我国红外天文学发展的十年

回顾了十年来我国红外天文学的进展,介绍了各种红外天文仪器在我国的研制与应用,列举了我国红外天文观测的主要成果,并探讨了今后我国进一步发展用于天文目的的红外探测器及红外天文仪器的必要性。     

基于天体红外测量的蒙气差计算方法

到达地球表面的天体红外辐射由地球表面的红外“窗口”形成一个特殊的波段。因为大气层的折射，天体红外辐射信号的传播路径为曲线，即天文观测中的蒙气差现象。利用天文观测进行舰船定位，历来倍受各国重视。由于可见光波段极易受到大气云雾的遮挡，无法实现“全天候”天文观测，红外天文观测定位便受到关注。对天体的红外观测能确定天体在天球上的位置，或通过观测红外天体进行天文定位时，须考虑大气对红外波段的折射影响，文中提出了观测天体红外信息的蒙气差ρ的理论计算和修正方法，具有一定的实用性。     

航天遥感红外探测器需求与发展北大核心CSCD

航天红外遥感已广泛地应用于军事国防、大气探测、水体探测、资源探测和空间天文观测等领域,航天遥感红外探测器是遥感载荷的核心器件。本文对航天遥感红外探测器需求的关键指标进行了分析,将航天遥感红外探测器分为成像类、光谱类和天文探测类,并介绍了三类探测器的特点和发展现状。     

用于天文观测的先进红外焦平面技术

红外谱段的天文观测,对知悉太阳构成、探索隐藏宇宙、获取丰富的谱特征以及追溯宇宙早期生命等天文问题的研究具有非常重要的意义［1］。但对于覆盖1 μm~x mm非常宽泛谱段的探测,需要运用不同类型的红外探测阵列技术。目前,满足1 μm至毫米波段探测要求的多种红外探测阵列的制作技术均已臻于成熟,包括：响应谱段1~5 μm的混合式结构的InSb和HgCdTe光伏阵列;响应谱段为5~28 μm的Si∶As杂质能带电导器件;响应远红外谱段的光导器件;响应亚毫米波及毫米波段的测辐射热计或者超导器件。20世纪80年代,人类第一次将红外焦平面阵列应用于天文探测以来,红外谱段的天文探测能力平均每7个月就增强1倍。本文通过阐述了国际上用于天文观测探测器阵列技术,探讨了其中的基本原则。希望能够提供更多的信息供研究人员参考。     

红外星表在地基红外辐射测量系统中的应用

国内已知的红外星库数量有限,辐射照度、覆盖波段范围小,分布密集度低,无法满足现有地基红外辐射测量系统天文标定的需要。根据系统的探测波段考察并选取IRAS、2MASS、WISE、AKARI 4个全空域巡天计划及其生成的红外星表。综合考虑大气弥散、大气衰减的影响,分析计算系统在短波红外1~3 m、中波红外3~5 m、长波红外8~10 m的极限探测能力及在对应点源星表中的最低可探测的星等。搜索选取可供系统观测的恒星,结果显示在短波选取4 599个恒星目标,中波选取125个恒星目标,长波选取1个恒星目标,为我国现有地基红外辐射测量系统天文标定及红外星表进一步应用提供理论依据。     

超流氦制冷系统在空间红外天文观测中的应用

阐述了空间红外天文观测的发展,针对其中较先进的两颗卫星(SIRTF和ASTRO-F),研究了其低温系统的构成,总结出了制冷的工作原理,指出了氦制冷在空间应用所存在的关键技术问题,并对其研究进行了展望。     

基于短波红外的天文检测系统研究与应用

首先本文介绍了天文导航的基本原理,然后提出利用短波红外技术检测星体图像, 在对星体图像进行小波变换的基础上,利用多尺度分析方法,确定图像自适应阈值,实现图像小波域的去噪,达到星体目标检测的目的,该方法能够更好地提高星体检测精度,从而提高系统设备的导航精度。通过试验验证表明,该系统检测精度满足试验测量要求。     

2013年的中国红外技术(上)

