Статья: Оптимизированный метод расчета рупорной антенны (2017)

Приведен обзор развития фотоэлектронных эффектов и их применения в электроннооптических преобразователях изображений. Выполнен анализ технических характеристик известных фотокатодов, таких как щелочно-земельные, мультищелочные, фотокатоды с отрицательным электронным сродством и гибридные автоэмиссионные катоды. Показано, что современные автоэмиссионные катоды обладают уникальными эмиссионными характеристиками. Делается вывод о том, что гибридные автоэмиссионные фотокатоды, выполненные в виде матрицы пироэлектрических элементов, электрически связанных с системой автоэлектронных эмиттеров на основе наноструктурированных углеродных трубок, могут стать основой приборов ночного видения, обладающих высокой чувствительностью во всем ИК-диапазоне и создать серьезную конкуренцию традиционным тепловизионным системам.

Исследуются статистические характеристики электромагнитного поля, рассеянного контролируемыми шероховатыми (на стадиях шлифования) оптическими поверхностями, имеющими различный уровень среднего квадратичного отклонения (СКО) –  от заданного (эталонного) профиля на различных стадиях технологической обработки. Получены и проанализированы аналитические выражения для контраста регистрируемых интерферограмм и спекл-структуры от характерного отношения контролируемой величины  в соотношении с длиной волны интерферометрического контроля – . Предлагается метод частичного подавления спекл-структуры в регистрируемых изображениях, основанный на использовании пространственной фильтрации и операции усреднения по ансамблю сечений, проходящих через энергетический центр тяжести отфильтрованных изображений. Приводятся результаты экспериментальных исследований макетного образца лазерного инфракрасного (ИК) интерферометра, построенного по модифицированной функциональной схеме Тваймана–Грина, с рабочей длиной волны излучения  = 10,6 мкм и формулируются рекомендации по выбору его элементной базы.

Представлен аналитический метод расчета параметров инфракрасного (ИК) фотоприемного устройства с заданной топологией матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ), осуществляющего регистрацию малоразмерных объектов в режиме линейного сканирования. Метод позволяет оценить отношение сигнал/шум и пространственное разрешение ИК фотоприемного устройства (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН) с учетом функции рассеяния точки оптической системы, пространственного распределения чувствительности фоточувствительных элементов (ФЧЭ), параметров дискретизации, ВЗН-суммирования и накопления, значений дробового шума и шума считывания, согласованного суммирования выходных сигналов ИК ФПУ. Проведена оценка пространственного разрешения ИК ФПУ в направлении сканирования, а также в направлении, ортогональном сканированию по двум малоразмерным объектам и по гармоническим мирам в зависимости от параметров топологии МФЧЭ. Найдены оптимальные размеры ФЧЭ (обеспечивающие максимальное отношение сигнал/шум, пространственное разрешение системы при этом не учитывалось) при регистрации пятна излучения в плоскости МФЧЭ, расположенного в максимуме/минимуме пеленгационной характеристики, с учетом/без учета шума считывания, с учетом/без учета дополнительной пространственной обработки выходных сигналов.

Проведено сравнение электрофизических и фотоэлектрических параметров малоразмерных многоплощадочных планарных фотодиодов из антимонида индия с кристаллами, изготовленными в рамках единой партии по четырём вариантам технологии: базовой с применением имплантации ионов бериллия и трём другим на основе базовой технологии, отличающимся уменьшенными значениями энергии, дозы имплантации и методом постимплантационного отжига. Показана перспективность применения фотонного отжига в сочетании с измененными режимами имплантации в базовой технологии. Это позволяет уменьшить число технологических операций и исключить применение токсичного моносилана и взрывоопасного водорода при выигрыше характеристик фотодиодов по интегральной токовой чувствительности на ~ 8 % и удельной обнаружительной способности на ~ 4 %.

Рассмотрена двойная гетероструктура на основе прямозонных полупроводников со средним слоем фотопоглощения при напряжении лавинного пробоя. Такие структуры используются при создании лавинных фотодиодов с разделенными областями поглощения и умножения (ЛФД с РОПУ). Показано, что при расчете предельно возможных характеристик ЛФД с РОПУ даже в слое поглощения необходимо учитывать ударную генерацию электронно-дырочных в пар, причем это можно выполнить аналитически.

Обзор посвящен анализу преимуществ и недостатков существующих реактивных методов осаждения пленок оксида титана. Особое внимание уделено традиционным методам – магнетронному распылению в атмосфере активных газов и вакуумно-дуговому осаждению, а также обсуждаются возможности реактивного электронно-лучевого испарения, в том числе альтернативного электронно-лучевого испарения титана в форвакууме (1–15 Па) в атмосфере кислорода с последующим осаждением паров на подложку. Показано, что к преимуществам электронно-лучевого испарения в форвакууме следует отнести простоту реализации и возможность получения стехиометрических пленок TiO2, причем при более высокой скорости осаждения и меньшем энергопотреблении.

Представлено обсуждение новой формы разряда, возбуждаемого пучком микроволн в газах высокого (вплоть до атмосферного и выше) давления как в свободном пространстве, так и в замкнутой камере. Впервые для осуществления такого разряда использовался мощный гиротрон с параметрами импульсного излучения: мощность импульса 200  P  600 кВт, длительность импульса 0,5 мс    20 мс и длина волны  = 0,4 см. В глубоко подпороговых условиях в свободном пространстве в воздухе атмосферного давления плазменный столб длиной L = 50 см возбуждался микроволновым пучком, формируемым квазиоптической системой зеркал. При применении гиротрона с указанными параметрами принципиально возможна генерация плазменного столба, достигающего нескольких метров в длину. Исследованы параметры и структура плазменного образования, позволяющие отнести его к категории открытого и ранее описанного в ИОФ РАН СНС самоподдерживающегося– несамостоятельного разряда. В качестве одного из возможных актуальных приложений разряда рассматривается плазмохимическая очистка городской воздушной среды от экологически опасных примесей.