52Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



ЦНИИ "Электрон" и космическое телевидение


Р. Степанов доктор технических наук, профессор, академик Российской академии инженерных наук и Международной академии Евразии. Теле-Спутник - 4(6) Апрель 1996 г.


В апреле 1996 г. исполняется 40 лет Центральному научно-исследовательскому институту "Электрон" и 50 лет с начала работы творческого коллектива, который был истоком "Электрона". Создателем "Электрона" является лауреат Ленинской и Государственной премий, доктор технических наук, профессор Г.С. Вильдгрубе, возглавлявший предприятие в 1956-1980 гг. Родоначальником "Электрона" были на первых порах лаборатория, а затем вакуумный отдел НИИ телевидения. Создание самостоятельного ОКБ в 1956 году и затем института в 1963 году было вызвано бурным развитием телевидения в стране. Самим ходом развития общества "Электрону" предназначалась важная роль в техническом развитии страны (да и только ли техническое значение имеет телевидение?). Сейчас можно с уверенностью сказать, что "Электрон" успешно выполнял и продолжает выполнять свою историческую миссию.



Панорама Венеры, полученная с помощью фотоэлектронного умножителя ФЭУ-II со станции "Венера-13".

Основным предметом исследований, разработок и выпуска уникальных изделий и серийной продукции являются телевизионные передающие приборы. Это те приборы, которые воспринимают изображение и преобразовывают его в последовательность электрических сигналов. Различными техническими средствами по проводам, воздуху или космическому пространству эта последовательность электрических сигналов передается на катод кинескопа телевизионного приемника и преобразуется в видимое изображение. Телевизионные передающие приборы стоят на телецентрах, в переносной аппаратуре телерепортеров, на космических объектах, в медицинских установках, в многочисленных устройствах военной техники.

Для восприятия изображения человек имеет уникальный орган - глаза. Но использовать биологический способ рецепции света в технике невозможно. Светочувствительное вещество биологических систем - родопсин - может работать как фотоприемник только в составе живого организма. Поэтому человечеству приходится создавать технический аналог зрения, чем по существу и занимается "Электрон". Конечно, проблема создания "технического зрения" - общечеловеческая, и решается она всем сообществом развитых стран. "Электрон" является одним из участников ее решения.

Создание телевизионных передающих приборов происходит на грани соприкосновения ряда естественных и технических наук: физики, химии, радио- и электротехники. Для их создания потребовались разработки принципиально новых конструкций фотоприемников, технологических процессов, измерительных установок, за которыми стоит труд большого коллектива ученых и инженеров. За годы работы в "Электроне" создано более 250 типов телевизионных фотоэлектронных приборов. Возможности этих приборов превышают возможности человеческого зрения. Эти приборы работают не только в видимом диапазоне спектра, но и в невидимых областях спектра - ультрафиолете, инфракрасных лучах, в области рентгеновского излучения. Чувствительность их значительно превышает чувствительность глаз. Важной функциональной особенностью приборов является возможность передач изображения из среды, в которой без специальных мер защиты не может работать человек, например, в космосе.

Особенно заметный вклад внесли работы "Электрона" в космическое телевидение. Достаточно вспомнить такие эпохальные события, как получение снимков обратной стороны Луны. Эту задачу выполняли электронные умножители, разработанные в ЦНИИ "Электрон". С помощью электронных умножителей были получены панорамные изображения Марса и Венеры.

После посадки "луноходов" на поверхность нашего естественного спутника управление их движением по сложному рельефу лунной поверхности осуществлялось с помощью специальных видиконов, так называемых пермахонов. В пермахоне использован новый физический эффект, связанный с длительным запоминанием сигнала под действием электрического поля и быстрым стиранием этого сигнала в отсутствие электрического поля.

На "Луноходе-1" работали четыре панорамные камеры на фотоумножителях, передавая изображение значительных участков лунной поверхности.



Изображения кометы Галлея, полученные с помощью телевизионной аппаратуры, расположенной на автоматической межпланетной станции "Вега-1" с расстояний 14 млн км, 30 тыс км, 12,5 тыс. км и 8,9 тыс. км.

Космические аппараты "Венера-13" и "Венера-14" совершили мягкую посадку на поверхность этой планеты, и фотоэлектронные приборы впервые в истории позволили человечеству рассмотреть детали ее рельефа размером около четырех миллиметров в реальных цветах.

Микроэлектронная технология позволила создать принципиально новое поколение фотоэлектронных приборов - передающие монолитные матрицы с безлучевым электронным самосканированием, так называемые фотоэлектронные приборы с зарядовой связью (ФПЗС). Пятнадцатого и двадцать первого декабря 1984 года стартовали космические аппараты "Вега-1" и "Вега-2". Приборы с зарядовой связью обеспечивали наведение космических аппаратов на ядро кометы Галлея, и они выполнили одну из основных задач грандиозного космического эксперимента - исследование кометного вещества. В фоточувствительном узле прибора содержится около 300 тысяч элементов микронных размеров, разброс чувствительности которых не превышает одного процента. Такая идентичность параметров сохранялась в течение нескольких месяцев полета от Земли до Венеры и далее к комете Галлея даже после самых неблагоприятных внешних воздействий. Среди 300 тысяч элементов не было дефектных - они бы нарушили наведение аппаратуры и исказили бы телевизионное изображение.

