автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка первичного измерительного преобразователя для определения спектральной плотности инфракрасного излучения в методах неразрушающего контроля изделий

На правах рукописи

ПОЛЯКОВ Евгений Владиславович

РАЗРАБОТКА ПЕРВИЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МЕТОДАХ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2005

Работа выполнена на кафедре «Материалы и технология» Тамбовского государственного технического университета.

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор Брусенцов Юрий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чернышев Владимир Николаевич

кандидат технических наук Ищук Игорь Николаевич

Ведущая организация

Холдинговая компания "Ленинец", г. Санкт-Петербург.

Защита состоится 21 декабря 2005 г в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, Большой зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим отправлять по адресу 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета.

Автореферат разослан 24 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Чуриков

2(?0И 2^953

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1Ш918

Актуальность работы. Инфракрасная техника в последние годы стала мощным инструментом научных исследований и получила широкое распространение во многих практических приложениях. Своим прогрессом она во многом обязана появлению новых материалов, чувствительных в инфракрасной (ИК) области спектра, и методик их изготовления. В первую очередь это относится к тонкопленочным технологиям с применением многокомпонентных соединений. Приборы ИК техники, использующие эти материалы в качестве активных элементов, служат для регистрации и преобразования излучения ИК диапазона в аналоговые или цифровые сигналы, легко поддающиеся компьютерной обработке. Реализованная в подобных устройствах обратная связь превращает их в удобные элементы управления различными техническими системами и механизмами.

Одно из основных мест в ряду узкозонных полупроводников, используемых для создания на их основе тонкопленочных первичных измерительных преобразователей (ПИП) ИК излучения, занимают соединения, включающие кадмий и серу. Анализ литературных источников показал, что основными недостатками таких преобразователей являются необходимость глубокого охлаждения при эксплуатации и узкий диапазон принимаемого излучения.

С целью расширения диапазона регистрируемого излучения за счет создания ряда селективных ПИП, область чувствительности которых совокупно охватывает заданный диапазон, синтезирован твердый раствор, полученный легированием сульфида кадмия оловом. Исследование свойств этого раствора позволяет утверждать, что на его основе можно создавать неохлаждаемые селективные ПИП ИК излучения. По сравнению с традиционно используемыми материалами (в основном теллуридами свинца, кадмия и ртути), производство рассматриваемого материала отличается своей простотой и безопасностью. Использование других материалов не дает высокой чувствительности к ИК излучению, что влечет за собой необходимость глубокого охлаждения ПИП при эксплуатации. Поэтому проблема поиска новых доступных, технологичных, пригодных для использования в ИК области без глубокого охлаждения материалов является актуальной.

Цель работы. Разработка и внедрение в практику нового первичного измерительного преобразователя для определения спектральной плотности электромагнитного излучения ИК спектра, преимуществами которого являются расширение диапазона принимаемого излучения при помощи селективных ПИП, не нуждающихся в охлаждении при эксплуатации, соз-

данных на основе нового материала.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи'

- изучены структура и свойства соединения Сс^Бп^ и теоретически обоснована возможность его использования в качестве чувствительного материала для ПИП электромагнитного излучения ИК спектра;

- математически описан процесс формирования проводимости в ПИП излучения;

- экспериментально подтверждена корректность результатов исследования;

- разработана методика производства селективного ПИП ИК излучения;

- разработано устройство для измерения спектральной плотности ИК излучения, в котором в качестве чувствительного элемента используется ПИП, созданный на основе сплава Сс^Бо^;

- проведена метрологическая оценка результатов измерения.

Методы и методики исследования. Результаты исследования, включенные в диссертацию, базируются на теоретических основах физики полупроводников, математическом моделировании, основах полупроводниковых технологий, а также на экспериментальных исследованиях, проведенных на кафедре «Материалы и технология» Тамбовского государственного университета.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- создан ПИП для измерения спектральной плотности ИК излучения, выполненный на основе нового материала;

- аналитически описаны электрофизические процессы, происходящие в ПИП при взаимодействии его с лучистыми потоками малой энергии;

- синтезирован сплав, предназначенный для создания ПИП электромагнитного излучения ИК спектра, который ранее не использовался в этой области;

- разработана методика получения тонкопленочного С^.-Дп^;

- разработана конструкция ПИП ИК излучения, новизна которого подтверждена патентом Российской Федерации;

- разработано микропроцессорное устройство для измерения спектральной плотности ИК;

- разработано программное и метрологическое обеспечение для разработанного устройства.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе проведенных исследований создано устройство измерения спектральной плотности электромагнитного излучения ИК спектра, позволяющее расширить рабочий диапазон за счет создания ряда селективных преобразователей, область чувствительности которых совокупно охватывает диапазон электромагнитного излучения в интервале 5... 12,5 мкм. 2 * - ■ ' г и. ;

Результаты исследования могут быть рекомендованы для использования в научно-исследовательской деятельности и промышленности для бесконтактных неразрушающих методов контроля физических и технологических характеристик различных материалов.

Реализация результатов теоретических и практических исследований автора работы прошли промышленные испытания и внедрены на ОАО «Электроприбор» г. Тамбова. Также они используются в научно-исследовательской и учебной работе на кафедре «Материалы и технология» Тамбовского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на V научной конференции i J ТУ (Тамбов, 2000), международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии на рубеже веков» (Пенза, 2000), международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2000), научной конференции молодых ученых и аспирантов Адыгейского государственного университета (Майкоп, 2002).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ. Получен патент на изобретение.

Структура работы. Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение и приложения, изложенные на 115 страницах машинописного текста, 34 рисунках, 11 таблицах, список используемой литературы включает 103 наименования.

Автор работы выражает благодарность к.т.н., доценту кафедры «МиТ», 11 "ГУ A.M. Минаеву за активное консультирование при решении теоретических вопросов диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, показана ее связь с современными направлениями ПИР, сформулированы цели и задачи работы. Раскрыты новизна и практическая ценность, приведены результаты апробации и реализации работы.

В первой главе дана общая характеристика проблемы регистрации ИК излучения. Проведен аналитический обзор материалов, используемых при создании ПИП лучистых потоков малой энергии. На основе сравнительного анализа показано, что в отличие от тепловых приемников, фотонные или селективные полупроводниковые ПИП позволяют практически реализовать наиболее высокую чувствительность к ИК излучению при умеренных инерционности и охлаждении. Проведено математическое описание процесса формирования проводимости в полупроводнике с точки зрения классической зонной теории строения полупроводника на примере систем Pbi.j SnxTe и Hg|.xCdxTe.

Обзор и анализ существующих материалов, использующихся для регистрации ИК излучения, показал, что для повышения чувствительности, технологичности и безопасности производства селективных ПИП, необходимость поиска новых материалов является актуальным направлением современной спектрометрии.

Во второй главе изложена теоретико-методологическая основа диссертации, базирующаяся на изучении механизма формирования проводимости в многокомпонентных полупроводниковых материалах, при воздействии на них электромагнитного излучения ИК спектра.

Показано, что подвижность носителей заряда (ц) в сульфидах очень мала и находится в пределах 1...5 см^В^ с'1. Если принять, что

ц = ет//яг, (1)

то при ц = 1 см^ В '-с"1, получим т (время жизни) ~ 1,610'16 с. Так как состояние электрона в данном случае будет неопределенным в течение времени г, то в соответствии с принципом Гейзенберга неопределенность энергии электрона выразится следующим образом:

ЛЕ>- (2)

т

и составит для нашего случая ~ 1эВ. Неопределенность энергии такой величины делает само понятие зонной структуры бессмысленным. Более того, теряет смысл и величина длины свободного пробега электрона. В связи с этим при описании механизма проводимости необходимо использовать иные подходы.

