具有时间延迟和积分功能的HgCdTe扫描焦平面线列阵

俄罗斯RD&P Center ORION发展了一种基于平面HgCdTe光电二极管列阵和定制硅集成读出电路的焦平面列阵技术.做在碲镉汞液相外延层上的光伏探测器列阵以及硅读出电路是通过铟丘连接在蓝宝石互连衬底上的.冷却的硅读出电路是用n-MOS工艺制作的.本文描述了一些3μm～5μm和8μm～12μm时间延迟和积分(TDI)扫描红外焦平面线列的一般结构和发展结果,这些焦平面线列的规格分别为4×48、2×96、4×128和2×256.介绍了基于碲镉汞外延层的光伏型列阵的性能.描述了以TDI模式工作的混成焦平面列阵的测试方法及典型的调查结果.在8μm～12μm波长范围内,带四个TDI元件的4×48和4×128焦平面列阵的探测率高于(1～2)×1011cmW-1Hz1/2,带两个TDI元件的2×96和2×256焦平面列阵的探测率高于(7～10)× 1010cmW-1Hz1/2.     

128×128元红外凝视成象系统

本文简述在成功研制出国內首台应用焦平面技术的红外凝视式热象仪——IR-64N热象仪的基础上,采用机电部44所研制的128×128元硅化铂红外电荷耦合器件(PtSi IRCCD)、研制成功具有实用性的128×128元凝视成象系统,简述系统结构,给出系统性能指标和指出其应用前景。     

受生物启发的寻的器技术的最新发展

1引言 未来的光电系统将包含甚大规格的传感器,它们将把大量的数据输送给数字任务处理子系统.现在要获得128×128元的红外焦平面列阵已是轻而易举的事情,单色和双色规格的256×256元和512×512元的红外焦平面列阵最近也已得到验证.     

混合式红外成象器

这个红外成象器件是由一个InSb光电探测阵列和一个Si场效应晶体管(FET)开关阵列所组成。在Si薄片的上部,InSb形成一层薄片,每个InSb探测元和一个相应于Si开关元件下面的铟柱相连。如同128×128元阵列的FET开关一样,依次读出128×128元阵列光电探测     

256×256混合碲镉汞红外焦平面阵列

开发了混合碲镉汞256×256焦平面阵列,以满足高性能中波红外成象系统的灵敏度、分辨率及视场的需要。这种混合的探测器阵列制作在可减少或消除与硅读出电路热膨胀不匹配性的基片上。读出装置采用掩模加工的 CMOS开关场效应管电路,电路的电荷容量大于10~7个电子和有20MHz 数据率的单视频输出。这种大型凝视焦平面阵列具有高的量子效率、可调谐的吸收波长和宽的工作温度范围,大大优越于与其竞争的各种传感器。成熟的 PACE-1工艺采用蓝宝石探测器基片,已制作出256×256元中波红外阵列,在4.9μm 截止波长时,其实验室获得的平均 NETP 值为9mK,象元尺寸为40μm 和工作温度为80K。根均方探测器响应不均匀性小于4%,象元的输出大于99%。最新开发的PACE-3工艺用硅作探测器基片,完全消除了与硅读出电路的热不匹配性。一种640×480的混合阵列正在开发中。     

采用64元PbS探测器列阵的机载短波红外(SWIR)推扫成象系统

一些可靠的研究结果表明,在短波红外(SWIR)波段获得的数据将大大丰富遥感数据库的信息量。对于农业和地质的多种研究来说,需要的波段为1.55～1.75μm和2.08～2.35μm。可以预料,在未来的Landsat传感器中,将采用推扫线列技术来使系统获得高分辨率,提高系统的灵敏度和增加系统的可靠性。为获得实验室和野外实验的初期数据,我们设计了一个在短波红外波段工作的机载推扫成象系统。这个系统采用了一个64元、分两行交错排列的PbS探测器列阵,其工作温度为195K。该系统设计为装置在飞机上工作,视场角的最大宽度为19°,瞬时视场为5.8mrad,每个通道的光谱带宽为0.05μm,可提供2％数量级的NE△ρ。本文还讨论将用在未来的NASA航天飞行器的遥感仪器中的更先进的探测器列阵应达到的技术要求。     

一种新颖的基于MEMS技术的光读出热成像系统性能分析与制作

提出了一种新颖的光读出红外热成像系统设计 .该系统利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像 ,其核心部件是一个基于微电子机械技术 (MEMS)制作的法布里 泊罗 (Fabry Perot)微腔红外探测器列阵 (F PMCIRDA) .通过对Au/SiNx双材料体系的理论分析 ,得出了可动微镜的最大热 机械灵敏度、机械 光灵敏度及其温度响应分别为 6 .4 7× 10 -9m/K、1.5 3× 10 8m-1、2 .0 5× 10 -4.对系统噪声分析表明 :在目前的设计中 ,系统的噪声等效温差 (NETD)为 5 .1K ,而其极限值有望达到 5 8mK .采用体硅MEMS工艺 ,制作出了 5 0× 5 0的Fabry Perot微腔列阵 .实验表明 ,在红外辐射作用下 ,可动微镜有明显的位移 ,验证了工作原理     

64×64元InSb光伏红外探测器列阵性能表征

用改进的恒压微探针方法,对64×64元 InSb 凝视红外焦平面器件光伏探测器列阵芯片的性能进行了抽样检测和均匀性评价.测得典型64×64元 InSb 芯片的探测器平均零偏阻抗为42MΩ(90K),非均匀性为20%;平均1000K黑体响应率为2.8A/W,非均匀性为6.3%;电学串音率＜2%.讨论了性能异常芯片上存在的局部电学串音现象.     

