Пристрій для візуалізації поперечного розподілу інтенсивності потужних імпульсних електромагнітних полів

1. Пристрій для візуалізації поперечного розподілу інтенсивності потужних імпульсних електромагнітних полів, який містить перетворюючий елемент, на який діє електромагнітне поле, та приймальну камеру інфрачервоного випромінювання, розміщену позаду нього, який відрізняється тим, що перетворюючий елемент виконано у C2 ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ (13) 3 70973 4 ймальною камерою ІЧ випромінювання. тю поверхневої рекомбінації електрон-діркових Аналогічного розподілу температури перетвопар, не меншою 105см/сек. рюючого екрану слід чекати для будь-якого електТильна поверхня пластини характеризується ромагнітного випромінювання, в тому числі і в нешвидкістю поверхневої рекомбінації електронвидимому діапазоні. діркових пар не більшою за 102см/сек. Недоліками описаного пристрою є: Замість ефекту локального розігріву перетво1) значна інерційність (стала часу становить рюючого екрану електромагнітним полем викорисдесятки мілісекунд), що обумовлено значною тептовується ефект захоплення вільних носіїв струму, ловою масою та невеликою теплопровідністю пещо використовується в вищевказаних детекторах ретворюючого екрану; лазерних пучків. Але для наших цілей напівпрові2) низька просторова роздільна здатність (подник повинен мати власну провідність, щоб захопрядку п'яти штрихів на міліметр); лення вільних носіїв струму електромагнітним по3) обмеженість максимального значення та лем призвело до перерозподілу їх концентрації в динамічного діапазону температур, що імітуються поперечному перерізі пластини. (температура, що імітується - це така температура Виконання перетворюючого елементу у виглячорного тіла, при якій потужність його випромінюді пластини з напівпровідникового матеріалу, шивання в заданому спектральному інтервалі доріврина забороненої зони якого більша за енергію нює потужності випромінювання в цьому спектракванту електромагнітного випромінювання, що льному інтервалі даного тіла); візуалізується, та вибір певних умов щодо поверх4) низькі температури розкладу полімерів, що невих властивостей пластини дозволяють формувикористовуються (наприклад, температура розвати двовимірні ІЧ зображення не за рахунок зміни кладу нітрату целюлози становить близько 110°С); температури окремих ділянок перетворюючого 5) обмежена ефективність перетворення вихіелементу, а за рахунок міжзонного рекомбінаційдного електромагнітного випромінювання в ІЧ виного випромінювання з цих ділянок в ІЧ області промінювання (визначається, як відношення різспектру під дією первинного довгохвильового ниці освітленостей окремої ділянки опромінювання внаслідок перерозподілу або доперетворюючого екрану невидимим випромінюдаткової генерації в напівпровідниковому матеріаванням до різниці відповідних значень температулі з власною електропровідністю нерівноважних ри, що імітується, цієї ж ділянки; чим менший цей електрон-діркових пар. показник, тим вище ефективність перетворення Зменшення інерційності в даному винаході дооптичного випромінювання в ІЧ випромінювання); сягається за рахунок того, що двовимірні 14 зо6) низька механічна міцність перетворюючого браження формуються не за рахунок повільного екрану, що обумовлена малою товщиною полімепроцесу зміни температури окремих ділянок перерної плівки-підкладки (порядку 50нм); творюючого екрану, як це відбувається в комірці 7) необхідність підтримання вакуум у всередині Блая, а за рахунок більш швидких процесів дифузії комірки Блая, що ускладнює конструкцію пристрою та дрейфу вільних носіїв заряду в перетворюючота його експлуатацію і зменшує його надійність. му елементі, стала часу яких звичайно складає В основу даного винаходу поставлено задачу долі мікросекунд. Щоб запобігти можливому розівдосконалити процес перетворення невидимого гріву перетворюючого елементу, електромагнітне електромагнітного випромінювання в інфрачервовипромінювання має бути імпульсним з довжиною не за рахунок удосконалення конструкції перетвоімпульсу, не більшою за час життя електронрюючого елементу з тим, щоб забезпечити змендіркових пар в матеріалі пластини. шення інерційності, підвищення просторової Підвищення просторової роздільної здатності роздільної здатності та ефективності перетворендосягається завдяки тому, що в даному разі вона ня невидимого випромінювання в 14 випромінювизначається біполярною дифузійною довжиною вання, а також підвищення механічної міцності вільних носіїв заряду в напівпровіднику, що звиперетворюючого елементу і надійності пристрою в чайно складає одиниці-десятки