Оборудование
Характеристика
В настоящее время тепловизионные приборы являются одними из основных каналов информационных систем, предназначенных для дистанционного контроля и детального исследования окружающего пространства. В филиале ИФП СО РАН "КТИПМ" разработан малогабаритный тепловизор на базе матричного фотоприемного устройства формата 384×288 элементов чувствительного в области спектра 3-5 мкм. Особенностью данного прибора является то, что он собран из унифицированных узлов и блоков.В состав тепловизора входят следующие основные узлы и блоки:
- модуль фотоприемного устройства (ФПУ);
- модуль электронной обработки;
- узел входной оптики;
- узел управления;
- источник питания.
Для охлаждения фотоприемной матрицы (Т = 75-80К) используется газовая микрокриогенная машина, работающая по замкнутому циклу Сплит-Стирлинга. Такое конструктивное исполнение ФПУ приводит к уменьшению массогабаритных характеристик всего прибора.
Основные характеристики ФПУ и интегрированного с ним модуля охлаждения:
- коротковолновая граница спектральной чувствительности, мкм.................3,4
- длинноволновая граница спектральной чувствительности, мкм.................4,8
- размер элемента, мкм ....................................................................................15
- диаметр отверстия охлаждаемой диафрагмы, мм .....................................11,6
- рабочая температура охлаждаемого узла, К................................................78
- максимальное время непрерывной работы, ч...............................................10
- время выхода на режим при нормальных климатических условиях, мин...4,5
- диапазон рабочих температур, °С................................................................±40
Характеристики тепловизора:
- диапазон спектральной чувствительности, мкм ........................................3,4 - 4,8
- поле зрения в пространстве предметов, градуса .....................................1,8×1,4
- разность температур, эквивалентная шуму (ΔТэ.ш.),
с учетом узла входной оптики, °С...............................................................0,04 - параметры выходного цифрового сигнала 12-ти разрядный параллельный код
- временя готовности к работе, мин...............................................................8
- протокол информационного обмена RS 422
- режим электронного увеличения, крат......................................................2; 4
- потребляемая мощность, Вт.......................................................................8
- диапазон рабочих температур, °С............................................................±40
- масса прибора, кг...........................................................................2,5
- габариты прибора, мм...........................................................175×140×105
Технико-экономические преимущества
Характеристики матрицы обеспечили существенное уменьшение габаритов и массы прибора. При размере элемента матрицы 15 мкм и чувствительности по NETD равной 21 мК нет необходимости использовать сложные объективы с большим фокусным расстоянием и высоким относительным отверстием.Области применения
Прибор может быть эффективно использован для обзора местности, обнаружения, распознавания одиночных и групповых, движущихся и неподвижных объектов в спектральном диапазоне 3-5 мкм, на фоне естественной подстилающей поверхности, в реальном масштабе времени.
Характеристика
Инфракрасное фотоприемное устройство - неохлаждаемый тепловизор (НТВ) предназначен для регистрации объектов в условиях ограниченной видимости (недостаточная освещенность, задымленность, туман, наличие пороховых газов) с возможностью передачи изображения по радиоканалу до удаленной центральной станции регистрации в интересах спецприменения и гражданского использования, в частности для проведения спасательных работ в угледобывающих шахтах.
Основные технические характеристики прибора:
| Область чувствительности, мкм | 8-14 |
| Формат | 160×120 и 320×240 |
| Шаг в матрице приемников, мкм | 51 |
| Потребляемая мощность, Вт | 2 |
| Время отклика, мс | 12 |
| Быстродействие, кадров/с | 50 |
| Температурное разрешение, К | 0,05 |
| Вес, кг | не более 1,5 |
 Рис.1. Общий вид прибора | Технико-экономическое преимущество Разработанный прибор, работая при комнатной температуре, не требует охлаждения. Тем самым исключается использование дорогостоящих микрохолодильных машин и криостатов. Значительно повышается надежность, уменьшаются массо-габаритные характеристики и энергопотребление. Отечественной промышленностью на сегодняшний день данный класс приборов не выпускается. |
Рис.2. Реальное изображение задымленного тоннеля и тепловизионное ИК изображение спасателей в тоннеле (удаленность 20 м).
Области применения
Использование персоналом МЧС приборами ИК видения в затрудненных условия при проведении спасательных работ в шахтах в аварийных ситуациях. А также оснащение автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта приборами ночного видения. Мониторинг пожароопасных районов, нефте- и газопроводов, линий электропередач.
Установка "Катунь" с газовым источником аммиака для выращивания наногетероструктур на основе GaN, AlGaN и AlN
 | Назначение:
|
 |  |
| Контроль параметров квантовых наноструктур | Высоковакуумная установка молекулярно-лучевой эпитаксии соединений кадмий-ртуть-теллур, оснащенная лазерным быстродействующим эллипсометром |
Характеристика
Аналитический комплекс "ЭЛЛИПС-АМ" предназначен для нанодиагностики поверхности шероховатых, неоднородных и анизотропных материалов и слоистых наноструктур методом полной эллипсометрии. Работа комплекса основана на измерения полного вектора Стокса или 16 элементов матрицы Мюллера, которые дают исчерпывающую информацию об оптических свойствах анизотропной, а также несовершенной диффузно-ассеивающей поверхности деполяризующих материалов применяемых в наноиндустрии.
Основные технические характеристики прибора:
| Погрешность определения элементов матрицы Мюллера, не хуже | 0,002 |
| Время полного измерения матрицы, не более | 5 сек |
| Диаметр зондирующего пятна на образце, не более | 3 мм |
| Размеры, не более | 800×400×300 мм |
| Вес, не более | 30 кг |
| Питание | 220 В/50Гц |
Технико - экономическое преимущество
Разработанный комплекс наряду с традиционными задачами эллипсометрического измерения оптических констант и толщин пленок оптически гладких и изотропных объектов позволяет проводить измерения на образцах, обладающих нелинейными оптическими свойствами, а также анизотропной внутренней и поверхностной структурой и развитой поверхностью, которые практически не могут быть характеризованы классическими методами оптической эллипсометрии. Отечественной промышленностью на сегодняшний день данный класс приборов не выпускается.
Области применения
Научные учреждения, а также предприятия производители, занимающиеся научно-исследовательскими задачами в области создания современных материалов для нанотехнологий. Солнечные элементы, пористые пленочные структуры, объекты нелинейной оптики, кристаллофизика, нанобиология и т.д.
Основные параметры прибора
- спектральный диапазон .................................. 200÷1000нм;
- спектральное разрешение .............................. 2нм;
- размеры кюветной камеры ............................. 100×100×160мм;
- минимальные габариты образца .................... 5×5×15мм;
- максимальные габариты образца ................... 90×90×150мм;
- соединение с ПК через порт USB.
Гибкое программное обеспечение, разработанное для ОС Windows 2000/XP обеспечивает управление прибором в различных режимах измерения, получение данных, вывод в численном и графическом виде измеренных спектров, их дальнейший анализ и обработку.
Технико-экономические преимущества
Отечественная промышленность, на сегодняшний день, не выпускает аналитического оборудования для исследований и анализа оптических материалов по параметру объёмного рассеяния. Разработанный комплекс, наряду с решением данной задачи, позволяет определять диапазон прозрачности, наличие и спектр дихроизма, другие параметры, т.е., осуществлять комплексный контроль качества оптических материалов.
Области применения
Оптика, оптоэлектроника, квантовая электроника, фотоника, оптические материалы, а также исследования рассеивающих и мутных сред.
Лаборатории физических основ интегральной микрофотоэлектроники и физики и технологии трехмерных наноструктур
ООО Научно-производственная фирма "СИМЕКС"
ИК фурье-спектрометр "ФТ-801" и ИК микроскоп "МИКРАН"
Компания по выпуску продукции:
ООО Научно-производственная фирма "СИМЕКС" - победитель конкурса "Золотой Меркурий" в номинации. Лучшее малое инновационное предприятие - 2008 г.Новосибирска.
