航天红外遥感探测器发展现状
摘要: 随着国家的综合实力逐渐增强,新型的航天红外遥感探测技术也在不断创新完善,航天红外遥感探测作为支撑我国航天探测的关键,其主要的关键内容就在于航天红外遥感探测的技术完善,其工艺探测水平成为决定航天探测安全以及质量的决定性因素。如何将航天红外遥感探测技术进一步完善,就成为了目前急需进行解决和研究的一个问题。笔者针对航天红外遥感探测器的研究和发展现在进行研究,并积极的提出了一些列更好的促进航天红外遥感探测器发展的创新途径。

引言

随着国家对航天事业的不断重视,为了能够使航天红外遥感探测器的安全质量得到科学的保障,就要不断将先进的航天红外遥感技术引入到国内的技术应用当中,实现对航天红外遥感探测器技术材料的科学把控,其衡量安全质量的主要标准就是对航天红外遥感探测器的探测,由于考虑到了在航天红外遥感探测器过程中的难度和严谨度较大,所以在对实际的材料选取时也要不断提高应用要求,大部分焊接材料在使用中有存在一定的复杂性。

一、航天红外遥感探测器的相关概述

航天遥感是指在距离地面100km以上的空间对地面或太空进行探测,利用不同的光学波段,可以得到探测目标的相关信息。红外遥感具有可全天候工作、隐蔽性好的特点,同时可以穿透云层,特别适合于在航天遥感领域的应用。遥感技术在航天领域的应用和发展,推动了半导体器件的工程化应用脚步。应用需求的日臻完善,对探测仪器提出了更高更细致的要求。卫星搭载有效载荷的数量增加,红外探测波段向近红外(更短)和甚长波(更长)两个方向拓展,波段区分更加细致;采用的红外探测器的规模不断增加,由单元向多元、线列方向发展,性能要求也不断提高。探测器的性能与工程化水平的提高,促进了在气象等卫星上的应用。

二、航天红外遥感技术相对于其他技术的优势

(一)其可见性更强

航天红外遥感技术是利用红外遥感进行相关的物体和光源探测等等,在这样的情况下,红外遥感能够在全天24小时内进行想要进行的探测,尤其是在进行夜间的观察和探测,相对于紫外线探测等等的技术,更加适合夜间到的观察,红外遥感的准确性以及实用技术的可操作性更强。

(二)识别性更强

红外遥感能够利用其自身的红外线技术进行周围背景上以及其他部分的探测,将探测到的事物进行识别,相对于紫外线探测以及其他探测技术来说其识别性更强。另外,红外遥感技术还能够将一些伪装的物体进行甄别和探测,将其进行不断的识别,从而更具有技术性,在进行航天研究的过程中具有十分重要的意义。

(三)穿透力更强

由于红外遥感中使用的红外光的特殊性,其能够更容易的穿透航天中一些不易被探测到、隐藏在云层后面的事物。

(四)隐藏性更强

要想进行航天的红外遥感探测,其中一个十分重要的方面就是要进行自身探测器的隐藏,这样既能够保障自身器械的安全,还能够更好的进行不易被探查事物的探测。红外遥感能够将自身进行隐秘的运行,伪装成不易被发现的样子,在各个领域发挥着十分重要的作用,由于其自身的隐藏性,尤其是在军事以及水文地质的探测方面发挥着十分重要的意义。

三、我国航天红外遥感探测器的发展现状分析

(一)总体发展情况

1、生产规模有限

虽然我国在发展航天探测事业的过程中在不断的努力,但是对于现阶段的航天红外遥感探测器探测情况来看还是存在一些问题。具体表现在航天红外遥感探测器的发展过程中技术存在滞后性,材料的使用不能完全应用于航天红外遥感探测器技术的使用,例如:航天红外遥感探测器材料的耐高温程度较低,对于航天红外遥感探测器来说,高温是检验整体探测质量的决定性因素。

2、探测技术人员能力存在差异

在进行航天红外遥感探测器技术应用时,技术人员的能力起着核心作用,由于航天红外遥感探测器过程较为复杂,难度系数较大,这就会对航天红外遥感探测器操作以及使用的技术人员提出更高的要求,但是技术人员在进行航天红外遥感探测器使用时,会根据自身的技术经验来进行应用,这就造成航天红外遥感探测器技术的使用无法得到统一,在技术和材料的使用程度上还是存在一定的差异性,使航天红外遥感探测器技术不能对材料发挥本来的作用。

(二)卫星载荷发展情况

根据探测目标的不同,对地观测卫星可分为气象、资源、环境与灾害预测、军事侦察与导弹预警等多种类型。由于探测目标属性的不同,对于卫星载荷上探测器的要求也不同。在气象等民用方面,探测云等相对稳定的目标;而对于导弹预警应用,要求能够在极短的时间内探测到高速运动的物体。

(三)航天应用对探测器的要求

经过多年应用的发展,研究人员对于红外探测波段的用途的理解更加准确清晰。从FY‐1A上搭载了一台多通道可见红外扫描辐射计(MVISR)到其发展星FY‐3上搭载的可见红外辐射计VIRR、红外大气探测仪IRAS、中分辨率光谱成像仪MERSI成像光谱仪等三台红外设备。通过不同波段的组合,可以更加准确的探测到水、二氧化碳、云、地表等的信息,从而更好的反演云层信息,实现大气的准确测量

1、探测器的研制

采用加碲的Bridgeman方法进行碲镉汞体材料的生长,通过坩埚旋转改善材料的横向均匀性。通过材料提纯、少子寿命的筛选测量、低损伤的抛光和刻蚀工艺等,提高碲镉汞材料性能以及芯片的光电响应特性。

2、探测器研制的工程化问题

与探测器研制的实验室水平相比,工程化研制水平存在一定的滞后。以生产为目的,需要考虑工艺一致性与成品率的问题。分析工艺细节,增加工艺过程控制以及测试是必需的。利用优化的区熔法,通过精确控制炉温减少炸管,提高成品率。长波材料采用批量投产、精确选片的基本方法,同时考虑优化温场动态控制长晶技术、提高成品率来解决。

3、碲镉汞红外探测器的新进展

测试分析发现,对于光敏面面积小的长波芯片,其光谱形状易出现多峰现象,大面积芯片则无。通过对器件结构的分析,在钝化、刻蚀工艺研究的基础上,消除了多峰现象。为了进一步提高器件性能,将来还可以发展器件与微透镜集成技术。大规模线列和面阵红外焦平面的发展很迅速,但在工程化应用方面还稍显不足。目前,采用1500元长波红外焦平面研制的红外相机,首次实现长波红外10m分辨率对地观测,初步获得了较好的结果。中短波6000元的工程化技术也不断成熟。表明,焦平面已逐步走向航天应用。

结语

综上所述,对于航天红外遥感探测器的使用和发展,要想在国内实现稳定长期的发展,就要形成专业化的航天红外遥感探测器发展模式,具体表现在要对航天红外遥感探测器技术所使用的相关机内零件进行熟练掌握,能够做到将新型材料与机内零件相匹配,更高效的完成对航天红外遥感探测器工作,红外探测器研制的总体工艺水平得到提高,碲镉汞材料和工艺的控制不断完善。

参考文献:

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