Интеллектуальные
системы

ПОДРОБНЕЕ

Терагерцовые
системы

ПОДРОБНЕЕ

Тепловизионные
системы

ПОДРОБНЕЕ

Продукция
специального назначения

ПОДРОБНЕЕ

Военная
продукция

ПОДРОБНЕЕ

Рынок ИК-оптики на селениде цинка ZnSe

15 января 2018

В тепловизорах, разрабатываемых АО «ОКБ «АСТРОН», для организации оптического ИК-тракта часто используется комбинация линз из германия и селенида цинка. В одной из прошлых заметок, мы провели анализ мирового рынка германиевой ИК-оптики. Настоящая заметка продолжает это рассмотрение и посвящена селениду цинка.

Рынок всех оптических элементов для инфракрасных устройств с неохлаждаемыми датчиками оценивается в 160 млн. USD с ростом до 380 млн USD к 2022 г. Из множества оптических материалов, используемых для производства ИК-оптики, значительная доля рынка в денежном выражении приходится на цинк-селенидовую оптику.

Селенид цинка свойства и области применения

...

Развернуть

Рынок всех оптических элементов для инфракрасных устройств с неохлаждаемыми датчиками оценивается в 160 млн. USD с ростом до 380 млн USD к 2022 г. Из множества оптических материалов, используемых для производства ИК-оптики, значительная доля рынка в денежном выражении приходится на цинк-селенидовую оптику.

Селенид цинка свойства и области применения

Динамика и прогноз рынка оптических элементов для инфракрасных устройств с неохлаждаемыми датчиками

 

Интерес к селениду цинка появился в начале 80-х годов прошлого века, когда начался поиск материалов, прозрачных в инфракрасном диапазоне спектра и, в первую очередь, на длине волны 10,6 мкм. Излучение именно этой длины волны испускали появившиеся в 70-е годы СО2 лазеры. Работа над созданием лазерной аппаратуры активно велась в США и в СССР для создания оружия нового типа. Одна из проблем заключалась в создании прозрачных для ИК-излучения окон, через которые энергетический луч мог быть выведен из замкнутого контура лазера в заданном направлении с минимальными потерями мощности. Нужно было найти материал не только прозрачный, но и обладающим низким внутренним поглощением излучения, механически прочный, стойкий к воздействию атмосферы и высоких температур. В СССР к решению этой проблемы были подключены Государственный Оптический институт им. Вавилова (г. Ленинград), Институт Химии Высокочистых Веществ (г. Нижний Новгород) институт «ГИРЕДМЕТ» (г. Москва) и ВНИИ «Монокристаллов» (г. Харьков).

Селенид цинка – это светло-желтое твердое вещество, являющееся прямозонным полупроводником с шириной запрещенной зоны 2.7 эВ при 25 °С. Селенид цинка в виде монокристаллов используется для изготовления оптических окон, линз, призм и зеркал, в частности для ИК-техники. Диапазон пропускания - 0.5-22 мкм. ZnSe также используется в качестве фокусирующей и проходной оптики, системах СО2-лазеров высокой мощности (λ=10,6 мкм). Поликристалл можно применять для создания выходных устройств в лазерах. Преимущество селенида цинка (ZnSe) перед другими ИК-материалами заключается прежде всего в том, что материал прозрачен в видимом диапазоне, что делает элементарной юстировку всех приборов с оптикой из селенида цинка (ZnSe) на видимой длине волны (например, 632 нм). Вследствие высокого показателя преломления селенид цинка требует нанесения просветляющего покрытия.

Поликристаллический селенид цинка активно используется в приборах ночного видения, тепловизионных системах переднего обзора (FLIR-системы). Монокристалл селенида цинка используют в качестве подложек для детекторов, сцинтилляционный монокристалл находит применение в приборах для досмотра багажа.

Заготовка из селенида цинкаЛинза из селенида цинка

Заготовка и линза из селенида цинка ZnSe

Селенид цинка используется в устройствах ИК-оптики с диапазоном прозрачности 0,5–13 мкм. Наиболее часто используемыми материалами для ИК-применений являются поликристаллы ZnSe, которые в основном применяются для производства окон, зеркал и линз. Так же селенид цинка в виде порошков и крошки широко применяется в качестве просветляющих оптических покрытий. 87% общего количества приходится на поликристаллы селенида цинка и 13% на селенид цинка в виде порошков и крошки.

