Proceedings - Viện Vật lý

Advances _________________________________________________________________________________in Optics, Photonics, Spectroscopy and Applications. Aug. 2006, Cantho, Vietnamtiêu như người, vật, xe cộ... cần quan sát và trinh sát. Thiết bị ảnh nhiệt có cấu tạogồm 3 bộ phận: hệ quang học (vật kính) có chức năng thu các bức xạ phát ra từ cácvật thể, bộ đầu thu quang điện gồm những phần tử thu nhậy cảm với các bức xạnhiệt (có chức năng chuyển các tín hiệu bức xạ nhiệt thành tín hiệu điện) và saucùng là bộ xử lý tín hiệu và tạo ảnh có chức năng xử lý các tín hiệu thu được từ đầuthu để tạo thành ảnh có thể quan sát được qua bằng mắt thường.Có nhiều phương án thiết kế hệ kính vật cho thiết bị ảnh nhiệt tuỳ theo mụcđích sử dụng và yêu cầu kỹ thuật được đề ra ban đầu. Cụm vật kính thu bức xạ nhiệtcó thể làm việc theo hai nguyên lý cơ bản: có hệ quét cơ học (scaner) đối với dạngđầu thu đơn và không có hệ quét đối với dạng đầu thu ma trận (array fokal plane).Hệ kính vật thiết kế với một trường nhìn cố định, tức là chỉ có một hệ số khuếch đạivà góc mở của ống kính không thay đổi được, như vậy sẽ đơn giản hơn nhiều chocông việc thiết kế, gia công và giá thành rẻ, nhưng khả năng sử dụng sẽ bị hạn chếhơn. Đối với kính vật hai trường nhìn, tức là có hai hệ số khuếch đại khác nhau, thìkết cấu sẽ phức tạp hơn và giá thành cũng đắt hơn nhưng bù lại khả năng ứng dụngtốt hơn, linh hoạt hơn; tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng mà ta sẽ quyết định nênchọn loại nào. Trong bài báo này chúng tôi đặt ra yêu cầu thiết kế chế tạo cụm kínhvật có khả năng thay đổi trường nhìn (có tiêu cự thay đổi) với đầu thu dạng ma trậncho các khí tài trinh sát ảnh nhiệt nhằm phục vụ cho các hệ thống quan sát, trinh sátban đêm2. Các yêu cầu về thông số kỹ thuậtViệc đề ra các thông số kỹ thuật cho các vật kính của thiết bị ảnh nhiệt phụthuộc vào các yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu sử dụng cụ thể và có thể xảy ra mâu thuẫnvới nhau. Trong hoàn cảnh nước ta hiện nay chưa thể gia công được những vật kínhquá phức tạp gồm nhiều thấu kính. Mặt khác, đây là lĩnh vực mới trong công việcnghiên cứu tính toán thiết kế vật kính cho thiết bị ảnh nhiệt nên còn thiếu nhiều kinhnghiệm. Đối với thiết bị ảnh nhiệt, cự ly quan sát lớn, đòi hỏi tiêu cự của vật kínhlớn đồng thời do cường độ bức xạ nhỏ nên khẩu độ mở hay đường kính thông quangcủa hệ phải lớn.Vật kính được đề cập trong phưng án này với các thông số kỹ thuật: Tiêu cự cóthể thay đổi ở hai giá trị f 1 ’=60 1 mm và f 2 ’=120 1 mm; hai trường nhìn (khôngcó bán xạ) tương ứng là 2 = 20 và 2 = 10; khẩu độ f/1.2; độ lớn của ảnh ở mặtphẳng Gauss là 10mm (tương đương với ma trận thu kích thước 320 x 240 pixel).Kỳ biến hình trống < 4% tại mặt phẳng ảnh ứng với chiều cao nửa trường nhìn.3.1 Khảo sát lựa chọn vật liệu3. Thiết kếTrước khi thiết kế các hệ quang chúng ta cần khảo sát, lựa chọn các loại vậtliệu. Để lựa chọn ta cần phải xác định được các loại vật liệu có trên thị trường cóthể cung cấp, tính toán được dải phổ cần thu và đặc tính của vật liệu.Trên cơ sở thông số của các vật liệu hồng ngoại có trên thị trường và dải phổyêu cầu là vùng 8-12m ta thấy có 2 loại phù hợp nhất là Germanium (Ge) và Zinc527