В подтверждение данного тезиса экспериментально установлено, что при легировании СМ8 оловом (или впБ кадмием) с изменением концентрации будет изменяться и электросопротивление материала, причем зависимость электросопротивления от концентрации легирующего компонента носит немонотонный характер, хотя фазовый состав сплава остается неизменным. В литературе отсутствуют сведения о валентных состояниях и механизме проводимости легированных халькогенидов на основе Сс18. Для объяснения различных «полупроводниковых» эффектов с чисто ковалент-ной связью в материалах с большой долей ковалентности с успехом применяется зонная теория проводимости. К соединениям с ионной связью зонная теория применима ограниченно, так как электронные орбиты одноименных ионов не перекрываются. В связи с этим так называемые валентные зоны и зоны проводимости образоваться не могут, поскольку в данном случае можно считать, что электроны и электронные дырки локализованы на ионах и свободные носители отсутствуют. Для объяснения характера проводимости в халькогенидах, наиболее надежные результаты дает принцип, заложенный в основе «перескокового» механизма передачи заряда, для реализации которого необходимо наличие разновалентных катионов

(или анионов), расположенных в одинаковых кристаллографических и энергетических позициях. Применение этой теории дает удовлетворительное качественное описание концентрационной зависимости электросопротивления твердых растворов Сс^БпД полученное экспериментальным путем.

Структурная (валентная) формула совершенного сульфида кадмия -Сс12+ Б2'. Сульфид кадмия в таком виде должен быть типичным диэлектриком, так как для «отрыва» и перевода электрона в зону проводимости требуется энергия, значительно большая, чем в типичных полупроводниках.

В несовершенном кристалле присутствуют вакансии и другие кристаллографические дефекты. Учитывая то обстоятельство, что синтез материала в нашем случае проводится в атмосфере, с избытком по сере, то следует ожидать преобладание катионных вакансий. Структурная формула сульфида кадмия с катионной вакансией {Сс12+} выглядит следующим образом:

са^са2^2-. (3)

При этом неизбежно нарушится главное требование к ионному кристаллу - сохранение электронейтральности, для восстановления которой необходимо соответствующему количеству С<1 (2х) перейти в трехвалентное состояние, отдав электроны сере. Структурную формулу теперь можно представить как

С^-х-2» с<& {с<12+ [ в2". (4)

Наличие разновалентных катионов С<32+, С<33+ обеспечивает направленную передачу заряда (проводимость) почти без затрат энергии, с малой (< къоТ) энергией активации по схеме

е ^ '

са2+ + сс13+->са3+ + сс12+. (5)

В случае легирования Сс18, т.е. Сё^пД особое внимание следует уделить валентному состоянию олова. Если предположить, что олово в твердом растворе двухвалентно (Бп2+), то тогда не ясно как обеспечивается снижение электросопротивления при увеличении концентрации олова, так

как в этом случае отсутствуют разновалентные катионы:

Сс^Бп2^2-. (6)

Возможны различные варианты снижения энергии активации при легировании, но более вероятным является наличие олова в состояниях 8п3+ и 8п4+. Для восстановления электронейтральности произойдет изменение валентности: 8п3+—► 8п2+ или СсЗ —» СсГ. Изменение валентности олова вновь приведет к случаю, описанному формулой (6), а значит электросо-

противление не изменится, что не согласуется с экспериментальными данными. Поэтому структурную формулу следует записать так:

сай^сф2-. (?)

В этом случае максимальная проводимость будет при равном количестве разновалентных катионов Сс12+ и СсГ\ т.е. при х = 0,333, а структурная формула будет следующей:

^о,ззз^по^ззС<1оззз 8 2 . (8)

При дальнейшем увеличении содержания олова (0,333 + у) количество разновалентных катионов С<3 будет уменьшаться, а сопротивление возрастать и достигнет максимума, когда не останется катионов САг+. В этом случае структурная формула будет иметь вид

Бп^Са^З2" (9)

Этот максимум следует ожидать при 50 % (атомных) олова. При легировании оловом > 50 % (0,5 + г) будет происходить замещение Сс12+. При этом вновь нарушится электронейтральность, компенсировать которую можно за счет изменения валентности 8п3+-* 8п2+. Появление разновалентных 8п3+ и 8п2+ вызовет увеличение проводимости и, соответственно, уменьшение электросопротивления, т.е.

^по|ззз^о,ззз^Чо|ззз 8 2~- (10)

При дальнейшем увеличении концентрации олова (> 66,6 % ат.) количество разновалентных катионов Бп будет уменьшаться, а сопротивление расти. Сопротивление достигнет максимума в случае, когда структурная формула сплава будет

8П2+ в 2~. (11)

В настоящее время сведения о валентных состояниях в нестехиомет-ричных Сёв и твердых растворах на основе кристаллической решетки сульфида кадмия отсутствуют. Однако, экспериментально построенная зависимость проводимости от концентрации легирующего компонента, наличие максимумов и минимумов, дает косвенные сведения о разновалентных катионах и анионах. В данной работе показаны наиболее вероятные валентные состояния в Сс^впД

Третья глава посвящена разработке первичного измерительного преобразователя ИК излучения на основе сплава Сс^вл^ .

Исследование свойств сплава позволяет утверждать, что система СсВ -Бп8 образует ряд твердых растворов. Это дает возможность на ее основе синтезировать полупроводники с заданной энергией активации.

б

Методика получения чувствительного элемента первичного измерительного преобразователя ИК-излучения на основе сплава С(11.18пг8 состоит из следующих этапов:

1) синтез БпБ; 2) синтез СсЙ; 3) синтез сплава Сс^БцЗ; 4) получение поликристаллических пленок Сс^.^п^.

Для получения сульфидов олова и кадмия смесь порошкообразных компонентов сплава нагревалась в вакууммированных ампулах с длительной выдержкой при температуре синтеза.

Синтез сплава Cdi.jSn.rS осуществлялся спеканием в вакууме плотной смеси порошков СсВ и БпБ в заданном соотношении. Контроль состава сплава осуществлялся по массе. При получении полупроводникового материала были приготовлены партии смесей порошка с соотношением компонентов, изменяющимся от х = 1 до х = 0 с интервалом 10 % от общей массы. Навески по 1,5 грамма прессовались в таблетки давлением 4 т/см2, а затем подвергались спеканию в вакууме при соблюдении экспериментально установленных температурно-временных режимов.

С целью получения тонких пленок использовалась вакуумное испарение компактного спеченного Сс^вп^ из молибденовой лодочки.

Испарение производилось при температуре испарителя 1000 °С на подложку из ситалла с предварительно напыленными медными контактными площадками. Расстояние между испарителем и подложкой составляло 200 мм, а температура подложки равна 200 °С. Экспериментально установлено, что при данных условиях скорость роста пленки Сс^вц^ составляет = 0,1 мкм/мин.

Результаты исследований показали, что наиболее механически и электрически стабилен слой толщиной от 0,3 до 0,7 мкм. Слой толщиной менее 0,3 мкм не дает воспроизводимости электрических свойств. Это связано с тем, что на данном этапе роста пленки кристаллическая структура еще не сформировалась и имеет «островковую» структуру. При толщине слоя 0,7 мкм и более можно наблюдать механическое разрушение слоя, появление трещин и отслаиваний.