 

Методы получения селенида цинка

Объемные образцы селенида цинка получают разными методами: выращиванием из расплава, горячим прессованием порошка, кристаллизацией из паровой фазы (PVD), химическим осаждением из газовой фазы (CVD). В зависимости от используемого метода свойства материала могут существенно отличаться, что связано с влиянием условий получения материала на его структуру, примесный состав, наличие объемных дефектов и их концентрацию.

Выращивание из расплава под давлением

Наибольшее применение для выращивания ZnSe из расплава получил метод Бриджмена-Стокбаргера. В этом методе предварительно очищенный порошок селенида цинка помещают в автоклав и расплавляют при температуре до 1600°С под давлением инертного газа 2-20 МПа, а затем контейнер с расплавом перемешают через зону с температурным градиентом.

Впервые компактные образцы селенида цинка из расплава были получены в 1958 году Фишером. В нашей стране исследования в области получения объемных образцов селенида цинка из расплава проводились в ГОИ им. СИ. Вавилова, в ИФТТ АН СССР (Черноголовка), а также во ВНИИ монокристаллов (Харьков). Наиболее значительные результаты были достигнуты в ГОИ, где в 60-е годы было организовано промышленное производство монокристаллов селенида цинка диаметром до 120 мм.

Метод горячего прессования порошка

В конце 60-х годов основным методом получения поликристаллического селенида цинка за рубежом был метод горячего прессования порошков. Шихту в виде порошка селенида цинка с определенным размером зерна помещали в вакуумную печь между графитовыми прокладками и сдавливали с помощью пресса. Температура в печи составляла 800-1200°С, давление - 0,1-0,3 ГПа.

Образцы ZnSe, полученные этим методом, обладали малым коэффициентом теплового расширения и неплохими механическими свойствами. Однако, несмотря на сравнительно малое содержание примесей, получить таким способом материал с хорошими оптическими свойствами не удалось.

Кристаллизация из паровой фазы (PVD-метод)

Для получения крупногабаритных оптических элементов из селенида цинка в нашей стране в ГОИ им. СИ. Вавилова основные усилия были направлены на развитие метода кристаллизации из паровой фазы (метод вакуумной сублимации и конденсации). Этот метод представляется достаточно простым в аппаратурном исполнении и позволяет выращивать образцы селенида цинка больших размеров с хорошими оптическими свойствами.

Рост поликристаллических пластин проводится в контейнере из углеродсодержащих материалов, в котором создается пониженное давление (около 10-3 Па). Исходный селенид цинка испаряется из нижней камеры печи, температура в которой более 1000°С. По высоте печи устанавливается температурный градиент (около 7 град/см). Образующиеся пары проходят через фильтр, представляющий собой графитизированную сетку, и конденсируются в более холодной части камеры на подложке в виде плотных кристаллических осадков. Температура в зоне конденсации составляет 850-950°С.

Полученный таким образом материал обладал практически всеми основными преимуществами поликристаллического селенида цинка и широко использовался в нашей стране под маркой ПО-4 (оптический поликристалл № 4). В ГОИ были созданы промышленные установки, позволяющие выращивать диски селенида цинка диаметром до 500 мм.

Метод химического осаждения из газовой фазы (CVD-метод)

Методом химического осаждения из газовой фазы поликристаллический селенид цинка можно получить с использованием различных химических реакций, где в качестве источника цинка используются летучие галогениды, металлоорганические соединения цинка или элементарный цинк, а в качестве источника селена – селеноводород, элементоорганические соединения селена или элементарный селен.

