Sensorteknologi for fremtidig UAV - FFI rapporter - Forsvarets ...

42
Det legges ned betydelig F&U midler, både offentlig og i privat regi, i videreutvikling av denne
teknologien. I første omgang søker en å redusere element-størrelsen, ned mot cirka 25 μm, og
beholde samme NETD 85 , (mikrobolometre med 100mK ved f-nummer 1 er tilgjengelig). I neste
omgang vil en redusere NETD ifølge (4)
Ukjølte termiske detektorer som baserer seg på indirekte deteksjon, og monitorering av
deteksjonselementtemperatur i form av absorbert strålingsenergi, er generelt trege og mindre
følsomme. Disse er begrenset til rekkevidder på 1 km ifølge (14) .
For å være i stand til å levere bilder med bedre kontrast (spesielt i disig vær), kan EO kameraet
skiftes ut eller suppleres med et nærinfrarødt kamera (ukjølt eller kjølt) som er mindre eksponert
for Rayleigh spredning (proporsjonalt med 1/λ 4 ) til sollys. Rayleigh spredning eller
lysspredning er spesielt ugunstig ved observasjon av ultrafiolett og blått lys.
De fleste utlesningskretser (multipleksere) produseres i silikon med gitterstruktur (lattice) som
ikke korresponderer med materialer med smalt båndgap. Dette hindrer integrasjon i ett plan –
monolittisk integrasjon. Kjølte kvantumsdetektorer, indiumantimonid- og kvikksølv-kadmiumtellurid
detektorer er ikke kompatible med silisium og krever hybrid integrasjon, med
påfølgende problemer ved kjøling mellom detektor og utlesningskrets som følge av ulike
termisk ekspansjonskoeffisienter (dels som følge av 'indium-bump'- eller 'loop-hole'-
sammenføyningen). Den samme gitterstrukturproblematikken oppstår ved bruk av
mikrobolometer og ferroelektriske detektorer bortsett fra at de sistnevnte detektorene fungerer
ved romtemperatur og vanskelighetene med termisk ekspansjon er eliminert.
Imidlertid er monolittiske versjoner av ferroelektriske detektorer under utvikling både i USA og
Storbritannia. Det ferroelektriske materialet påføres som en tynn film direkte på en
mikrostruktur av silisium. Denne inneholder utlesningselektronikken i integrert form. Dette
skulle kunne bringe ytelsen til denne type kameraer ned mot en NETD på 10-15 mK ved lavt f-
nummer for optikken, ifølge (4).
IMEC (Leuven) utvikler mikrobolometre med polySiGe 86 materiale brukt som termistorer med
CMOS 87 -kompatible billedsensorer, ifølge (14).
Indigo Systems (Santa Barbara, CA) introduserte mikrobolometer kameraet Alpha for drøye to
år siden. Nå er oppfølgeren Omega i markedet. Effektforbruket er redusert med nesten 30% (fra
1.5W til 1.1W), vekt med 45% (fra 186g til 102g), volum med 60% (fra 8.7in 3 til 3.5 in 3 ), og
temperaturfølsomheten (NETD ved f/1.6), er forbedret med nesten 20%, (