Ллойд Дж. Системы тепловидения (1978) (1095910), страница 49
Текст из файла (страница 49)
С помощью этого прибора не удалось получить удовлетворительного иаображения из-за слишком большого раэмытия последнего, обусловленного тепловой проводимостью пленки. В так называемом паниконе фирмы «Гретаг» (251 эта проблема решена путем нагревания пленки только в дискретных точках двумерной картины, для чего используется маска в виде сетки, изолирующая малые участки пленки. Все упомянутые приборы обладают недостатками, связанными с тем, что зто тепловые приемники, т.
е. образование изображения зависит от создаваемой излучением раэности температур на чувствительной поверхности. При использовании чувствительных к теплу поверхностей возникает ряд серьезных проблем: 1. Необходимость обеспечения высокой тепловой чувствительности поверхности делает ее весьма восприимчивой к излучению корпуса прибора и требует изоляции поверхности от всех тепловых источников, кроме рассматриваемой картины. 2. При воспроизведении изображения движущихся объектов требуется малая постоянная времени, для чего необходима быстрая передача тепла по поверхности. Последнее требование несовместимо с требованием ограничения рассеяния иэображения для обеспечения высокого разрешения. 3. Контрасты обычно получаются низкими, поскольку не существует простых способов вычитания фона.
4. На относительно большой чувствительной поверхности трудно обеспечить равномерную чувствительность, и поэтому часто появляется паразитная модуляция. 8.8. Инфракрасные полупроводниковые видиконы Более совершенные телевизионные передающие трубки вытеснили механические сканирующие системы в телевидении. Это воодушевило многих исследователей попытаться сделать нечто подобное с системами г'ЫВ, однако до сих пор достигнутые успехи невелики. Самая трудная проблема связана с тем, что высокие уровни потоков излучения от фона в далекой инфракрасной области спектра в наземных условиях приводят к насыщению генерирующих заряды чувствительных поверхностей и обеднению электронами считывающих пучков, и в результате требуется вычитание фона.
Это означает, что большинство схем с видиконами сможет успешно работать только на холодных фонах, например на фоне космоса. Другая серьезная проблема состоит в том, что видиконы, линейно преобразующие поток теплового излучения нли поток квантов в электрические сигналы, должны обладать очень высокой ТИПЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМ однородностью чувствительности, чтобы избежать паразитной модуляции, как уже указывалось в равд. 8.6. К настоящему времени разработаны четыре типа инфракрасных полупроводниковых нидиконов. Сообщение об одной из ранних разработок Редингтона и ван Гердена ~261 появилось в 1959 г.
Упомянутые авторы исследовали мишени из фотопроводящих материалов (кремния и германия с примесями), работающих при низких температурах. Мишени из кремния, легированного золотом, дали наилучшие результаты, однако спектральная чувствительность ограничивалась длиной волны 2 мкм, и достаточно высокой чувствительности получить не удалось. В 1962 г. Хейман и Кунце [27) сообщили о резистроне — инфракрасном видиконе с граничной длиной волны спектральной характеристики 2 мкм. В резистроне использовалась мишень из сульфида свинца. Для получения удовлетворительного иэображения требовался дополнительный осветитель мощностью '1,5 кВт. Берт и Бриссо 1281 в 1969 г. описали две телевизионные трубки со спектральной чувствительностью, ограниченной длиной волны 2 мкм.
В первой использовалась фотопроводящая мишень из РЬБ — РЬО, а во второй — мозаика из германиевых фотодиодов. Обе трубки надо было охлаждать, а для получения удовлетворительного иэображения требовалось дополнительное освещение рассматриваемой картины. В 1971 г. Ким и Даверн !291 продемонстрировали возможности использования одномерной н двумерной мозаик иэ фотодиодов на основе арсепида индия со спектральной чувствительностью от 2,5 до 3,4 мкм.
Диммок !30! сделал обзор большинства упомянутых работ и провел сравнительный анализ некоторых гипотетических телевизионных трубок и обычных систем Р11В для разных уровней потока излучения от фона. Он рассмотрел как видиконы с мозаиками в виде линеек и механическим сканированием, так и видиконы с двумерными мишенями и сделал следующие теоретические выводы: 1. Видикон с одномерной мозаикой-линейкой будет удовлетворительно работать на земных фонах как в диапазоне 3 — 5 мкм, так и в диапазоне 8 — 14 мкм. 2. Видиконы с двумерной мозаикой или с непрерывной чувствительной поверхностью и с неравномерностью чувствительности не более 0,04% будут хорошо работать па земных фонах в диапазоне 3 — 5 мкм, а в диапазоне 8 — 14 мкм работать не смогут. 3.