Исходя из этого, для дальнейших исследований свойств тонкопленочного С<11.х8пх8 были выбраны следующие параметры образцов: толщина пленки 0,3 мкм, длина 5 мм, ширина 5мм.

Из синтезированного материала были получены 11 партий образцов пленок с вышеперечисленными геометрическими параметрами. Каждая партия состояла из 20 образцов. Показатель х отдельной партии равен 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1.

Было определено удельное электросопротивление тонкопленочного сплава Сс^.^п^ различного состава, зависимость которого от концентрации легирующего компонента немонотонна и имеет два минимума при значениях х = 0,333 и 0,666, что согласуется с результатами анализа механизма проводимости. Изучение свойств исследуемого материала, а также результаты экс-

перимента говорят о том, что зависимость энергии активации от концентрации легирующего компонента тоже немонотонна. Ее максимумы соответствуют минимумам значений проводимости сплава СсЗ^ЗоД По влиянию температуры на электросопротивление тонкопленочных образцов построена зависимость энергии активации сплава Сс^.^п^ от концентрации компонентов (СЖ и БпБ) в интервале значений х от 1 до 0,66 (рис. 1).

данные, пунктир-предполагаемое поведение Экспериментально уста-

кривой на основе расчетных данных _

н и новлено, что наименьшее зна-

чение энергии активации, которое можно получить, соблюдая указанные ранее режимы синтеза материала и тонкопленочной технологии, составляет 0,09 эВ в сплаве Сёо^Зпо^ . Из графика видно, что энергия активации в значительной степени зависит от концентрации компонентов. Максимум фотоотклика у полупроводника с указанным энергетическим «зазором» следует ожидать при воздействии волны с энергией, соответствующей энергии активации полупроводника, т.е. волны 12,5 мкм.

Изучение электрофизических процессов, происходящих в ПИП из Сс^ЗаД позволили выделить основные соотношения, которые легли в основу функциональной зависимости, описывающей эти процессы.

Если за счет излучения мощностью Рс в полупроводниковом кристалле (рис. 2) создается дополнительный заряд, то фототок равен

/ф=^(1-Я°)арЦ^, (12)

где е - заряд электрона; - энергия кванта; - коэффициент отражения; Р - квантовый выход внутреннего фотоэффекта; с1, I ~ толщина и длина

пленочного ПИП, соответственно; и - напряжение в цепи ПИП; т - время жизни носителей; р - подвижность носителей; а - коэффициент поглощения.

Анализ параметров функцио-1 ,1 нальной зависимости показывает, что

наибольший вклад в формирование Рис.2 К расчету фотопроводимости проводимости вносит изменение ко-

^Е.эВ

Рис. 1 Зависимость энергии активации тонкопленочного сплава Сс^.^вп^З от концентрации компонентов СйЯ и 8п8:

сплошная линия - экспериментальные

эффициента поглощения, который в свою очередь зависит от энергии активации полупроводника. Таким образом, максимум фотоотклика ПИП соответствует волне с энергией, близкой энергии активации полупроводника.

В следующем разделе главы представлено описание конструкции ПИП, которая подтверждена патентом на изобретение. Конструкция преобразователя представляет собой фоторезистивную матрицу в виде керамической подложки с тонкопленочными ПИП, каждый из которых выполнен из сплава Сс^Яп^ с различной концентрацией легирующего компонента. С целью компенсации влияния темновых токов каждый ПИП дублирует аналогичный пленочный элемент, закрытый от излучения экраном. Это позволяет фиксировать темновой ток и учитывать его в процессе измерения (рис. 3).

Рис. 3 Первичный измерительный преобразователь на основе сплава С^.^Зп^:

1 - подложка; 2 - чувствительные элементы из сплава Сс^^п^ с различной концентрацией легирующего компонента;

3 - проводящий слой; 4 — защитный слой; 5 — экран

"и»""/

шшшш

Основными преимуществами разработанного ПИП являются возможность компенсации влияния темновых токов и расширение диапазона при-V нимаемого излучения за счет создания ряда селективно работающих ПИП,

область чувствительности которых совокупно охватывает заданный диапа-,, зон ИК излучения. В соответствии с проведенными исследованиями уста-

* новлено, что на основе рассматриваемого сплава существует возможность

создания преобразователя для работы в диапазоне 5... 12 мкм.

В четвертой главе получены основные характеристики ПИП на основе сплава Cdi.jSn.rS и разработана микропроцессорная система контроля спектральной плотности лучистых потоков малой энергии.

С целью полного представления об основных характеристиках ПИП на основе Cdi.jSn.rS разработана установка (рис. 4), на которой был проведен ряд экспериментов.

Для ПИП из Сф.^п^ при исследовании свойств и градуировке, проведенных на примере ПИП из Сс^^Зпо«^, в качестве источника излучения был использован имитатор «абсолютно черного тела» (АЧТ) с заданной температурой. Конструкция АЧТ представляет собой замкнутую полость, равномерно нагретую до заданной температуры, с небольшим отверстием для выхода излучения.

Рис. 4 Блок-схема установки для измерения основных параметров ПИП:

1 - модулятор; 2 - блок ПИП; 3 - источник напряжения; 4 - узкополосный измерительный усилитель; 5 - узкополосный усилитель

С целью определения уровня шумов фотосопротивлений была исследована зависимость электросопротивления ПИП от температуры. Исследование показало, что в интервале от 0 до 40 °С (рабочем) изменение сопротивления не превышало 5 % от номинального. Этот факт объясняется тем, что у полупроводников с достаточно малой энергией активации температурный коэффициент сопротивления мал, что обуславливает незначительное изменение сопротивления с ростом температуры. В связи с этим для расчета напряжения шума тонких пленок Сс^вцо^ электросопротивление было принято равным номинальному, так как значение Яг (тем-новое сопротивление) находится в пределах погрешности воспроизведения номинала К Вычисления показали, что величина напряжения теплового шума фотосопротивления Сс1о,348110,бвБ составляет 5х10"7 В. Для рабочего *

диапазона длин волн максимальный уровень шума находится в пределах 5 % от уровня максимального сигнала, а порог чувствительности, в соот- л

ветствии с расчетами, - в пределах 5x10"* Вт.

Для оценки влияния ИК излучения на величину фототока тонкопленочного Сс^Бло^ была построена зависимость фототока ПИП от длины волны воздействующего на него излучения путем непосредственного измерения напряжения сигнала и сопротивления ПИП.

На рис. 5 представлен график, отражающий зависимость величины фототока от длины волны излучения.

В связи с тем, что разброс номиналов ПИП излучения достаточно велик (±10%), а характер кривой сохраняется в пределах погрешности построения зависимости, фототок приведен в относительных единицах.

Характер поведения кривой, говорит о том, что при освещении образцов происходит резкое возрастание сигнала фотопроводимости, особенно в области фундаментального поглощения в связи с ростом коэффициента поглощения, когда Ьу ~ Е~.

Следующий раздел главы посвящен разработке микропроцессорной системы контроля спектральной плотности ИК излучения, в которой в качестве ПИП используется описанный ранее преобразователь (рис. 3).

На рис. 6 представлена схема микропроцессорной системы. Функционально ее можно разделить на несколько частей: ПИП в виде матрицы тонкопленочных фоточувствительных элементов на основе сплава Сс1,.х8п,Д блок компенсации и блок преобразования измерительной информации.