Получение селенида цинка по реакции паров цинка и селеноводорода (цинкгидридный метод)

Многие проблемы, связанные с получением крупногабаритных, однородных и высокопрозрачных образцов селенида цинка, удалось решить с помощью метода химического осаждения из газовой фазы с использованием паров цинка и селеноводорода. Несмотря на высокую стоимость, именно этот метод нашел за рубежом промышленное применение. В цилиндрической трубе, изготовленной из кварцевого стекла или металлических материалов, создается необходимый профиль температуры и пониженное давление. Внутри трубы размещаются реактор в виде прямоугольного параллелепипеда и ванна с цинком. Скорость испарения цинка регулируется изменением температуры. Пары цинка смешиваются с потоком аргона и поступают в реактор, куда подается селеноводород, предварительно также разбавленный аргоном. Температура в зоне реакции 600-800°С, давление менее 104 Па. Процесс химического осаждения ZnSe протекает внутри реактора, стенки которого химически инертны, термически стойки и не обладают адгезией к селениду цинка. Обычно в качестве подложки используют пластины из углеродсодержащих материалов (графита, стеклоуглерода).

Методом химического осаждения из газовой фазы с использованием паров цинка и селеноводорода удается получить поликристаллический селенид цинка с малым содержанием примесей. Несмотря на наличие различного рода неоднородностей и дефектов структуры, этот материал по совокупности своих оптико-механических характеристик превосходит ZnSe, получаемый другими методами, что делает CVD-метод наиболее перспективным для синтеза образцов.

Метод вытягивания из расплава

Вытягиванием из расплава можно получать кристаллы селенида цинка размером до 120 мм, однако размер образцов высокого оптического качества не превышает 40-60 мм. Основная трудность выращивания высокооднородного селенида цинка из расплава состоит в значительном количестве примесей, поступающих из материала аппаратуры, и образовании на границе кристаллизации большого количества пор. Кроме этого, в кристаллических слитках ZnSe большого диаметра при охлаждении возникают значительные термические напряжения, а образцы, вырезанные из этих слитков, обладают низкими механической прочностью и лазерной стойкостью. В настоящее время основное применение метод находит при выращивании монокристаллов ZnSe, ZnxCd1-xSe, ZnSexTe1-x, используемых в опто- и микроэлектронике, например, в качестве высокоэффективных полупроводниковых сцинтилляторов.

Большинство разработанных в настоящее время методов позволяют получать селенид цинка с высокой прозрачностью в инфракрасной области спектра. Однако одним из общих недостатков получаемых материалов является наличие примесных и структурных дефектов. Основная проблема, возникающая при использовании ZnSe в силовой оптике, связана с наличием в нем различных типов объемных неоднородностей, вызывающих разрушение образцов при воздействии сфокусированного лазерного излучения. Каждый из процессов получения селенида цинка имеют свои достоинства и недостатки. Наиболее часто для получения ZnSe методом химического осаждения из газовой фазы используются элементарные цинк, диэтилцинк, селен, селеноводород. Возможность глубокой очистки исходных реагентов, которые являются легколетучими веществами, позволяет получать материал с содержанием примесей не более 10-5 ат.%. Высокую чистоту селенида цинка, получаемого химическим осаждением из газовой фазы, могут обеспечить различные реагирующие вещества, однако однородность, оптические и механические свойства таких материалов существенно различаются.

Рынок CVD ZnSe

ИК-устройства с оптикой из селенида цинка покрывают широкий круг применений, как в сфере гражданских применений, так и военных. Спрос на приборы инфракрасного спектрального диапазона со стороны оборонного сектора составляет порядка 70% от общего спроса на данные устройства. Среди применений оборонного назначения можно назвать авиационные морские, наземные ближнего и среднего ИК-диапазона и тепловизионные системы слежения, как независимо используемые, так и встроенные в технику военного назначения. Тепловизионные и ИК-приборы активно входят в бытовое пользование в разных странах. Перспективными считаются разработки в области автомобильной, энергетической и нефтегазовой промышленности. В последние годы неоднократно появлялись системы ночного видения для автомобилей. Эти системы могут дать в ближайшие годы мощный толчок развитию рынка

Общие оценки рынка

Ожидаемый ежегодный рост рынка ИК-устройств для гражданских применений в ближайшие годы составит 17%. На настоящий момент наблюдается увеличение спроса на приборы среднего и теплового ИК-диапазона. Отмечено значительное увеличение объемов рынка ИК-устройств за счет расширения круга областей применения и выход на рынок приборов ИК-диапазона гражданского назначения. На протяжении последних 10 лет тенденция роста спроса на ZnSe на рынке сохраняется. Объем рынка оптических материалов из селенида цинка на сегодня составляет около 90т. в натуральном выражении и более 80 млн. USD – в денежном.

