Фотоприемный модуль «Астрон»: холодный взгляд на «горячую» проблему

Технологии оптоэлектроники и фотоники являются важнейшим направлением реализации «Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации». Наиболее чувствительными детекторами, «видящими» нагретые предметы за десятки километров, являются охлаждаемые до криогенных температур инфракрасные детекторы и модули на их основе. Благодаря применению микрокриогенных систем (МКС) охлаждения детекторы обладают необычайно высокой чувствительностью. Фотоприемные охлаждаемые детекторы применяются в устройствах ночного видения, тепловизионных камерах; области использования – геофизика, медицина, индустриальные производства, системы безопасности и военная техника.

Для формирования чувствительных элементов в детекторах во всем мире наиболее широкое распространение получили полупроводниковые структуры на основе «кадмий-ртуть-теллур» (КРТ, CdHgTe). В России до недавнего времени наблюдалось отставание от передовых зарубежных достижений. В 2020 году АО «ОКБ «АСТРОН» (г. Лыткарино) приступило к серийному выпуску матричного фотоприемного модуля АСТРОН-640КРТ15А810 на основе охлаждаемой матрицы КРТ/Si (производства ИФП СО РАН) и микрохолодильной системы АСТРОН-МКС500. 

Фотоприемные модули АСТРОН-640КРТ15А810 используют матричные детекторы на гетероструктурах CdHgTe. Основные компоненты, составляющие тепловизионный модуль АСТРОН 640КРТ15А810 - это матричное фотоприемное устройство с охлаждаемой диафрагмой, криостат, микрокриогенная система охлаждения. Охлаждаемый детектор представляет собой двумерную матрицу, в которой количество единичных элементов может составлять до миллиона и более. Что касается микрохолодильников, то предприятием представлен целый типоразмерный ряд, включающий 4 типа МКС обратного цикла Стирлинга интегрального и дифференциального исполнения. Это отечественные интегральные МКС, работающие по замкнутому обратному термогазодинамическому регенеративному циклу Стирлинга с внутренней регенерацией тепла. 

В целом охлаждаемый матричный фотоприемный модуль объединяет в себе сложные высокотехнологичные компоненты, к которым относятся микрокриогенная система, криостат и матрица чувствительных элементов с электронной подсистемой считывания оптического изображения:

- технология фотодиодов: кадмий-ртуть-теллур (CdHgTe);

- спектральная чувствительность: 8–10 мкм;

- рабочая температура: 78 К;

- шаг матрицы: 15 мкм;

- разрешение: 640 × 512;

- частота кадров: 50 Гц;

- производитель фотоприемной матрицы: ИФП СО РАН;

- микрокриогенная система: АСТРОН-МКС500.

astrohn.ru