Для преобразования измерительной информации микропроцессорная система содержит коммутатор 6, второй Фототока тонкопленочного сплава

_ „ СЙ„и»П0Л» от длины волны

усилитель 7, предназначенный для уси- 0,34 Ик-излучения-

ления сигнала с коммутатора до норми- сплошная линия - расчетные данные, рованного уровня аналого-цифрового пунктир - экспериментальные преобразователя (АЦП) 8, микропроцессор 9 и блок управления 11 для ввода параметров и программы в память микропроцессора с последующим отображением на дисплее 10.

Рис. 5 Зависимость величины

Рис. б Структурная схема микропроцессорной системы контроля спектральной плотности НК-излучения:

1 ~ модулятор; 2 - резистивная матрица; 3 - источник напряжения; 4 - катодный повторитель, 5 - узкополосный усилитель; б - коммутатор; 7 - второй усилитель: 8 - АЦП: 9 - микропроцессор; 10- индикатор; 11 - блок управления

Измерительная система работает следующим образом. С блока управления вводится программа, составленная в соответствии с алгоритмом обработки информации. Тестовыми сигналами проверяется правильность работы прибора Поток излучения с заданной модулятором 1 частотой попадает на ПИП 2. Опрос матрицы производится с помощью команд по заданной программе. Для усиления сигнала, возникающего на ПИП при его освещении, используется многополосный программируемый усилитель 5 с малым уровнем собственных шумов. Для согласованной работы усилителя с низкоомным входом и ПИП с высоким номинальным сопротивлением в цепь включен катодный повторитель 4. Напряжение с ПИП поступает на управляемый микропроцессором 9 коммутатбр б, который поочередно подключает ячейки ПИП излучения, предназначенные для работы в разных диапазонах ИК-спектра. Усиленное до нормированного уровня напряжение поступает на АЦП 8, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, передающийся в микропроцессор 9, где по программе, составленной в соответствии с алгоритмом работы системы, происходит расчет значения фототока в соответствии с законом Ома. Результаты записываются в оперативную память микропроцессора и затем вызываются оператором на индикатор 10 в любое время после окончания измерения.

Распределение по спектру плотности излучения любых тел характеризуется плавной кривой, имеющей один максимум и спадающий до нуля при изменении длины волны к нулю или бесконечности. В каждом случае преобладание в спектре какой-либо волны соответствует конкретному значению спектральной плотности лучистого потока, значения которой являются справочными величинами.

Программное обеспечение разработанного микропроцессорного устройства представлено на основе алгоритма работы микропроцессорной измерительной системы (рис. 7).

В начале работы микропроцессорной системы производится сканирование по адресам фоторезистивной матрицы: Ф(к/). Следующим этапом работы алгоритма, после обеспечения его цикличности происходит измерение фототока в цепи соответствующего ПИП, и сравнивание его с пороговым значением (/ф_ > п ). Система в случае «ДА» производит формирование цифрового кода N. На заключительном этапе работы программы производится индикация результатов измерения в виде цифрового кода и максимального значения фототока на одном из ПИП резистивной матрицы. В случае «НЕТ» действия алгоритма ограничиваются формированием цифрового кода.

С целью повышения точности измерений в работе проведена метрологическая оценка результатов измерений, которая показала, что в диапазоне длин волн 9... 16 мкм суммарная погрешность измерения значений фототока составляет 30%. В рабочем интервале для ПИП излучения на основе сплава Сс^.^п^ погрешность измерения +3 %.

Рис. 7 Блок-схема алгоритма работы микропроцессорной системы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1 Проведен анализ известных методов регистрации лучистых потоков малой энергии, среди которых наиболее перспективными являются методы, использующие селективные преобразователи, отличающиеся высокой чувствительностью к электромагнитному излучению, но требующие глубокого охлаждения при эксплуатации. Показана необходимость созда- v ния новых селективных неохлаждаемых ПИП ИК излучения.

2 В работе обоснована возможность использования сплава CdbxSnxS в качестве чувствительного материала для селективных неохлаждаемых ПИП ИК излучения. В результате проведенного исследования синтезирован тройной сплав Cdi.xSnTS, изучены его свойства.

3 Разрабоган метод получения ПИП, ошичительной особенностью которого является возможность компенсации влияния темновых токов и расширение диапазона регистрируемого излучения за счет создания ряда селективных ПИП, область чувствительности которых совокупно охватывает заданный диапазон ИК излучения. Конструкция ПИП подтверждена патентом на изобретение.

4 В работе использованы аналитические соотношения, описывающие электрофизические процессы, происходящие в сплаве Cdi.^SnxS при взаимодействии его с электромагнитным излучением, и позволяющие, не прибегая к изготовлению чувствительного элемента, прогнозировать его свойства и проектировать резистивную матрицу с заданным количеством селективных чувствительных элементов.

5 Разработана микропроцессорная система для определения спектральной плотности ИК излучения, использующая неохлаждаемый селективный ПИП на основе сплава Cd^Sn^S, позволяющая контролировать спектральную плотность ИК излучения в диапазоне длин волн от 5 до

12,5 мкм с заданной дискретностью. 'Z

6 Проведено экспериментальное исследование системы измерения спектральной плотности ИК излучения с использованием ПИП ИК излучения на основе сплава Cd^Sn^S. Результаты метрологических экспериментов показали корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанного ПИП, который внедрен в промышленное производство.

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1 Поляков, Е.В. Исследование сульфида кадмия для регистрации электромагнитного излучения / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // V научная конференция ТГТУ : крат. тез. докл. - Тамбов, 2000. -С. 118.

2 Поляков, Е В. О возможности измерения гамма- и ультрафиолетового излучений при помоши пленочного сульфида кадмия / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды ТГТУ : сб. науч. тр. молодых ученых и студентов. - Тамбов, 2000. - Вып. 5. - С. 145-149.

3 Поляков, Е.В. Способ компенсации влияния темновых токов в детекторе ультрафиолетового и гамма-излучения на основе сульфида кадмия / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов // Новые материалы и технологии на рубеже веков : сб. материалов Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2000. -Ч. 2.-С. 152-153.

4 Поляков, Е.В. Первичный измерительный преобразователь электромагнитных излучений на основе сплава Cdj^Sn^S. / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля : сб. материалов Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2000. - Ч. 2. - С. 70-71.

5 Поляков, Е.В. Использование сплава CdxSnbvS в детекторах электромагнитного излучения инфракрасного и видимого спектров / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2001. - Т. 7, № 1. - С 101-103.

6 Получение полупроводниковых тонких пленок сульфида олова методом вакуумного испарения / Е.В. Поляков [и др.] // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. - Тамбов, 2001. - Вып. 9. - С. 156-158.

7 Поляков, Е.В. Сплав Cdj^Sn^S для тонкопленочных чувствительных элементов детектирования ИК- спектра / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. - Тамбов, 2002. - Вып. 12. -С. 71-72.

8 Поляков, Е.В. Сплав Cd1.iSnIS как материал для чувствительных элементов детекторов электромагнитного излучения / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды науч. конф. молодых ученых и аспирантов Адыгейского гос. ун-та. - Майкоп, 2002. - С. 36-38.

9 Поляков, Е.В. О механизме проводимости халькогенидов / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и аспирантов. - Тамбов, 2003. - Вып. 13. - С. 242-245.

10 Поляков, Е.В. Узкозонный детектор ИК-излучения на основе сплава Cd^SivS / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2003. - Т. 9, № 1.-С. 85-89.