На холодных космических фонах видиконы с двумерной мишенью будут работать лучше, чем видиконы с одномерной линейкой чувствительных элементов и обычные сканирующие системы. З1-озфз 322 ГЛАВА З Диммок предложил вычитать фон, используя расфокусированный электронный пучок для равномерного снятия заряда с мишени или применяя фотопроводящие мишени, явля4ощиеся одновременно фотоэмиттерами. 8.9.
Пироэлектрические видиконы Пироэлектрические материалы обладают свойством изменять свою электрическую поляризацию при изменении температуры. Томпсет [31! описал использование пироэлектрических свойств триглицинсульфата (ТГС) для создания инфракрасного видикона. В предложенной им схеме монокристалл ТГС электрически поляризуется под действием приложенного постоянного электрического поля.
Лицевая поверхность кристалла покрывается тонким проводящим слоем, потенциал которого поддерживается постоянным. Падающее тепловое излучение вызывает изменение поляризации, в результате чего возникает соответствующим образом распределенная разность потенциалов между проводящей поверхностью и тыльной непроводящей поверхностью. Тыльная поверхность сканируется электронным лучом, электроны вносят заряд, нейтрализующий разность потенциалов. Ток луча в функции положения луча является аналогом тепловой картины. Поскольку пироэлектрический видикон — тепловой прибор, перед каждым новым кадром должна быть восстановлена однородная температура чувствительного слоя, чтобы устранить смазывание изображения. В пироэлектрическом видиконе Томпсета для этой цели используется механическая заслонка, обеспечивающая восстановление исходной температуры кристалла ТГС в промежутке между кадрами.
По заключению Томпсета можно получить разрешаюшую способность 104 элемент/смз и тепловую чувствительность 1'С при частоте кадров 10 Гц. 8.10. Электронно-оптические преобразователи Было предпринято несколько попыток разработать чувствительные в инфракрасной области спектра трубки по образу электронно-оптических преобразователей изображения, отличающихся простотой в работе. Гарбуни и др.[32! описали трубку, названную фототермическим преобразователем изображения (термиконом). В этом тепловом приборе бегущий световой луч используется для возбуждения фотоэлектронной эмиссии с тонкого фотокатода, расположенного в фокальной плоскости инфракрасного объектива. Термикон работал с телевизионной кадровой частотой и имел хорошую разрешающую способность, но минимально обнаруживаемая разность температур для больших объектов составляла лишь 10' С.
В статье [32! приведен анализ предельных возможностей тсрмикопоз. 323 ТИПЫ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМ Офан и др. )33) рассмотрели трубку, названную «сервал» и представляющую собой тепловой преобразователь изображения, в котором используется возбуждаемая ультрафиолетовым излучением фотоэлектронная эмиссия с фотопроводящего катода для получения видимого изображения на флуоресцирующем экране. Ульмер )34) описал тепловой прибор, в котором изменения температуры тонкой масляной пленки вызывают изменения отражательной способности, которые обнаруживаются при освещении.
Шуассер и Высочанский )35] разработали тепловой преобравователь изображения — трубку под названием «болокон». В этом приборе фотоэлектронная эмиссия с фотокатода, нанесенного на тонкое полупроводящее стекло, возбуждается ультрафиолетовым излучением. Мортон и Форге )36) описали фотопроводящий чувствительный слой из сульфида свинца, используемый в преобразователях изображения.
8Л 1. Лазерный параметрический преобразователь изображения с повышением частоты Преобразование с повышением частоты представляет собой метод, в котором инфракрасное излучение смешивается с когерентным излучением гетеродина в оптически нелинейном материале.
В результате получается видимый свет, пространственно промодулирозанный так же, как инфракрасное излучение. Электромагнитная теория преобразования с повышением частоты описана Яривом )37) и здесь не приводится. Лазерное параметрическое преобразование с повышением частоты возможно только в таких оптических кристаллах, которые не обладают симметрией инверсии, так что электрическая восприимчивость кристалла нелинейна. В этом случае электрическое поле внутри кристалла вызывает электрическую поляризацию, пропорциональную квадрату напряженности поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
