Детальная информация

Предмет исследования. Два метода измерения уровня внутреннего фона инфракрасного излучения (8-12 мкм) на охлаждённом (до 77 К) фотоприёмнике с охлаждаемой до той же температуры цилиндрической диафрагмой в вакуумном криостате. Исследованы ограничения и возможности каждого метода. Цель работы. Эффективный метод измерения уровня внутренней фоновой облучённости фотоприёмника в охлаждённом вакуумном криостате. Методология. Первый метод - прямым измерением уровня внутреннего фона тепловизионной камерой, направленной на поверхность фотоприёмника, и второй - численным моделированием уровня внутреннего фона. Основные результаты. Прямое измерение уровня внутреннего фона тепловизионной камерой, направленной на поверхность фотоприёмника, сделано впервые. Измерения проведены двумя тепловизионными камерами: неохлаждаемой и охлаждаемой до той же температуры, что и фотоприёмник в вакуумном криостате с цилиндрической холодной диафрагмой (77 К). Выяснено, что на уровень внутреннего фона значительно влияет ИК излучение самой тепловизионной камеры, увеличивая его. Также стандартный объектив не отсекал проникновение внешнего ИК излучения в исследуемый криостат, где оно отражалось от края диафрагмы на фотоприёмник тепловизионной камеры. Таким образом, для измерения внутреннего фона необходимо применять охлаждаемую тепловизионную камеру и специальный объектив, исключающий попадание стороннего ИК излучения в криостат. Численное моделирование уровня внутреннего фона является эффективным, чувствительным к задаваемым параметрам методом: уменьшение коэффициента отражения внутренней поверхности цилиндрической диафрагмы в 3 раза (с 18,5 до 6%) или введение одной внутренней дополнительной диафрагмы (бленды) в неё снижает уровень внутреннего фона не менее, чем в 4 раза. Метод позволяет вычислять пространственное распределение уровня внутреннего фона для разных конструкций и форм холодной диафрагмы. Практическая значимость. Выяснение уровня внутреннего фона в криостате необходимо для оптимизации формы и конструкции диафрагмы, обеспечивающей минимальный уровень темнового тока и шума фотоприёмников, и, следовательно, повышения чувствительности тепловизора.

Subject of study. Two methods for measuring the level of the internal background of infrared radiation (8-12 microns) on a cooled (up to 77K) photodetector with a cooled cylindrical diaphragm in a vacuum cryostat are presented. Aim of study. An effective method for measuring the level of internal background radiance on the photodetector in a cooled vacuum cryostat has been determined. Methodology. The first method is a direct measurement of the internal background radiance by a thermal imaging camera oriented to the surface of the photodetector, and the second method consists in a numerical simulation of the internal background radiance level. Main results. The direct measurement of the level of the photodetector internal background radiation by the thermal imaging camera oriented to the surface of the photodetector has been carried out for the first time. The measurements were carried out by two thermal imaging cameras: uncooled and cooled to the same temperature as the photodetector in the vacuum cryostat with the cylindrical cold diaphragm (77 K). It was found out that the level of the internal background radiation is significantly affected by IR radiation of the thermal imaging camera itself, increasing it. Also, the standard thermal imaging camera lens did not cut off the penetration of external IR radiation into the cryostat under study, where it was reflected from the edge of the diaphragm onto the thermal imaging camera photodetector. Thus, to measure the internal background radiation, it is necessary to use the cooled thermal imaging camera and a special lens that excludes the ingress of the outside IR radiation into the cryostat. Numerical modeling of the internal background radiation is an effective, sensitive to the specified parameters method: reducing the reflection coefficient of the inner surface of the cylindrical diaphragm by 3 times or introducing one internal additional diaphragm (lens hood) into it reduces the internal background radiation by at least 4 times. The method allows us to calculate the spatial distribution of the internal background radiation for different designs and forms of the cold diaphragm. Practical significance. Finding out the level of internal background radiation in the cryostat is necessary to optimize the shape and design of the diaphragm, which provides a minimum level of dark current and noise of photodetectors, and, consequently, the increase of the thermal imager sensitivity.