11 Пат. 2189667 Российская Федерация, МПК 7Н 01 L 31/09, 31/115, G 01 Т 1/24, Первичный измерительный преобразователь ультрафиолетового и гамма-излучений, осуществляющий компенсацию погрешностей, вызванных влиянием темновых токов / Поляков Е.В., Брусенцов Ю.А., Пручкин В.А., Минаев А.М, заявитель и патентообладатель Тамбовский гос. техн. ун-т. - 20001116410/28; заявл. 21.06.00; опубл. 21.09.02, бюл. № 26 (II ч.). - С. 448-449.

Подписано к печати 18.11.2005 Гарнитура Times New Roman. Формат 60 х 84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Объем: 0,93 усл. печ. л.; 1,0 уч -изд. л. Тираж 100 экз. С. 800м

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106. к. 14

s

№23 7 83

РНБ Русский фонд

2006-4 26959

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1.1 Общая характеристика проблемы регистрации инфракрасного излучения

1.2 Краткий анализ материалов и устройств на их основе, использующихся для измерений в инфракрасной области и характеристика их свойств

1.3 Постановка задачи исследования и пути её решения

1.4 Выводы

2. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОДИМОСТИ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ

2.1 Современные представления об узкозонных полупроводниках. Общая картина зонной структуры

2.2 Влияние легирования на строение кристаллической решётки полупроводников КРТ и СОТ

2.3 О механизме проводимости халькогенидов

2.4 Выводы

3. РАЗРАБОТКА ПЕРВИЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ СПЛАВА Cdi.xSnxS 43 3.1 Разработка методики получения сплава Cdi.xSnxS и изучение его свойств

3.2 Разработка методики синтеза сульфидов олова и кадмия

3.3 Разработка методики синтеза сплава CdxSri].xS

3.4 Разработка методики получения тонких плёнок Cdj.xSnxS

3.5 Определение удельного электросопротивления тонкоплёночного Cd].xSnxS

3.6 Исследование влияния легирования сплава Cd]xSnxS на энергию активации тонких плёнок на его основе

3.7 Вывод математической модели электрофизических процессов в одноэлементном ПИП ИК-излучения на основе Cdi.xSnxS

3.8 Разработка конструкции первичного измерительного преобразователя широкого диапазона принимаемого излучения на основе сплава Cd|xSnxS

3.9 Выводы 68 4 РАЗРАБОТКА МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПИП НА ОСНОВЕ CdNxSnxS

4.1 Определение основных характеристик ПИП

4.2 Выбор источника излучения для градуировки ПИП

4.3 Определение спектрального распределения чувствительности ПИП на основе сплава Cdi.xSnxS

4.4 Влияние ИК излучения на величину фототока тонкоплёночного Cd0)34Sn0)66S

4.5 Структурная схема микропроцессорной системы и алгоритм ее работы

4.6 Проверка адекватности математической модели электрофизическим процессам, протекающим в детекторе излучения

4.7 Анализ погрешностей результатов измерения

4.8 Анализ методической погрешности косвенных измерений

4.9 Выводы

Инфракрасный диапазон спектра электромагнитных излучений особенно интересен тем, что молекулярные спектры различных веществ лежат в инфракрасной области, и молекулярная спектроскопия - это мощный инструмент исследования взаимодействия излучения с веществом и идентификации различных химических соединений - представляет собой по сути дела инфракрасную спектроскопию. Однако инфракрасная область спектра интересна ещё и тем, что основная доля теплового излучения различных объектов приходится на инфракрасный диапазон электромагнитного излучения. Это обстоятельство стимулировало развитие инфракрасной техники в области решения задач пассивного обнаружения и оптического измерения температуры объектов промышленности, медицине, научных исследованиях, военном деле.

Актуальность работы

Инфракрасная техника в последние годы получила широкое распространение во многих практических приложениях. Своим прогрессом она во многом обязана появлению новых материалов, чувствительных в инфракрасной (ИК) области спектра, и методик их изготовления. В первую очередь это относится к тонкопленочным технологиям с применением многокомпонентных соединений. Приборы ИК техники, использующие эти материалы в качестве активных элементов, служат для регистрации и преобразования излучения ИК диапазона в аналоговые или цифровые сигналы, легко поддающиеся компьютерной обработке. Реализованная в подобных устройствах обратная связь превращает их в удобные элементы управления различными техническими системами и механизмами.

Одно из основных мест в ряду узкозонных полупроводников, используемых для создания на их основе тонкопленочных первичных измерительных преобразователей (ПИП) ИК излучения, занимают соединения, включающие кадмий и серу. Анализ литературных источников показал, что основными недостатками таких преобразователей являются необходимость глубокого охлаждения при эксплуатации и узкий диапазон принимаемого излучения.

С целью расширения диапазона регистрируемого излучения за счёт создания ряда селективных ПИП, область чувствительности которых совокупно охватывает заданный диапазон, нами синтезирован твёрдый раствор, полученный легированием сульфида кадмия оловом. Исследование свойств этого сплава позволяет утверждать, что на его основе можно создавать неохлаждаемые селективные ПИП ИК излучения. По сравнению с традиционно используемыми материалами (в основном теллуридами свинца, кадмия и ртути), производство рассматриваемого материала отличается своей простотой и безопасностью. Использование других материалов не даёт высокой чувствительности к ИК излучению, что влечёт за собой необходимость глубокого охлаждения ПИП при эксплуатации. Поэтому проблема поиска новых дешёвых, технологичных, пригодных для использования в ИК области без глубокого охлаждения материалов является актуальной.

Цель работы

Разработка и внедрение в практику нового первичного измерительного преобразователя для определения спектральной плотности электромагнитного излучения ИК спектра, преимуществами которого являются расширение диапазона принимаемого излучения при помощи селективных ПИП, созданных на основе нового материала и не нуждающихся в охлаждении при эксплуатации.

Основные задачи работы

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести информационный обзор и сравнительный анализ существующих полупроводниковых соединений, использующихся для создания чувствительных элементов первичных измерительных преобразователей ИК излучения; изучить структуру и свойства соединения Cd].xSn£ и теоретически обосновать возможность его использования в качестве чувствительного материала для ПИП электромагнитного излучения ИК спектра; математически описать процесс формирования проводимости в ПИП излучения; провести экспериментальные исследования и разработать методику синтеза тройного сплава CdixSnxS в качестве материала для ПИП, чувствительного к ИК излучению. разработать методику производства селективного ПИП ИК излучения; разработать устройство для измерения спектральной плотности ИК излучения, в котором в качестве чувствительного элемента используется ПИП, созданный на основе сплава Cdi.xSnxS; провести метрологическую оценку результатов измерения. Методы и методики исследования

Результаты исследования, включённые в диссертацию, базируются на теоретических основах физики полупроводников, полупроводниковых технологий, математическом моделировании, а также на экспериментальных исследованиях, проведённых на кафедре «Материалы и технология» ТГТУ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что на основе разработанной аналитической модели, описывающей электрофизические процессы, происходящие в структуре изучаемого материала, показана возможность создания селективного ПИП на основе сплава Cdi.xSnxS, который является новым материалом, ранее не использовавшимся в ИК области. В рамках исследования разработана конструкция ПИП широкого диапазона принимаемого излучения. Отличительной особенностью ПИП является использование ряда селективных преобразователей, область чувствительности которых совокупно охватывает заданный диапазон ИК излучения. Конструкция преобразователя подтверждена патентом на изобретение.

