Представлена математическая модель оптико-электронного тракта крупноформатного инфракрасного (ИК) фотоприемного устройства с режимом временной задержки и накопления (ВЗН), предназначенного для регистрации малоразмерных объектов. Модель позволяет получать изображения на выходе сканирующего фотоприемного устройства большого формата (с количеством каналов ВЗН, большим 10000) и прогнозировать параметры приборов с учетом погрешностей установки отдельных фотоприемных модулей, паразитной засветки фоточувствительного слоя, шумов оптико-электронного тракта, взаимного влияния сигналов внутри ФПУ, разброса чувствительности и темновых токов фоточувствительных элементов (ФЧЭ), недостатков схемы ВЗН-суммирования и т. д. В модели также реализована возможность моделирования сигналов в режиме с адаптивным временем накопления. Модель ИК ФПУ состоит из четырех основных частей: аналитической модели облученности (АМО), позволяющей рассчитать распределение облученности в плоскости фотослоя от сцены и элементов конструкции ФПУ; аналитической модели сигналов (АМС), в рамках которой оптико-электронный тракт ФПУ представлен произведением частотных передаточных функций отдельных линейных процессов; имитационной модели сигналов (ИМС), являющейся более общей (чем АМС) моделью и содержащей подробное описание отдельных модулей реальных ФПУ; аналитической модели шумов (АМШ), позволяющей рассчитать шумы ИК ФПУ с различной схемотехникой большой интегральной схемы (БИС) считывания при известных фототоках и темновых токах каждого из ФЧЭ. В данной статье представлена первая часть работы – описание математического аппарата моделей.
Описываются тепловые элементы современных неохлаждаемых тепловизионных матриц, основанных на теплоизоляции чувствительных элементов и на накоплении тепла в их объеме за время кадра. Подробно обсуждаются особенности функционирования и конструкции как резистивных микроболометров, так и пироэлектрических элементов. Рассматривается новый принцип построения элементов высокочувствительных неохлаждаемых быстродействующих матриц, основанных на пироэлектрическом эффекте, для регистрации ИК-излучения, а также излучения с большим значением длины волны. Представленный подход к построению матрицы заключается в отсутствии теплоизоляции элемента от подложки, в использовании в качестве чувствительного слоя тонкой пироэлектрической пленки и накоплении за время кадра заряда генерируемого ИК-излучением. Описывается новый принцип высокоскоростной модуляции излучения. Приводятся экспериментальные значения пироэлектрического коэффициента в пленках ниобата бария стронция BaxSr1-xNb6, который достигает значений (1–2)10-3 Кл/м2. Показано, что элементы на основе указанного материала с размерами 1212 мкм, обладают в режиме накопления заряда удельной обнаружительной способностью D* порядка 109 см Гц1/2 Вт-1.
Рассмотрены особенности квантовой эффективности генерации носителей в фоточувствительном элементе при воздействии когерентного излучения. На примере гомогенного образца показано, что за счет интерференции прямого и обратного потоков фотонов квантовая эффективность при когерентном излучении колебательным образом зависит от размеров образца вдоль направления засветки, причем амплитуда колебаний монотонно уменьшается с увеличением размеров образца. Проведено сравнение со случаем некогерентного излучения.
Проведено экспериментальное исследование разгорания безэлектродной серной СВЧ-лампы высокого давления. Разряд зажигался и поддерживался в парах серы и аргоне (20 Торр) в кварцевой колбе диаметром 35 мм, размещенной в цилиндрическом резонаторе диаметром 73 мм и высотой 147 мм. Колба вращалась с угловой скоростью v от 0 до 24 об/с, плазма возбуждалась на частоте 2,45 ГГц при мощности магнетрона 200–740 Вт. Обнаружено, что появление светового потока (освещенности) лампы после зажигания в колбе СВЧразряда происходит с задержкой tз, которая не зависит от скорости вращения колбы, но уменьшается с увеличением мощности магнетрона. В процессе разгорания лампы наблюдалось изменение формы плазмы СВЧ-разряда и ее положения в колбе, которые определялись скоростью вращения колбы и мощностью магнетрона. Зависимость освещенности лампы от времени ее разгорания t имела максимум Еmax, положение которого, tmax, с увеличением мощности магнетрона и скорости вращения колбы сдвигалось в сторону меньших значений t. С увеличением скорости вращения колбы v от 0 до 7–8 об/с уменьшалось время достижения лампой установившегося режима tуст., возрастала максимальная освещенность Еmax, а спектр излучения плазмы сдвигался в длинноволновую область. Увеличение скорости вращения колбы свыше 8 об/с вызывало снижение освещенности и рост tуст.
