Двухспектральный болометр «АСТРОНа»: двойной форсаж

Несколько лет назад инженеры и специалисты конструкторского бюро «АСТРОН» завершили разработку и освоили производство отечественных микроболометрических матричных детекторов на основе оксида ванадия с длиной волны тепловизионного излучения от 7 до 14 мкм. Данный диапазон излучения характерен для предметов, имеющих температуры, близкие к температуре человеческого тела, поэтому применяется в тепловизионных приборах для обнаружения и распознавания людей.

Однако, существуют некоторые задачи, требующие применения другого тепловизионного спектра – в области длин волн 3-5 мкм, соответствующий температурам объекта несколько сотен градусов. К примеру, работа техники в условиях пустыни, регистрация факела полета ракеты, обнаружение летающих объектов по раскаленному выхлопу газов. Этот диапазон сегодня во всем мире детектируется охлаждаемыми тепловизорами.

Возникает необходимость иметь второй полноценный тепловизионный канал (иными словами, второй тепловизор) в диапазоне 3-5 мкм, что в дополнение к используемому тепловизионному каналу на диапазон 7-14 мкм приводит к значительному увеличению массы и габаритов прибора в целом. Часто, в широком круге случаев, применение охлаждаемых тепловизоров вообще невозможно или невыгодно по причинам больших габаритов, сложности процесса охлаждения фотоприемных устройств, ограниченным ресурсом и высокой стоимостью.

Создание матричного микроболометрического приемника на одном кристалле, чувствительного в двух областях спектра (3-5 мкм и 7-14 мкм), имеет существенное значение для разработки перспективных многоспектральных тепловизионных приборов.

До сих пор ни одной компании в мире не удавалось решить эту задачу, пока в 2020 г. специалисты ОКБ «АСТРОН» (г. Лыткарино) не выпустили в серию двухспектральный матричный микроболометрического детектора форматом 640x480 пикселей, чувствительный в двух тепловизионных спектрах – 3-5 мкм и 7-14 мкм. Конструктивно он представляет собой массив пикселей, размещенный на подложке со схемой управления и считывания показаний пикселей. Фактически – это мембрана, подвешенная в вакууме над зеркалом, образующая перестраиваемый оптический резонатор. Сложная структура мембраны из трех слоев: нитрида кремния, оксида ванадия и металла V и VI группы, позволяет настроить детектирование на два спектра излучения.
При испытаниях опытных образцов первых двух-спектральных приемников выявлено важное и весьма положительное их качество – увеличение интегральной чувствительности в диапазоне спектра 3-14 мкм. Большинство приемников показывают интегральную чувствительность лучше, чем 30 мК, что также позволяет значительно улучшить показатели приборов.

На основе двухдиапазонного матричного микроболометрического приемника в ОКБ «АСТРОН» разработан тепловизионный модуль и линейка объективов для применения в перспективных оптико-электронных приборах. Следует подчеркнуть, что ОКБ «АСТРОН» не только разрабатывает и выпускает оптико-электронные системы, но и работает в формате OEM (original equipment manufacturer). Компания производит детали и узлы, которые могут быть проданы другим разработчикам под другой торговой маркой.

astrohn.ru