天文用阻挡杂质带红外探测器

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗辐射性能高等优点,能够胜任空间技术和天文探测在中远红外波段探测的苛刻要求.本文以红外天文探测对红外探测器的应用需求作为出发点,主要就国内外红外天文学、红外天文探测器发展概况,阻挡杂质带红外探测器发展历史及其材料、器件结构等方面做了简要综述,并简明扼要地介绍了阻挡杂质带探测器的器件物理模型.     

硅基阻挡杂质带红外探测材料与器件研究进展

红外探测在天文物理研究领域具有极其重要的应用前景,由于天文深空探测对象的特殊性,对红外探测器的性能要求十分苛刻.阻挡杂质带(BIB)红外探测器,因其具有响应波段宽、噪声低、灵敏度高以及抗辐射性能好等优点,在过去30年中发展成为国际上天文领域首选的红外探测器.BIB红外探测器的探测波长覆盖中红外到远红外波段,它的推广应用促进人类在天文深空探测领域取得了一系列重大的科学成果.我国在BIB红外探测器的研究起步较晚,近年来也取得了较大进展,但是与国际领先水平相比尚有较大差距.本文主要回顾、评述了过去5年多我国在BIB红外探测器领域的研究进展,对BIB红外探测材料及其相应BIB器件的制备工艺、物性表征和光电响应特性,以及表面等离激元对器件光电响应的调控等做了详尽介绍,为我国BIB红外探测器的发展提供参考和实验依据.     

被动式红外人员实时计数系统

本文主要介绍一种红外探测和计数系统的工作原理,阐述了采用单个探测器的红外系统实现对人体目标从探测到计数的思路、设计方法。     

星载红外预警探测器工作机制和对抗方式

星载红外预警探测器通过探测火箭发动机尾焰的红外辐射来搜索、跟踪导弹目标。是导弹预警卫星最重要的一种载荷。简述了星载红外预警探测器的作用和特点。总结了当前星载红外预警探测器的发展趋势。工作波段的选择是红外探测系统设计的一个关键问题．分析了星载红外探测器工作波段的选择,指出地球大气层的红外吸收特性是决定星载红外探测器工作波段选择最重要的因素。星载红外预警探测器目前采用基于时间延迟积分技术的红外焦平面阵列敏感器,简要分析了其工作机制。对于星载红外预警探测器所采用的扫描、凝视两类典型探测模式,给出了探测原理,分析了其各自的优缺点。未来天基导弹预警将使用这两类探测器搭配工作。初步研究了针对星载红外预警探测器的各类被动和主动对抗方式。     

新型低维结构锑化物红外探测器的研究与挑战

红外光电探测器已经历了半个多世纪的发展,先后出现了机械扫描式单元及线列探测器和凝视型红外焦平面探测器两代探测器技术,并形成了一个庞大的红外探测器器件家族.近年来人们逐渐提出了以高探测率、大面阵、低成本、多光谱为技术特点的第三代红外探测器概念.锑化物红外探测材料以其具备的优越光电性能:量子效率高,暗电流小,微带带隙可调,均匀性高、成本低等,成为第三代红外焦平面探测器的最优选材料.本文回顾了近年来国内外第三代红外探测器材料与器件的研究发展历程,重点阐明了锑化物II类超晶格红外探测材料在技术上的优势及其国内外发展现状.通过分析个多个重点研究机构的技术发展历程,阐明了锑化物材料与器件研究的发展趋势,面临的挑战以及今后数年内该领域的研究重点.     

光幕幕厚与大气对弹丸红外热辐射探测性能影响研究

为改善光电探测靶的探测性能,研究了光电探测器对光幕区中弹丸红外热辐射能的获取,分析了幕厚、弹丸长度、弹丸辐射面积、大气衰减与光幕区弹丸红外热辐射特性的关系。采用将弹体划分为多个小面元的方法,建立了弹丸红外热辐射计算方程。研究了光电探测器的弹体红外热辐射通量计算方法。根据红外热辐射大气衰减理论,分析了不同波长光电探测器获得的弹丸红外热辐射能与大气透过率的关系,并计算了光电探测器在不同幕厚和作用距离下获得的弹丸红外热辐射能。结果表明:当探测距离一定时,弹丸作用于光幕的表面红外热辐射能与光电探测器接收辐射能成正比;当弹体长度与幕厚相等时,光电探测器获得的信号最强;距离越远大气的红外透过率越小,探测灵敏度越低;3~5μm波长光电探测器可获得最佳弹丸红外热辐射能。     

基于OpenGL的被动红外探测器三维仿真研究

被动红外探测器是入侵报警系统中的关键组成部分,其探测空间是系统设计和效能评估中的首要考核指标。然而,由于探测空间具有不可见和无法直接感知的特点,难以对探测范围进行直观有效的考核。基于视景仿真平台Vega Prime和开放图形库OpenGL,设计并实现了被动红外探测器三维仿真系统。根据探测器的性能参数、安装角度和安装位置,可自动计算并展现该探测器的可视化探测空间。实验结果表明,可视化探测空间与真实探测空间基本符合,能够满足入侵报警系统智能辅助设计和效能评估的要求,具有较强的实用性。     

热释电探测器的电路设计与改进研究

本文针对现有热释电红外传感器普遍存在的温差探测范围有限、输出信号弱和容易受到噪声的干扰等缺点,采用仿真模拟和实验验证相结合的方法,对热释电探测器电路做了进一步的研究和改进,获得了探测范围广、抗干扰能力强、高效稳定的红外探测器.     