Исследованием, разработкой и совершенствованием суперортиконов, сочлененных с электронно-оптическими преобразователями, длительное время занимался доктор технических наук Н.Д. Галинский. Разработанная им серия высокочувствительных приборов способствовала возникновению нового направления в астрономической науке - телевизионной астрономии. Признанием его заслуг явилось решение Международного астрономического союза о присвоении одной из малых планет солнечной системы (N 4080, открытой в 1983 г.) названия "Галинский".

Несмотря на многочисленные проблемы и сложности переходного периода, связанные с уменьшением объема финансирования, в ЦНИИ "Электрон" продолжается развитие исследований и разработок по наиболее актуальным направлениям фотоэлектроники.

Результаты последующих разработок закладываются через создание современной субмикронной технологии, обеспечивающей в ФПЗС достижение высокой степени интеграции (до 2...5 млн эл./см2 на кристалле), создание бездефектных суперкристаллов с низким уровнем темнового тока, получение кремниевых пластин с однородной концентрацией примеси и контролируемым содержанием кислорода, освоение мажоритарной и УФ фотолитографии и создание матриц с числом элементов 1024х1024 и 2048х2048.

 Образцы разработанных в ЦНИИ "Электрон" твердотельных и вакуумных фотоэлектронных приборов.

Технологические работы предусматривают создание эффективных фоточувствительных материалов и изучение фотоэлектрических свойств ряда перспективных физических моделей с целью возможной реализации в приборах. По результатам уже законченных работ открывается возможность разработки ИК фотоприемных устройств для широкого диапазона спектра как пировидиконов, так и ФПЗС, линейных и матричных, в том числе биспектральных на основе слоев сложных химических соединений. Ведутся работы по созданию высокочувствительных гибридных приборов на базе использования электронно-оптических преобразователей с микроканальными пластинами и матрицей ФПЗС, обладающих чувствительностью 10 лк.

Проведение комплекса работ по исследованию новых принципов усиления электронных потоков в полых микроструктурах позволит создать новые методы получения каналов диаметром менее 5 мкм, что позволит разработать следующее поколение электронных умножителей с микроканальными пластинами с высоким коэффициентом усиления 10, токоустойчивостью до 1 мкА/см2, повышенной долговечностью.

Велика роль фотоэлектронных приборов в создании новой медицинской техники. В последнее время созданы телевизионные офтальмоскопы; эндоскопические диагностические установки, для которых разработаны новые ФЭП, обладающие уникальными свойствами. Среди них ИК приборы на основе барьеров Шоттки и пировидиконы, обладающие способностью регистрировать тепловые изображения в доли градусов. С помощью таких приборов появляется возможность диагностики многих сосудистых и тканевых заболеваний, в том числе обнаружения раковых опухолей.

В последующих разработках получат развитие фотоэлектронные приборы для дистанционноуправляемых телевизионных систем, используемых, в частности, в аппаратуре для передачи изображений с беспилотных летательных аппаратов, для астроориентации и астрокоррекции при управлении стыковкой космических полетов, наведения телескопов, установленных на спутниках, на планеты и другие небесные тела. В этой аппаратуре найдут применение фотоэлектронные приборы следующих классов: ФПЗС матричного типа, обладающие чувствительностью в УФ диапазоне спектра от 0,2 мкм, ФПЗС матричного типа с термоэлектрическим охлаждением и чувствительностью порядка 10 лк, ФПЗС, сочлененные с усилителями яркости, ИК приборы на барьерах Шоттки.

Для аппаратуры, применяющейся в медицине, экологии, метеорологии, геологоразведке, ядерной физике ведутся исследования и разработки фотоумножителей, чувствительных в широком спектральном диапазоне, спектрометрических и ФЭУ "солнечно-слепых" чувствительностью до 15 мА/Вт, многоканальных ФЭУ с дискретными динодами и микроканальными пластинами. На их основе будут создаваться медицинские гамма-томографы, приборы для одноэлектронного счета в ядерной физике и атомной энергии, спектрозональные телевизионные системы, обладающие чувствительностью в двух и более участках спектра, что позволяет выявить детали изображения, скрытые при наблюдении с помощью обычных телевизионных систем. Спектрозональное телевидение эффективно в метеорологии, экологии, при передаче изображений поверхности некоторых планет и поиска полезных ископаемых со спутников Земли.

Свой юбилей ЦНИИ "Электрон" отмечает с оптимизмом и уверенностью в непрерывном развитии фотоэлектроники и телевидения и постоянно вносит свой вклад в это развитие.



 
Теле-Спутник Апрель 1996
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт