Інфрачервоний детектор

Винахід належить до пристроїв стеження за випромінюючими об'єктами, що переміщуються в просторі, зокрема, до швидкодіючих інфрачервоних детекторів, що працюють у вікнах прозорості атмосфери довгохвильового спектрального діапазону. Відомий (детектор ІЧ-випромінювання. Пат. 59-37447, Японія. МКІ G01J02, G01J5/02), що містить чутливий елемент, який охолоджується в процесі його роботи, радіатор у вигляді циліндричного стакана, тепловідводи і екрануючу пластинку з центральним отвором для огранювання кута нагляду при опромінюванні детектора ІЧвипромінюванням. Недоліком детектора являється необхідність в системі охолодження, що знижує надійність детектора, підвищує енергоспоживання і маса-габаритні характеристики системи стеження за ціллю, обмежуючи тим самим його область застосування. Найбільш близьким по технічній суті рішенням до декларованого пристрою є (Широкосмуговий піроелектричний інфрачервоний детектор. Пат. №4501967, США. МКІ G01J5/24. HKI 250-338), що містить плоский піроелектричний елемент, оснащений першим і другим електродами, причому перший електрод, об'єднаний з першим електродом навантажувального резистора, другий електрод якого через джерело живлення підключений до другого електроду піроелектричного елемента. Пристрій не потребує систему охолодження і термостабілізації, малогабаритний, має високу Надійність і широку область застосування. В той же час у даному пристрої для підвищення швидкодії (зниження сталої часу СкрRн) потрібно зменшувати площину піроелектричного елемента, що викликає зменшення поглинаємої енергії від випромінюючого об'єкта і, як слідство, зниженню обнаружуючої здібності системи спостереження. Реалізація задачі винаходу досягається тим, що в відомим пристрої, який містить піроелектричний елемент, з першим і другим електродами і навантажувальний резистор, перший і другий електроди розділені на ділянки, розташовані друг над другом, причому другий електрод кожного попередньої ділянки з'єднай з першим електродом послідуючої ділянки введеними перемичками, а перший електрод першої ділянки і другий електрод останньої ділянки з'єднані з електродами навантажувального резистора. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що пропонований пристрій відрізняється тим, що електроди піроелектричного елемента розділені на ділянки, розташовані друг над другом і з'єднані між собою послідовно. Має нова сукупність суттєвих ознак, обумовлюючих досягнення позитивного ефекту. Таким чином, пропонований пристрій відповідає критерію 'новизна'. Зрівняння пропонованого рішення не тільки з прототипом, але і з іншими технічними рішеннями в даній галузі техніки показало, що усі компоненті пропонованого рішення відомі, але в даній сукупності вони проявили нову властивість, дозволили підвищити динамічні характеристики приймача випромінювання, що дозволяє зробити висновок про відповідність технічного рішення критерію "суттєві відмінності". На малюнку представлено інфрачервоний детектор. Детектор включає піроелектричний елемент 1 з першим 2 і другим 3 електродами, розділеними на ділянки 4 так, що останні знаходяться друг над другом, а другий електрод кожної попередньої ділянки з'єднай перемичками 5 з. першим електродом наступної ділянки, навантажувальний резистор б, електроди якого з'єднані з першим електродом першої ділянки і другим електродом останньої ділянки. Пристрій працює таким чином. Інфрачервоне випромінювання від об'єкта, що випромінює, падає на один з прийомних електродів (наприклад, 2) з високою поглинальною спроможністю в довгохвильовому діапазоні спектра, і, завдяки піроелектричному ефекту, на електродах генеруються електричні заряди, пропорційні потужності падаючого випромінювання, на навантажувальному резисторі 6 протікає струм. Очевидно, величина енергії, що поглинається чутливим піроелектричним елементом, залежить від його площини. В той же час, збільшення площини призводить до росту ємності чутливого елемента, тобто збільшенню електричної сталої часу С крRн і зниженню динамічних характеристик детектора. В пропонованому пристрої ця протиріч розв’язана розбиттям електродів піроелектричного елемента на ділянки і послідовним з'єднанням знов створених піроелектричних детекторів, розташованих на одному кристалі. Практично це може бути виконано, наприклад, методом фотолітографії. Сигнал і шум в цьому разі зростають в однаково число разів, а результуюча ємність суттєво зменшується. Так, при розмірі кристала LiTaO3 16*16мм при діленні на чотири ділянки ємність знижується з 400пф до 25пф, при діленні на вісім приблизно до 6 пф, що співрозмірно з вхідною ємністю підсилювача (не представленого на малюнку). Стосовно, знижується і електрична стала часу детектора. Таким чином, розділ електродів піроелектричного елементу на ділянки і їх комутація дозволили при збереженні площі чутливого елементу (втрати не перевищують 1-2%) суттєво зменшити електричну сталу часу, що підвищує динамічні характеристики детектора і дозволяє використовувати його для рішення задач стеження за швидкохідними випромінюючими об'єктами. 1. А.с. СССР №1179114 Измеритель потоков теплового излучения. 2. А.с. СССР №1230383 Пироприемное устройство поперечного типа. 3. А.с. СССР №1067911 Пироэлектрический приемник излучения. 4. А.с. СССР №852040 Приемник излучения. 5. Пат. США №4484075 ИК-устройство для охраны помещений. 6. Пат. США №4437003 Дифференциальный пироэлектрический датчик со статическим разрядником. 7. Пат. США №4437002 Пироэлектрический инфракрасный датчик. 8. Пат. США №4384207 Дифференциальный пироэлектрический детектор. 9. Пат. США №4501967 Широкополосный пироэлектрический инфракрасный детектор. 10. Пат. США №4383174 Пироэлектрический детектор и способ его изготовления. 11. Пат. США №4516027 Детектор инфракрасного излучения. 12. Заявка Великобритании №2156622 Способ и устройство для определения местоположения источника теплового излучения. 13. Заявка Великобритании №2119508 Инфракрасная система для определения положения точки. 14. Заявка Великобритании №2090054 Приемник излучения. 15. Заявка Великобритании №2121639 Система наведения ракеты. 16. Заявка ФРГ №2851883 Пироэлектрический элемент для измерения интенсивности-электромагнитного излучения, измерения температуры и термоэлектрического генерирования тока. 17. Заявка ФРГ №3216664 Способ изготовления пироэлектрического приемника. 18. Пат. ГДР №205523 Прибор для измерения инфракрасного излучения. 19. Пат. Японии №59-37447 Детектор ИК-излучения. 20. Заявка Японии №60-15003 Способ изготовления датчика ИК-излучения пироэлектрического типа. 21. Заявка Японии №60-15004 Способ изготовления датчика ИК-излучений пироэлектрического типа. 22. Заявка Японии №58-52176 Пироэлектрический датчик. 23. Заявка ЕПВ №0131996 Приемник ИК-излучения. 24. Заявка ЕПВ №0141582 Пироэлектрический детектор. 25. Заявка ЕПВ №0102101 Пироэлектрический приемник инфракрасного излучения. 26. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. - М.: Сов.радио, 1978. - 400с. 27. Криксунов Л.З., Рабышко В.А. Пириконы. - 1C: Техника, 1984. - 78с. 28. Алексеенко М.Д., Бараночников В.А., Смолин О-В. Микроэлектронные фотоприемные устройства. М.: Энергоиздат, 1984. - 208с. 29. Новик В.Н., Гаврилова Н.Д., Фельдман Н.Б. Пироэлектрические преобразователи. М.: Сов.радио, 1979, - 176с.