Разработчики в ИФП СО РАН:
Научно-технологический отдел, Группа фурье-спектрометрии, Лаборатории физических основ интегральной микрофотоэлектроники
и физики и технологии трехмерных наноструктур
Год разработки - 2007
Характеристика
Стенд - имитатор (рис.) предназначен для наземной имитации технологической зоны в космическом пространстве за защитным молекулярным экраном, и для проверки работоспособности технологических элементов, проведения их испытаний, настройки и градуировке, а также для отработки алгоритмов и циклограмм проведения технологических процессов получения многослойных полупроводниковых наноструктур в условиях полёта орбитальной станции МКС. Стенд содержит вакуумную камеру (1), в которую загружается контейнер с барабанным механизмом (2) для крепления и нагрева подложек диаметром до 100 мм. Камера снабжена блоком предварительной откачки; насосами НМД-04; сублимационным насосом, состоящим из криопанели с системой подачи жидкого азота и сублиматора. Герметичность фланцевых соединений обеспечивается прокладками из меди и витона. Контроль параметров среды в камере (1) осуществляется датчиком давления и масс-спектрометром (на рис. не показаны), а контроль параметров выращиваемых пленок дифрактометром (5) с люминесцентным экраном (6) и с помощью лазерного эллипсометра (7).
Автоматическое управление технологическим процессом при проведении эксперимента по выращиванию тонкопленочных структур осуществляется блоком управления (3), который обеспечивает: установку выбранной подложки в технологическую позицию, нагрев подложки, измерение температуры нагревателя подложки, управление заслонкой подложки; управление режимами работы источников при выращивании эпитаксиальных структур, управление заслонками молекулярных источников (МИ). При проведении технологического процесса, заслонки МИ открываются и нагретые в тиглях МИ материалы формирует молекулярные пучки взаимодействующие с поверхностью подложки, что обеспечивает рост на ее поверхности полупроводниковых наноструктур с заданными толщинами слоёв и определённым химическим составом. Контроль качества структур осуществляется по дифракционной картине получаемой на люминесцентном экране (6) в результате отражения пучка электронов (выходящих из пушки дифрактометра 5) от поверхности подложки. Другим методом контроля выращиваемых структур является эллипсометрия, позволяющая контролировать состав и толщину эпитаксиальных пленок.
 |
| Рис. Стенд-имитатор с установленными узлами и элементами ВМА МЛЭ, подготовлен- ный к проведению ЛОИ. 1- камера стенда-ими-татора, 2 – барабанный механизм, 3 – электрон-ная аппаратура для контроля технологического процесса, 4 – управляющий компьютер, 5 – электронная пушка ДБЭ, 6 – флуоресцентный экран ДБЭ, 7 – оптические плечи эллипсометра, 8 – молекулярные источники. |
Технико-экономические преимущества
Стенд-имитатор космического вакуума «Эпицентр» может использоваться в качестве установки для молекулярно-лучевой эпитаксии, а также для отработки нанотехнологий и обучения молодых специалистов в условиях заводских лабораторий и университетских нанотехнологических центров. В этом варианте он обладает следующими большими преимуществами по сравнению со всеми известными аналогами:
- компактность;
- экономичность по расходу жидкого азота и исходных особо-чистых материалов;
- высокая точность программного поддержания температур источников и подложек;
- прецизионный контроль структурного состояния и толщины синтезируемых слоёв.
Год разработки - 2009
Характеристика
На основе знаний об элементарных структурных процессах на поверхности кристалла и посредством управления распределением моноатомных ступеней по поверхности монокристалла кремния разработаны и созданы комплекты высокоточных мер вертикальных размеров в диапазоне размеров 0,31-31 нм с погрешностью во всем интервале измерений менее 0,05 нм. Разработанный комплект высоко-
Рис. Фотографическое изображение комплекта с заводским номером 434 в упаковке (а). Топографическое (б) и фазовое (в) АСМ-изображения участка поверхности комплекта с мерой 18,53 нм. Профиль рельефа поверхности меры в направлении перпендикулярном моноатомным ступеням (г). Спектр высот (д) меры демонстрирует множество пиков, соответвующих отдельным атомно-гладким террасам между моноатомными ступенями, - перепад высот между максимальными пиками составил величину 18,53±0,05 нм, что соответствует высоте 59 моноатомных ступени на поверхности кремния (111).
точных мер вертикальных размеров "СТЕПП-ИФП-1" (комплект) после проведения государственных испытаний внесен в государственный реестр средств измерений, как тип средства измерений №48115-11 (Приказ Росстандарта №6290 от 31.10.2011 г.).
Технико-экономические преимущества
Технико-экономические преимущества таких мер обусловлена тем, что методы сканирующей электронной и зондовой микроскопии являются базовыми для разработки новых нанотехнологий и проведения исследований и измерений объектов с размерами, приближающимися к размерам атома, и требуют особо тщательной калибровки оборудования по стандартным образцам с предельно малыми размерными характеристиками, гарантирующими малую погрешность измерений. Это крайне важно для проведения z-измерений (в вертикальном к поверхности направлении), поскольку изменение в размерах даже в несколько долей нанометра может повлечь за собой исчезновение необходимых свойств создаваемых нанообъектов. До настоящего момента таких мер предложено не было.Области применения
Предполагается оснащение созданными высокоточными мерами ведущих организаций национальной нанотехнологической сети: метрологические центры, научно-исследовательские организации и учреждения, научно-образовательные центры, центры коллективного пользования научным оборудованием, метрологические службы предприятий и другие организации, деятельность которых входит в сферу нанотехнологий и производства продукции наноиндустрии. Меры позволят производить калибровку-поверку атомно-силовых микроскопов и аттестацию методик измерений размеров наноразмерных покрытий и гетероструктур.
Применение комплекта высокоточных мер линейных размеров будет способствовать повышению уровня контроля продукции нанотехнологии и наноиндустрии, повышению качества и конкурентоспособности разработок отечественной высокотехнологичной промышленной продукции, в том числе повышению эффективности внедрения передовых научных разработок в области нанотехнологий.
Характеристика
Установка в зависимости от направлений её использования может состоять из нескольких специализированных вакуумных камер: камеры загрузки-выгрузки пластин-подложек с кассетной загрузкой (2 кассеты по 7 пластин диаметром 102 мм); камеры эпитаксиального роста элементарных полупроводников (Si,Ge), металлических, диэлектрических слоев снабжаются электронно-лучевыми испарителями, газовыми и плазменными источниками; камеры для выращивания полупроводниковых соединений типа А3В5, A3N и А2В6 могут содержать до 12 молекулярных источников, в том числе вентильного типа для сурьмы, фосфора, мышьяка и т.д. Все камеры оборудуются разработанными и изготавливающимися в ИФП СО РАН дифрактометрами быстрых электронов и автоматическими быстродействующими лазерными эллипсометрами - устройствами для неразрушающего контроля структуры и свойств получаемых наногетероструктур в процессе их синтеза. Возможна комбинация рабочих камер в любом порядке. Транспорт подложек между рабочими камерами автоматизирован. Установка оборудована системой компьютерного управления и пакетом программ для проведения технологических процессов. Скорости роста пленочных структур от долей атомного слоя до микронов в час.
В комплекте с установкой или отдельно могут поставляться:
- тигли из пиролитического нитрида бора различных размеров, обработанные по оригинальной методике в соответствии с требованиями эпитаксиальной технологии;
- тигельные, вентильные и электронно-лучевые источники молекулярных пучков;
- электронные дифрактометры (ускоряющее напряжение до 30 кВ) с системой для регистрации дифракционных картин и анализа их интенсивности с программным обеспечением;
- автоматизированные эллипсометры для регистрации оптических, морфологических, магнитных параметров и толщины тонкопленочных структур в процессе их получения и после;
- оптические пирометры;
- блоки питания и управления технологическими процессами с программным обеспечением.
Двухкамерный вариант установки "Катунь-100" на сборочном участке в ИФП СО РАН
им. А.В. Ржанова
Технико-экономические преимущества
- компактность, низкая стоимость и экономичность;
- новизна и оригинальность технологических решений (защищены патентами и ноу-хау);
- экономия расходных материалов и высокие характеристики эпитаксиальных структур при низкой себестоимости технологического процесса;
- автоматическая загрузка-выгрузка пластин-подложек;
- отсутствие магнитных манипуляторов и связанных с ними переменных магнитных полей;
- автоматизированная система управления технологическим процессом в комплекте с силовыми блоками питания и системой точного терморегулирования, снабженная оригинальным программным обеспечением, позволяет проводить технологические процессы в автоматическом режиме;
- удобство как для лабораторного университетского, так и для промышленного использования.
Области применения
Проведение экспериментальных исследований и промышленно- ориентированных разработок в области физики конденсированного состояния и синтеза полупроводниковых и металлических наноструктур. Обучение специалистов в области нанотехнологий. Производство многослойных гетероэпитаксиальных структур для элементной базы микро- нано- и оптоэлектроники (СВЧ-приборы, фотопреобразующие, светоизлучающие и фотоприемные устройства, навигационное оборудование, лазерные и телекоммуникационные системы, спутниковое телевидение и т.д).
