面阵探测器连续扫描成像光学系统

研制了一套用于面阵探测器360°连续扫描成像的红外光学系统。该光学系统包含了一个无光焦度的望远镜、一个方位补偿摆镜及一个二次成像物镜,采用了制冷型面阵红外探测器。引入了方位补偿摆镜,按二倍角关系朝相反方向摆动,解决了面阵探测器连续扫描中的成像拖尾与模糊问题。采用了像方扫描方式,使得摆镜通光尺寸由物方扫描的大约40 mm×220 mm缩减至目前14 mm×22 mm,摆镜质量减轻了95%以上,摆动频率可达100 Hz,使系统可在1 s内完成对360°方位的扫描成像。系统结构简洁紧凑,共由八片透镜以及一片反射镜组成,像质接近衍射限。实验室测试结果表明:方位补偿摆镜固定时,对小圆靶成像有明显拖尾成长条状;而开启摆镜摆扫之后,小圆靶成像清晰无变形,成像效果接近凝视型。

面阵探测器相连缺陷元识别定位

面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同,因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元.针对相连缺陷元的特点,提出了借助改变面阵探测器光电响应的方法来实现相连缺陷元的识别定位.实验结果表明,该方法使面阵探测器分为两个不同透过率探测单元,多元相连缺陷元响应电压是相对应的两个不同透过率探测单元响应电压之和的平均值.采用MATLAB软件对测试数据进行分析处理,分析结果清晰给出缺陷元诸如个数、形状和位置等详细信息.采用本方法面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别定位.研究结果为今后的面阵探测器评测与可靠性提高提供了参考.

InSb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征研究

通过基于正性光刻胶的不同像元尺寸铟柱阵列及器件制备,研究In Sb面阵探测器铟柱缺陷成因与特征.分别研制了像元尺寸为50μm×50μm、30μm×30μm、15μm×15μm的面阵探测器的铟柱阵列,并制备出In Sb面阵探测器,利用高倍光学显微镜和焦平面测试系统对制备的芯片表面形貌、器件连通性及性能进行了检测与分析.研究结果表明:当像元尺寸为50μm×50μm时,芯片表面形貌和器件连通性测试结果较好;随着像元尺寸减小,芯片表面会出现铟柱相连或铟柱缺失缺陷,器件连通性测试结果与表面形貌相吻合.铟柱相连缺陷是由光刻剥离时残留铟渣引起的铟相连造成;铟柱缺失缺陷是由光刻时残留光刻胶底膜引起的铟柱缺失造成.器件相连缺陷元的响应电压与正常元基本相同,缺失缺陷元的响应电压基本为0,其周围最相邻探测单元响应电压相比正常元增加了约25%.器件缺陷元的研究结果,对通过优化探测器制作水平提升其性能具有重要参考意义.

红外面阵探测器用于全方位搜索的一种新方法

本文提出的基于红外面阵焦平面探测器的红外搜索跟踪系统与基于红外线线阵焦平面探测器的相比,其结构简单、成本低且具有自动搜索、跟踪和确认威胁目标的功能。本文重点论证了在全方位红外警戒系统中使用面阵探测器的可行性;在该分析的基础上,给出了该系统的图像退化模型;论证了在全方位搜索系统中,目标检测算法的处理思路,并分析了使用面阵探测器的优势。并且通过实验结果,证明基于面阵探测器的红外搜索系统是具有和线阵系统相当的目标探测距离,可以检测出信噪比在2左右的目标;并且在背景杂波处理上,在一定程度上优于线阵探测器。

基于APD面阵探测器的非扫描激光主动成像雷达

为了获得目标区域的高精度3-D距离图像,采用自研带读出电路的雪崩光电二极管(APD)面阵探测器组件,研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域,APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号,经信息处理获得目标区域3-D距离图像,对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明,所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像,成像距离达1.2km,距离分辨率为0.45m,成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。

基于高导热碳纤维的HgCdTe大面阵探测器热适配结构在空间红外遥感相机中的应用

Hg Cd Te面阵探测器是空间红外遥感相机的关键部件,随着性能需求的不断提高,器件的规模尺寸不断扩大。Hg Cd Te面阵探测器在常温下与承载板进行装配,但在深冷状态下工作,需要耐受200 K左右的温度波动。由于探测器与承载板的线膨胀系数不匹配,温度波动会引起探测器翘曲变形,变形严重时,将导致探测器损伤。提出基于高导热碳纤维的Hg Cd Te大面阵探测器热适配结构,以碳纤维的轴向高热导率降低结构热阻,以碳纤维的极小抗弯截面模量实现热适配结构两端面间的刚度解耦。相对于探测器与承载板直粘,引入基于高导热碳纤维的热适配结构后,探测器与承载板间的热阻仅增加了约1%,而探测器热失配翘曲变形衰减了99.9%,解决了大面阵探测器与承载板间的热失配翘曲变形损伤问题。并对基于碳纤维的热适配结构制备工艺方案进行了简单介绍。