История и прогноз развития рынка оптики ZnSe

История и прогноз развития рынка оптики ZnSe

Структура рынка и ее особенности

 

Рынок оптических элементов сегментируется в трех отношениях: товарном по «назначению» продукции (Laser Grade и FLIR Grade), товарном по размерам элементов и географическом аспекте. Требования, предъявляемые к материалам ИК-оптики, зависят от целевого назначения оптических элементов, которые изготавливаются из этих материалов. Так, для проведения бесконтактного контроля температуры различных объектов в системах обнаружения и оповещения, следящих системах, ИК-окнах летательных аппаратов необходимо использование материалов с хорошей прозрачностью в областях 1-6 и 8-14 мкм, в которых земная атмосфера пропускает ИК-излучение. Кроме того, материал должен обладать хорошими механическими свойствами. Для силовой ИК-оптики требуются материалы с низким коэффициентом поглощения (менее 10-3 см-1).

Универсального материала, который полностью удовлетворял бы всем необходимым требованиям ИК-техники, не существует. Вероятно, оптические элементы из алмаза могли бы решить большинство имеющихся проблем, но из-за высокой стоимости они применяются в единичных случаях. Одним из наиболее перспективных ИК-материалов, широко используемых в настоящее время, является селенид цинка благодаря малому поглощению в ИК-диапазоне длин волн и хорошим механическим свойствам. Основное применение ZnSe находит при изготовлении оптических элементов мощных СO2-лазеров. Для этих целей за рубежом используется селенид цинка марки LASERTRAN (торговое название марки, он же – Laser-Grade, в дальнейшем используются оба термина).

Спектр пропускания образцов селенида цинка

Спектр пропускания образцов селенида цинка

Селенид цинка применяется также при конструировании оптических элементов различных спектральных приборов и ИК-объективов, защитных окон специальных устройств, принимающих тепловые сигналы в широком спектральном диапазоне, и т.д. Свойства изготавливаемого за рубежом для этих целей селенида цинка марки INFRATRAN (торговое название марки, то же FLIR-Grade или ИК-качества, в дальнейшем используются все эти термины) также приведены в табл.

Марка селенида цинка LASERTRAN INFRATRAN
Коэффициент поглощения на X=10,6 мкм, см-1 <5*10-4 <7*10-3
Собственное оптическое пропускание на X=10,6 мкм для образцов толщиной 6 мм >99,97 >99,9
Границы 10%-ного оптического пропускания, мкм 0,5-22 0,5-22
Лучевая прочность для импульсного режима работы СO2-лазера, Дж/см2 >20 Не нормируется
Неоднородность показателя преломления на λ=0,6328 мкм <5*10-6 Не нормируется
Наличие включений Отсутствие видимых включений Допускаются включения размером менее 100 мкм
Температура плавления, °С 1520±15 1520±15
Коэффициент термического расширения, К-1 7.6*10-6 7.6*10-6
Средний размер зерна, мкм 50-70 50-70
Предел прочности на изгиб, МПа 50 50
Твердость по Кнупу, МПа 1500 1500
Таблица. Свойства селенида цинка, применяемого в лазерной (LASERTRAN) и инфракрасной (INFRATRAN) оптике

 

По величине неоднородностей и примесей принята сегментация оптических материалов из селенидов цинка на материалы лазерного качества, они же laser-качества, они же lasertran (при коэффициенте поглощения βпредельное ≤5·10-4 см-1) и FLIR-качества, они же ИК-качества, они же Infratran (при коэффициенте поглощения βпредельное ≤7·10-3 см-1 и размере примесей ≤ 0,1 мм).

Сделанные выше оценки относятся к зарубежному рынку. Что касается российских потребителей, в настоящее время существует тенденция роста внутреннего российского рынка крупноразмерного FLIR-материала.

Рынок элементов FLIR-качества, если оценивать его с позиций объема –составляет около 20-22 млн. USD. В случае FLIR-применений у селенида цинка существуют конкуренты: менее качественные, но имеющие меньшую стоимость – NaCl, KCl, AgCl, KRS-5, KRS-6.

Основным производителем в мире селенида цинка и оптики на его основе является компания II-VI (Saxonburg, PA). По оценкам годовая производительность ZnSe CVD может достигать 10-15 т.