мікрометрів. цілому. Підвищення механічної міцності перетворююЦя задача розв'язується тим, що в пристрої чого екрану і надійності пристрою в цілому досягадля візуалізації у ближньому інфрачервоному діається заміною тонкої полімерної плівки, на яку напазоні електромагнітних полів мікрохвильового та несено шар металевої черні, пластиною з дальнього інфрачервоного діапазонів, який містить напівпровідникового матеріалу, товщина якої перетворюючий елемент, на який падає електроскладає кілька дифузійних довжин, а також завдямагнітне поле, та приймальну камеру інфрачервоки відсутності в пристрої вакууму. ного випромінювання, розміщену позаду нього, В одному з варіантів пристрою напівпровідниперетворюючий елемент виконано у ви гляді пласковим матеріалом пластини є кристалічний герматини з напівпровідникового матеріалу з власною ній, ширина забороненої зони якого складає біля провідністю, ширина забороненої зони якого біль0,7еВ, тобто двовимірні ІЧ зображення поперечної ша за енергію кванту електромагнітного поля, яке інтенсивності пучків електромагнітних хвиль одерналежить візуалізувати. Крім того в пристрої товжуються в діапазоні 2мкм. щина напівпровідникової пластини задовольняє В одному з варіантів пристрою напівпровідниумові ad>3, де α коефіцієнт поглинання електроковим матеріалом пластини є кристалічний антимагнітного випромінювання у пластині, ad - товщимонід індію, ширина забороненої зони якого склана пластини. дає біля 0,175еВ, тобто двовимірні ІЧ зображення Передня поверхня пластини, на яку падає поперечної інтенсивності пучків електромагнітних електромагнітна хвиля, характеризується швидкісхвиль одержуються в діапазоні 7мкм. 5 70973 6 В одному з варіантів пристрою напівпровіднипоглинання світла: зменшення у передньої (збідковим матеріалом пластини є сплав кадмій-ртутьненої на електрон-діркові пари) поверхні та збільтелур, ширина забороненої зони якого складає шення біля тильної (збагаченої на них). Ця модубіля 0,12еВ, тобто двовимірні ІЧ зображення попеляція випромінювальної здатності і формує ІЧ речної інтенсивності пучків електромагнітних зображення поперечної інтенсивності пучку, яке хвиль одержуються в діапазоні 10мкм. реєструється приймальною камерою 2. На фігурі зображений пристрій для формуванВ одному з варіантів пристрою створюються ня двовимірних інфрачервоних зображень розпоумови, за яких передня поверхня напівпровідникоділу інтенсивності в пучку, де 1 перетворюючий вої пластини характеризується високою швидкістю елемент у вигляді пластини з напівпровідникового поверхневої генерації-рекомбінації, а тильна, наматеріалу, а 2 - приймальна камера. впаки, низькою. За рахунок цього відбувається Пристрій працює таким чином. загальне збагачення напівпровідникової пластини Електромагнітний потік спрямовується на поелекрон-дірковими парами і обидві поверхні пласверхню перетворюючого елементу у ви гляді пластини в місці входження в неї електромагнітного тини 1. Одночасно з поглинанням електромагнітпучку підвищують свою випромінювальну здатного випромінювання, що не відбилося від ність, формуючи більш інтенсивне ІЧ зображення поверхні напівпровідникової пластини, вільними поперечної інтенсивності пучку. носіями струму в ній відбувається їх захоплення в При цьому товщина пластини має бути достанапрямку розповсюдження хвилі, тобто від передтньою для практично повного поглинення в ній ньої поверхні пластини, на яку падає електромагпадаючих на її передню поверхню електромагнітнітна хвиля, до її тильної поверхні, внаслідок чого них хвиль або ж на протилежну її поверхню має в передньому шарі пластини концентрація електбути нанесено покриття, що запобігає внутрішньорон-діркових пар знижується, а в тильному - підму відбиттю хвилі від неї. В противному разі винивищується. Цей поперечний до пластини, але покне зворотне захоплення плазми хвилею, що відвздовжній до напрямку розповсюдження билася, яке зменшить ефект, або ж буде мати електромагнітного поля ефект перерозподілу конмісце небажаний періодичний змінний за знаком центрації плазми, тим більший, чим більша інтенконцентраційний ефект, пов'язаний із стоячою сивність поля в даній точці поперечного перерізу хвилею в пластині. пучку. Можливість здійснення винаходу підтверджуНерівноважна концентрація елекрон-діркових ється тим, що детектори лазерних пучків на ефекті пар на окремих ділянках поверхонь напівпровіднизахоплення вільних носіїв діють, розвиваючи корикової пластини є причиною зміни випромінювальсну напругу в декілька мілівольт. ної здатності цих ділянок в діапазоні міжзонного Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601