Sprite探測(cè)器

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1、沈陽理工大學(xué)光電成像原理與技術(shù)課程設(shè)計(jì)摘要Sprite探測(cè)器是上個(gè)世紀(jì)八十年代發(fā)明的一種高性能的紅外探測(cè)器，它是一個(gè)用HgCdTe材料制備的三電極紅外探測(cè)器，具有時(shí)間延遲和信號(hào)積分功能。一般Sprite探測(cè)器以若干條形長一個(gè)面陣，如采用8條供采用串——并掃描體制的熱像儀。如今關(guān)于Sprite探測(cè)器的研究已經(jīng)較為成熟，本文將就Sprite探測(cè)器的工作特點(diǎn)、應(yīng)用、評(píng)測(cè)以及發(fā)展等做多個(gè)方面做較為全面的分析了解。關(guān)鍵詞：Sprite探測(cè)器性能提高M(jìn)TF探測(cè)器參數(shù)熱成像系統(tǒng)III沈陽理工大學(xué)光電成像原理與技術(shù)課程設(shè)

2、計(jì)目錄摘要I引言1一、Sprite探測(cè)器性能提高的方法11增加串聯(lián)Sprite探測(cè)元的條數(shù)22采用疊蓋電極技術(shù)來提升sprite探測(cè)器的性能2二、Sprite探測(cè)器制備工藝與維修性改善41制備工藝42Sprite探測(cè)器在小批量試生產(chǎn)階段的維修性改善5三、Sprite探測(cè)器的參數(shù)51組件質(zhì)量參數(shù)——探測(cè)器熱負(fù)荷52基本物理參數(shù)——光譜響應(yīng)（紅外波段）63檢測(cè)參數(shù)——直流電阻6四、MTF61Sprite調(diào)制函數(shù)MTF簡(jiǎn)介6五、熱成像系統(tǒng)與sprite探測(cè)器在軍事當(dāng)中的應(yīng)用8六、Sprite探測(cè)器與其他鏈接器件

3、的匹配81光機(jī)掃描系統(tǒng)82掃描器的f#設(shè)計(jì)83掃描速度9III沈陽理工大學(xué)光電成像原理與技術(shù)課程設(shè)計(jì)4前置放大器9總結(jié)10參考文獻(xiàn)11III沈陽理工大學(xué)光電成像原理與技術(shù)課程設(shè)計(jì)引言在上個(gè)世紀(jì)八九十年代，Sprite探測(cè)器作為當(dāng)時(shí)的一種新穎的高性能紅外探測(cè)器，頗受國內(nèi)外研制人員的重視。Sprite探測(cè)器又叫做掃積型探測(cè)器，是由英國皇家信號(hào)和雷達(dá)研究院（RSRE）Elliott法明的，它是一種細(xì)長條狀、三引極、n型的HgCdTe光電導(dǎo)探測(cè)器，可工作與8~14m和3~5m兩個(gè)波段，具有焦平面上的時(shí)間延遲積分（

4、TDI）功能。SPRITE是SingalProcessingInTheElement五個(gè)英文詞頭的組合，其意思是：在探測(cè)器內(nèi)部進(jìn)行信號(hào)處理。在八十年代一個(gè)CMT·Sprite探測(cè)器相當(dāng)于約10個(gè)背景限紅外探測(cè)器的性能，是當(dāng)時(shí)8~14m和3~5m波段的熱成像系統(tǒng)器件的一個(gè)突破。與之前的紅外探測(cè)器相比，Sprite探測(cè)器的優(yōu)越性在于能在完成紅外信號(hào)探測(cè)的同時(shí)還完成了信號(hào)的時(shí)間延遲和積分，提高了探測(cè)器的信噪比，從而提高了探測(cè)器的探測(cè)率，把分離多元串掃線列光導(dǎo)探測(cè)器中每元配制一路前置放大器、時(shí)間延遲和疊加線路節(jié)省

5、為只需一路前置放大器，從而減少了整機(jī)的體積和重量，提高了可靠性。但隨著更高靈敏度，探測(cè)更遠(yuǎn)目標(biāo)場(chǎng)合等要求的提出，最早出現(xiàn)的8×1元的Sprite探測(cè)器已不能滿足要求，隨之8×2，8×4元的Sprite探測(cè)器逐漸成為了研究與應(yīng)用的重點(diǎn)。其中金偉其等人對(duì)8×2元Sprite探測(cè)器做了仔細(xì)的研究。一、Sprite探測(cè)器性能提高的方法Sprite探測(cè)器利用了象掃描速度等于非平衡載流子雙極漂移速度這一物理概念，因此探測(cè)器除了有探測(cè)功能外，還能進(jìn)行訊號(hào)時(shí)間延遲和積分，顯示了其優(yōu)越性，對(duì)于其性能的提升，可以通過其工作原

6、理來加以改進(jìn)，目前Sprite探測(cè)器主要的性能提升方法主要由以下的途徑。13沈陽理工大學(xué)光電成像原理與技術(shù)課程設(shè)計(jì)圖1Sprite探測(cè)內(nèi)部信號(hào)處理基本原理1增加串聯(lián)Sprite探測(cè)元的條數(shù)目前增加串聯(lián)Sprite探測(cè)元的條數(shù)是提高Sprite探測(cè)器性能的傳統(tǒng)方法，也是最為常用的手段，其通過增加探測(cè)元的條數(shù)，使得該探測(cè)器能夠探測(cè)到到得更為細(xì)微的響應(yīng)，這種方法的有點(diǎn)事實(shí)現(xiàn)起來較為方便，不需要新的技術(shù)。但其也有著明顯的缺點(diǎn)那就是所需的元件數(shù)較多，成本較高，引入的干擾較多等。現(xiàn)在對(duì)這種方法本身的技術(shù)性能的提升進(jìn)行

7、分析。1.1合適的偏置電壓由于探測(cè)器偏置電壓的不同，產(chǎn)生了線性擴(kuò)展函數(shù)(LSF)的變化，隨之導(dǎo)致掃描器的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的變化。尤其在高頻部分會(huì)有變化。所以，合理地調(diào)整偏置電壓，使少數(shù)載流子的漂移速度與光點(diǎn)的掃描速度一致是正確使用SPRITE探測(cè)器的基準(zhǔn)。1.2適當(dāng)高的掃描速度通過在文獻(xiàn)中，對(duì)三種偏置電壓(2V、5V、10V)下Sprite探測(cè)器的MTF的比較，可以看出從4cy/mr開始，偏置電壓愈高，MTF值提升愈多。在文獻(xiàn)中可以看出，對(duì)于于典型的TED探測(cè)器，當(dāng)掃描速度為250m/s時(shí)，性能得到

8、繼續(xù)改善。從以上的分析可以看到，在致冷功率足夠的條件下，提高掃描速度，可以提高探測(cè)器的探測(cè)率，減少少數(shù)載流子的擴(kuò)散，提高探測(cè)器的MTF，從而提升探測(cè)器的性能。2采用疊蓋電極技術(shù)來提升sprite探測(cè)器的性能2.1技術(shù)簡(jiǎn)介M.A.Kinch于1977年最先提出了疊蓋電極技術(shù)，較大的電極間距減小了電極處載流子的高復(fù)合效應(yīng)的影響，使器件體內(nèi)的非平衡載流子總數(shù)增加，因而可以提高探測(cè)器的性能。而且由于其光敏面保持不變，所以不會(huì)影響探測(cè)器