Год разработки - 2008
Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН
Характеристика
Оптико-поляризационный ДНК-сенсор обеспечивает оптимальные условия детектирования процессов образования комплементарных комплексов с иммобилизованными олигонуклеотидами на поверхности несущей подложки с ДНК-чипами. Обеспечивается повышение достоверности анализа, увеличение чувствительности и скорости проведения анализа.
Создано программное обеспечение для работы с ДНК-сенсором и разработан блок графического отображения информации в сжатом окне, обеспечивающий управление установкой, получение информации, обработку информации и представление ее пользователю в удобном виде. С целью повышения обнаружительной способности сенсора в программе применяется обработка графиков. В программе отведено пятьдесят одномерных массивов под регистрируемые данные.
Точность позиционирования датчика - 1 мкм при анализе ДНК чипа.
Требования программы к аппаратным средствам не выше, чем требования к ним операционной системы. В составе компьютера должен быть свободный USB порт, к которому подключается установка. Выбор порта производится программой автоматически. Разработано руководство пользователя программой.
Область применения
Экспресс-анализ ДНК данных в обеспечение принятия решения по диагностике конкретного заболевании.
Год разработки - 2007
Характеристика
Тензометрический зонд предназначен для исследования поперечных деформаций горных пород в разгрузочных скважинах малого диаметра (80 - 85 или 115 -120 мм) по трем направлениям с использованием оптико-поляризационных датчиков, сдвинутых на 120 градусов. Основой измерений величин механических напряжений, возникающих в горных породах, является метод регистрации линейных изменений геометрических размеров скважины с большой точностью. При подвижках стенок скважины, датчики регистрируют деформации в трех направлениях, что позволяет постоянно проводить мониторинг подвижек несущих массивов, горных ударов, землетрясений, а также техногенноопасных объектов.
Технические характеристики
| Температурная нестабильность, град. | 4×10-7 |
| Диапазон линейной характеристики выходного сигнала | 103 |
| Питание, В | +5 |
| Потребляемая мощность, не более, мВт | 65 |
Технико - экономические преимущества
Высокая чувствительность датчиков, более чем в 50 раз превосходящих по чувствительности тензометрические датчики других типов. Многократность применения, упрощенный монтаж. Допускается более чем 30-ти кратные перегрузки по динамическому диапазону. Решены вопросы температурной стабилизации оптико-поляризационных датчиков.
Область применения
Горнодобывающая промышленность, металлургия, строительство, решение задач МЧС РФ.
Год разработки - 2007
Низкоуровневая телевизионная камера (НТВК) 'Цербер-13' предназначена для наблюдения и распознавания объектов в условиях пониженной освещенности или в полной темноте при ис-пользовании встроенного осветителя.
Характеристики
Разработана тензометрическая станция с набором от 1 до 8 высокочувствительных малогабаритных датчиков, которая предназначена для исследования распределения деформаций в блочных структурах и других объектах и конструкциях. Датчики, выполненные с использованием эффекта фотоупругости, более чем в 50 раз превосходят по чувствительности тензометрические датчики, выполненные на основе пленочных резисторов (база датчика -15 мм, чувствительность к изменениям относительных деформаций - 1×10-7 , температурная нестабильность - 4×10-7 град., время опроса всех датчиков - 10 мс). Основные преимущества: более чем 30-ти кратные перегрузки по динамическому диапазону, многократность применения, упрощенный монтаж, отсутствие клеевых соединений.
Область применения: машиностроение, горнодобывающая промышленность, металлургия, строительство.
Год разработки - 2006
Характеристика
Полноформатный тепловизионный модуль высокой четкости предназначен для построения конкретных тепловизионных приборов для обзора окружающего пространства и регистрации объектов по их собственному тепловому излучению.
Технические характеристики ТпВМ:
| рабочий спектральный диапазон
(ограниченный чувствительностью приемника излучения), мкм | 7,7 - 10,3 |
| поле зрения, град | 28×20 |
| формат изображения, элементов | 768×576 |
| минимальная разрешаемая разность температур, мК | 40 |
| тип приемника излучения | линейчатый |
| количество элементов | 4×288 |
| тип системы охлаждения | Сплит Стирлинг |
| масса, кг | 10 |
| габаритные размеры, мм | 200×220×400 |
Полноформатные ТпВ изображения, полученные с помощью ТпВМ.
Технико - экономические преимущества
Высокоточное измерение характеристик теплового состояния объектов наблюдения и окружающего пространства. Разработка и изготовление стационарных, переносных и носимых приборов диагностики. Длительный срок эксплуатации (до 7 000 час.). Быстрый срок окупаемости при создании региональных оперативных подвижных пунктов наблюдения МЧС и др. ведомств.
1 - модуль сканирования; 2 - блок управления модуля сканирования; 3 -модуль подсканирования ; 4 - блок управления модуля подсканирования; 5 - оптический модуль (объектив); 6,7 - модуль ФПУ и системы охлаждения; 8 - блок управления системы.
Область применения
Дистанционная диагностика теплового состояния электрических подстанций, высоковольтных линий электропередач, промышленных и жилищно-коммунальных объектов, всесуточная и всепогодная инструментальная охрана границы, нефте- и газопроводов и др. области применения.
Год разработки - 2006
ООО НПФ "Тори"
Характеристика
Система "ССВС" (сокращённое наименование первой реализованной функции: "Система сопровождения внутритрубных снарядов") предназначена для регистрации утечек, охраны магистральных трубопроводов (нефтепроводов, продуктопроводов, газопроводов); применяется для сверхдальней акустической локации внутритрубных снарядов, а также обеспечивает ряд дополнительных функций технической диагностики трубопроводов. Результаты работы системы отображаются на компьютере оператора и передаются для контроля на удалённый компьютер. Привязка к технологической карте, пересечениям естественных преград и высотному положению трубопровода над уровнем моря выполняется в реальном масштабе времени. Масштабирование карт позволяет получить более детальную привязку.
Система состоит из модулей регистрации (акустических антенн) МПП, контроллеров МОПС, компьютера управления системой, программного обеспечения. Модули МПП и МОПС устанавливаются на линейной части нефтепровода. Компьютер управления расположен, как правило, в диспетчерской или в управлении участком трубопровода. Структурная схема системы "ССВС" показана на следующем рисунке.
Технико-экономические преимущества
Экономический эффект от внедрения "ССВС" достигается благодаря следующим факторам:
- многофункциональности и, следовательно, возможности замещения одной системой нескольких различных типов оборудования;
- снижению потерь продукта перекачки, связанных с аварийными утечками и несанкционированными врезками, хищениями продукта перекачки;
- отсутствию необходимости в сопровождении внутритрубных снарядов (ВС) мобильной бригадой, оно заменяется оперативным наблюдением диспетчера за перемещением внутритрубных снарядов в реальном масштабе времени на экране компьютера;
- отсутствию необходимости поиска внутритрубных снарядов в случае его остановки;
- возможности оперативного управления режимом движения внутритрубных снарядов, позволяющей исключить аварийную остановку и вырезку внутритрубных снарядов;
- наличию встроенных аппаратно-программных средств диагностики рабо- ты "ССВС", снижающих текущие затраты на обслуживание.
Области применения
Система применяется на магистральных трубопроводах (нефтепроводах, продуктопроводах, газопроводах).
Организовано серийное производство системы.
Отдельные узлы системы запатентованы.
Год разработки - 2005
Фотоприемные устройства (ФПУ) применяются для астрофизических исследований с борта космического аппарата, для обнаружения слабо нагретых объектов в околоземном космическом пространстве
 |
КОНСТРУКТИВНЫЙ СОСТАВ ФПУ:
|
|
| ||||||||||||||||||||||
Коммерческие предложения:
- изготовление ФПУ (срок выполнения заказа не более 6-ти месяцев);
- поставка технологического оборудования для получения фоточувствительных слоев;
- передача технологии получения фоточувствительных слоев и схем обрамления
Характеристика
Программируемые источники питания «Импульс» мощностью до 1,25 или до 2,5 кВт с аналоговым внешним или ручным управлением, подключаемые к ЭВМ, предназначены для питания различных устройств с возможностью автоматического или программного регулирования режимов объектов, в том числе при использовании каналов обратной связи. Обеспечивают стабилизированное напряжение или стабилизированный ток с регулированием от нуля до максимума. Имеют низкий уровень пульсаций и высокий КПД. Возможно задание выходного напряжения специальной формы (меандр, треугольник, пила, синус) с переходом через ноль. Выход источников изолирован, во внешних цепях допускается соединение с общим проводником любого вывода.