红外技术是一项典型的军民两用技术。2013年,国内研究人员发表了大量与红外技术相关的论文。以在军事上的应用或潜在应用为选择依据,对2013年国内学术期刊发表的与红外技术有关的699篇论文进行了归纳梳理和简要评述。这些论文内容涵盖探测器、光学系统、信号处理技术、制冷技术、红外导弹导引头、红外对抗、目标红外辐射特性、红外大气传输特性、红外场景仿真等各领域。从中可以看出近年来国内红外技术研究的发展趋势和状态。     

2013年的中国红外技术(下)

红外技术是一项典型的军民两用技术。2013年,国内研究人员发表了大量与红外技术相关的论文。以在军事上的应用或潜在应用为选择依据,对2013年国内学术期刊发表的与红外技术有关的699篇论文进行了归纳梳理和简要评述。这些论文内容涵盖探测器、光学系统、信号处理技术、制冷技术、红外导弹导引头、红外对抗、目标红外辐射特性、红外大气传输特性、红外场景仿真等各领域。从中可以看出近年来国内红外技术研究的发展趋势和状态。     

2013年的中国红外技术(中)

红外技术是一项典型的军民两用技术。2013年,国内研究人员发表了大量与红外技术相关的论文。以在军事上的应用或潜在应用为选择依据,对2013年国内学术期刊发表的与红外技术有关的699篇论文进行了归纳梳理和简要评述。这些论文内容涵盖探测器、光学系统、信号处理技术、制冷技术、红外导弹导引头、红外对抗、目标红外辐射特性、红外大气传输特性、红外场景仿真等各领域。从中可以看出近年来国内红外技术研究的发展趋势和状态。     

肖特基势垒红外焦平面技术研制动态

肖特基势垒红外焦平面阵列(SB-IRFPA)技术具有一系列独特的优点,其发展速度是目前各种焦平面阵列技术中最快的,本文综合评述肖特基势垒红外焦平面阵列技术的特点、结构形式、工作机理、目前在短波、中波和长波器件方面取得的进展,在量子效率改善方面采取的有效措施和阵列技术未来的发展趋势。     

新颖的Si_(1-x)Ge_x/Si异质结内光电发射长波红外探测器和焦平面阵列的发展

本文主要介绍新颖的Si_(1-x)Ge_x/Si异质结内光电发射长波红外探测器和焦平面阵列的现状、典型结构、性能参数及制备技术.     

微测辐射热计焦平面阵列CMOS读出技术研究

非致冷微测辐射热计探测器以其低价格，高可靠性和高性能能成为热像仪的首选。制作在硅衬底中的读出电路的设计直接影响到整个系统的性能。按读出方式来分，测辐射热计集成读出电路（ROIC）可分为顺序存取读出电路和随机存取读出电路，本文介绍了测辐射热计读出电路的设计原理。分别对两种读出方式作了分析，重点研究了顺序存取读出电路中的移位寄存器，提出了解决延迟的切实可行的方案。     

基于BP神经网络的IRFPA改进型非均匀性校正算法

提出了一种基于神经网络的红外焦平面阵列（Infrared Focal Plane Array,IRFPA）非均匀性自适应校正算法。首先,利用归一化思想对图像进行处理以利于选取迭代步长;其次,优化隐含层结构以获得更接近于真实信号的期望信号。实验结果表明,该方法在校正精毖、收敛速度和稳定性方面均优于传统的神经网络校正算法。     

Simulation of HgTe/CdTe interdiffusion using fundamental point defect mechanisms

A numerical model for interdiffusion in HgTe/CdTe systems based on fundamental point defect mechanisms has been developed. The model includes continuity equations for the flux of Hg and Cd on substitutional sites, cation vacancies, and Hg and Cd interstitials. Interdiffusion is modeled by simulating the coupled diffusion and interaction of these species. The Hg vacancy concentration used in the model was fit to measured hole data as a function of annealing temperature, Hg pressure, and composition. The Cd and Hg interstitial diffusion coefficients and concentrations were determined as a function of temperature and composition from low temperature Hg and Cd self-diffusion data. With this model, interdiffusion is simulated over a range of initial and annealing conditions. At high temperatures and/or Te saturated conditions, interdiffusion is dominated by diffusion via a vacancy mechanism. Interdiffusion is controlled by the flux of Cd interstitials at lower temperatures and/or higher Hg pressures.     