В обзоре приводится сравнительный анализ результатов экспериментов по исследованию параметров и характеристик плазмы, создаваемой различными способами в диэлектрическом сосуде: при инжекции непрерывного электронного пучка током 10–40 мА и энергией 2–8 кэВ в цилиндрическую кварцевую полость, а также безэлектродным индуктивным ВЧразрядом, генерируемым внешней квадрупольной антенной, причем в форвакуумном диапазоне давлений (1–15 Па) рабочих газов (Ar, N2). Приводятся сравнения продольных и радиальных профилей концентрации, а также величин температуры электронов и потенциала, характерных для упомянутых видов плазмы. Показано, что оба способа позволяют осуществить генерацию однородной плазмы в диэлектрической полости с концентрацией 109–1011 см-3 и температурой электронов 2–4 эВ.
Многокомпонентные рабочие тела (МРТ) нашли широкое применение в холодильной и криогенной технике. Одним из основных элементов данных систем является рекуперативный теплообменник, в котором осуществляется регенерация холода. Однако процессы кипения и конденсации смесей остаются недостаточно изученными. В данной работе рассматриваются различные соотношения, позволяющие описывать данные процессы, а также производится сравнение результатов, полученных с использованием этих соотношений, с существующими экспериментальными данными.
Уравнение конвективного массопереноса в случае вектора скорости, одинакового для всех компонент композиционной среды, получено еще в прошлом веке и приводится во многих справочниках по массопереносу, в частности, известных работах Лыкова А. В. Отличительной особенностью данного исследования является дальнейшее обобщение указанного уравнения с учетом разнонаправленности векторов скоростей компонент. Это является актуальным в связи с широким распространением в настоящее время тонких суспензий магнитно-активных жидкостей в качестве компонент композиционных смесей и их использования при активном управлении процессом массопереноса. При выводе уравнения конвекционного массопереноса используется понятие представительного объема композиционной среды с использованием объемных долей компонент, где неявно используется гипотеза о том, что объемные доли компонент являются дискретной случайной величиной, описывающей вероятности присутствия той или иной компоненты неоднородной среды в конкретной точке с заданными координатами, как представительного объема, так и исследуемой геометрической области в целом. С методической точки зрения в статье вначале пространственное уравнение упрощается до одномерного для любого из выбранных читателем направлений декартовой системы координат. Для любого из направлений в отдельности получен аналог вилки Фойгта-Рейсса соответствующих проекций скоростей компонент композиционной смеси. Далее вилка средних проекций скоростей по направлениям сужается до вилки Кравчука-Тарасюка. После этого усреднением вилки КравчукаТарасюка получается одномерное уравнение конвективного массопереноса в композиционной среде в смысле средних по представительному объему значений проекций скоростей компонент для каждого из направлений декартовой системы координат. Далее с использованием среднего вектора скорости композиционной смеси и специфического переопределения «в операции дивергенция в смысле среднего значения частных производных строиться общее уравнение для пространственной области. Результаты данного исследования могут быть применены при построении прикладной теории управления конвективным массопереносом композиционной среды с помощью внешнего магнитного поля. При этом часть компонент смеси может быть магнитонейтральна.
Материалами подложки приборных пластин в современной сверхвысокочастотной (СВЧ) электронике на основе GaN/AlGaN выступают сапфир и карбид кремния, которые обладают высокой твердостью и одновременно являются хрупкими. Методы разделения таких приборных пластин на отдельные кристаллы недостаточно изучены в совокупности свойств материала подложки и особенностей изготовления современных монолитных интегральных схем (МИС). В настоящей работе рассматривается разработка базовых производственных маршрутов, повышающих эффективность существующих методов резки приборных пластин сапфира и карбида кремния применительно к приборным пластинам с изготовленными на них современными СВЧ МИС на нитридных гетероструктурах, а также изучение влияния резки на технико-эксплуатационные параметры МИС.
Представлен обзор литературы по многорядным инфракрасным (ИК) фотоприемным устройствам (ФПУ) космического базирования, предназначенным для дистанционного зондирования Земли. Рассмотрены виды устройств, их назначения, основные спектральные диапазоны и принципы работы. Приведены наиболее распространенные схемы цифровых и аналоговых ячеек большой интегральной схемы (БИС) считывания фотосигналов многорядных ИК ФПУ, для каждой схемы указаны условия применимости. Рассмотрены три способа реализации режима временной задержки и накопления (ВЗН): аналоговое суммирование внутри БИС, цифровое суммирование внутри БИС, цифровое суммирование в блоке цифровой обработки. Представлены структурные либо принципиальные схемы ВЗНсуммирования. Рассмотрены наиболее распространенные топологии фоточувствительных элементов (ФЧЭ) многорядных ИК ФПУ космического базирования. Проведен анализ математических моделей многорядных ИК ФПУ.
Рассмотрены особенности электрофизических свойств n(p)-Hg1-xCdxTe (x = 0,21–0,23) с диэлектриками Al2O3 или SiO2/Si3N4. Пленки HgCdTe были выращены методом молекулярнолучевой эпитаксии на подложках из GaAs(013) и Si (013). Обсуждены возможности определения основных параметров МДП-структур на основе n(p)-Hg1-xCdxTe (x = 0,21–0,23) с варизонным слоем и без варизонного слоя из адмиттанса структур, измеренного в широком диапазоне температур и частот.