用于SPITZER空间望远镜的红外列阵摄像机

红外列阵摄像机(IRAC)是Spitzer空间望远镜中的三台焦平面仪器之一。这是一台四通道摄像机,能够同时在3．6μm、4．5μm、5．8μm和8．0μm波长处获取宽带图像。四个通道成对地(3．6μm和5．8μm为一对,另一对为4．5μm和8μm)观测焦平面中两个靠得很近的5．2′×5．2′的视场。摄像机中的四个探测器列阵的尺寸均为256×256元,两个较短波长的通道使用InSb探测器,而两个较长波长的通道则使用Si：As IBC探测器。由于红外列阵摄像机具有高灵敏度、宽视场和四色成像功能,因此是一台得力的观察仪器。本文简单介绍该仪器在飞行中的科学、技术和工作性能．     

监视应用的高性能长波红外HgCdTe扫描焦平面列阵（上）

本文介绍用ＨｇＣｄＴｅ（ＭＣＴ）制备的先进的扫描型长波红外（ＬＷＩＲ）焦平面列阵（ＦＰＡ）。该列阵包含一个与ＳｉＣＭＯＳ读出积分电路匹配的,由正面照射的平面型Ｐ型上为ｎ型的同质结二极管组成的列阵,在６５Ｋ下该列阵所测得的平均光谱截止波长为１０．８μｍ,平均量子效率为８７％,在６５和７８Ｋ温度下和无背景辐射条件下,焦平面列阵的峰值Ｄ分别超过９．３×１０＾１１和２．６×１０＾１１ｃｍ．Ｈｚ＾１／２／Ｗ     

凝视型海上红外搜索与跟踪系统(上)

英国QinetiQ公司为英国国防部研制了一种海上红外搜索与跟踪(IRST)演示器。该系统使用两台凝视型红外摄像机以及能够分裂视场的光具以便对地平线进行全景跟踪。同现有的扫描型红外搜索与跟踪系统相比,使用凝视型探测器的红外搜索与跟踪系统具有更高的灵敏度和追踪速率。演示器配备的是已成商品的640×512元中波红外探测器,但它在将来也可接纳1024×768元的探测器。演示系统装有一种特殊的可变换滤光片以便根据主要的环境状况选择最佳的工作波段,并装有一种光束转向器以利于非均匀性校正和图像的稳定。利用现场可编程门列阵(FPGA)和用于探测和跟踪的PowerPC硬件,演示系统已实现了实时数据处理。本文描述凝视型海上红外搜索与跟踪系统并介绍其一些输出图像。     

科技动态

红外列阵传感器 EG&G Reticon公司推出的RA0218NL光电二极管列阵传感器是采用PtSi肖特基势垒工艺制成的单片式128×128元自扫描红外列阵,用于1～5μm光谱区的热成象。象素尺寸为60μm~2,每个象素的占空因数为59％,数据率可达10MHz,扫描速率为400帧/s。     

双波段红外HgCdTe焦平面列阵

本文综述法国原子能委员会LETI红外实验室在双波段红外焦平面列阵方面所做的研究工作.在工艺上,该实验室采用的是通过分子束外延法在晶格匹配的高质量CdZnTe衬底上生长的HgCdTe多层掺杂异质结构.器件的结构是n+ppn,而且在空间上是相干的.长波层是一个平面状的n+/p二极管,它是通过离子注入制成的,而波长较短的p-n二极管则是在分子束外延过程中通过掺铟在原位制成的.最后一个结是通过台面蚀刻而被隔离的,探测器通过铟丘与一个读出效率接近100%的读出电路互连.每个像元有一个或两个铟丘,用来按序或者同时访问两个波长,探测器的间距分别为50μm和60μm.每个波段中的单元探测器所呈现的性能接近用标准工艺制作的单色探测器的性能.为了优化双波段红外焦平面列阵的性能,LETI红外实验室专门为这种列阵设计了一种硅CMOS读出电路.本文介绍了128×128元(间距为50μm)中波红外(2μm～5μm)双色焦平面列阵在77K温度处操作时的光电性能.     