Рис. Внешний вид источников питания "Импульс"
Технические характеристики
- широкий диапазон выходных напряжений (6÷200 В) и токов (до 100 А)
- активная коррекция коэффициента мощности;
- автоматическое поддержание заданного напряжения или тока;
- грубое и точное задание параметров одной ручкой через нажатие;
- защита от короткого замыкания цепи нагрузки с самовосстановлением;
- плавное нарастание напряжения на нагрузке во всех режимах;
- запоминание последней настройки;
- бесшумное вращение вентилятора при малой мощности на нагрузке;
- габаритные размеры в×ш×г, мм /вес, кг:
- 88×142×400/ 3,5 (до 1250 ВА)
- 88×284×400/ 5,9 (до 2500 ВА)
конструктива "Евромеханика".
Технико-экономические преимущества
- компактность, высокая удельная мощность;
- удобная конструкция для компоновки;
- многофункциональность.
Области применения
- испытательное, измерительное и технологическое оборудование;
- автоматизированные системы управления;
- оборудование для производства и тестирования полупроводниковых приборов.
Характеристика
Контроллер "Технолог 2" предназначен для управления технологическими процессами лабораторных и промышленных установок. Контроллер выполнен в виде крейта 3U для установки в 19” стойку. В крейт с задней стороны устанавливаются необходимые модули. На передней стороне установлена панель с органами управления и индикации. Контроллер комплектуется модулями связи с ЭВМ, прецизионного регулирования температуры, шагового привода, АЦП-ЦАП, дискретных входов-выходов в соответствии с техническими требованиями к управлению технологическим процессом и структурой системы управления. Программное обеспечение контроллеров позволяет осуществить автономное управление технологическим процессом посредством интуитивно понятного интерфейса кнопочного пульта с двухстрочным ЖК индикатором, а также обеспечивает подключение к ЭВМ через USB интерфейс - сервису верхнего уровня. В программном обеспечении реализованы функции, повышающие надежность управления и работоспособность для технологических установок с длительным циклом управления.
Рис. Фрагмент шкафа с контроллерами.
Технические характеристики
- максимальное количество модулей в крейте - 12 (+1 модуль связи);
- возможность наращивания крейтов на одну линию связи;
- температурный и временной дрейф регуляторов температуры < 1 мкВ по термопарному входу;
- габаритные размеры в×ш×г, мм 132×484×330;
- вес 8 кг.
Технико-экономические преимущества
- не имеет аналогов для построения многоканальных систем прецизионного регулирования температуры;
- высокая надежность и универсальность.
Области применения
- испытательное, измерительное и технологическое оборудование;
- автоматизированные системы управления;
- оборудование для производства и тестирования полупроводниковых приборов.
Характеристика
Вакуумный эллипсометрический комплекс предназначен для исследования оптических свойств тонкоплёночных структур в широком диапазоне температур, адсорбционно-десорбционных и других процессов, обусловленных взаимодействием атомарно чистой поверхности с газовой фазой. Комплекс состоит из быстродействующего лазерного эллипсометра, сопряженного с вакуумной камерой, оснащенной системой откачки, напуска газов, терморегулирования и контроля параметров.
|
Основные технические характеристики прибора: | |
| Двухступенчатая система откачки, остаточное давление, не хуже | 10-7 Торр |
| Возможность напуска инертных газов | имеется |
| Температурный диапазон | 20 - 500С |
| Длина волны зондирующего излучения | 633 нм |
| Погрешность определения элементов матрицы Мюллера, не хуже | 0,002 |
| Время единичного измерения эллипсометрических параметров | 1 мс |
| Диаметр зондирующего пятна на образце, не более | 3 мм |
| Размеры | 800×900×1200 мм |
| Вес, не более | 140 кг |
| Питание | 220 В/50Гц |
Общий вид прибора
Технико – экономическое преимущество
Разработанный комплекс позволяет проводить эллипсометрические измерения образцов в условиях вакуума или в инертных газах, что существенно расширяет круг прикладных и исследовательских задач. Встроенный нагреватель делает возможным проведение быстропротекающих температурно-зависимых или температурно-индуцированных процессов. Высокое быстродействие аналитической части комплекса и удобное программное обеспечение позволяют накапливать и обрабатывать большой объём информации и отображать её в реальном времени. На сегодняшний день отечественной и зарубежной промышленностью такое оборудование не выпускается.
Области применения
Научные учреждения, ВУЗы, а также предприятия-производители, занимающиеся научно-исследовательскими задачами в области создания современных материалов для нанотехнологий. Солнечные элементы, пористые пленочные структуры, объекты нелинейной оптики, кристаллофизика, геохимия, бионанотехнологии и т.д.
Характеристика
Многоэлементные фотоприемники инфракрасных изображений, относящиеся к важнейшим компонентам элементной базы оптоэлектроники, используются в современных системах контроля, наблюдения, оповещения, наведения и автоматической обработки оптической информации антитеррористического, гражданского и военного назначения.
| Мультичип: 4 кристалла: 128×128 (ММ-А, ММПН 128), 1×576 (ЛМ-1, ЛМ-2) | Мультичип: 2 кристалла: 320×256 (ММПН 320), 1×288 (ЛМ 1×288) | Кремниевый мультиплексор ММ форматом 320×256 с кадровым накоплением фотосигналов |
Примеры кристаллов мультиплексоров (разработка ИФП СО РАН; производство ОАО «Ангстрем»).
В гибридном исполнении многоэлементные инфракрасные фотоприемники состоят из двух кристаллов, выполняющих две разные функции, во-первых, полупроводникового кристалла с матрицей фоточувствительных резисторов или фотодиодов определенной размерности, во вторых, кремниевого кристалла - мультиплексора такой же размерности. Полупроводниковый кристалл с матрицей фоточувствительных элементов (ФЧЭ) служит первичным преобразователем интенсивности (яркости) излучения выбранного спектрального диапазона в электрический сигнал в каждом пикселе изображения. Кремниевый кристалл является интегральной схемой матричного или линейчатого мультиплексора, который обеспечивает оптимальные электрические режимы работы и осуществляет считывание фотосигналов ФЧЭ в каждом пикселе, позволяет исключить механическую развертку изображения и, в конечном итоге, в значительной степени определяет качество получаемого тепловизионного изображения в целом. Кристаллы соединяются друг с другом методом групповой холодной сварки с использованием индиевых «микростолбов». Засветка собранного фотоприемника осуществляется сквозь тыльную поверхность полупроводниковой пластины.
В монолитном исполнении ИК фотоприемника фоточувствительные элементы создаются методом эпитаксии слоев различных материалов (PtSi, SiGe и др.) в специально отведенных местах в ячейках мультиплексора на его кремниевой подложке или подвешиваются на ножках над каждой ячейкой мультиплексора, как в случае микроболометров.
Эффективная работа современных ИК фотоприемников во многом обеспечивается интегральными схемами считывания фотосигналов детекторов - кремниевыми мультиплексорами. В настоящее время разработка кремниевых кристаллов мультиплексоров сформировалась как самостоятельное научно-техническое направление. Внутренняя структурная и схемная организация кремниевых мультиплексоров развиваются одновременно с развитием технологии ИК фотодетекторов, часто опережая уровень развития ФЧЭ.
В ИФП СО РАН проведены промышленно ориентированные научно- технические разработки кремниевых мультиплексоров, предназначенных для считывания и обработки фотосигналов с матричных и линейчатых приемников изображений на основе МСКЯ и КРТ для спектральных диапазонов 8–14 и 3–5 мкм. Разработанные мультиплексоры и их основные параметры представлены в Таблице.
Технико-экономические преимущества
Изготовленные кремниевые мультиплексоры обеспечивают создание фотоприемников разного формата для спектральных ИК-диапазонов 8-14 и 3-5 мкм с температурным разрешением, соответствующим уровню мировых образцов.
Области применения
Многие ведущие фирмы, которые разрабатывали матричные ИК ФП, прошли следующий путь. Сначала были созданы простые мультиплексоры небольшого формата с поэлементным накоплением фотосигналов, которые были использованы для разработки и оптимизации конструкций ФЧЭ и технологий изготовления КРТ фотодиодов и фоторезисторов на МСКЯ для монолитных и гибридных ИК ФП. На их основе созданы автоматизированные установки на основе ПК для исследования характеристик фотодетекторов по полю матрицы и получения экспериментальных ИК-изображений.
Мультиплексоры с построчным накоплением (ММПН) фотосигналов фотодиодов предназначены для использования на этапе доработки технологии изготовления ИК ФЧЭ, когда ожидаются большие темновые токи, для изготовления слабоохлаждаемых ИК ФП среднего и для охлаждаемых ИК ФП дальнего спектрального диапазона. Некоторые фирмы и в настоящее время серийно производят фотоприемники на базе мультиплексоров с построчным накоплением сигналов ФЧЭ. Иногда это связано с уровнем технологии фотодетекторов, но чаще с особенностями конструкции ФЧЭ и их характеристиками, как например, в случае микроболометров.
Наибольшее распространение получили матричные мультиплексоры с кадровым накоплением (ММКН), поскольку они могут обеспечивать режим одновременного накопления фотосигналов всех ФЧЭ матрицы, что является важным для ряда применений.
Уровень практической реализации
Часть опытных образцов мультиплексоров создана на базе экспериментальной кремниевой технологии ИФП СО РАН. Ряд мультиплексоров спроектирован для технологий ОАО «Интеграл», ОАО «Микрон» и ФГУП «Восток» в режиме «кремниевой мастерской». Остальные созданные кристаллы разработаны в ИФП СО РАН и освоены к производству на ОАО «Ангстрем».
Характеристика
Устройство дополнительного сжатия (УДС) предназначено для осуществления второго этапа гибридизации (соединения) матричных микросхем мегапиксельного формата, например матричных фотоприемных устройств ИК-диапазона формата 2048×2048 фотоэлементов (на первом этапе осуществляется позиционирование и соединение микросхем с малыми усилиями сжатия на Flip-Chip установках). Поскольку в гибридных ФПУ расстояние между соседними элементами составляет около 30 мкм и расстоянии между двумя соединяемыми микросхемами несколько микрон, при размере микросхем несколько сантиметров, то к устройству УДС предъявляются сверхвысокие требования по точности работы механических частей, при приложении механических усилий до 1000 кг. Основными принципами действия УДС был выбран подход самоустановки плоскопараллельности соединяемых кристаллов, и точки приложения усилия сжатия. Схематично принцип действия УДС иллюстрируется следующим рисунком:
Рис. 1. Схематическая конструкция устройства дополнительного сжатия. Здесь: 1 – осевой блок рычага давления; 2 - центрирующие прижимные детали; 3 - сапфировые диски; 4 – усилительный рычаг давления; 5 – пластическая прокладка самоустановки точки приложения усилия сжатия; 6 – боковые направляющие рычага давления. F – прилагаемое усилие сжатия.
Поскольку верхний сапфировый диск находится в свободном состоянии, то при сжатии микроконтактов микросхем за счет приложения усилия сжатия F к рычагу сжатия соединение микроконтактов происходит равномерно по площади. При этом точность соединения определяется только неровностью сапфировых дисков, которая в нашем случае не превышала 0,3 мкм. Отсутствие боковых усилий, которые могли бы привести к смещению микросхем в процессе приложения усилия сжатия до 1000 кг обеспечивается тем, что лунка приложения усилия к сферическому элементу формируется непосредственно в процессе сжатия в пластической прокладке. Таким образом обеспечивается самоустановка силовых элементов УДС. Практическая реализация УДС показана на рис.2.
Приложение величины усилия сжатия и измерение его величины осуществлены на основе компонентов фирмы Camozzi: пневмопоршня, диаметром 100 мм (на фотографии – справа, внизу) и элементов регулировки и измерения давления сжатого воздуха.
Основные технические характеристики
Максимальное усилие сжатия – до 1500 кг;
Минимальное усилие сжатия – от 100 кг;
Неплоскостность сапфировых элементов сжатия – не более 0,3 мкм;
Разсовмещение микросхем в процессе гибридизации – не более 1 мкм.
Технико-экономические преимущества
Аналогом разработанного УДС является сборочный пресс LDP150 фирмы Safrodir (Франция). При тех же технических характеристиках стоимость этого пресса на порядок больше разработанного нами.
Рис. 2. Устройство дополнительного сжатия микросхем.
Кроме того его размеры и вес также на порядок больше, что значительно усложняет его транспортировку и переустановку. На предлагаемый пресс разработан полный комплект конструкторской документация устройства УДС в системе AutoCAD. Изготовлен опытный образец устройства. Для проверки качества соединения контактов предлагается использовать специальные тестовые структуры. Конечным результатом процесса сборки широкоформатных матриц является соединение всех встречных микроконтактов гибридной микросхемы – микроконтактов фотоприемной матрицы и кремниевого коммутатора. Общее количество микроконтактов достигает нескольких миллионов.
Характеристика
Прибор предназначен для управления технологическим процессом анодного травления по заданной программе. Имеет органы управления и индикации на передней панели прибора с возможностью задания всех рабочих параметров процесса и возможность управления от компьютера в режиме удаленного доступа. Доступны выбор режимов регулирования по напряжению или по току и задание окончания процесса травления по времени или по заряду.
Технические параметры:
ток до 1000 мА с дискретностью задания 0,1 мА с погрешностью поддержания ± 0.01 мА;
напряжения заряда до 10 000 мВ с дискретностью задания 10 мВ с погрешностью поддержания ± 0.1 мВ;
задаваемое время для завершения процесса от 0 до 7 часов;
задаваемый заряд для завершения процесса в Кулонах от 0 до 10 000;
габаритные размеры в-ш-г, мм /вес, кг: 100-220-160/0,5.
Технико-экономические преимущества
большой динамический диапазон задания и поддержания тока анодного травления;
удобная конструкция, собственная панель управления, специализированное программное обеспечение.
Области применения:
изготовление микро- и наноканальных мембран сенсоров, фильтров и насосов для аналитических микро- и нанофлюидных систем, используемых в биологии и медицине;
изготовление пористых материалов для элементов спецтехники.
Рис. Cхема ГЭС КРТ МЛЭ (АГ).
Основные технические характеристики
По показателям толщины и состава эпитаксиальных слоев ГЭС КРТ МЛЭ (АГ) должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.
Таблица 1| Наименование слоя | Толщина | Cостав (мольная доля CdTe) | ||||
| Номинальное значение | Предельное отклонение | Разброс по площади | Номинальное значение | Предельное отклонение | Разброс* ΔxCdTe/ΔL | |
| мкм | % | % | xCdTe | xCdTe | см-1 | |
| 1-й буферный слой ZnTe | 0,1...1 | 20 | 10 | - | - | - |
| 2-й буферный слой CdTe | 5...8 | 10 | 10 | 1 | - | - |
| Высоколегированный слой** | 2...5 | 0,24...0,26 | ±0,005 | - | ||
| Нижний варизонный слой | 0,5...1,5 | 10 | 10 | Монотонно уменьшается до значения в фоточувствительном слое перепадом состава ΔxCdTe от 0,1 до 0,4 | ||
| Фоточувствительный слой | 4...12 | 10 | 10 | 0,2...0,23 | ±0,005 | ≤0,002 |
| Верхний варизонный слой | 0,1...0,5*** | 10 | 10 | Монотонно увеличивается до значения в фоточувствительном слое с перепадом состава ΔxCdTe от 0,1 до 0,4 | ||
| *) Определяется между двумя произвольно взятыми точками на поверхности ГЭС КРТ МЛЭ, удаленными друг от друга на расстояние ΔL = 1 см | ||||||
| **) Высоколегированный слой выращивается в зависимости от типа ФП | ||||||
| ***) Допускается по согласованию с потребителем поставка ГЭС КРТ МЛЭ без верхнего варизонного слоя или с увеличенной толщиной верхнего варизонного слоя | ||||||
Электрофизические и фотоэлектрические параметры ГЭС КРТ МЛЭ должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 2 для составов фоточувствительного слоя ХCdTe =0,2 0,23 (параметры измеряются при температуре 77 К).
Таблица 2| № п/п | Наименование параметра | Единицы измерения | Номинальное значение |
| 1 | Тип проводимости | - | Электронный (марка Э) |
| 1.1 | Концентрация основных носителей заряда | см-3 | (2...5)×1014 |
| 1.2 | Подвижность основных носителей заряда | см2/В·с | ≥105 |
| 1.3 | Время жизни неравновесных носителей заряда | нс | ≥1000 |
| 2 | Тип проводимости | - | Дырочный (марка Д) |
| 2.1 | Концентрация носителей | см-3 | (5....20)·1015 |
| 2.2 | Подвижность | см2/В·с | ≥400 |
| 2.3 | Время жизни носителей | нс | ≥10 |
Геометрические размеры, плотность ямок травления и морфологических V-дефектов ГЭС КРТ МЛЭ приведены в таблице 3.