MBE HgCdTe:A Challenge to the Realization of Third Generation Infrared FPAs

叙述了围绕第三代红外焦平面的需求所进行的HgCdTe分子束外延的一些研究结果.75mm HgCdTe薄膜材料的组分均匀性良好,80K下截止波长偏差为0.1μm.对所观察到的HgCdTe表面缺陷成核机制进行了分析讨论,获得的75mm HgCdTe材料平均表面缺陷密度低于300cm-2.研究发现As的表面黏附系数很低,对生长温度十分敏感,在170℃下约为1×10-4.计算表明,As在HgCdTe中的激活能为19.5meV,且随(Na∑Nd)1/3的增大呈线性下降关系,反比系数为3.1×10-5meV·cm.实验发现Hg饱和蒸汽压下,对应不同的温度240,380,440℃,As在HgCdTe中的扩散系数分别为(1.0±0.9)×10-16,(8±3)×10-15,(1.5±0.9)×10-13cm2/s.采用分子束外延生长的HgCdTe材料已用于红外焦平面探测器件的研制,文中报道了一些初步结果.     

应对第三代红外焦平面技术挑战的HgCdTe分子束外延

叙述了围绕第三代红外焦平面的需求所进行的HgCdTe分子束外延的一些研究结果.75mm HgCdTe薄膜材料的组分均匀性良好,80K下截止波长偏差为0.1μm.对所观察到的HgCdTe表面缺陷成核机制进行了分析讨论,获得的75mm HgCdTe材料平均表面缺陷密度低于300cm-2.研究发现As的表面黏附系数很低,对生长温度十分敏感,在170℃下约为1×10-4.计算表明,As在HgCdTe中的激活能为19.5meV,且随(Na∑Nd)1/3的增大呈线性下降关系,反比系数为3.1×10-5meV·cm.实验发现Hg饱和蒸汽压下,对应不同的温度240,380,440℃,As在HgCdTe中的扩散系数分别为(1.0±0.9)×10-16,(8±3)×10-15,(1.5±0.9)×10-13cm2/s.采用分子束外延生长的HgCdTe材料已用于红外焦平面探测器件的研制,文中报道了一些初步结果.     

面向第三代红外焦平面的碲镉汞材料器件研究

文章叙述了第三代红外焦平面中所需求的碲镉汞分子束外延(MBE)的一些研究成 果。对GaAs、Si基大面积异质外延、表面缺陷抑制、p 型掺杂等MBE的主要难点问题进行了阐述。研究表明, 3 in材料的组分均匀性良好,组分x的偏差为0. 5%。晶格失配引发的孪晶缺陷可以通过合适的低温成核方法得到有效的抑制。在GaAs和Si衬底上外延的HgCdTe材料的(422) x射线衍射半峰宽( FWHM)的典型值为60～80arc·sec。大于2μm缺陷的表面密度可以控制在小于300cm- 2水平。研究发现As的表面黏附系数很低,对生长温度十分敏感,在170℃下约为1 ×10- 4。通过合适的退火,可以实现As的受主激活。采用碲镉汞多层材料已试制了长波n2on2p与p2on2n型掺杂异质结器件以及双色红外短波/中波焦平面探测器,本文报道了一些初步结果。     

红外焦平面阵列盲元检测技术研究

盲元的数量及其分布对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大.在给出盲元定义的基础上,对盲元的各种产生机理进行了分析,并给出了具体的盲元检测方法,为盲元补偿技术的研究提供了理论基础.     

基于FPGA的非致冷红外焦平面偏压稳定电路

温度变化对非致冷红外焦平面成像的均匀性有一定的影响。其中一个原因是,受温度 影响后,非致冷红外焦平面的偏置电压会变得不稳定,使焦平面输出产生微小偏差,从而降低成像质量。针对以 上问题,利用FPGA接收ADN2850输出反馈的方法,将数据与预设值进行比较,从而可以不断校正与预设值的差值, 使偏压电路保持了稳定,提高了红外焦平面的成像质量。该方法具有精度高和反应快的特点。