ЭКРАН ДЛЯ ПРИЕМНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к элементам конструкции фоточувствительных приборов, предназначенных для обнаружения излучения, в частности, к экранам для приемников инфракрасного излучения.
Известен экран для приемников излучения, состоящий из боковой стенки и диафрагм, на внутреннюю поверхность которого нанесено покрытие с низкой отражающей способностью, например, анодированный алюминий (см. пат. США №5196106, НКИ 205-67, 1991 г.) Однако часть излучения все таки отражается от экрана и, попадая на фоточувствительные элементы, создает дополнительные помехи (блики), что ухудшает выходные характеристики прибора.
Известен наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому экран для приемников излучения, состоящий из боковой стенки и диафрагм, с внутренней стороны которого нанесена полиимидная пленка с отверстиями различных размеров и различной геометрической формы (см. пат. РФ №10878, МПК G01J 5/02, 1999 г.). Рассеивание излучения в такой конструкции уменьшает вероятность засветки фоточувствительной области отраженным от экрана излучением, однако, также полностью ее не устраняет. Другими недостатками данного экрана являются невозможность его использования в вакуумных конструкциях приемников излучения из-за наличия полиимидной пленки, газовыделение от которой загрязняет вакуумированный объем прибора, а также рассчитанный на определенный спектральный диапазон размер отверстий, что снижает его эффективность в многоспектралььых приемниках излучения.
Задачей, решаемой предлагаемой конструкцией, является расширение возможностей применения экранов для приемников излучения.
Техническим результатом при его использовании - улучшение выходных параметров приемников излучения.
z
Указанный технический результат достигается тем, что в экране для приемников излучения боковая стенка и диафрагма выполнены из графита, причем внутренняя поверхность экрана выполнена с шероховатостью R>80 мкм. В частном случае выполнения на наружную поверхность боковой стенки может быть нанесено покрытие из золота.
Выполнение экрана для приемников излучения из графита создает следующие преимущества по сравнению с известными аналогами и прототипом.
z
Внутренняя поверхность экрана из-за черного цвета и шероховатости очень хорошо поглощает паразитное излучение в широком спектральном диапазоне, которое возникает при отражении излучения от внутренних элементов конструкции приемника излучения. Причем при выполнении внутренней поверхности экрана с шероховатостью R≥80 мкм достигается полное диффузное рассеяние. Такое устранение бликов улучшает рабочие параметры приемников излучения, например, его обнаружительную способность.
Дополнительные преимущества использование графита приносит для охлаждаемых приемников излучения.
Ввиду того, что плотность графита меньше, чем у материалов, из которых традиционно изготавливаются экраны (диафрагмы) для приемников излучения, например, алюминия, ковара, стали, а диафрагмы расположены в охлаждаемой зоне, меньше также и охлаждаемая масса в конструкции приемника, что обеспечивает уменьшение времени выхода на рабочий режим, то есть повышает быстродействие прибора. Этому также способствует более высокая по сравнению с ранее используемыми материалами теплопроводность графита, которая составляет 4300 Вт/м·К (для сравнения: теплопроводность ковара - 19,2 Вт/м·К).
Кроме того, в вакуумных конструкциях охлаждаемых приемников излучения присутствие графита с развитой поверхностью в вакуумированном объеме (криостате) играет роль геттера, что улучшает вакуум во внутреннем объеме приемника излучения и его теплофизические характеристики.
Золотое покрытие наружной поверхности боковой стенки экрана увеличивает его отражательную способность, при этом существенно снижается теплообмен между экраном и корпусом приемника излучения, а, следовательно, и общий теплоприток излучения к охлаждаемой зоне.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема предложенного устройства.
z
Экран для приемников излучения состоит из боковой стенки 1 и диафрагмы 2, изготовленных из графита. Внутренняя поверхность экрана выполнена с шероховатостью R≥80 мкм. На наружную поверхность боковой стенки 2 нанесено покрытие из золота 3. В различных конструкциях приемников боковая стенка 1 может быть выполнена цилиндрической, конической или другой необходимой формы. При этом цилиндрическая форма экрана обеспечивает более компактную компоновку элементов приемника излучения, и ее целесообразно использовать, когда к массогабаритным характеристикам прибора предъявляются жесткие требования.
z
В процессе работы приемника происходит регистрация прошедшего через диафрагму 2 излучения, однако при этом на фоточувствительную область приемника попадает также излучение, отраженное от внутренних поверхностей элементов конструкции приемников излучения (так называемая паразитная составляющая излучения или блики). Для исключения паразитной засветки экран выполнен из графита с внутренней шероховатой поверхностью, при этом попадая на черную поверхность графитового экрана с шероховатостью R≥80 мкм блики частично поглощаются и многократно переотражаются, постепенно уменьшаясь за счет поглощения практически полностью.
Предложенная конструкция экрана разработана, в основном, для вакуумных конструкций приемников ИК излучения. Экран может быть изготовлен из графита марки МПГ-6 ТУ 48-20-51-84 как традиционным методом обработки, например, точением, так напылением графита на формообразующую заготовку. Первый способ применим для изготовления экранов, имеющих цилиндрическую или коническую поверхности. Толщина стенок экрана составляет 0,3 мм. Для изготовления экранов сложных форм, например, формы шара, может быть применен метод, в котором графит методом напыления наносится на формообразующий материал (например, парафин), который после изготовления детали удаляется (расплавляется). Шероховатость внутренней поверхности экрана обеспечивается за счет электроискрового метода обработки. Покрытие золота толщиной ~3 мкм боковой стенки экрана производится методом вакуумного напыления. Экран может изготавливаться как из отдельных деталей с последующим их склеиванием клеем Криосил OCT В6-06-5100-96, так и целиковым.
Таким образом, предложенная конструкция экрана улучшает рабочие параметры приемников излучения, например, его обнаружительную способность, а в случае ее использования в вакуумных приемниках также повышает быстродействие прибора и его теплофизические параметры.