Таблица 3| № п/п | Наименование параметра | Единицы измерения | Номинальное значение |
| 1 | Диаметр | мм | 50,8±0,4 и 76,2±0,4 |
| 2 | Толщина | мм | 0,4±00,2 |
| 3 | Базовый срез (011) | мм | 20±1 |
| 4 | Плотность V-дефектов | см-2 | ≤1000 |
| 5 | Плотность ямок травления (дислокаций) | см-2 | ≤106 |
ГЭС КРТ МЛЭ обеспечивают следующие требования по назначению:
- изготовление фоторезистивных и фотодиодных фоточувствительных элементов (ФЧЭ);
- рабочая температура (77+5) К;
- нагрев до 1000С в течение не более 1 часа;
- изготовление матричных фотодиодных фоточувствительных элементов форматом до 1024×1024;
- изготовление линейчатых фоторезистивных фоточувствительных элементов до 128 в одной линейке;
- эффективное поглощение излучения в спектральном диапазоне 8 – 12 мкм.
Области применения
ГЭС КРТ МЛЭ (АГ) предназначены для разработки и производства инфракрасных фотоприемников (ИК ФП) в том числе линейчатых и матричных на диапазоны длин волн 8-12 мкм.
Разработана технология получения гетероструктур GaAs на подложках Si с плотностью прорастающих дислокаций не превышающих 1×106 см-2 и среднеквадратичной шероховатостью поверхности менее 1 нм на поле 100 мкм×100 мкм при толщине пленки GaAs 4 мкм. Разработанная технология может быть использована для монолитная интеграция приборов полупроводниковых соединений AIIIBV с КМОП устройствами на кремнии. Такая интеграция становится все более привлекательной в связи с тем, что КМОП устройства подходят к пределу масштабирования и возникает спрос на применение таких систем. Возможности традиционных подходов к гетерогенной интеграции AIIIBV с КМОП чипами таких как, соединение элементов на различных материалах проводниками или технология переноса чипов (flip-chip), сильно ограничены надежностью и производительностью этих операций.
 |
Рис. Изображение поверхности гетероструктуры GaAs/Si, полученное в атомно-силовом микроскопе. Среднеквадратичная шероховатость поверхности rms = 0,7 нм. |
Технико-экономические преимущества
Основные характеристики КНИ КМОП транзисторов и элементов ИС:
| подложка, | Si, GeSi |
| диаметр, мм | до 102 |
| состав эпитаксиального слоя, | GaAs, GaP, AlGaAs, InGaAs |
| толщина эпитаксиального слоя слоя, мкм | 1-4 |
| плотность прорастающих дислокаций | |
| в активной области приборов, см-2 | 1×10-7 – 1×106 |
Область применения
Разработанные технологии позволят создать ряд монолитных GaAs – КМОП-Si структур, пригодных для использования в качестве основы при разработке СБИС нового поколения. Это позволит расширить эксплуатационные диапазоны элементной базы ВВСТ: навигационных систем авиационно-космического базирования, систем связи и управления, разрабатываемых в России.
Монолитные GaAs – КМОП-Si структуры являются базовой технологией, имеющей двойное применение, и её реализация позволит:
- создать высокоэффективные отечественные комплектующие изделия на основе монолитных GaAs – КМОП-Si структур, не уступающие мировому уровню;
- обеспечить новый технологический уровень для широкого класса аналоговых и цифровых устройств микроэлектроники.
Характеристика
Быстродействующий эллипсометр предназначен для контроля основных технологических параметров растущего слоя полупроводниковых структур в условиях высокотехнологичных производств твердотельной электроники, а также для проведения научных исследований. Эллипсометр позволяет с высокой точностью и стабильностью в масштабе реального времени осуществлять мониторинг различных быстропротекающих процессов, таких как рост-травление пленок, параметров адсорбции/десорбции, характеристик высокотемпературных нагревов и других.
Основные технические характеристики прибора:
| Источник света: | лазер HeNe, λ=632.8 |
| Погрешность измерения показателя преломления монослоя, не более | 0,005 |
| Чувствительность к изменению толщины пленки монослоя, не менее | 0,05 |
| Погрешность измерения толщины монослоя, не более | 0,2 нм |
| Чувствительность к изменению оптических констант, не менее | 0,0005 |
| Погрешность измерения состава, не более | 0,005 мольных долей |
| Диапазон измеряемых толщин, нм | до 50000 |
| Время измерения единичного измерения, не более | 1 мсек |
| Вес, не более | |
| Питание | ≈220 В/50Гц |
Рис. Общий вид прибора.
Технико – экономическое преимущество
Быстродействующий эллипсометр разработан с использованием современных схемотехнических решений и уникальной элементной базы, что обеспечивает высокую точность измерений и быстродействие, которое определяется только временем накопления и оцифровки сигналов. Минимальное время измерения эллипсометра составляет 40 микросекунд, а оптимальное, при котором достигается чувствительность измерений поляризационных углов на уровне 0.003, не более 1 мс.
Области применения
Научные учреждения, а также промышленные предприятия высокотехнологичных областей производства, занимающиеся научно-исследовательскими и опытно-технологическими работами в области создания современных функциональных материалов полупроводниковой электроники.
Характеристика
Базовые параметры ультратонких поглотителей
| Центральная частота полосы поглощения | 0.05 ÷ 0.5 ТГц |
| Относительная ширина полосы поглощения | 3 ÷ 10 % |
| Максимальное поглощение (на центральной частоте) | 90 ÷ 99.9 % |
| Поглощение вне основной полосы | <5 % |
| Отношение резонансной длины волны к толщине поглотителя | 50 ÷ 220 |
| Диаметр лучевой апертуры | 25 ÷ 70 мм |
 |
 |
| Рис. 1. Фотография изготовленных структур поглотителей и фильтрующих элементов. | Рис. 2. Спектральные зависимости пропускания изготовленных фильтрующих элементов. |
Технико-экономические преимущества
Ультратонкие резонансные поглотители, представляющие собой тонкопленочную структуру, резонансно поглощают излучение с заданной длиной волны и (при необходимости) заданной поляризации, отражая излучение вне рабочей полосы. Благодаря беспрецедентно малой толщине в сравнении с рабочей длиной волны (~ 2 порядка) и близкой к единице эффективности поглощения в резонансе, такие поглотители являются перспективными для использования в основе селективных болометрических детекторов.
Область применения
Спектроскопия в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых длин волн, детекторы миллиметрового диапазона для создания систем безопасности, исследований в области медицины, биологии, физике плазмы.
Характеристика
Быстродействующий pin фотодиод на основе сверхчистого кремния в сопряжении со сцинтилляционным кристаллом (например, германатом висмута BGO) предназначен для регистрации жесткого гамма излучения энергией более 1 МэВ. Сцинтилляционное световое излучение, образующееся при взаимодействии излучения гамма квантов со сцинтилляционным кристаллом длиной волны 480 нм регистрируется pin фотодиодом, к которому приложено обратное напряжение порядка 40-50 В. Возможна прямая регистрация pin диодом светового излучения в диапазоне длин волн 350-1000 нм, отдельных ядерных частиц: протонов, дейтронов и α-частиц. При необходимости возможна сборка модулей 2×8.
Основные технические характеристики:
| Размер кристалла | 5×5 мм2 |
| Активная площадь | 4,4×4,1 мм2 |
| Темновой ток (при 40 В), | не более 1,5 нА |
| Рабочее напряжение | 40-50 В |
| Емкость (при 40 В) | менее 9 пФ |
| Квантовая эффективность (на длине волны 500 нм) | 0,8 |
| Диапазон энергий прямого детектирования отдельных ядерных частиц (протонов, дейтронов и α-частиц) | 2 кэВ - 5 МэВ |
Рис. Собранный модуль 2×8 pin фотодиодов
Технико - экономическое преимущество
Быстродействующий pin фотодиод на основе высокоомного сверхчистого кремния разработан с использованием современной планарной технологии. Низкое значение темнового тока и емкости обеспечивает высокий динамический диапазон по регистрации светового излучения и быстродействие в наносекундном диапазоне, а малая толщина p+ области диода большой динамический диапазон (2 кэВ - 5 МэВ) по прямой регистрации отдельных ядерных частиц: протонов, дейтронов и α-частиц.