Региональное распределение потребления ZnSe (CVD) для ИК-техники

Региональное распределение потребления ZnSe (CVD) для ИК-техники

 

Другие производители - Phoenix Infrared (Lowell, MA), Corning (NY), Exotic Electro-Optics (Murrieta CA), Cradley Crystals(USA), Laser Optex (Beijing, China), Ultiquest Technologies (Shanghai, China), Ningbo Yinzhou Huajing Photoelectric Plastic Co. (Ningbo, China). Оценить объем производства китайских производителей не представляется возможным.

Стоимость на рынке заготовки из ZnSe CVD в зависимости от качества составляет от 1,4 до 2,0 USD за грамм. Стоимость оптических компонентов (линз, окон, зеркал) – в 5-10 раз выше. Следует отметить, что исходные материалы, используемые при производстве селенида цинка – селен и цинк (чистотой 99,5-99,9%), составляют не более 2% от стоимости готовой продукции и присутствуют в достаточном количестве, как на российском, так и на мировом рынке.

Основной потребитель продукции на внутреннем рынке – Министерство обороны РФ. Потребность военных приложений в материале демонстрирует рост, и в 2018 г. и последующих, может возникнуть некоторый дефицит на российском внутреннем рынке. Ряд процессов, происходящих на российском гражданском рынке селенида цинка, свидетельствуют о том, что ситуация на нем также меняется - ряд оптико-механических производств, входящих в госкорпорацию «Ростехнологии», занимаются разработкой, FLIR-систем, в частности, тепловизоров. Специалисты оценивают ожидаемые объемы потребления в этом секторе рынка на уровне 5-10 тн в год в ближайшие 2-3 года с дальнейшим ростом. Все это и создает объективные предпосылки развития производства в России. В России в настоящее время несколько компаний занимаются производством CVD-ZnSe и изделий из него: ООО «R’AIN Optics» (г. Нижний Новгород), ОАО «Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения ВНЦ «ГОИ им. С. И. Вавилова» (входит в концерн «Швабе»), Алкор Текнолоджиз (Alkor Technologies), ЗАО «Тидекс» (Санкт-Петербург), ООО «Германий и приложения», ООО «Электростекло», ООО «МакроОптика» (г. Москва).

Группа компаний R'AIN Group запустила под Нижним Новгородом современный завод по производству селенида и сульфида цинка. Данное предприятие образовано на основе нижегородской научно-производственной компании «НН Оптика», что является важным шагом на пути избавления зависимости важнейших узлов высокотехнологического оборудования от зарубежных комплектующих. Мощности предприятия позволяют покрыть 90% потребностей российской оборонной промышленности в данном сегменте и более 30% гражданского сектора.

С днем рождения, транзистор!

19 декабря 2017

В декабре исполнилось 70 лет со дня эпохального — и в этот раз тот случай, когда это утверждение не преувеличение — события. 16 декабря 1947 года в одной из лабораторий корпорации Bell Labs был изобретён транзистор. Без него сегодня не было бы электроники в современном понимании, потому что вся она основана на транзисторах.

Само название «транзистор» (transistor) происходит от слов transconductance (проводимость) и varistor(переменный резистор). Если вкратце, то это радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, в котором с помощью слабого сигнала можно управлять значительным током в выходной цепи.

Бардин, Шокли и...
Развернуть

Само название «транзистор» (transistor) происходит от слов transconductance (проводимость) и varistor(переменный резистор). Если вкратце, то это радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, в котором с помощью слабого сигнала можно управлять значительным током в выходной цепи.

Бардин, Шокли и Браттейн в лаборатории Bell

Создателями первого в мире точечного транзистора стали Джон Бардин и Уолтер Браттейн под руководством Уильяма Шокли. Это был уродливый на вид германиевый брусок с торчащими из него закрученными усиками-электродами. Как именно он действует, в ту пору понимал, очевидно, один только Бардин: выдвинутая им по горячим следам гипотеза об инжекции (испускании) зарядов одним электродом (эмиттером) и их собирании другим электродом (коллектором) была выслушана коллегами в недоуменном молчании. Специалистов можно было понять – подтверждения теоретической правоты Бардина пришлось ждать годы. Хотя само устройство было создано Бардиным и Браттейном, однако Шокли очень активно прорабатывал самую теорию p-n-перехода. И уже в январе 1948-го он довёл до ума теоретическую модель и подал патентную заявку на изобретение плоскостного биполярного транзистора. Это не пошло на пользу взаимоотношениям Шокли с Бардином с Браттейном. А в 1950-м Шокли написал книгу «Теория электронных полупроводников: Приложения к теории транзисторов», которая совсем рассорила изобретателей. Правда, в 1956-м вся троица получила Нобелевскую премию за создание транзистора.