射线面阵探测器成像系统校正研究

基于线性、移不变理论 ,对射线面阵探测器成像的特性和系统成像所呈现出亮度不均匀的原因进行分析研究 通过分析线性系统成立的假设条件 ,给出了对实际成像中各像元点阵的偏置、灵敏度进行逐点校正的公式 在实验室 ,对基于PaxScan2 5 2 0面阵探测器的成像系统进行成像校正研究 ,取得了满意的效果 ,噪声得到有效的抑制 ,成像的不一致性得到改善 当检测较厚工件或工件厚度变化较大时 ,系统成像超出其线性范围 ,给出了二次校正的方法和公式 。

面阵探测器的像点亚像素定位研究

面阵探测器可直接探测点目标图像的位置,但其定位精度受到探测器分辨率的限制。因此,亚像元精度技术得到了发展。它是利用目标像点的灰度分布特性,通过内插细分算法,确定出像点位置。可将定位精度提高1～2个数量级。本文介绍了几种实现目标像点亚像素定位的内插细分算法。对它们的计算公式、特点进行了分析,并进行了实验验证。

数字射线面阵探测器校正的优化技术

数字射线探测器的校正效果很大程度上影响到射线检测的图像质量,为避免图像质量出现不可控或严重劣化问题,对数字射线面阵探测器的校正及其优化技术进行了研究。分析了射线探测器的校正程序、射线探测器的信号转换过程,在此基础上,改变射线能量、射线强度,进行探测器的校正试验。实验结果表明:经有效校正处理后,探测器各像元间的不一致情况明显得到抑制,图像灰度值达到较均匀状态。探测器校正时,接收的射线强度高,可获得更高的图像信噪比,从而有利于提高图像质量。探测器校正时使射线能量与射线检测时的能量相同,可在射线检测时获得良好校正输出。通过试验分析可知,优化数字射线探测器校正方法的关键在于选取适合的校正因子;而对于图像质量已劣化的数字射线探测器输出,仍可采取措施使输出的图像质量得到改善,即先将劣化图像还原为特定射线辐照下探测器的响应,然后使用合适的校正因子对还原后的探测器响应进行校正。

用于识别面阵探测器相连缺陷元的新型光学滤光片（英文）

相连缺陷元识别一直是面阵探测器研究难点。面阵探测器相连缺陷元的光电信号与正常元基本相同,因此采用现有面阵测试方法无法识别相连缺陷元。提出了一种新型光学滤光片来识别面阵探测器中的相连缺陷元。在提出的滤光片结构中,有两种不同透光率、且交错排列的阵列组成。采用该滤光片后,相连缺陷元的响应电压值是正常单元响应电压的50%,面阵探测器相连缺陷元可以被显著识别。

面阵探测器工业CT系统同步控制器的研究

研究了基于面阵探测器的工业CT系统同步控制原理,实现了面阵探测器数据采集、加速器射线脉冲发射和机械系统运动三者严格同步,突破了基于面阵探测器高能工业CT系统研制中同步控制的关键技术。同时,比较了面阵探测器与线阵探测器在工件DR图的分辨效果。

空间光通信中应用于精密指向的面阵探测器的定位精度分析与验证

为了实现空间光通信中高精度的链路,本文重点研究了影响面阵探测器对于目标定位精度的关键因素。首先从机理上分析了质心算法的误差,并仿真验证了满足空间无损采样条件的必要性。我们定义了NU值并以此为指标来量化探测器的非均匀性,随着NU自0开始线性增长,质心的定位误差持续增长但是速度放缓。当NU值为0.005时,最大定位误差为0.043像素。在目标入射到光学系统的光强不断改变的条件下,NU值越小,质心位置越接近光斑的真实位置。我们通过实验测试了某种典型的CMOS探测器在不同光照强度下的像元响应,建立了像元响应非均匀性的数理模型,计算出NU值于线性响应范围内在0.0045到0.0048范围内波动。光斑质心定位精度的实验结果表明,绝对定位误差小于0.05像素,可以满足高精度链路的需求,验证了理论和仿真的有效性。

