ввапорографа называется режимом конденсации; скорость конденсации меньше на нагретых частях мембраны и больше - на относительно холодных, что приводит к неравномерной толщине образующейся масляной пленки.

Эвапорограф может работать также в режиме испарения, который заключается в том, что перед экспонированием а мембране уже имеется однородная пленка масла. В процессе экспонирования толщина пленки на более нагретых участках мембраны соответственно уменьшается. Режим дгр^р;;;-]-I-1-1 испарения применяется при регистрации объектов, температура поверхности которых превышает 350 К; режим конденсации -1-!-К:-1 более чувствителен и используется для регистрации слабо излучающих объектов.

Параметры эвапорографа сле-.0.35 0.71 -Wrnmu ДУЮЩие: пороговая разность л*** температур 0,2-Г, постоянная

xa%к^т:?rиr =: времени 10 с (при температур-.рографа с зеркально-линзо- ном контрасте 1 ), разрешаю-еым объективом. щая Способность 10- 14 ли-

ний/мм, диаметр мембраны 30 мм. С помощью эвапорографа можно сфотографировать в полной темноте человека на удалении 180 м, а здание-на 1800 м.

К факторам, влияющим на качество эвапорографиче-ского изображения, относятся:

качество оптического изображения, создаваемого объективом;

теплопроводность в плоскости слоя золотой черни и мем-гбраны;

теплопроводность масла;

сглаживающее влияние теплоты, выделяющейся при конденсации масла, на температурный рельеф;

сглаживающее влияние поверхностного натяжения на жидкостный рельеф;

влияние зернистости слоя жидкости на изображение мелких и малоконтрастных деталей.

Качество изображения, создаваемого эвапорографом, может быть охарактеризовано частотно-контрастной характеристикой (рис. 92) [59].

Другим прибором, принадлежащим к группе нескани-

рующих преобразователей изображения, является эджеограф [102]. Принцип действия его основан на температурной зависимости длинноволновой границы полосы собственного поглощения некоторых материалов: край полосы поглощения смещается при изменении температуры (рис. 93, а). Такое явление наблюдается у всех полупроводников и, в частности, у аморфного селена. Если через пленку селена

7й

0,2 0,4 0,5 Л.мт

а

Рис. 93. График зависимости коэффициента пропускания полупроводника от длины волны (а) и схема эджеографа (б): / - линия излучения натриевой лампы; 2,3 - график соответст-веиио для полупроводника, нагретого иа 5% и охлажденного иа 10%; 4- падающее излучение; 5 - зеркало; 6 - натриевая лампа;

7 - полупрозрачный слой хрома; 8 - пленка селена.

Пропускать от вспомогательного источника монохроматическое излучение с длиной волны, близкой к длинноволновой границе полосы поглощения, то интенсивность прошедшего через пленку излучения будет зависеть от ее температуры. Схема эджеографа показана на рис. 93, б. Под действием излучения на пленке селена, покрытой со стороны падающего лучистого потока полупрозрачным слоем хрома, создается температурный рельеф. Пленка дополнительно освещается натриевой лампой, длина волны излучения которой лежит вблизи границы поглощения селена (Я,= 0,59 мкм). В зависимости от распределения температуры по чувствительному элементу через равные участки его будет проходить большая или меньшая часть излучения, так что изображение объекта может непосредственно рассматриваться наблюдателем.

Эджеограф дает возможность фиксировать перепады температур 10° при разрешающей способности 2 линии/мм и постоянной времени 0,5 мс. Пороговую чувствительность прибора можно повысить почти в два раза, применив бинокулярную систему.

в термолюминесцентном преобразователе изображения (рис. 94) используется температурная зависимость интенсивности люминесценции в видимой области цинк-кадмий-сульфидных фосфоров, облучаемых ультрафиолетовым источником излучения [128]. При изменении температуры

на Г интенсивность свечения люминофора изменяется на 20%.

Прибор позволяет различать объекты с температурным кон-трастом-5° при разрешающей способности 0,5 линий/мм. Порог чувствительности порядка 5 х X 10- Вт/см.

В последние годы усиленно разрабатываются твердотельные электролюминесцентные преобразователи изображения (рис. 95, а), представляющие собой распределенную многослойную структуру, которая преобразует рельеф на фотослое в световой рельеф на люминесцентном экране.

Преобразователь представляет собой прозрачную для видимых или инфракрасных лучей пластину, которая покрыта прозрачным токопроводящим слоем, подключенным

Рис. 94. Схема термолюминесцентного преобразователя:

/ - падающее излучение; 2 - зеркальный объектив; 3 -. зеркало; 4 - люминесцентный экран; 5 - окуляр; 6 = ультрафиолетовая лампа.

9 в

0,5 0,8 0.7 0,8 .мкн

Рис. 95. Структура электролюмииесцентного преобразователя на основе CdS (а) н его спектральная характеристика (б):

/ - падающий световой поток; 2, S стеклянные пластины; 3t 7 - токопроводящие слои (электроды); 4 фотослой; 6 оптический экран; 6 - электролюминофор; 9 - излучение экрана.

к одному полюсу источника переменного тока повышенной частоты.