Первый полупроводниковый транзистор на поликристалле германия

Создатели первого транзистора не могли знать всё, на что он окажется способен, но администрация Bell Labs (к ее чести) сразу поняла, что значение этого открытия — огромно, и делала всё от неё зависящее, чтобы об открытии узнали в научных кругах. На 30 июня 1948 года, после выполнения всех патентных формальностей, назначили большую пресс-конференцию для того, чтобы объявить об открытии. Но перед тем, как показать транзистор публике, его нужно было показать военным. Была надежда на то, что военные не станут засекречивать эту разработку, но было понятно, что они могут это сделать. 23 июня Ральф Боун (Ralph Bown – сотрудник лаборатории) показывал транзистор группе офицеров. Он показал кристалл с проводами и то, что он может усиливать электрический сигнал эффективнее, чем массивная вакуумная лампа. Он также рассказал им, что ровно такую же демонстрацию собираются провести через неделю, при этом формально не спросив у них на это разрешения. Военные обсудили этот вопрос между собой после демонстрации, но, в конце концов, никто из них не высказался в пользу засекречивания этой темы. То ли уже из-за собственной недальновидности, то ли в виде дополнительной защиты от посягательств военных было заявлено, что «the transistor is expected to be used primarily in hearing aids for the deaf» («ожидается, что транзистор будет использоваться, главным образом, в слуховых аппаратах для глухих»). В результате пресс-конференция прошла без помех. Журнал New York Times поместил заметку о транзисторе на странице 46 в разделе «Новости радио» после «пространной заметки о возобновлении репортажей некой несравненной мисс Брукс».

Страница рабочей тетради Браттейна. 19 декабря 1947 г.

Эволюция электронных приборов – от лампы до микросхемы

Поэтому нельзя сказать, что транзисторы сразу же перевернули электронику. Bell Labs пришлось немало потрудиться над популяризацией новинки — в мире царствовали радиолампы. В течение нескольких лет создавались и совершенствовались разные конструкции, улучшались характеристики транзисторов, в качестве полупроводника перешли с германия на кремний. В 1949 г. физики W.J. Pietenpol и R.S. Ohl создали первый транзистор из кремния В 1958-м в продажу поступил первый серийный полевой транзистор, в 1959-м был изобретён МОП-транзистор, а в 1964-м на рынок вышли первые МОП-микросхемы. И сегодня они используются в любом приборе сложнее дверного звонка.

Эволюция увеличения плотности размещения транзисторов в микросхеме

Практически все микропроцессоры и чипы памяти сегодня тоже состоят из микросхем на основе транзисторов. И каждый раз, когда вы входите в Интернет, звоните другу, по скайпу связываетесь с родственниками или смотрите на экран тепловизора — для вас трудятся миллиарды (!) крошечных транзисторов в процессорах, модулях памяти и всевозможных вспомогательных микросхемах. В общем, сегодня без транзисторов жизни нет — это фундамент всей современной техники.

С днём рождения, транзистор!

А.В. Наумов, по материалам geektimes.ru

Тепловизор в космосе для мониторинга пожаров. Спутник «Канопус-В-ИК»

13 ноября 2017

Поговорим о разных сферах применения тепловидения. Сегодня – это космос. Хотя в обсуждаемом ниже изделии не используется пока продукция компании ОКБ «АСТРОН», динамика развития тепловидения в нашей стране необычайно важна для создания благоприятной промышленной «экосферы», что, в свою очередь, окажет положительное влияние на всех участников рынка тепловидения. 

2017 год стал для российской космической программы дистанционного зондирования земли весьма важным. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон длин волн, принимаемых съёмочной аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Данные ДЗЗ, полученные с космического аппарата (КА),...

