Электронно-оптический преобразователь (приборы ночного видения и приборы для изыскательских работ и борьбы с терроризмом) [H01Y 31/50]
> Патенты > Электронно-оптический преобразователь (приборы ночного видения и приборы для изыскательских работ и борьбы с терроризмом) [H01Y 31/50]
Отрасль: Оптическое приборостроение
1. Актуальность
Разрешающая способность ныне существующих приборов ночного видения в России до 50 штрих/мм, что не позволяет массово их использовать в условиях, например, задымленности, тумана и т.д. Имеющиеся приборы конструктивно несовершенны. Существенным недостатком применяемых электронно-оптических преобразователей (ЭОП) - в их низкой разрешающей способности, связанной со способностью движения потока электронов в вакууме, особенно при выходе электронов в зону вакуума.
Предполагаемые конструктивные и технологические решения позволяют создать электронно-оптический преобразователь с разрешением более 1000 штрих/мм.
Перспективные направления применения:
• переоснащение оптического вооружения силовых структур государства;
• использование приборов ночного видения в ночное (темное) время, в туман и при задымленности водителями (вместо фар автомобилей, которые будут закрыты поляризационизирующим экраном);
• использование эффекта проникающей способности инфракрасного излучения для создания приборов по изысканию полезных ископаемых и в борьбе с наркоперевозчиками и террористами (определение наличия взрывчатых и иных химических соединений на расстоянии).
2. Сущность разработки
Предлагаемые приборы ночного видения разработаны на основе преобразования частоты волны через их фазовый переход. В предлагаемом техническом решении благодаря введению потока протонов для усиления потока электронов обеспечивается повышение разрешающей способности ЭОП и упрощение его изготовления.
Кроме этого, при изменении напряжения меняется скорость потока протонов и электронов, что позволяет управлять яркостью экрана.
Разрешающая сила установки повышается за счет того, что выход электрона в протонный газ происходит с более низкой энергией, чем в вакуум, т.к. протонный газ практически является продолжением кристаллов.
Данное техническое решение имеет следующие преимущества:
2.1 Повышение разрешающей способности за счет покрытия специальным активным компонентом, который позволяет снизить внутренние потери микроканальной пластины (МКП), чем в разы увеличить разрешающую способность.
2.2 Микроканальная пластина, обеспечивающая фазовый переход фотона в фонон, который соединяется с электроном (или дыркой) и транспортируется в вакуум между МКП и люминесцентным экраном и под воздействием разности потенциалов (~ 5-7 кв) устремляется в люминесцентное покрытие.
2.3 Обработка МКП производится в камере с насыщением электронов (чувствительность к фононам).
2.4 Преобразователь энергии электронного потока или дырки должен в световой паре МКП - экран осуществляться с разрешением более 1000 штрих/мм, то есть плотность фононов должна быть более 1 фонона на 1 мкм/мм. Это зависит от кристаллической решетки полупроводниковой пластины, следовательно, вместо кристалла необходим материал аморфного типа, например - металлическое стекло.
2.5 Зона работы - это плотность, например, электронов (откачка-накачка) до формирования плотности лазерной составляющей.
2.6 Откачка-накачка электронов позволяет управлять разрешающей способностью прибора.
2.7 Спецтехнология позволяет исключить макровакуум, позволяя за счет туннельного микровакуума (плотности фононов) обеспечивать возбуждения локального участка люминесцентного покрытия.
2.8 Управление плотностью электронов и дырок, осуществляется путем синтеза атомных ядер водородоподобных химических элементов:
а) теоретическая плотность атомных ядер 3*10"4А;
б) реальная плотность из-за дифракции (огибание кластеров металлического стекла) снизится до 3*10" А (в 100 раз, на 2 порядка) и составит 3*10"2А на мм, т. е. разрешающая способность будет в пределе более 10 /мм, однако модельный образец целесообразно рассчитывать на 103/мм, т.к. погрешности в оборудовании наложат искажения на модель.
2.9 Физика явлений (теория)
Повышение фотоэлектронной эмиссии (внешний фотоэффект) - испускание электронов твердым телом под воздействием электромагнитного излучения.
2.9.1 Количество имитируемых электронов (величина фотона) пропорциональна интенсивности падающего излучения.
2.9.2 Для каждого вещества при определенном состоянии его поверхности, обуславливающем его работу выхода, существует длинноволновая граница фотоэлектронной эмиссии Хо, за которой (при X > Хо) фотоэлектронная эмиссия не наблюдается. Длинноволновой границе Хо соответствует пороговая энергия фотонов hVo (Vo = cAo).
2.9.3 Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона линейно возрастает с частотой и падающего излучения и не зависит от его интенсивности.
Эти законы строго выполняются только при Т=ОК. При Т>ОК наблюдается фотоэлектронной эмиссии и при X > Хо, но с малым квантовым выходом.
Законы нарушаются также при высоких интенсивностях падающего излучения (J > 1 Вт/см2), когда становятся заметными многофотонные процессы. Фотоэлектронная эмиссия может быть представлена как результат трех последовательных процессов.
• поглощение фотона и появление электрона с высокой (по сравнению со средой) энергией;
• движение этого электрона к поверхности, при котором часть его энергии может рассеяться за счет взаимодействия с другими электронами или дефектами и колебаниями кристаллической решетки (фононами);
• выход электрона в вакуум или другую среду через потенциальный барьер на границе раздела.
3. Новизна
3.1 Реактор для холодного ядерного синтеза, обеспечивающий изготовление соединения, обладающего повышенной способностью активации с выходом экситонов в микроканалах системы МКП - люминесцентный экран.
3.2 Механизм по откачке-накачке электронов и дырок.
3.3 Миниатюризация конструкции приборов ночного видения до формы обыкновенных очков и использования вместо фар дальнего и ближнего света у автомобилей.
4. Ожидаемый экономический эффект
4.1 Использование в армиях для личного состава и различных видов прицелов, при себестоимости - $10, цена реализации - $40-$100.
4.2 Использование очков для водителей (100 миллионов единиц и более) при себестоимости -$10, цена реализации - $40-$50.
4.3 Использование для исследовательских целей в поисках полезных ископаемых и разработке приборов, определяющих состояние активности материальных систем (предотвращение взрывов на угольных шахтах и т.д.) цена - $200.
5. Исполнитель - конструкторско-исследовательское подразделение нестандартизованного оборудования с лабораторией, имеющей возможность выполнения механико-сварочных работ.
6. Авторский надзор и обучение - обеспечивает ООО «НПП ИННЭКС».
7. Выход работ (по новизне):
• механизм управления разрешающей способностью прибора (патент);
• реактор по выработке покрытия аморфного типа (патент);
• конструкция прибора (патент);
• способ формирования микроканальной системы МКП - экран (патент).
8. Сопутствующее использование реактора:
• энергетика (тепловые электростанции);
• производство препаратов с переданной лекарственной памятью;
• промышленно-изыскательские технологии.
9. Состояние работ:
• Исследования в части холодного ядерного синтеза проведены в п. Б. Камень завод «Звезда» (п/я 7115) в 1977-1982 гг. автором Г.М. Яковлевым п/я А-370 (ЦИНИИ «Прометей»). Была изготовлена модель реактора (камеры).
• Исследования по откачке-накачке электрон - дырок дополнительно (кроме работ в п. Б. Камень) выполнялись в институте «им. Ползунова» силами (Серебрякова-Яковлева) в 1970-1973 гг.