Разработка первичного измерительного преобразователя для определения спектральной плотности инфракрасного излучения в методах неразрушающего контроля изделий
Диссертация
Инфракрасная техника в последние годы получила широкое распространение во многих практических приложениях. Своим прогрессом она во многом обязана появлению новых материалов, чувствительных в инфракрасной (ИК) области спектра, и методик их изготовления. В первую очередь это относится к тонкопленочным технологиям с применением многокомпонентных соединений. Приборы ИК техники, использующие эти… Читать ещё >
Содержание
- 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
- 1. 1. Общая характеристика проблемы регистрации инфракрасного излучения
- 1. 2. Краткий анализ материалов и устройств на их основе, использующихся для измерений в инфракрасной области и характеристика их свойств
- 1. 3. Постановка задачи исследования и пути её решения
- 1. 4. Выводы
- 2. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОДИМОСТИ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ
- 2. 1. Современные представления об узкозонных полупроводниках. Общая картина зонной структуры
- 2. 2. Влияние легирования на строение кристаллической решётки полупроводников КРТ и СОТ
- 2. 3. О механизме проводимости халькогенидов
- 2. 4. Выводы
- 3. РАЗРАБОТКА ПЕРВИЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ СПЛАВА Cdi. xSnxS 43 3.1 Разработка методики получения сплава Cdi. xSnxS и изучение его свойств
- 3. 2. Разработка методики синтеза сульфидов олова и кадмия
- 3. 3. Разработка методики синтеза сплава CdxSri]. xS
- 3. 4. Разработка методики получения тонких плёнок Cdj. xSnxS
- 3. 5. Определение удельного электросопротивления тонкоплёночного Cd]. xSnxS
- 3. 6. Исследование влияния легирования сплава Cd]xSnxS на энергию активации тонких плёнок на его основе
- 3. 7. Вывод математической модели электрофизических процессов в одноэлементном ПИП ИК-излучения на основе Cdi. xSnxS
- 3. 8. Разработка конструкции первичного измерительного преобразователя широкого диапазона принимаемого излучения на основе сплава Cd|xSnxS
- 3. 9. Выводы 68 4 РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПИП НА ОСНОВЕ CdNxSnxS
- 4. 1. Определение основных характеристик ПИП
- 4. 2. Выбор источника излучения для градуировки ПИП
- 4. 3. Определение спектрального распределения чувствительности ПИП на основе сплава Cdi. xSnxS
- 4. 4. Влияние ИК излучения на величину фототока тонкоплёночного Cd0)34Sn0)66S
- 4. 5. Структурная схема микропроцессорной системы и алгоритм ее работы
- 4. 6. Проверка адекватности математической модели электрофизическим процессам, протекающим в детекторе излучения
- 4. 7. Анализ погрешностей результатов измерения
- 4. 8. Анализ методической погрешности косвенных измерений
- 4. 9. Выводы
Список литературы
- Любченко, А.В. Физические основы полупроводниковой инфракрасной фотоэлектроники. Современные тенденции, новые материалы / А. В. Любченко, Е. А. Сальков, Ф. Ф. Сизов. Киев: Наукова думка, 1984. -256 с.
- Фотопроводимость: сб. ст.- пер. с англ. / под ред. Ш. М. Когана. М.: Наука, 1967. — 156 с. — (Серия «Современные проблемы физики»)
- Mead, С.А. W.G. Spitser, Phys / С.А. Mead. London: Rev. Let. 11,1961.- 358 p.
- Moss, T.S. Photography in the Elements /T.S. Moss. London: Butterworth, 1952. — 125 c.
- Бьюб, P. Фотопроводимость твёрдых тел / P. Бьюб. M.: Физика, 1962.-60 с.
- Сизов, Ф.Ф. Твердые растворы халькогенида свинца и олова и фотоприемники на их основе / Ф. Ф. Сизов // Зарубежная электронная техника.- 1977.- Т24. С. 12−18
- Optical Sensors / V.T. Khryapov and or. // Optical Engineering. 1992. -N31 (4).- P. 678−684.