С целью создания ПИП для определения спектральной плотности ИК излучения в диссертационной работе проведены экспериментальные исследования, позволившие разработать методику синтеза и получения тонких плёнок сплава Cdi.xSnxS.

Разработана микропроцессорная система для определения спектральной плотности ИК излучения, использующая неохлаждаемый селективный ПИП на основе сплава Cdj.xSn^S, позволяющая определять спектральную плотность ИК излучения в диапазоне длин волн от 5 до 12,5 мкм с заданной дискретностью.

Проведено экспериментальное исследование системы измерения спектральной плотности ИК излучения с использованием ПИП ИК излучения на основе сплава Cdi.xSnxS. Результаты метрологических экспериментов показали корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанного ПИП, который внедрён в промышленное производство.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе проведённых исследований создано устройство измерения спектральной плотности электромагнитного излучения ИК спектра, позволяющее расширить рабочий диапазон за счёт создания ряда селективных преобразователей, область чувствительности которых совокупно охватывает диапазон электромагнитного излучения в интервале от 5 до 12,5 мкм.

Результаты исследования могут быть рекомендованы для использования в научно-исследовательской деятельности и промышленности для бесконтактных неразрушающих методов контроля физических и технологических характеристик различных материалов.

Реализация результатов теоретических и практических исследований автора работы прошли промышленные испытания и внедрены на ОАО «Электроприбор» г. Тамбов. Также. они используются в научноисследовательской и учебной работе на кафедре «Материалы и технология» Тамбовского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на V научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2000), международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии на рубеже веков» (Пенза, 2000), международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2000), научной конференции молодых учёных и аспирантов Адыгейского государственного университета (Майкоп, 2002).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ. Получен патент на изобретение.

Личный вклад автора

В работах, опубликованных в соавторстве, при непосредственном участи автора были получены основные теоретические и экспериментальные результаты, предложено аналитическое, алгоритмическое и метрологическое обеспечение разработанной микропроцессорной системы для определения спектральной плотности ИК излучения с использованием ПИП на основе сплава Cdi.xSnxS.

Структура работы. Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение и приложения, изложенные на 115 страницах машинописного текста, 34 рисунках, 11 таблицах, список используемой литературы включает 103 наименования.

Основные результаты диссертационного исследования заключаются в следующем:

1. Проведённый информационный анализ традиционно используемых узкозонных материалов и ПИП ИК излучения на их основе показал, что они обладают рядом серьёзных недостатков, к которым можно отнести узкий диапазон принимаемого излучения и необходимость глубокого охлаждения при эксплуатации. Разработка нового селективного неохлаждаемого ПИП для определения спектральной плотности ИК излучения позволит в значительной степени упростить устройство измерительной системы и повысить эффективность обнаружения электромагнитного излучения ИК спектра.

2. На основе аналитического описания электрофизических процессов, происходящих в структуре сплава Cdi.xSnxS при взаимодействии его с лучистыми потоками малой энергии обоснована, возможность создания селективного ПИП на основе сплава Cdi.xSnxS, который является новым материалом, ранее не использовавшимся в ИК области.

3. Разработана методика получения полупроводникового материала с регулируемой энергией активации на основе тройного сплава Cdi.xSnxS.

4. Проведены экспериментальные исследования, позволившие разработать методику синтеза сплава Cdj.xSnxS и получения тонкоплёночных чувствительных элементов ПИП для определения спектральной плотности ИК излучения.

5. В рамках исследования разработана конструкция ПИП широкого диапазона принимаемого излучения. Отличительной особенностью ПИП является использование ряда селективных преобразователей, область чувствительности которых совокупно охватывает заданный диапазон ИК излучения. Конструкция преобразователя подтверждена патентом на изобретение.

6. Разработана микропроцессорная система для определения спектральной плотности ИК излучения, использующая неохлаждаемый селективный ПИП на основе сплава Cdi.xSnxS, и позволяющая контролировать спектральную плотность ИК излучения в диапазоне длин волн от 5 до 12,5 мкм с заданной дискретностью.

7. Проведено экспериментальное исследование системы измерения спектральной плотности ИК излучения с использованием ПИП ИК излучения на основе сплава Cdi.xSnxS. Результаты метрологических экспериментов показали корректность основных теоретических выводов, положенных в основу разработанного ПИП, который внедрён в промышленное производство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Любченко, А.В. Физические основы полупроводниковой инфракрасной фотоэлектроники. Современные тенденции, новые материалы / А. В. Любченко, Е. А. Сальков, Ф. Ф. Сизов. Киев: Наукова думка, 1984. -256 с.

2. Фотопроводимость: сб. ст.; пер. с англ. / под ред. Ш.М. Когана. М.: Наука, 1967. - 156 с. - (Серия «Современные проблемы физики»)

3. Mead, С.А. W.G. Spitser, Phys / С.А. Mead . London: Rev. Let. 11,1961.- 358 p.

4. Moss, T.S. Photography in the Elements /T.S. Moss. London: Butterworth, 1952. - 125 c.

5. Бьюб, P. Фотопроводимость твёрдых тел / P. Бьюб. M.: Физика,1962.-60 с.

6. Сизов, Ф.Ф. Твердые растворы халькогенида свинца и олова и фотоприемники на их основе / Ф. Ф. Сизов // Зарубежная электронная техника.- 1977.- Т24. С. 12-18

7. Optical Sensors / V.T. Khryapov and or. // Optical Engineering. 1992. -N31 (4).- P. 678-684.

8. High-Performance 5 mm 640 x 480 HgCdTe-on Saphire Focal Plane Arrays / L.J. Kozlowski and or. // Ibid. 1994. - N 33 (1). - P. 54-63.

9. An Assessment of HgCdTe and GaAs / AlGaAlAs Technologies for LWIR Infrared Imagers / R.E. Wames and or. // PROC. SPIE., Infrared Detectors State of the Art. 1992. - N 1735. - P. 2-16.

10. Molecular Beam Epitaxy HgCdTe Infrared Photovoltaic Detectors / J.M. Arias and or. // Optical Engineering.- 1994.- N 33 (5).- P. 1422-1428.

11. Nakamura M. A 256 x 256 Element HgCdTe Hybrid IR FPA for 8-10 mm Band / T. Kanno and or. // PROC. SPIE. 1995.- N 2552. - P. 384-391.

12. Akiyama, A. 1024 x 1024 Infrared Charge Sweep Device Imager with PtSi Shottky-barrier Detectors / A. Akiyama, T. Sasaki // Optical Engineering.-1994.- N33(1).- P. 64-70.

13. Tsaur, B.Y. Long Wavelength Gex.Sil-x/Si Heterojunction Infrared Detectors and Focal Plane Arrays / B. Y. Tsaur, C.K. Chen, S.A. Marino // PROC. SPIE. 1991. - N 1540. - P. 580-595.

14. Low Cost Uncooled Microbolometer Imaging System for Dual Use / N. Butler and or.//Ibid.- 1995.- N 583-591. P. 625-635

15. Broad Band (8-10) mm Normal Incidence Pseudomorphic GexSix/Si Strained Layer Infrared Photodetector Operating Between 20 and 70 К / R. People and or. // Appl. phys. lett. 1992. - N 61(9). - P. 1122-1124.

16. Hole Intersubband Absorption in d-doped Multiple Si Layers / J.S. Park and or. //Ibid.-1991.- N58(10).- P. 1083 -1085.

17. GaAs Asymmetrically Doped n-i-p-i Superlattices for 10 mm Infrared Subband Detector and Modulator Applications / H.L. Vaghjiani and or. // J. Appl. Phys. 1994.- N 76(7). - P. 4407-4412.