Области применения
Научные учреждения, а также промышленные предприятия высокотехнологичных областей производства, занимающиеся научно-исследовательскими и опытно-технологическими работами в области ядерной физики и полупроводниковой электроники.
Разработан сканирующий инфракрасный микроскоп с высоким пространственным разрешением позволяющий измерить распределение температур по поверхности микрообъектов (рис. 1). Изготовлены две модификации прибора, которые отличаются спектральным диапазоном. На изготовленных приборах применяются объективы инфракрасного диапазона с оптическим увеличением в 8× и 20× крат. Практическая оценка пространственного разрешение прибора по критерию различия интенсивности сигнала в 4% составила 1.6 мкм. Поле зрения микроскопа зависит от применяемого объектива и расстояния от объектива до фотоприёмного устройства (ФПУ).
 |
Рис.1. Внешний вид инфракрасного сканирующего микроскопа. 1-тепловизионная камера, 2-станина микроскопа, 3-координатный столик, 4-датчик положения, 5-шаговый двигатель координаты x, 6-электронная схема управления позиционированием наблюдаемого объекта. |
Основные технические характеристики
- Спектральный диапазон 2.6 -3.05 мкм:
Фотоприемный элемент - матричное ФПУ на основе InAs размерностью 128×128 элементов, размер элемента 40×40 мкм2, шаг 50 мкм.
Поле зрения микроскопа от 420×420 до 1000×1000 мкм2 (от 3.25×3.25 до 7.85×7.85 мкм/элемент).
Кадровая частота 100 Гц. - Спектральный диапазон 3-5 мкм:
Линейчатое ФПУ на основе InSb 192×2 элемента, размер элемента 40×40 мкм2, шаг 50 мкм, элементы линейки расположены в два ряда, смещённых друг относительно друга на 0.5 шага.
Поле зрения прибора составляет от 625×4.8 до 1500×12 мкм (от 3.25×3.25 до 7.85×7.85 мкм/элемент).
Кадровая частота 5000 Гц. - Пространственное разрешение 1.6 мкм (контраст ~4%), чувствительность NETD до 25 мК.
- Механический сканер с точностью позиционирования ~ 0.1 длины волны или ~0.3 мкм, позволяющий получать тепловое изображение объекта в поле до 100×50 мм.
- Диапазон измеряемых температур зависит от параметров работы прибора и составляет от 15 °С до 150 °С.
Область приминения
Анализ качества микросхем (рис. 2), микроизлучателей (светодиодов) (рис. 3), тепловых процессов, протекающих в микромасштабах, распределения теплового излучения на поверхности катализаторов в процессе их использования, распределения теплового излучения на поверхности сорбентов в процессе их использования, распределения эмиссии излучения с поверхности ИК светодиодов при их проектировании, тепловое распределение в силовых элементах микроэлекроники в процессе их проектирования.
Рис.2. Вид сквозь кремниевый коммутатор. Контроль точности совмещения при сборке гибридных модулей на In микростолбах. Размер модуля 6.5×10.5 мм, размерность изображения 3380×2000 пикселей, пространственное разрешение 3.25 мкм, NETD от 25 мК в зависимости от температуры исследуемых объектов. В окне показан увеличенный фрагмент изображения.
Рис.3. Распределение интенсивности излучения с поверхности ИК диода в зависимости от тока. Спектр фоточувствительности представленного диода имеет полуширину ~0.7 мкм и максимум при ~4.5 мкм (300 К).
Прибор выполнен на базе двухканального монохроматора – спектрографа NP250–2 фирмы SOLAR TII. Основные параметры: входное относительное отверстие 1:3.9; фокусное расстояние 270 мм; габаритные размеры (338:184:167) мм. При используемой дифракционной решетке 150 штр/мм диапазон длин волн от 3 мкм до 9.0 мкм; линейная дисперсия 23.2 нм/мм.
Регистрирующая система состоит из двух спектрометрических модулей линейчатых фотоприёмных устройств формата 1×384. Длинноволновая спектральная граница 5.4 мкм (фоточувствительный материал InSb). Размер отдельного элемента 311×17 нм, шаг элементов 25 мкм. Предельное спектральное разрешение 0.6 нм на элемент. Скорость вывода данных 150 мкс на спектр. Особенность данной реализации: наличие входа синхронизации с внешним сигналом, что позволяет выделять спектры импульсных оптических сигналов.
Управление монохроматором производится по интерфейсу RS-232. Регистрация сигналов спектрометрических модулей – по интерфейсу USB 2. Программное обеспечение позволяет, как управлять монохроматором, так и визуализировать и регистрировать сигналы спектрометрических модулей.
Преимущество такой реализации проявляется при необходимости регистрации быстропротекающих процессов в различных спектральных диапазонах с высоким разрешением.
Спектрометрический модуль
Двухканальный спектрограф
Области применения
Регистрация спектров поглощения, пропускания и излучения с высоким спектральным и временным разрешением. В частности, спектров излучения импульсных источников.
Уровень реализации
Опытный образец.
Эллипсометрический комплекс предназначен для in situ диагностики поверхности металлов и полупроводников методом быстродействующей эллипсометрии в процессах электрохимического окисления и роста тонкопленочных оксидных структур. Работа комплекса основана на измерении эллипсометрических параметров во времени, на базе которых могут быть в деталях описаны свойства отражающей системы, такие как: толщина растущей оксидной пленки и ее оптические характеристики, наличие рельефа оксидной пленки и подложки, образование пористой структуры анодного оксида.
Общий вид комплекса
Основные технические характеристики прибора:
| Скорость измерения пары эллипсометрических углов, до | 0,001 с |
| Толщина анализируемого оксидного слоя, до | 1-3 мкм |
| Диаметр зондирующего пятна на образце, не более | 3 мм |
| Размеры, не более | 800×400×300 мм |
| Вес, не более | 30 кг |
| Питание | 220 В/50Гц |
Технико – экономическое преимущество
Разработанный комплекс наряду с традиционными эллипсометрическими задачами измерения оптических констант и толщин растущих оксидных пленок позволяет проводить оценку пористой структуры и рельефа поверхности растущего анодного оксида. Кроме того, возможность измерения in situ (через раствор электролита) дает широкую возможность целенаправленного управления свойствами растущего слоя во времени, что очень важно при создании современных наноструктур, обладающих уникальными физико-химическими свойствами. Эллипсометрические комплексы подобного типа нашей промышленностью до настоящего времени не выпускались.
Области применения
Научные учреждения, а также предприятия-производители, занимающиеся научно-исследовательскими задачами в области создания современных материалов для нанотехнологий. Одним из наиболее актуальных направлений использования комплекса можно рассматривать синтез нанообъектов в гетерогенных матрицах заданной морфологии и функциональности. Среди объектов изучения данного комплекса можно указать: солнечные элементы, пористые пленочные структуры, объекты нелинейной оптики, кристаллофизики, нанобиологии. Кроме того, подобные матрицы могут применяться в качестве адсорбентов, фильтрующих сред, носителей для катализаторов и красителей, несущего каркаса функциональных нанокомпозитов и гибридных наноматериалов.
Уровень практической реализации
Опытный образец
Отдел конструирования и оптикоэлектронных приборов Филиала ИФП СО РАН «КТИПМ»
Базовые параметры источника бесперебойного питания
| Входное сетевое напряжение | 220 В, 50 Гц |
| Выходные напряжения | 24 В, 6 А ; 220 В, 50 Гц |
| Мощность нагрузки, Вт, не более | 130 |
| Время непрерывной работы при макс. нагрузке и при НКУ, не менее часов | 6 |
| Рабочий диапазон температур | от минус 40°C до 50°C |
| Масса, кг , не более | 23 |
| Габариты, мм×мм×мм | 575×485×td> |
1 - кнопка включения питания ИБПС; 2 - защелка; 3 - ручка; 4 - вентиляционные отверстия; 5 - крышки вентиляционных отверстий; 6 - кабель с вилкой; 7 - розетки питания; 8 - кнопка включения контроллера управления питанием.
Технико – экономическое преимущество
Задачей данной работы была разработка источника резервного питания на отечественных компонентах, удовлетворяющим определенному набору технических требований, главные из которых: а) диапазон рабочих температур от минус 40 до +50°С; б) масса 23 кг в) габариты корпуса (кейса) 460×500×150 мм; г) время непрерывной автономной работы не менее 6 часов при нагрузке не менее 120 Вт, д)выходные напряжения – 220В переменного тока и 24В постоянного тока. Анализ рынка подобных изделий показал, что на сегодня отсутствуют отечественные источники аварийного питания, удовлетворяющие перечисленным требованиям. Источник отличает сравнительная простота исполнения и низкая себестоимость.