- High-Performance 5 mm 640×480 HgCdTe-on Saphire Focal Plane Arrays / L.J. Kozlowski and or. // Ibid. 1994. — N 33 (1). — P. 54−63.
- An Assessment of HgCdTe and GaAs / AlGaAlAs Technologies for LWIR Infrared Imagers / R.E. Wames and or. // PROC. SPIE., Infrared Detectors State of the Art. 1992. — N 1735. — P. 2−16.
- Molecular Beam Epitaxy HgCdTe Infrared Photovoltaic Detectors / J.M. Arias and or. // Optical Engineering.- 1994.- N 33 (5).- P. 1422−1428.
- Nakamura M. A 256×256 Element HgCdTe Hybrid IR FPA for 8−10 mm Band / T. Kanno and or. // PROC. SPIE. 1995.- N 2552. — P. 384−391.
- Akiyama, A. 1024×1024 Infrared Charge Sweep Device Imager with PtSi Shottky-barrier Detectors / A. Akiyama, T. Sasaki // Optical Engineering.-1994.- N33(1).- P. 64−70.
- Tsaur, B.Y. Long Wavelength Gex. Sil-x/Si Heterojunction Infrared Detectors and Focal Plane Arrays / B. Y. Tsaur, C.K. Chen, S.A. Marino // PROC. SPIE. 1991. — N 1540. — P. 580−595.
- Low Cost Uncooled Microbolometer Imaging System for Dual Use / N. Butler and or.//Ibid.- 1995.- N 583−591. P. 625−635
- Broad Band (8−10) mm Normal Incidence Pseudomorphic GexSix/Si Strained Layer Infrared Photodetector Operating Between 20 and 70 К / R. People and or. // Appl. phys. lett. 1992. — N 61(9). — P. 1122−1124.
- Hole Intersubband Absorption in d-doped Multiple Si Layers / J.S. Park and or. //Ibid.-1991.- N58(10).- P. 1083 -1085.
- GaAs Asymmetrically Doped n-i-p-i Superlattices for 10 mm Infrared Subband Detector and Modulator Applications / H.L. Vaghjiani and or. // J. Appl. Phys. 1994.- N 76(7). — P. 4407−4412.
- High- Sensitivity Photoresistors Based on Homogeneous Pbi. xSnxTe: In Epitaxial Films / V.F. Chishko and or. // Infrared Physics. 1992. — N 33. — P. 197−201.
- Rogalski, A. New Trends in Semiconductor Infrared Detectors / A. Rogalski //Optical Engineering. 1994.-N 33(5). — P. 1395−1412.
- Мирошников, M.M. Теоретические основы оптико-электронных приборов/М.М. Мирошников.- Л.: Машиностроение, 1983. -215 с.
- Ллойд, Дж. Системы тепловидения / Дж. Ллойд. М.: Мир, 1987.65 с.
- Госсорг, Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение / Ж. Госсорг. М.: Мир, 1988. — 70 с.
- Криксунов, JT.3. Тепловизоры: справочник /JI.3. Крискунов, Г. А. Падалко.- Киев: Техннса, 1987. 350 с.
- Макаров, А.С. Введение в технику разработки и оценки сканирующих тепловизионных систем / А. С. Макаров, А. И. Омелаев, В. Л. Филиппов. Казань: Унипресс, 1998. — 120 с.
- Ковалев, А.В. Тепловидение сегодня / А. В. Ковалев, В. Г. Федчишин, М. И. Щербаков // Специальная техника. 1999. — № 3. — С. 13 — 18- 1999.- № 4.-С. 19−23.
- Кощавцев, Н.Ф. Состояние и перспективы развития техники ночного видения / Н. Ф. Кощавцев, С. Ф. Федотова // Прикладная физика. -1999.- вып. 2.- С. 141 145.
- Pengelley, R. In the heat of the night / R. Pengelley, M. Hewish // Jane’s International Review. 2001. — Vol. 34, No. 10. — P. 49 — 57.
- Ерофейчев, В.Г. Инфракрасные фокальные матрицы / В. Г. Ерофейчев // Оптический журнал. 1995. — № 2. — С. 12 — 20.
- Особенности получения и обработки ИК-изображений в матричных фотоприемниках с координатной адресацией на основе халькогенидов свинца / Г. А. Агранов и др. // Оптический журнал. 1996. — № 9. — С. 53 — 57.
- Певцев, Е. Матричные ИК-приемники для малогабаритных тепловизионных камер / Е. Певцев, В. Чернокнижии // Электронные компоненты.-2001.- № 1.- С. 32−36- 2001.- № 2. -С. 30−34- 2001.- № З.-С. 12−20.
- Ушакова, М.Б. Тепловизоры на основе неохлаждаемых микроболометрических матриц: современное состояние зарубежного рынка и перспективы развития / М. Б. Ушакова. М.: ОНТИ ГУП «НПО «Орион», 2001.- 158 с.
- More Application of Uncooled Microbolometer Sensor / T. Breen and or. // SPIE. 1998. — Vol. 3446. — P. 530 — 540.
- Акимов, H.H. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: справочник / Н. Н. Акимов. -Минск: Беларусь, 1994. 591с.
- Пат. 830 993 SU, А, Н OIL 31/04. Фотоприёмное устройство / Рудяк В. М. и др.- заявитель и патентообладатель Калининский государственный ун-т. № 2 863 066/18−25- заявл. 16.11.79- опубл. 03.01.80, Бюл. № 18. — С. 235.
- Пат. 1 102 438 SU, А, Н 01 L 31/00. Фотоприёмник и способ управления его чувствительностью/ Вилиам Бенч и др.- заявитель и патентообладатель Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе. — № 3 466 573/18−25- заявл. 01.06.82- опубл. 23.11.87, Бюл. № 43. С. 88.
- Пат. 1 123 069 SU, А, Н 01 L 31/00. Фотоприёмник на видимую область спектра / А. Н. Именков и др.- заявитель и патентообладатель Казахский государственный университет. № 3 487 623/18−25- заявл. 03.09.84- опубл. 07.11.84, Бюл. № 41. — С. 72.
- Пат. 824 839 SU, А, Н 01 L 33/00. Материал активного слоя для оптоэлектронных приборов / И. В. Лаварашвили и др.- заявитель и патентообладатель Лаварашвили И. В. № 2 551 999/18−25- заявл. 03.05.77- опубл. 13.12.79, Бюл. № 20. — С. 8.
- Пат. 824 837 SU, A, H01L 31/08. Фоторезистор на основе твёрдого раствора GaSexTe. x
- Белл, Р.Дж. Введение в фурье-спектроскопию: пер. с англ. М.: Мир, 1975.-382 с.
- Инфракрасная спектроскопия высокого разрешения: сб. ст. / под ред. Г. Н. Жижина. М.: Мир, 1972. — 352 с.
- Дистанционный газовый анализ атмосферы при помощи пассивного Фурье-спектрометра / Дроздов М. С. и др. // Известия РАН, Сер.: Энергетика. 1997. — № 1. — С. 28−40.
- Дистанционный газовый анализ атмосферы при помощи пассивного Фурье-спектрометра. Конструкция и тестовые испытания / С. Н. Горчаковский и др.. // Известия РАН, Сер.: Энергетика. 1999. — № 2. — С. 111−119.
- Малогабаритный фурье-спектрометр для дистанционного анализа газовых сред / С. Н. Горчаковский и др. // Оптический журнал. 1998. — Т. 65, № 6. — С. 86−89.
- Система сканирования интерферометра Майкельсона на основе линейного двигателя с постоянным магнитом / С. К. Дворук и др. // Приборы и техника эксперимента. -2001. № 3. — С. 146−150.
- Система сканирования Фурье-спектрометра среднего разрешения / С. К. Дворук и др. // Приборы и техника эксперимента. 1999. — № 6. — С. 119−124.
- Поляков, Е.В. О возможности измерения гамма- и ультрафиолетового излучений при помощи пленочного сульфида кадмия / Е. В. Поляков, Ю. А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды ТГТУ: сб. науч. тр. молодых ученых и студентов.- Тамбов, 2000.- Вып. 5.- С.145−149.