18. High- Sensitivity Photoresistors Based on Homogeneous Pbi.xSnxTe : In Epitaxial Films / V.F. Chishko and or. // Infrared Physics. 1992. - N 33. - P. 197-201.

19. Rogalski, A. New Trends in Semiconductor Infrared Detectors / A. Rogalski //Optical Engineering. 1994.-N 33(5). - P. 1395-1412.

20. Мирошников, M.M. Теоретические основы оптико-электронных приборов/М.М. Мирошников.- Л.: Машиностроение, 1983. -215 с.

21. Ллойд, Дж. Системы тепловидения / Дж. Ллойд. М.: Мир, 1987.65 с.

22. Госсорг, Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение / Ж. Госсорг. М.: Мир, 1988. - 70 с.

23. Криксунов, JT.3. Тепловизоры: справочник /JI.3. Крискунов, Г.А. Падалко.- Киев: Техннса, 1987. 350 с.

24. Макаров, А.С. Введение в технику разработки и оценки сканирующих тепловизионных систем / А.С. Макаров, А.И. Омелаев, В.Л.Филиппов. Казань: Унипресс, 1998. - 120 с.

25. Ковалев, А.В. Тепловидение сегодня / А.В. Ковалев, В.Г. Федчишин, М.И. Щербаков // Специальная техника. 1999. - № 3. - С. 13 — 18; 1999.- №4.-С. 19-23.

26. Кощавцев, Н.Ф. Состояние и перспективы развития техники ночного видения / Н.Ф. Кощавцев, С.Ф. Федотова // Прикладная физика. -1999.- вып. 2.- С. 141 145.

27. Pengelley, R. In the heat of the night / R. Pengelley, M. Hewish // Jane's International Review. 2001. - Vol. 34, No. 10. - P. 49 - 57.

28. Ерофейчев, В.Г. Инфракрасные фокальные матрицы / В.Г. Ерофейчев // Оптический журнал. 1995. - № 2. - С. 12 - 20.

29. Особенности получения и обработки ИК-изображений в матричных фотоприемниках с координатной адресацией на основе халькогенидов свинца / Г.А. Агранов и др. // Оптический журнал. 1996. - № 9. - С. 53 - 57.

30. Певцев, Е. Матричные ИК-приемники для малогабаритных тепловизионных камер / Е. Певцев, В. Чернокнижии // Электронные компоненты.-2001.- №1.- С. 32-36; 2001.- №2. -С. 30-34; 2001.- № З.-С. 12-20.

31. Ушакова, М.Б. Тепловизоры на основе неохлаждаемых микроболометрических матриц: современное состояние зарубежного рынка и перспективы развития / М.Б. Ушакова. М.: ОНТИ ГУП "НПО "Орион", 2001.- 158 с.

32. More Application of Uncooled Microbolometer Sensor / T. Breen and or. // SPIE. 1998. - Vol. 3446. - P. 530 - 540.

33. Акимов, H.H. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: справочник / Н.Н. Акимов. -Минск: Беларусь, 1994. 591с.

34. Пат. 830993 SU, А, Н OIL 31/04. Фотоприёмное устройство / Рудяк В.М. и др.; заявитель и патентообладатель Калининский государственный ун-т. № 2863066/18-25; заявл. 16.11.79; опубл. 03.01.80, Бюл. № 18. - С. 235.

35. Пат. 1102438 SU, А, Н 01 L 31/00. Фотоприёмник и способ управления его чувствительностью/ Вилиам Бенч и др.; заявитель и патентообладатель Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе. — № 3466573/18-25; заявл. 01.06.82; опубл. 23.11.87, Бюл. №43. С. 88.

36. Пат. 1123069 SU, А, Н 01 L 31/00. Фотоприёмник на видимую область спектра / А.Н. Именков и др.; заявитель и патентообладатель Казахский государственный университет. №3487623/18-25; заявл. 03.09.84; опубл. 07.11.84, Бюл. №41. - С. 72.

37. Пат. 824839 SU, А, Н 01 L 33/00. Материал активного слоя для оптоэлектронных приборов / И.В. Лаварашвили и др.; заявитель и патентообладатель Лаварашвили И.В. № 2551999/18-25; заявл. 03.05.77; опубл. 13.12.79, Бюл. № 20. - С. 8.

38. Пат. 824837 SU, A, H01L 31/08. Фоторезистор на основе твёрдого раствора GaSexTe.x

39. Белл, Р.Дж. Введение в фурье-спектроскопию: пер. с англ. М.: Мир, 1975.-382 с.

40. Инфракрасная спектроскопия высокого разрешения: сб. ст. / под ред. Г.Н. Жижина. М.: Мир, 1972. - 352 с.

41. Дистанционный газовый анализ атмосферы при помощи пассивного Фурье-спектрометра / Дроздов М.С. и др. // Известия РАН, Сер.: Энергетика. 1997. - № 1. - С. 28-40.

42. Дистанционный газовый анализ атмосферы при помощи пассивного Фурье-спектрометра. Конструкция и тестовые испытания / С.Н. Горчаковский и др. . // Известия РАН, Сер.: Энергетика. 1999. - № 2. - С. 111-119.

43. Малогабаритный фурье-спектрометр для дистанционного анализа газовых сред / С.Н. Горчаковский и др. // Оптический журнал. 1998. - Т. 65, № 6. - С. 86-89.

44. Система сканирования интерферометра Майкельсона на основе линейного двигателя с постоянным магнитом / С.К. Дворук и др. // Приборы и техника эксперимента. -2001. № 3. - С. 146-150.

45. Система сканирования Фурье-спектрометра среднего разрешения / С.К. Дворук и др. // Приборы и техника эксперимента. 1999. - № 6. - С. 119-124.

46. Поляков, E.B. Исследование сульфида кадмия для регистрации электромагнитного излучения / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // V-ая научная конференция ТГТУ: крат. тез. докл.- Тамбов: ТГТУ, 2000.-С.118.

47. Поляков, Е.В. О возможности измерения гамма- и ультрафиолетового излучений при помощи пленочного сульфида кадмия / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды ТГТУ: сб. науч. тр. молодых ученых и студентов.- Тамбов, 2000.- Вып. 5.- С.145-149.

48. Поляков, Е.В. Способ компенсации влияния темновых токов в детекторе ультрафиолетового и гамма- излучения на основе сульфида кадмия /

49. Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов // Новые материалы и технологии на рубеже веков: сб. материалов Междунар. науч.- техн. конф.- Пенза, 2000.- Ч. 2.-С.152-153.

50. Поляков, Е.В. Использование сплава CdxSni.xS в детекторах электромагнитного излучения инфракрасного и видимого спектров / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Вестник ТГТУ.- 2001.- Т. 7, № 1.-С. 101-103.

51. Получение полупроводниковых тонких плёнок сульфида олова методом вакуумного испарения / Е.В. Поляков и др. // Труды ТГТУ: сб. науч. статей молодых учёных и студентов.- Тамбов, 2001.- Вып. 9.- С. 156-158.

52. Поляков, Е.В. Сплав CdixSnxS для тонкоплёночных чувствительных элементов детектирования ИК- спектра / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев //Труды ТГТУ: сб. науч. статей.- Тамбов, 2002.- Вып. 12.- С.71-72.

53. Поляков, Е.В. О механизме проводимости халькогенидов / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Труды ТГТУ: сб. науч. статей молодых учёных и аспирантов.- Тамбов, 2003.- Вып. 13.- С.242-245.