На контактный слой нанесен слой электролюминофора. Изображение рассматриваемого объекта проецируется на полупроводниковый фотослой через верхний прозрачный

электрод, который подключен ко второму полюсу источника питания. Непрозрачный оптический экран предотвращает обратную оптическую связь между электролюминофором и фотослоем. Для защиты чувствительного слоя от влаги и механических повреждений служит специальная пластина. Изображение объекта' рассматривается со стороны люминесцентного слоя через подложку и прозрачный электрод.

Если фотослой не облучается, напряжение, приложенное к преобразователю, падает на полупроводниковом слое, сопротивление которого намного больше сопротивления последовательно соединенного с ним электролюминофора. При облучении полупроводника его сопротивление уменьшается и в местах облучения значительная часть напряжения оказывается приложенной к слою электролюминофора, что вызывает его свечение.

В первых образцах электролюминесцентных преобразователей применялись монокристаллы сернистого кадмия CdS (толщиной 500 мкм) и электролюминофор ZnS (50 мкм). Спектральная характеристика таких преобразователей (рис. 95, б) показывает, что их можно было использовать только как усилители света. Коэффициент усиления достигал 10* при пороговой освещенности 10~* лк.

Для повышения чувствительности были предложены также твердотельные преобразователи с управляющей сеткой, преобразователи на основе порошковых слоев (с сетчатым электродом) и тонких пленок, гибридные структуры, представляющие собой комбинацию сублимированного фотослоя с порошковым электролюминофором, и т. д. Однако все они предназначались для работы в видимой и ближней инфракрасной областях спектра и представляли определенный интерес в связи со следующими преимуществами по сравнению с ЭОП:

низкий порог чувствительности и высокий коэффициент усиления на каскад (10*-10);

конструктивная простота, малые габариты, высокая механическая прочность;

большая рабочая поверхность экрана;

низкие рабочие напряжения (100-200 В).

По быстродействию твердотельные преобразователи изображения уступали ЭОП в лучшем случае на 3-4 порядка (10- с).

В последующих разработках вместо CdS и CdSe начали применяться другие полупроводниковые материалы и, в

частности, легированный германий, что позволило перейти к инфракрасному диапазону спектра и создать преобразователи-, способные визуализировать изображение низкотемпературных объектов. Один из таких преобразователей [92] предназначен для работы в диапазоне 2-5 мкм и состоит из монокристаллической пластины легированного германия и электролюминесцирующего экрана. Установлено, что наилучшие спектральные и энергетические характеристики у германия, легированного золотом или никелем.

у

а

Рис. 96. К описанию принципа работы твердотельного преобразователя изображения (а) и его схемы (б); / - падающее излучение о длиной волны А,; 2 - фоторезистор; S - светодиод; 4 - излучение светодиода с длиной волны к^.

В качестве электролюминесцентного материала выбран титанат бария, обладающий хорошей яркостью при комнатной температуре.

В окончательном варианте преобразователь выполнен в виде сэндвича из пластины монокристаллического германия, легированного никелем (толщиной 350 мкм), и люминесцентного экрана из титаната бария (толщиной 20 мкм). Для повышения чувствительности преобразователь помещен в вакуумированный сосуд Дьюара с охладителем. Величина приложенного напряжения 175 В при частоте 1 кГц, разрешающая способность 2,5 линий/мм.

Интерес представляет твердотельный преобразователь (рис. 96, а), описанный в работе [54]. В качестве приемника излучения взят фоторезистор на основе германия, легированного медью и сурьмой. В спектральном диапазоне 1,5- 4,2 мкм порог чувствительности германиевого фоторезистора 10-° -10~ Вт, удельное сопротивление 10-10* Ом см. Излучателем видимых лучей является электролюминесцентный полупроводниковый диод из карбида кремния. Прохождение тока в прямом направлении в электронно-дырочном переходе диода вызывает видимое рекомбина-ционное излучение. Максимум излучения находится в

области 0,5-0,7 мкм и зависит от свойств исходных кристаллов карбида кремния.

При облучении фоторезистора в цепи возникает электрический ток тем больший, чем больше интенсивность падающего потока. Появление тока вызывает излучение светодиода. При малом токе оно линейно связано с мощностью падающего излучения, при больших сигналах - нелинейно. Кроме того, характеристика светодиода также нелинейна, поэтому зависимость интенсивности излучения

Рис. 97. Схема твердотельного аналога передающей телевизионной

трубки:

/ - фотопреобразователь; 2 - падающее излучение; 3 - коммутатор.

светодиода от мощности падающего излучения имеет сложный характер.

Для преобразования ИК-изображения в видимое необходимо электрически объединить многоэлементное поле фотосопротивлений и поле светодиодов, что возможно с помощью фотолитографической техники. По мнению авторов [54], экран с полем из 600-900 светодиодов (рис. 96, б) позволит легко осуществить преобразование.

Параллельно с твердотельными преобразователями изображения ведутся интенсивные разработки твердотельных аналогов передающих телевизионных трубок [56, 61, 118]. В таких устройствах с помощью фотоэлектрического преобразования трансформируется оптически сформированный рельеф на полупроводнике во временную последовательность электрических импульсов. В соответствии с этим в их структуру должны входить собственно фотоэлектрические преобразователи и элементы коммутации, поочередно опрашивающие их (рис. 97). При этом возможны два режима работы фотопреобразователя: с накоплением и без накопления заряда. Если время установления тока в преобразователе меньше времени его коммутации, видеосигнал состоит из серии импульсов, амплитуда которых пропорциональна локальной освещенности чувствительной площадки. Если же время установления тока в преобразователе