- Поляков, Е.В. Способ компенсации влияния темновых токов в детекторе ультрафиолетового и гамма- излучения на основе сульфида кадмия /
- Е.В. Поляков, Ю. А. Брусенцов // Новые материалы и технологии на рубеже веков: сб. материалов Междунар. науч.- техн. конф.- Пенза, 2000.- Ч. 2.-С.152−153.
- Поляков, Е.В. Использование сплава CdxSni.xS в детекторах электромагнитного излучения инфракрасного и видимого спектров / Е. В. Поляков, Ю. А. Брусенцов, A.M. Минаев // Вестник ТГТУ.- 2001.- Т. 7, № 1.-С. 101−103.
- Получение полупроводниковых тонких плёнок сульфида олова методом вакуумного испарения / Е. В. Поляков и др. // Труды ТГТУ: сб. науч. статей молодых учёных и студентов.- Тамбов, 2001.- Вып. 9.- С. 156−158.
- Поляков, Е.В. Сплав CdixSnxS для тонкоплёночных чувствительных элементов детектирования ИК- спектра / Е. В. Поляков, Ю. А. Брусенцов, A.M. Минаев //Труды ТГТУ: сб. науч. статей.- Тамбов, 2002.- Вып. 12.- С.71−72.
- Поляков, Е.В. О механизме проводимости халькогенидов / Е. В. Поляков, Ю. А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды ТГТУ: сб. науч. статей молодых учёных и аспирантов.- Тамбов, 2003.- Вып. 13.- С.242−245.
- Поляков, Е.В. Узкозонный детектор ИК-излучения на основе сплава Cd|.x SnxS / Е. В. Поляков, Ю. А. Брусенцов, A.M. Минаев // Вестник ТГТУ.-2003.- Т.9, № 1. С.85−89.
- Шефтель, И.Т. Терморезисторы / И. Т. Шефтель. М.: Наука, 1973.415 с.
- Смит, Д. Полупроводники: пер. с англ. / Д. Смит- под ред. Н. А. Пенина. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Мир, 1982.- 558 с.
- Самсонов, Г. В. Сульфиды / Г. В. Самсонов, С. В. Дроздова. М.: Металлургия, 1972. — 304 с.
- Чижиков, Д.М. Кадмий /Д.М. Чижиков. М.: Наука, 1967. — 242 с.
- Абрикосов, Н. X. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе / Н. Х. Абрикосов. М.: Наука, 1975. — 280 с.
- Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики / под ред. Т. Коутса, Дж. Микина. М.: Мир, 1988. — 307 с.
- Пат. 2 189 667 РФ, МПК 7Н 01 L 31/09, 31/115, G 01 Т 1/24 Первичный измерительный преобразователь ультрафиолетового и гамма-излучений, осуществляющий компенсацию погрешностей, вызванных влиянием темновых токов / Е. В. Поляков, Ю. А. Брусенцов, A.M. Минаев,
- B.А. Пручкин- заявитель и патентообладатель Тамбовский гос. техн. ун-т. -№ 20 001 116 410/28- заявл. 21.06.00- опубл. 21.09.02, Бюл. № 26 (И ч.).1. C.448−449.
- Виноградов, Е.А. Комбинационное рассеяние света и оптические нормальные колебания кристаллической решетки Zni.xCdxSe / Е. А. Виноградов, Б. Н. Маврин, JI.K. Водопьянов // ЖЭТФ. 2004. — Т. 126, Вып.4(10). — С.866−873
- Орге, J1. Введение в химию переходных металлов / Л. Орге. М.: Мир, 1964.-358 с.
- Широкозонные полупроводники / Ю. Г. Шретер и др. СПб.: Наука, 2001.- 125 с.
- Халькогениды: сб. ст. / под ред. Г. В. Самсонова. Киев: Наук, думка, 1967 — 191 с.
- Берри, Л. Тонкопленочная технология / Л. Берри, П. Холл.-М.: Энергия, 1972.- 120 с.
- Третьяков, Ю.Д. Химия и технология твердофазных материалов / Ю. Д. Третьяков, У. Лепис. М.: Изд-во МГУ, 1985. — 256с.