54. Поляков, Е.В. Узкозонный детектор ИК-излучения на основе сплава Cd|.x SnxS / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев // Вестник ТГТУ.-2003.- Т.9, №1. С.85-89.

55. Шефтель, И.Т. Терморезисторы / И.Т. Шефтель. М.: Наука, 1973.415 с.

56. Смит, Д. Полупроводники: пер. с англ. / Д. Смит; под ред. Н.А. Пенина. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Мир, 1982.- 558 с.

57. Самсонов, Г.В. Сульфиды / Г.В. Самсонов, С.В. Дроздова. М.: Металлургия, 1972. - 304 с.

58. Чижиков, Д.М. Кадмий /Д.М. Чижиков. М.: Наука, 1967. - 242 с.

59. Абрикосов, Н. X. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе / Н.Х. Абрикосов. М.: Наука, 1975. - 280 с.

60. Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики / под ред. Т. Коутса, Дж. Микина. М.: Мир, 1988. - 307 с.

61. Пат. 2189667 РФ, МПК 7Н 01 L 31/09, 31/115, G 01 Т 1/24 Первичный измерительный преобразователь ультрафиолетового и гамма-излучений, осуществляющий компенсацию погрешностей, вызванных влиянием темновых токов / Е.В. Поляков, Ю.А. Брусенцов, A.M. Минаев,

62. B.А. Пручкин; заявитель и патентообладатель Тамбовский гос. техн. ун-т. -№ 20001116410/28; заявл. 21.06.00; опубл. 21.09.02, Бюл. № 26 (И ч.).1. C.448-449.

63. Виноградов, Е.А. Комбинационное рассеяние света и оптические нормальные колебания кристаллической решетки Zni.xCdxSe / Е.А. Виноградов, Б.Н. Маврин, JI.K. Водопьянов // ЖЭТФ. 2004. - Т. 126, Вып.4(10). - С.866-873

64. Орге, J1. Введение в химию переходных металлов / Л. Орге. М.: Мир, 1964.-358 с.

65. Широкозонные полупроводники / Ю.Г.Шретер и др.. СПб.: Наука, 2001.- 125 с.

66. Халькогениды: сб. ст. / под ред. Г.В. Самсонова. Киев: Наук, думка, 1967 - 191 с.

67. Берри, Л. Тонкопленочная технология / Л. Берри, П. Холл.-М.: Энергия, 1972.- 120 с.

68. Третьяков, Ю.Д. Химия и технология твердофазных материалов / Ю.Д. Третьяков, У. Лепис. М.: Изд-во МГУ, 1985. - 256с.

69. Закиров, Ф.Г. Откачка и заварка в электровакуумном производстве / Ф.Г. Закиров, Е.А. Николаев. М.: Высшая школа, 1983. - 180 с.

70. Пасынков, В.В. Материалы электронной техники / В.В. Пасынков, B.C. Сорокин. СПб.: Издательство «Лань», 2001.- 368 с.

71. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов / С. Зи. М.: Мир, 1984.-Ч. 1.- 455 с.

72. Нашельский, А.Я. Технология спецматериалов электронной техники / А.Я. Нашельский. М.: Наука, 1993. - 320 с.

73. Получение пленок с требуемыми физико-химическими и оптическими характеристиками / Ш.А. Фурман и др. // Известия АН СССР. Сер.: Неорганические материалы. -1985. Т. 21, N 9. - С. 1575 - 1577.

74. Вакуумное оборудование тонкопленочной технологии производства изделий электронной техники / Н.В.Василенко и др. -Красноярск: Сиб. аэрокосм, акад., 1996. -Т.2.-416 с.

75. Технология тонких пленок: справочник / под ред. Л.Майселла, Р.Глэнга. М.: Наука, 1977. - 250 с.

76. Иевлев, В.М. Структурные превращения в тонких пленках / В.М. Иевлев, Л.И. Трусов, В.А. Холмянский. М.: Наука, 1975. - 150 с.

77. Жуковский, В.М. Формально-кинетический анализ твердофазных взаимодействий: изотермический метод / В.М. Жуковский, А.Я Нейман. -Свердловск: Наука, 1979. 145 с.

78. Жуковский, В.М. Термодинамика и кинетика реакций в твердых телах / В.М. Жуковский, А.Н. Петров. Свердловск: Наука, 1987. - 4.1-2. -160 с.

79. Гегузин, Я.Е. Физика спекания /Я.Е. Гегузин. М.: Наука, 1984.200 с.

80. Блатт, Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах / Ф. Блат. М.: Изд-во физ-мат литературы, 1971. - 150 с.

81. Блатт, Ф. Теория подвижности электронов в твердых телах / Ф. Блатт. М.: Изд-во физ-мат литературы, 1963. - 170 с.

82. Бонч-Бруевич, B.JI. Физика полупроводников / B.JI. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. М.: Наука, 1977. - 150 с.

83. Блатт, Фрэнк.Дж. Теория подвижности электронов в твердых телах / Фрэнк Дж. Блатт. М.: Изд-во физ-мат литературы, 1963. — 120 с.

84. Петровский, И.И. Электронная теория полупроводников. Введение в теорию / И.И. Петровский. Минск: Высшая школа, 1964. - 250 с.

85. Глинкин, Е.И. Схемотехника аналогово-цифровых преобразователей / Е.И. Глинкин. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. - 160 с.

86. Анисимова, И.Д. Полупроводниковые фотоприемники / И.Д. Анисимова, И.М. Викулин. М.: Радиосвязь, 1984. - 350 с.

87. Хадсон, Р. Инфракрасные системы / Р. Хадсон; пер. с англ. Я.Б. Герчикова и др.; под ред. Н.В. Васильченко. М.: Мир, 1972. - 534 с.

88. Калабеков, Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы / Б.А. Калабеков, И.А. Мамзелев. М.: Радио и связь, 1987. - 400 с.

89. Герасимов, Б.И. Микропроцессорные аналитические приборы / Б.И. Герасимов. М.: Машиностроение, 1997. - 246 с.

90. Криксунов, JI.3. Справочник по основам инфракрасной техники / JI.3. Криксунов. М.: Сов. Радио, 1978. - 400 с.

91. Рего, К. Г. Метрологическая обработка результатов технических измерений : справ, пособие / К.Г. Рего. Киев: Техника, 1987.- 128 с.

92. Справочник инженера-метролога.- М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. 384 с.

93. Блатт, Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах. Ф. Блатт. - М.: Изд-во физ-мат. литературы, 1971.-255 с.

94. Блатт, Ф. Дж. Теория подвижности электронов в твердых телах / Ф. Дж. Блатт. М.: Изд-во физ-мат литературы, 1963. — 180 с.

95. Бонч-Бруевич, B.JI. Физика полупроводников / B.JI. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. М.: Наука, 1977. -350 с.

96. Чернышов, В.Н. Анализ и синтез измерительных систем / В.Н. Чернышов и др. Тамбов.: ТГТУ, 1995. - 234 с.

97. Чернышова, Т.И. Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов / Т.И. Чернышова, В.Н. Чернышов. -М.: Машиностроение, 2001. 240 с.

98. Схемотехника измерительно-вычислительных систем / под ред. Н.И. Глинкина. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2000. - 80 с.

99. Герасимов, Б.И. Микропроцессоры в приборостроении / Б.И. Герасимов, Е.И. Глинкин. М.: Машиностроение, 1997. - 72 с.