非制冷长波红外焦平面列阵现状

文章介绍了非制冷测辐射热计和铁电陶瓷焦平面列阵的现状，包含8万个非制冷氧化钒红外探测器的焦平面列阵已制成热像仪，系统的噪声等效温差（NETD）为0．04℃，不需要制冷和机械调制入射辐射。多晶硅热敏电阻和硅p－n结温差电堆焦平面列阵的研究工作取得了进展，用溅射和化学汽相淀积技术已制成128×128元硅薄膜测辐射热计焦平面列阵，单元探测器的探测率为1×109cmHzW－1；128×128元温差电堆焦平面列阵的NETD为0．5℃。利用热释电效应和介电常数温度变化的铁电陶瓷焦平面列阵制成的热像仪，NETD已达到0．047℃。     

辐射探测装置

本发明提供一种辐射探测装置,该探测装置能够用于探测被监视场景中的一些事件,如火或者入侵者的出现．它装有一个探测器列阵,如红外探测器列阵,但有两个视场．第一个视场是受一个透镜限定的,该透镜可将一个远距离场景的聚焦图像聚焦在探测器列阵上;第二个视场是受位于列阵平面和透镜之间的一个反射器限定的,它可以将从第一个视场外部进入透镜的辐射反射到探测器列阵上．该辐射探测装置还装有一个或者多个处理器,因而它能够将第二个视场内的事件同第一个视场内的事件区分开来．     

BST铁电薄膜非制冷红外探测器热成像应用

报道了基于Ba0 .8Sr0 .2 TiO3薄膜的红外探测器列阵原型器件 ,并通过将探测器器件与光学机械扫描器、红外图象采集卡、信号处理电路、热像仪系统软件和热像记录装置等组合形成整机系统 ,采用单元扫描方式 ,获得了目标物体的热图像。制作器件的Ba0 .8Sr0 .2 TiO3薄膜是使用浓度为 0 .0 5M的前躯体溶液、采用溶胶 凝胶法制备的。对Ba0 .8Sr0 .2 TiO3薄膜材料的测试结果表明 ,在 5～ 30℃的温度范围内 ,Ba0 .8Sr0 .2 TiO3薄膜的热释电系数大于 2 0nC/cm2 K ,在 16℃处达到最大值 4 1.3nC/cm2 K。在 2 3℃的环境温度下 ,使用 10 0 0K的标准黑体和 35Hz的调制频率 ,测得探测器列阵探测单元的探测率D 为 2 .3× 10 8cmHz1/2 W- 1,已经能够满足红外热像仪应用的要求     

高性能128×128元PtSi肖特基势垒红外焦平面列阵

设计并研制成功128×128元 PtSi 肖特基势垒红外 CCD(PtSi-SBIRCCD)焦平面列阵。介绍了该器件的工作原理。阐述了器件结构和设计思想,并就器件的性能参数进行了研究。     

关于Ⅱ型超晶格红外探测器列阵的发展

本文报导在Ⅱ型应变层InAs/GaSb超晶格材料上研制长波红外焦平面列阵工作的进展.美国雷神视觉系统公司和喷气推进实验室已研制成功截止波长为10至12μm的此类器件.这种器件的像元是通过湿蚀刻以及用等离子体淀积二氧化硅来进行表面钝化而形成的.列阵则是通过铟柱焊接与硅读出集成电路混成起来的.本文介绍对列阵的测试结果以及对分立二极管进行的电流-电压特性分析.雷神视觉系统公司和喷气推进实验室的研究人员发现,当温度低于70K时,漏泄电流在零偏压下受控于产生-复合效应,而在反向偏压下则受控于陷阱辅助隧穿效应.虽然其他作者已验证了Ⅱ型超晶格器件的短波红外和中波红外成像性能,但在2006年之前,还没有一个人能验证这种器件在长波红外波段内的成像性能.雷神公司和喷气推进实验室利用像元尺寸为30μm的256×256元列阵以78K的操作温度同时获得了静物图像和视频图像,在此温度下,这种列阵具有高操作性和10.5μm的截止波长.     

红外摄像机系统

本发明提供一种红外摄像机系统,该红外摄像机系统所用的敏感器件是一个具有许多个探测元件的红外焦平面列阵。工作时,光学系统将目标聚焦在红外焦平面列阵上,该红外焦平面列阵产生输出信号,然后与该红外焦平面列阵相连的信号处理系统再对该输出信号进行处理。该摄像机外壳还连接了一个吸收/发射屏蔽装置,摄像机的光学聚焦系统就固定在该屏蔽装置上。     

InSb凝视红外焦平面组件研制和应用

研制成功了采用光伏InSb二极管列阵工艺、直接注入Si CMOS读出电路、微型玻璃杜瓦和微型节流制冷机的 6 4× 6 4元InSb红外焦平面组件。焦平面组件平均探测率约 1× 10 11cmHz1 2 W-1,平均量子效率约 72 %,响应率非均匀性约 18%,无效像元率约 0 .5 %。其性能参数满足红外成像制导的技术要求 ,已成功进行了凝视红外成像探测系统外场试验。