背减薄过程中面阵探测器形变研究

为提高Insb面阵探测器的探测率,需要借助背减薄工序把Insb光敏元芯片从300tzm减薄到10μm,这一过程通常决定了面阵探测器的成品率。为了解面阵探测器在背减薄工序中的形变规律,针对典型器件结构,借助ANSYS软件,基于等效建模思路,建立了适用于Insb面阵探测器的三维结构模型,调整Insb光敏元芯片厚度,模拟探测器形变特征及分布随背减薄工艺实施过程的变化规律。模拟结果表明:当InSb光敏元芯片较厚时,面阵探测器的整体形变以弯曲变形为主,其中心区域上凸明显;随着InSb光敏元芯片逐步减薄,其中心区域的上凸变形逐步弱化,当InSb光敏元芯片厚度减薄到12μm时,探测器上表面屈曲变形占优,且随着Insb光敏元芯片厚度的减小而愈加清晰可见,此时探测器整体弯曲变形很弱。

用面阵探测器测量激光光束质量

本文利用面阵CCD探测器,测量各种情况下的激光光束特性。这种方法可以很容易地测得激光光束能量的空间分布,并由此计算出光束中心、半径和椭圆度等参量。文中描述了这一实验装置和对He-Ne激光光束的各种测量的结果,并对测量精度和影响因素进行了分析和讨论,系统对激光辐射功率的测量精度可达±2％。

关于非晶硅面阵探测器无损检测成像系统噪声的校正

详细论述了基于非晶硅面阵探测器的无损检测成像系统.介绍了PaxScan非晶硅面阵探测器性能和成像过程,给出了所设计的系统各主要组成部分及其主要功能.分析了引起图像退化的原因,针对面阵探测器导致图像退化的因素,分别做了校正.实验表明,系统成像质量能达到工业检测最高级B级.

基于面阵探测器6／9MeV新型高能工业CT系统

研制成功的6MeV高能工业CT集成检测系统采用磁控管驱动的6MeV射频加速器作为X射线源，成像系统与9MeV高能工业CT相同，扫描方式采用三维锥束扫描。主要技术指标与9MeV工业CT系统接近，其空间分辨率也达到21p／mm（10％的调制度下）。

超大面阵红外焦平面探测器杜瓦热机结构研究(内封面文章)

针对拼接式超大面阵红外焦平面探测器杜瓦封装性能要求,采用基于精密垫片的三点可调式模块结构,设计了多点耦合高导热柔性冷链结构和低应力高均温的SiC冷平台结构,并开展了探测器模块精密拼接、超大规模面阵焦面温度均匀性、大杜瓦组件低冷损、超大冷平台组件力学可靠性等关键技术研究。利用2 k×2 k红外探测器模块以3×3的阵列拼接,组件总规模达到6 k×6 k,利用液氮制冷采集了9个模块的温度,温度均匀性为±0.45 K,模块拼接后焦平面阵列平面度优于±10μm,在外壳为室温时获得超大杜瓦组件的漏热为7.53 W。对大组件开展的力学试验表明,XYZ三方向最低基频为557 Hz,经9 grms随机振动后,组件功能正常,未发生明显变化,满足工程化应用需求。

脉冲激光辐照CCD面阵探测器系统局部的干扰效应研究

采用脉冲激光对面阵 CCD探测器系统进行干扰 ,研究了脉冲激光辐照 CCD系统局部时 ,系统工作状态的变化 ,测量了 CCD探测器系统的饱和阈值范围 ,分析了饱和的原因。在实验中观察到“光饱和串音”现象 ,实验验证了不同干扰频率对

基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

液氮冲击中InSb面阵探测器表面经常出现局部分层、开裂等失效模式.为明晰材料分层、光敏元芯片断裂过程,基于三维等效建模设想,在易分层处添加内聚区模型,合理选取界面分层开裂参数,建立了128×128InSb探测器结构分层模型.模拟结果涵盖了典型碎裂照片中呈现的所有形变信息,即1)在光敏元阵列区域,复现出典型棋盘格屈曲模式;2)在Negative电极区域上方,InSb芯片与下层材料逐渐分开,且分层向两侧逐步扩展;3)在面阵探测器周边区域,表面起伏相对平整.上述模拟结果证明了所建分层模型的正确性和参数选取的合理性,为后续裂纹起源、传播过程的研究提供了模型基础.

面阵探测器点目标探测随机误差度量方法研究

为了提高星地光通信中捕获跟踪瞄准系统的目标探测精度,需要对面阵探测器上信标光斑位置探测的随机误差进行高精度分析评估。基于影响光斑探测的多种随机因素,建立了不依赖于目标信号点扩散函数的质心定位噪声等效角(NEA)模型,并仿真了不同因素对NEA的影响。结果显示,不同目标信号点扩散函数下的NEA的变化趋势相似:随噪声的增大而增大,随信号强度的增大而减小,随光斑半径的增大而增大。不同目标信号点扩散函数下所计算出的NEA数值不同,最大差异小于30%。研究结论为目标位置探测的随机误差提供了测量方法和理论分析依据,对远距离星地光通信链路的建立与保持具有重要意义。