红外光电子学中的新族——量子阱红外探测器

回顾了近10年基于半导体中量子限制效应红外探测器的进展．主要关注的是二维限制结构,即量子阱结构,形成的区别与传统红外光子探测的子带跃迁机理．在红外光电子领域作为新族的量子阱红外探测器（quantum well infrared photo-detector,QWIP）与最典型的红外探测器代表碲镉汞红外探测器进行了各自特色的分析,包括基本工作机理和材料与器件的制备技术等方面．对于QWIP发展的回顾提升了与碲镉汞红外探测器之间的互补关系．也给出了对于QWIP在未来发展方面的基本趋势．     

一种数字式红外火焰探测器

目的 寻求一种可靠性高、可探测设备内外火情的火焰探测器。方法 应用红外辐射原理,采用响应波长范围为１．５～３．０μｍ的流化铅光敏电阻作为红外光敏探测器件,由４个探测器件两两配对,构成具有２＋２测量区域的双红外系统,可探测半球区域的数字式红外火焰探测器。结果与结论 该探测器抗干扰能力强,对光窗污染不敏感,可用于探测设备内外火情,特别适用于易燃易爆场合的火情监测。     

红外双波段探测技术的研究

对红外双色探测技术中的红外辐射，激光测距，大气能见度等几个重要问题进行好研究和分析，采用双叠层探测器设计的以双波段红外辐射探测系统，能在测量辐射量的同时，实时修正环境，大气影响。     

红外辐射对比度概念的探讨

为了更方便理解红外辐射对比度的含义,针对目前红外辐射对比度计算使用的物理量和公式比较混乱的情况,从红外探测的实现方法出发,分析指出对比度衡量的标准物理量应该为在探测器处的红外辐射照度。当目标与背景不在同一位置且与探测器相距较远时,用辐射亮度、辐射出射度计算对比度分析探测效果是不恰当的。相对对比度应该使用目标与背景在探测器处的红外辐射照度差值的绝对值除以目标与背景的红外辐射照度平均值作计算。     

四象限红外探测器信号处理系统

实现基于四象限红外探测器的位置检测信号处理系统。从四象限位置探测的原理入手,介绍了探测器信号提取与前级放大电路、同步相干谐波检测电路,以及模数转换、时序控制、数据采集电路。实验结果良好,系统可行。     

新的红外材料——碲化铅锡

美国布莱锡公司研制成功一种8—13微米波段的碲化铅锡光生伏打p—n法红外探测器。这种红外探测器在军事上可用来监视和探测车辆和人员,在医学上用来自动记录温度。光生伏打型探测器具有响应速度快的(低至20毫微秒)优点,而探测度也可与光电导型     

双探头人体红外探测器

本文介绍一种由双热红外传感器组成的新颖电路，改进了现在单只热释电人体红外传感器接收技术，解决了环境温度及红外辐射对其性能的严重影响，使被动式热释电红外探测器的可靠性进一步提高。     

一种新型红外探测器的介绍——量子点红外探测器

本文简单介绍了半导体量子点材料的基本性质及相应的红外探测器的工作原理,并举例讨论了几种典型的量子点红外探测器的结构。最后,对量子点红外探测器的主要优点进行了总结。     

湖北省红外探测器列入国家产业转型升级项目

日前，湖北省红外探测器项目列入国家产业转型升级项目，计划总投资2．4亿元，由国内规模最大的红外热像产品制造商——武汉高德红外股份有限公司生产。该项目量产后，年产量将达到6万套，有望彻底打破国外产品垄断局面。红外热像仪的核心技术包括全系统设计、整体集成、探测器三方面。其中，探测器技术被美国、法国、日本等国家垄断，国外探测器价格高，导致国产红外热像仪动辄每台几万元，甚至数百万元。高德红外相关负责人表示，红外探测器量产后，该公司生产的红外车载夜视产品价格有望降到5000元以内。     

一种新型微机械红外热探测器的吸收层

在对新型微机械悬臂梁红外热探测器进行理论建模的基础上,研究了一种适合于此种红外热探测器的吸热层材料——碳纳米管.利用碳纳米管的红外吸收特性,在微机械悬臂梁上生长碳纳米管薄膜作为吸热层,提高了微机械悬臂梁红外探测器的红外吸收能力.研究结果表明,选用碳纳米管薄膜作为微机械悬臂梁红外热探测器的吸热层比选用传统的红外吸收层材料探测分辨率提高了10%,这种基于微电子机械系统技术的传感器与集成电路工艺是兼容的,成本低廉且适合批量生产.     

高纯锗探测器应用于稀有事例探测的研究进展

高纯锗探测器（HPGe）对于低本底稀有事例探测的发展具有重要的意义．本文介绍了HPGe的工作原理及其制备工艺，分析了对探测器起关键作用的钝化层和死层部分，并讨论了降低本底的关键技术．对于HPGe应用于包括暗物质探测和无中微子双贝塔衰变的稀有事例探测实验的进展，重点介绍了应用HPGe的CDEX、SuperCDMS、GERDA、MAJORANA等国际领先的稀有事例探测合作组相关实验技术和物理进展，进一步分析了HPGe用于下阶段国际稀有事例探测的发展方向．      

远距离定位系统中红外同步子系统构建

在给定红外探测器及其配套光源条件下,构建了能够工程实现的远距离定位中红外同步子系统。首先讨论了工程中采用的红外光学链路模型,基于系统采用的红外光源和红外探测器的性能参数,计算了红外最小可探测功率,确定了系统所需的最小红外光源功率,为系统的构建提供了理论基础,从而构建了在远距离定位中能够工程实现的红外同步子系统,并在工程中进行了验证,为远距离红外系统的构建提供了有价值的参考。