Область применения
Обеспечение непрерывной работы различных приборов, включая оптико-электронные, в полевых условиях.
Уровень практической реализации
Опытный образец
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А3В5
Лаборатория физических основ интегральной микроэлектроники
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А2В6
Характеристики ФПУ:
| Формат матрицы фотоприемных элементов, элементов | 384×288, 640×512 |
| Шаг в матрице фотоприемных элементов, мкм | 25, 20 |
| Спектральная область чувствительности, мкм | 8-10 |
| Температурное разрешение мК | 25-30 |
| Быстродействие, кадров/сек | 100-120 |
| Рабочая температура, К | 65-70 |
| Система охлаждения | микрокриогенная холодильная машина |
| Потребляемая мощность в рабочем режиме, Вт | 10 |
| Время выхода на рабочий режим, мин | 8 |
Технико – экономические преимущества
Высока чувствительность в дальнем ИК диапазоне. Высокая степень однородности чувствительности по матрице фотоприемников с малым числом нерабочих элементов (менее 0,2%). Относительно невысокая стоимость фотоприемной матрицы на основе МСКЯ.
Область применения
Создание тепловизионных систем дальнего ИК диапазона для целей военного и гражданского использования.
Уровень практической реализации
Опытный образец с комплектом климатических и механических испытаний и испытания на стойкость к спецфактором.
Место практической реализации
ИФП СО РАН - при потребности до 30 изделий/год.
Малое предприятие - при потребности до 100 изделий/год.
| Поле зрения | 13°×18° |
| Относительное отверстие | 1:2 |
| Спектральный диапазон | 0.45 – 0.95 мкм |
| Пятно рассеяния точки на оси во всем диапазоне фокусировок | не более 2 мкм |
| Диапазон фокусируемых дистанций | 280 мм - ∞ |
| Напряжение питания | 5 В |
| Потребляемый ток при минимальной дистанции фокусировки | 200 мА |
| Потребляемый ток при максимальной дистанции фокусировки | 0 мА |
| Ресурс перефокусировок в крайнее положение | не менее 1 миллиона |
Технико – экономические преимущества
Объектив обладает высокой скоростью перефокусировки (20 мс) от 280 мм до бесконечности, позволяющей реализовать принципиально новый класс цифровых телевизионных камер с практически неограниченной глубиной резко отображаемого пространства на основе синтеза изображения сканируемой по дальности сцены. Может применяться, также, в цифровых телевизионных камерах с автофокусировкой.
Объектив имеет широкий спектральный диапазон (вдвое превосходящий диапазон серийных приборов ночного видения) при высоком пространственном разрешении во всем диапазоне фокусировки.
Перефокусировка обеспечивается гидростатически управляемой жидкостной линзой с электромагнитным актюатором.
Три неуправляемых жидкостных линзы обеспечивают исправление хроматических аберраций в широком спектральном диапазоне совместно с традиционными твердотельными линзами.
Область применения
Объектив может использоваться в цифровых очках ночного видения не требующих ручной фокусировки при наблюдении на дальние и близкие расстояния, системах технического зрения роботов, телеуправляемых аппаратов и манипуляторов. Другой возможной нишей являются очки и микроскопы для хирургических опера- ций, микроэлектронных сборочных и электромонтажных работ.
Уровень практической реализации
Лабораторный макет.
Стенд предназначен для контроля основных оптических характеристик оптико-электронных приборов, как на этапе разработки и производства, так и в процессе эксплуатации.
1 – станина. 2 – кассета приёмника; 8 – стойка приёмника; 9 – штатив приёмника, 10 – салазки. 11 – кронштейн. 3 – фиксаторная рамка АЧТ ; 4 – Бокс с платой управления ИС;5 – Штатив объектива; 13 – винт подъёмника; 14 – объектив; 15 – направляющие, 17 – оптическая база; 6 – кассета с платами; 7 – полка, 23 – подъёмник. 12 – полукольцо, 18 – ригель. 19-втулка, 20 – направляющая.21 – регулировочный винт; 22 – фиксаторный винт; 23 – подъёмник-домкрат; 24 – барашек; 25 – салазки; 26 – ручка. 27 – винт лифта охлаждающего устройства. 28 – блок микросканера.
Технико – экономические преимущества
Одним из главных достоинств ИС является его универсальность. Конструктив ИС позволяет разместить на себе практически любой приёмник. И в случае появления новых моделей тепловизоров, ИС имеет большой ресурс по модернизации. Это свойство достигается за счёт модульного исполнения конструкции ИС. Каждый модуль отведает за установку отдельного устройства. Так, например, модуль объектива позволяет устанавливать любой объектив, из имеющихся в лаборатории и, в случае появления нового объектива, модуль объектива не будет требовать какой либо замены (например замены стенда, как это было ранее).
Все платы электроники ИС расположены на отдельном модуле – кассете (6). Размеры плат могут варьироваться до 170 мм в ширину и до 400 мм в длину. В случае если что-то пошло не так, отпадает необходимость перемещать весь стенд, достаточно снять кассету с платами или кассету с приёмником и перенести к рабочему месту для последующего ремонта. Кассету возможно расположить как горизонтально, так и вертикально, что видно на рисунках приложенных к описанию.
Габаритные размеры ИС 496×980 мм.
Интервал регулировки высоты ГОО (главная оптическая ось) приёмника относительно основания от 150 до 340 мм. Регулировка осуществляется подъёмни- ком (23). Наличие жидкостных индикаторов, горизонтального расположения, по средствам регулировочных винтов (21), позволяет достаточно точно настроить станину ИС относительно горизонта. Вращением барашка (16) возможно добиться точной настройки фокуса. Один полный оборот перемещает штатив объектива на 1 мм. Винт подъёмника (13) позволяет точно совместить главные оптические оси оптических приборов. ИС позволяет проводить испытания с использованием микросканирующего устройства (28).
Область применения
Отрасль: оптическое приборостроение. Стенд позволяет выполнить: ремонт, сборку, регулировку, юстировку, автоматические измерения параметров оптико-электронных приборов ИК-диапазона.
Уровень практической реализации
Лабораторный макет.
Эллипсометр предназначен для пооперационного технологического контроля основных параметров тонкопленочных полупроводниковых структур в условиях высокотехнологичных производств твердотельной микро- и наноэлектроники, а также для использования в других областях промышленности и для проведения научных исследований. Прибор является первой в РФ промышленно-ориентированной моделью автоматического эллипсометра для технологического контроля в составе производственной линии. Эллипсометр позволяет с высокой производительностью и точностью осуществлять контроль тонких пленок различных материалов на образцах до 200 мм.
Основные технические характеристики прибора:
| Источник света: | Полупроводниковый лазер, λ=635 нм |
| Погрешность измерения показателя преломления монослоя, не более | 0,005 |
| Чувствительность к изменению толщины пленки монослоя, не более | 0,05 нм |
| Погрешность измерения толщины монослоя, не более | 0,2 нм |
| Чувствительность к изменению оптических констант, не более | 0,0003 |
| Погрешность измерения состава, не более | 0,005 мольных долей |
| Диапазон измеряемых толщин, нм | до 50000 |
| Время единичного измерения, не более | 1 мсек |
| Вес, не более | 30 кг |
| Питание | ≈220 В/50Гц |
Технико – экономические преимущества
Эллипсометр разработан с использованием современных схемотехнических решений и уникальной элементной базы, что обеспечивает высокую точность измерений и быстродействие, которое определяется только временем накопления и оцифровки сигналов. Минимальное время измерения эллипсометра составляет 40 микросекунд, а оптимальное, при котором достигается чувствительность измерений поляризационных углов на уровне 0.003, не более 1 мс.
Области применения
Научные учреждения, а также промышленные предприятия высокотехнологичных областей производства, занимающиеся научно-исследовательскими и опытно-технологическими работами в области создания современных функциональных материалов полупроводниковой микро- и наноэлектроники.
Общий вид прибора
Уровень практической реализации
Опытный образец
 |
| Главный специалист по выставочной работе Института Придачин Николай Борисович к.ф.-м.н., с.н.с., доцент Тел: +7(383)330-77-02 Факс: +7(383)333-27-71 E-mail: |