Устройство для визуализации инфракрасного излучения

Сеюз Севетскмк Сфцнавнстмческнх Респубпик(23) Приоритет й 1. Кл. Н 01 1 31/14 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 25 О 379(71) Заявитель Институт Физики полупроводников Сибирского отделения АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Изобретение относится к преобразователям инфракрасного излучения в видимое и может использоваться в инфракрасной технике.Известен преобразователь изобра жения на основе МДПДМ-структуры, содержащий блок питания и источник света для считывания изображения, Недостатком этого устройства является малое время хранения записанной 1 ф информации.Известны устройства для визуализации пространственно распределенного инфракрасного излучения, основанные на использовании полупроводниковыхприемников, преобразующих ИК-излучение в систему электрических сигналов, которые в дальнейшем путем возбуждения электролюминесценции в полупроводниковом приборе преобра- З 1 зуются в распределенное световое излучение в видимой части спектра.,Известные устройства для визуализации инфракрасного излучения содержат приемник излучения, оптическую Ф систему проектирования, считывания и стирания изображения, Однако в та-. ких устройствах необходимо осуществлять преобразование распределенного инфракрасного излучения в систему оО электрических сигналов с последующимпреобразованием системы электрическихсигналов в распределенный световойпоток в другой спектральной области.В связи с этим необходимо использовать специальные блоки питания икоммутирующие устройства. Слабая разрешающая способность таких преобразователей связана с необходимостьюподводить электрическое питание ккаждой ячейке приемника и излучателя,и вызванным этим увеличением размеровячеек. Кроме того, в таких устройствах невозможно длительное хранениеизооражения с выключенным электропитанием,Цель изобретения - увеличение разрешающей способности, длительностизапоминания иэображения, его управляемого стирания и упрощение конструкции устройства.Это достигается тем, что приемникизлучения выполнен из монокристаллического полупроводника, имеющегопериодическую электрическую неоднородность и глубокие энергетическиеуровни, соответствующие энергииквантов инфракрасного излучения,При возбуждении такого полупроводника инфракрасным излучением происходит Фотоионизация глубоких центров, которая приводит к перераспределению объемных заряд.в в образцахи к изменению встроенных электрических полей в соответствии с распределением интенсивности в падающемсветовом потоке. Эти изменения сохраняются и после прекращения ИК возбуждения за счет того, что потенциальный рельеф, созданный в объемеполупроводника, препятствует рекомбинации неравновесных носителей заря-Юда. Время хранения изображения зависит от размеров неоднородности и высоты потенциальных барьеров и достигает 10 - 10 с.Возникшее пространственное распре деление зарядов и полей используетсядля модуляции амплитуды или Фазыотраженного им проходящего однородного светового потока с энергиейквантов,примерно равной ширине запреценной зоны полупроводника. Для этого в устройство вводится дополнительный источник света. Таким образоммодулируется его световой поток и получается на выходе распределенныйсветовой поток в другой спектральной области, воспроизводящей принимаемое ИК изображение,Стирание записанного ИК изображения и подготовка, пластины к приемунового изображения производитсяпутем нагрева пластины или облучением ее интечсивным светом из областисобственного поглощения.Использование описанного активного элемента позволяет существенноупростить конструкцию устройства:исключить сложные системы, связанныес питанием и коммутацией электрических цепей приемника и излучателя,повысить разрешающую способность устройства, увеличить время запоминанияизображения. Причем иэображение хранится без подачи на устройство электропитания и потребления электроэнергии. 48На чертеже показана схема предлагаемого устройства.Оно состоит из системы 1, проектирующей инфракрасное изображение,элемента 2,в качестве которого используется полупроводниковая пластинас периодической электрической неоднородностью и глубокой примесью источника 3 однородного монохроматического освещения, с энергией, близкойзначению ширины запрещенной эоныполупроводника, источника 4 интенсивного излучения, энергия излучениякоторого соответствует области собственного поглощения полупроводника,и оптической (или электрооптической) 60системы 5 для наблюдения изображения.Активный элемент представляет собой тонкий эпитаксиальный слой СаАв(СаР или А 2 Оа Ав и др,), выращен ный на прозрачной подложке. В тонкомслое создана система п - и ( р -р)-переходов, равномерно распределенныхпо всей площади пластины с плотностью20 шт/мм, П -области которых компенсированы примесями, образующимиглубокие уровни,. например примеськислорода в СаАв, имеющая максимумпоглощения в области ж 0,8 ЭВ,устройство работает следующимобразом.Инфракрасное изображение с помощьюсистемы проектируется на поверхностьнеоднородной пластины СаАв. Инфракрасный световой поток Фотоионизируетглубокие центры, расположенные в высокоомных областях структуры, а встроенные электрические поля переносятнеравновесные носители в низкоомныеобласти. Происходит пространственноеразделение неравновесных носителейи глубоких центров, которое достаточно долго сохраняется после выключенияИК излучения, так как имеющиеся потенциальные барьеры препятствуют рекомбинации неравновесных носителей.Таким образом, возникает пространственное распределение объемного заряда, соответствующее локальной интенсивности излучения в принимаемомсветовом потоке. Затем полупроводник 2 освещается однородным световым потоком, с энергией примерноравной ширине запрещенной зоны полупроводника (для СаАв 1,5 ЭВ), отисточника 3, Интенсивность света,проходящего через активный элемент,промодулирована пропорционально напряженности локальных электрическихполей за счет эффекта Франца-Келдыша.Для наблюдения изображения применяется оптическая система 5, представляющая собой оптический объектив (в случае активного элемента из СаАв дляперехода от 1,5 ЭВ к 20 Эв необходим выпускаемый промышленностьюэлектронно-оптический преобразователь), Используя для изготовленияактивного элемента твердый растворА 1 Са Ав (см=0,35), легированныйпримесью хрома, можно непосредственно преобразовать ИК изображениев видимое.Стирание записанного ИК изображения и подготовка активного элементак приему ноного изображения производится путем облучения его интенсивным светом из области собственногопоглощения полупроводника при использовании источника 4, представляющего собой, например, лампу-вспышку. Формула изобретенияУстройство для визуализации инфракрасного излучения, содержащее приемник излучения, оптическую систему проектирования, считывания и стираСоставитель Г.КорниловаТехред О.Андрейко Корректор С,Шеки Редактор Е,Иесропо ПодписноСР аказ 1133/1 комитетаи открытня наб., д ЦНИИПИ Государст по делам изоб3035, Иосквар Ж 35ПП Патент, г.ужгород, ул. Проектн ил ния иэображения, о т л и ч а ю щ ес я тем, что, с целью увеличенияразрешающей способности, длительности запоминания изображения, егоуправляемого стирания и упрощенияконструкции, приемник излучения 588859 6е- выполнен из монокристаллическогополупроводника, имеющего периодическую электрическую неоднородность и глубокие энергетические уровни, соответствующие энергии квантов инфракрасного излучения. раж 9 енног етени Раушс