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.
Рассмотрены новые модели криогенных гальванотермомагнитных холодильников, которые ранее не обсуждались, но которые приводят к глубокому охлаждению в области криогенных температур. Такие холодильники можно было бы использовать для охлаждения разного рода низкотемпературных микроэлектронных датчиков. В статье приведены расчетные зависимости температуры охлаждения от плотности электрического тока, из которых следует, что предложенные холодильники обладают потенциально высокой эффективностью использования. Поэтому их можно рекомендовать для практического использования. Сделан анализ полученных результатов, описан механизм охлаждения, даны практические рекомендации.
Приведено краткое описание магнитомодуляционного преобразователя с датчиком из аморфного ферромагнитного сплава, предназначенного для измерения слабого магнитного поля низких частот. Для увеличения чувствительности и снижения уровня собственных шумов в преобразователе использован эффект автопараметрического усиления сигнала магнитной индукции в аморфном ферромагнитном сердечнике с компенсированной продольной магнитострикцией. Показано, что магнитомодуляционный преобразователь способен надежно регистрировать периодические сигналы магнитной индукции с амплитудой менее 1 пТл в диапазоне частот измеряемого магнитного поля выше 0,1 Гц. Магнитомодуляционный преобразователь был опробован в геофизических измерениях, но может быть применен и в других областях научно-технических исследований.
Рассматриваются методы и аппаратура контроля параметров шероховатостей профилей оптических поверхностей, имеющих различный уровень среднего квадратичного отклонения (СКО) – на различных стадиях технологической обработки. Разработан и научно обоснован метод лазерной инфракрасной (ИК) интерферометрии, основанный на приближениях метода Кирхгофа при рассеянии плоской электромагнитной волны фазовым экраном при выполнении условия >> . Получено аналитическое соотношение, связывающие значение контраста видеоизображения интерференционной картины, зарегистрированной разработанным неравноплечным интерферометром Тваймана–Грина с рабочей длиной волны излучения 10,6 мкм, с величиной СКО. Реализован и экспериментально подтверждён метод динамической интерферометрии контроля локальных отклонений нанометрового уровня поверхностей оптических деталей в случае, когда >> , в условиях производственных вибраций от заданного профиля на основе алгоритма расчёта целевой функции – спектральной плотности одномерной корреляционной функции (СПКФ1 от англ. PSD1D (Power Spectral Density One Dimension)). Представлены теоретические и экспериментальные исследования, посвящённые определению СКО локальных отклонений поверхностей оптических деталей диаметром до 100 мм, причем с учётом неисключённой систематической и случайной составляющих погрешностей определения целевой функции.