- Закиров, Ф.Г. Откачка и заварка в электровакуумном производстве / Ф. Г. Закиров, Е. А. Николаев. М.: Высшая школа, 1983. — 180 с.
- Пасынков, В.В. Материалы электронной техники / В. В. Пасынков, B.C. Сорокин. СПб.: Издательство «Лань», 2001.- 368 с.
- Зи, С. Физика полупроводниковых приборов / С. Зи. М.: Мир, 1984.-Ч. 1.- 455 с.
- Нашельский, А.Я. Технология спецматериалов электронной техники / А. Я. Нашельский. М.: Наука, 1993. — 320 с.
- Получение пленок с требуемыми физико-химическими и оптическими характеристиками / Ш. А. Фурман и др. // Известия АН СССР. Сер.: Неорганические материалы. -1985. Т. 21, N 9. — С. 1575 — 1577.
- Вакуумное оборудование тонкопленочной технологии производства изделий электронной техники / Н. В. Василенко и др. -Красноярск: Сиб. аэрокосм, акад., 1996. -Т.2.-416 с.
- Технология тонких пленок: справочник / под ред. Л. Майселла, Р.Глэнга. М.: Наука, 1977. — 250 с.
- Иевлев, В.М. Структурные превращения в тонких пленках / В. М. Иевлев, Л. И. Трусов, В. А. Холмянский. М.: Наука, 1975. — 150 с.
- Жуковский, В.М. Формально-кинетический анализ твердофазных взаимодействий: изотермический метод / В. М. Жуковский, А. Я Нейман. -Свердловск: Наука, 1979. 145 с.
- Жуковский, В.М. Термодинамика и кинетика реакций в твердых телах / В. М. Жуковский, А. Н. Петров. Свердловск: Наука, 1987. — 4.1−2. -160 с.
- Гегузин, Я.Е. Физика спекания /Я.Е. Гегузин. М.: Наука, 1984.200 с.
- Бонч-Бруевич, B.JI. Физика полупроводников / B.JI. Бонч-Бруевич, С. Г. Калашников. М.: Наука, 1977. — 150 с.
- Петровский, И.И. Электронная теория полупроводников. Введение в теорию / И. И. Петровский. Минск: Высшая школа, 1964. — 250 с.
- Глинкин, Е.И. Схемотехника аналогово-цифровых преобразователей / Е. И. Глинкин. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. — 160 с.
- Анисимова, И.Д. Полупроводниковые фотоприемники / И. Д. Анисимова, И. М. Викулин. М.: Радиосвязь, 1984. — 350 с.
- Хадсон, Р. Инфракрасные системы / Р. Хадсон- пер. с англ. Я. Б. Герчикова и др.- под ред. Н. В. Васильченко. М.: Мир, 1972. — 534 с.
- Калабеков, Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы / Б. А. Калабеков, И. А. Мамзелев. М.: Радио и связь, 1987. — 400 с.
- Герасимов, Б.И. Микропроцессорные аналитические приборы / Б. И. Герасимов. М.: Машиностроение, 1997. — 246 с.
- Криксунов, JI.3. Справочник по основам инфракрасной техники / JI.3. Криксунов. М.: Сов. Радио, 1978. — 400 с.
- Рего, К. Г. Метрологическая обработка результатов технических измерений : справ, пособие / К. Г. Рего. Киев: Техника, 1987.- 128 с.
- Справочник инженера-метролога.- М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. 384 с.
- Бонч-Бруевич, B.JI. Физика полупроводников / B.JI. Бонч-Бруевич, С. Г. Калашников. М.: Наука, 1977. -350 с.
- Чернышов, В.Н. Анализ и синтез измерительных систем / В. Н. Чернышов и др. Тамбов.: ТГТУ, 1995. — 234 с.
- Чернышова, Т.И. Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов / Т. И. Чернышова, В. Н. Чернышов. -М.: Машиностроение, 2001. 240 с.
- Схемотехника измерительно-вычислительных систем / под ред. Н. И. Глинкина. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2000. — 80 с.
- Герасимов, Б.И. Микропроцессоры в приборостроении / Б. И. Герасимов, Е. И. Глинкин. М.: Машиностроение, 1997. — 72 с.