие в операциях спасения и поиска людей в аварийных ситуациях и во время стихийных бедствий и многое другое.

Практику, проходившую на ФГУП «НПО «Орион» условно можно разделить на 2 части – теоретическую и практическую.

Теоретическая часть

Теоретическая часть практики заключалась в посещении экскурсии по предприятию (музей, научно-исследовательский центр, отдел, в котором я проходила практику), а так же в прослушивании краткого курса лекций.

В ходе курса лекций были изучены такие вопросы, как основные законы теплового излучения тел, основы теории инфракрасного излучения, были рассмотрены различные приемники излучения, работающие в инфракрасной области спектра. Так же были рассмотрены основные типы приборов, работающие в инфракрасной области спектра. Была произведена классификация приемников излучения, а так же изучены их основные характеристики.

Приемники излучения

Все приемники излучения можно разделить на 2 типа

- изменяющие свои свойства под действием теплового излучения (они и применяются в ИК технике)

-квантовые приемники излучения – на основе фотоэффекта

Приемники первого типа в свою очередь тоже можно разделить на 2 типа:

1) под действием тепла приемник излучения меняет свое сопротивление;
2) пироэлектрики – накапливают на своей поверхности заряд.

Квантовые приемники излучения делятся на 2 типа:

1) фоторезисторы;

2) фотодиоды.

Так же в ходе практики были рассмотрены материалы, из которых изготавливаются квантовые приемники излучения для работы в тепловизионных приборах.

Тепловизоры.

Применяются для визуализации ИК изображения и представления его на экране компьютера или индикатора. Показывают тепловое распределение по поверхности. По назначению тепловизоры делятся на 2 типа:

1) для получения теплового изображении;

2) радиометры – предназначены для измерения температуры наблюдаемой сцены.

Основными характеристиками тепловизоров являются

• спектральный диапазон ( есть приборы, работающие в диапазонах 3 – 5 мкм и 8 – 12 мкм)

• характеристика NETD - минимально различаемая разность температур.

• ТЧХ – температурно-частотная характеристика (эта характеристика в ИК оптике является аналогом частотно-контрастной характеристики для приборов, работающих в видимой части спектра)

• Мгновенное поле зрение прибора. Эта характеристика является важной при расчете допусков на механическую часть прибора

Существует несколько принципиальных схем тепловизоров, в зависимости от применяемого приемника излучения. В начале существовали только одноэлементные приемники. Чтобы получить всю картинку необходимо осуществлять сканирование. Потом появились «линейки». Чтобы «линейкой» получить полное изображение, нужна схема с качающимся зеркалом (см. рис 1) или с зеркальным барабаном (см. рис.2)

Рис. 1

Рис. 2

Практическая часть

Моя практика заключалась в изучении работы электронно-лучевого микроскопа.

Электронный микроскоп - прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 10⁶ раз) увеличенного изображения объектов, в котором вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30—100 кЭв и более) в условиях глубокого вакуума. Физические основы корпускулярно-лучевых оптических приборов были заложены в 1834 Гамильтоном, установившим существование аналогии между прохождением световых лучей в оптически неоднородных средах и траекториями частиц в силовых полях. Целесообразность создания электронного микроскопа стала очевидной после выдвижения в 1924 гипотезы о волнах де Бройля, а технические предпосылки были созданы немецким физиком X. Бушем, который исследовал фокусирующие свойства осесимметричных полей и разработал магнитную электронную линзу (1926). В 1928 немецкие учёные М. Кнолль и Э. Руска приступили к созданию первого магнитного просвечивающего электронного микроскопа и спустя три года получили изображение объекта, сформированное пучками электронов. В последующие годы были построены первые растровые электронные микроскопы, работающие по принципу сканирования (развёртывания), т. е. последовательного от точки к точке перемещения тонкого электронного пучка (зонда) по объекту. К середине 1960-х гг. растровые микроскопы достигли высокого технического совершенства, и с этого времени началось их широкое применение в научных исследованиях. Просвечивающее микроскопы обладают самой высокой разрешающей способностью, превосходя по этому параметру световые микроскопы в несколько тыс. раз. Т.е. предел разрешения, характеризующий способность прибора отобразить раздельно мелкие максимально близко расположенные детали объекта, у ПЭМ составляет 2—3 . При благоприятных условиях можно сфотографировать отдельные тяжёлые атомы. При фотографировании периодических структур, таких как атомные плоскости решёток кристаллов, удаётся реализовать разрешение менее 1 . Столь высокие разрешения достигаются благодаря чрезвычайно малой длине волны де Бройля электронов (см. Дифракция частиц). Оптимальным диафрагмированием [см. Диафрагма в электронной (и ионной) оптике] удаётся снизить сферическую аберрацию объектива (влияющую на PC Э. м.) при достаточно малой дифракционной ошибке. Эффективных методов коррекции аберраций в Э. м. (см. Электронная и ионная оптика) не найдено. Поэтому в ПЭМ магнитные электронные линзы (ЭЛ), обладающие меньшими аберрациями, полностью вытеснили электростатические ЭЛ. Выпускаются ПЭМ различного назначения. Их молено разделить на 3 группы: Э. м. высокого разрешения, упрощённые ПЭМ и Э. м. с повышенным ускоряющим напряжением.

ПЭМ с высокой разрешающей способностью (2—3 Å) — как правило, универсальные приборы многоцелевого назначения. С помощью дополнительных устройств и приставок в них можно наклонять объект в разных плоскостях на большие углы к оптической оси, нагревать, охлаждать, деформировать его, осуществлять рентгеновский структурный анализ, исследования методами электронографии и пр. Ускоряющее электроны напряжение достигает 100—125 кв, регулируется ступенеобразно и отличается высокой стабильностью: за 1—3 мин оно изменяется не более чем на 1—2 миллионные доли от исходного значения. Изображение типичного ПЭМ описываемого типа приведено на рис. 1. В его оптической системе (колонне) с помощью специальной вакуумной системы создаётся глубокий вакуум (давление до 10—6 мм рт. ст.). Схема оптической системы ПЭМ изображена на рис. 2. Пучок электронов, источником которых служит накалённый катод, (формируется в электронной пушке и затем дважды фокусируется первым и вторым конденсорами, создающими на объекте электронное «пятно» малых размеров (при регулировке диаметр пятна может меняться от 1 до 20 мкм). После прохождения сквозь объект часть электронов рассеивается и задерживается апертурной диафрагмой. Нерассеянные электроны проходят через отверстие диафрагмы и фокусируются объективом в предметной плоскости промежуточной линзы. Здесь формируется первое увеличенное изображение. Последующие линзы создают второе, третье и т. д. изображения. Последняя проекционная линза формирует изображение на флуоресцирующем экране, который светится под воздействием электронов. Увеличение Э. м. равно произведению увеличений всех линз. Степень и характер рассеяния электронов неодинаковы в различных точках объекта, т. к. толщина, плотность и химический состав объекта меняются от точки к точке. Соответственно изменяется число электронов, задержанных апертурной диафрагмой после прохождения различных точек объекта, а следовательно, и плотность тока на изображении, которая преобразуется в световой контраст на экране. Под экраном располагается магазин с фотопластинками. При фотографировании экран убирается, и электроны воздействуют на фотоэмульсионный слой. Изображение фокусируется плавным изменением тока, возбуждающего магнитное поле объектива. Токи др. линз регулируют для изменения увеличения Э. м.