Новосибирск и Новосибирская область: свежие новости, объективный анализ, актуальные комментарии

Российская армия становится более «зоркой» благодаря разработкам новосибирского Института физики полупроводников СО РАН. Продолжаем рассказ об институтах СО РАН в преддверии 125-летия Новосибирска.

Сверхвысоковакуумная установка молекулярно-лучевой эпитаксии «Обь-М».

Ночь. На небе — ни звёзд, ни луны, на земле — ни одного огонька. Кажется, что на многие километры вокруг нет никого. Но стоит поднести к глазам оптический прицел, снабжённый тепловизором, сразу заметно движение метрах в трёхстах, как раз там, откуда ждут приближение врага…

Ни одну современную армию теперь невозможно представить без самых совершенных оптических систем, благодаря которым противник не останется незамеченным. Тем приятнее сознавать, что в оснащении российской армии — от сухопутных войск до военно-морского флота и военно-космических сил — новейшими тепловизорами есть заслуга и учёных Новосибирска, точнее — Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН.

Работа над передовой по тем временам технологией выращивания полупроводников и полупроводниковых плёнок методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) началась в институте в начале восьмидесятых. Суть метода — в сверхвысоком вакууме создаются потоки веществ, которые, попадая на монокристаллическую подложку, начинают «выращивать» на ней тонкую плёнку — тоже монокристаллическую. МЛЭ позволяет вырастить любые полупроводниковые соединения. Установки для этого метода разрабатывались под руководством профессора Сергея Стенина. Около четверти века назад перед учёными была поставлена задача создать с помощью МЛЭ такой материал, который бы очень тонко «ощущал» инфракрасное излучение. Над выращиванием фоточувствительных материалов в ИФП трудились две группы, возглавляемые докторами физико-математических наук Юрием Сидоровым и Юрием Щекочихиным. Первая из них со временем разрослась до целого отдела, где сейчас работают около 60 человек.

Инфракрасное фотоприёмное устройство. Фотоприёмник внутри.

— Мы занимаемся тройным полупроводниковым соединением «кадмий-ртуть-теллур», которое позволяет регистрировать инфракрасное излучение самого широкого спектрального диапазона, — рассказывает заместитель директора ИФП, доктор физико-математических наук Максим Якушев, работавший в группе Сидорова, а ныне возглавляющий лабораторию №15, где разрабатываются фоточувствительные материалы. — Главное свойство фотоэлектроники — ширина запрещённой зоны полупроводника должна быть меньше или равняться энергии кванта света, чтобы поглотить этот квант. Наше тройное соединение хорошо тем, что, меняя соотношение кадмия и ртути, можно менять ширину запрещённой зоны, и в результате материал сможет реагировать на кванты волн любой длины, от видимого излучения до инфракрасных.

В институте отработан замкнутый цикл производства: из выращиваемого материала-полупроводника делается фотоприёмник, помещается в корпус, в филиале ИФП — Конструкторско-технологическом институте прикладной микроэлектроники — на него ставится оптика, приборы для электронной обработки изображений, и на свет появляется новая очередная тепловизионная камера — тот самый столь необходимый для военных элемент вооружения.

— Инфракрасное излучение исходит от любого объекта, и, когда нет солнечного света, через прибор, улавливающий это излучение, мы можем видеть сам объект. И ещё одна особенность тепловидения очень полезна — инфракрасное излучение гораздо сложнее замаскировать. Более того — сама атмосфера Земли в той или иной степени поглощает любые виды излучения. Чем больше расстояние, тем слабее доходит сигнал. Но в атмосфере есть окна прозрачности — излучение с определённой длиной волны атмосфера не поглощает, и эти волны могут идти на бесконечно большое расстояние. Если сделать приёмник, который будет работать на такую длину волны, то объекты мы сможем наблюдать не только в темноте, но и на расстоянии 10 и более километров, — поясняет Максим Якушев.

Современное оружие стремится прежде всего к высокой точности попадания при минимальных производимых разрушениях вокруг — как раз для этого и надо определять местонахождение цели с точностью до метра, чего не добиться без систем технического зрения. Поскольку любой механизм имеет двигатель, который при работе обязательно нагреется и создаст тем самым инфракрасное излучение, то он обязательно станет видимым для тепловизора — будь то летящая ракета, самолёт или наземная техника. Естественно, сейчас основным заказчиком такой продукции являются структуры Министерства обороны, но найти применение она может и на «гражданке». Ведь ориентация в пространстве важна и для используемых в мирных целях беспилотных автомобилей, дронов и других аппаратов, способных двигаться без непосредственного участия человека.

Виталий СОЛОВОВ | Фото из архива ИФП им. А. В. Ржанова СО РАН