Развернуть

2017 год стал для российской космической программы дистанционного зондирования земли весьма важным. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон длин волн, принимаемых съёмочной аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Данные ДЗЗ, полученные с космического аппарата (КА), характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на КА используется многоканальное оборудование пассивного и активного типов, регистрирующее электромагнитное излучение в различных диапазонах.

Российский космический аппарат с инфракрасной камерой для поиска лесных пожаров «Канопус-В-ИК» передал в 2017 г первые снимки поверхности Земли. Космический комплекс (КК) дистанционного зондирования Земли «Канопус-В» создан в рамках Федеральной космической программы России.

Диапазоны излучений

Диапазоны излучений

2017 год стал для российской космической программы дистанционного зондирования земли весьма важным. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наблюдение поверхности Земли космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры. Рабочий диапазон длин волн, принимаемых съёмочной аппаратурой, составляет от долей микрометра (видимое оптическое излучение) до метров (радиоволны). Данные ДЗЗ, полученные с космического аппарата (КА), характеризуются большой степенью зависимости от прозрачности атмосферы. Поэтому на КА используется многоканальное оборудование пассивного и активного типов, регистрирующее электромагнитное излучение в различных диапазонах.

Областью применения КК «Канопус-В» является обеспечение оперативной информацией подразделений Госкорпорации «РОСКОСМОС», МЧС, Минприроды, Росгидромета, РАН и других ведомств с целью решения задач:

  • мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций по результатам оперативных наблюдений поверхности Земли;
  • обнаружения очагов лесных пожаров, крупных выбросов загрязняющих веществ в природную среду;
  • мониторинга стихийных гидрометеорологических явлений;
  • обновления топографических карт;
  • мониторинга сельскохозяйственной деятельности, водных и прибрежных ресурсов;
  • землепользования;
  • оперативного наблюдения заданных районов земной поверхности.

Для решения указанных задач на КА «Канопус-В-ИК» устанавливается целевая аппаратура в составе многозональной и панхроматической съемочных систем, а также дополнительный прибор — многоканальный радиометр среднего и дальнего инфракрасных диапазонов (МСУ-ИК-СРМ).

Внешний вид аппарата «Канопус»

Внешний вид аппарата «Канопус»

МСУ-ИК-СРМ позволит получать качественно новую информацию за счет более высокого пространственного разрешения и широкой полосы захвата — 2000 км. Но главным достоинством данного прибора является его способность обнаруживать малоразмерные очаги пожара площадью всего 25 м2, что значительно упрощает борьбу с ними.

Спутник был запущен 14 июля 2017 г. с «Байконура», после чего были проведены тестовые включения целевой аппаратуры и высокоскоростной радиолинии передачи информации. «Канопус-В-ИК» предназначен для оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций. Научный центр оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ, входит в холдинг "Российские космические системы") получил и обработал первые снимки, сделанный аппаратурой многоканального радиометра среднего и дальнего инфракрасных диапазонов, установленной на космическом аппарате "Канопус-В-ИК", На первом тестовом снимке удалось зафиксировать тепловые точки на прикаспийских территориях России и Казахстана. Работающая в инфракрасных диапазонах аппаратура "Канопус-В-ИК" способна обнаружить различные тепловые объекты, в том числе и очаги пожаров площадью 25 квадратных метров.

Какие датчики установлены на спутнике и в каких диапазонах излучений работают

Какие датчики установлены на спутнике и в каких диапазонах излучений работают

«Канопус-В-ИК» — второй аппарат в космическом комплексе "Канопус-В". Он предназначен для мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций, в том числе стихийных явлений, обнаружения очагов лесных пожаров, крупных выбросов загрязнений, мониторинга сельскохозяйственной деятельности, природных (в том числе водных и прибрежных) ресурсов, наблюдения заданных районов земной поверхности, картографирования.

Пример ИК-снимка лесного пожара, переданный со спутника

Пример ИК-снимка лесного пожара, переданный со спутника

Космический комплекс «Канопус-В» позволяет получать данные дистанционного зондирования Земли, которые востребованы МЧС России, Министерством природных ресурсов и экологии, Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Российской академией наук, а также коммерческими потребителями оперативной информации.