一種輻射面陣探測器及其掃描線跡圖像探測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于遙感遙測技術領域，主要涉及一種基于納米粉全波段吸收輻射的輻射面陣探測器及其輻射掃描線跡圖像的探測系統，尤其涉及一種基于納米粉全波段吸收轉換成熱輻射再轉換成可見光輻射的面陣探測器的掃描線跡圖像的探測系統，通過掃描線跡圖像中目標輻射圖像的空域-時域信息的解析獲得目標輻射特性、方位、距離與速度。
【背景技術】
[0002]紅外圖像被動偵察系統用于光電預警偵察系統，采用固定安置在轉臺上的紅外面陣(線陣)探測器，轉臺轉動中目標圖像掃過探測面形成目標擺掃圖像，計算機軟件通過對目標擺掃圖像中與擺掃運動方向一致的相關轉換單元的信號卷積，解析目標紅外輻射信息和實時方位參數，獲得目標的方位，其中圖像的分辨率受到紅外探測器的像素數量、像元尺寸和積分時間的限制。
[0003]激光距離選通成像系統，用于對遠處復雜環境中小目標的探測，對近處目標由于激光后向散射在ICCD探測器響應信號的時間常數長，有遲滯拖尾現象，存在距離盲區。
[0004]申請號:201318003797.7《瞬態短脈沖輻射面陣探測器及其制備方法》，公開了一種基于齒合結構鍍鎢膜填充上轉換材料的復合片疊加在面陣CCD探測面的瞬態短脈沖輻射面陣探測器，該探測器吸收短脈沖輻射產生熱輻射，同時熱輻射展寬了脈沖寬度，上轉換材料吸收熱輻射后發射可見光，面陣CCD探測器接收可見光形成對瞬態短脈沖輻射的能量分布圖像；該探測器在凝視成像模式工作時，目標的多重輻射信號疊加輸出，探測器易飽和以及響應信號的遲滯拖尾導致捕獲頻率低，降低了目標的信息量。
[0005]申請號:201210303630.7《激光合束照射與接收系統》，公開了一種基于棱鏡側面薄膜反射、端面入射透過、光學纖維棒和準直鏡的多光束多波段高功率激光合束發射與接收系統，合束激光照射目標，波段選通平面平板反射鏡將照射目標的反射激光/漫反射激光和激光致輻射分束為不同波段的光束，相應波段探測器接收，實現對目標的探測與圖像獲取；該系統需要對多個波段探測光路，且需要多個波段光軸校軸，多個探測器圖像和激光發射時間進行時統處理，解析后獲得目標的方位、距離。
[0006]傳統的遙感遙測(微波雷達、光電雷達)系統采用波(長)段區間、時間區間分段研制偵察系統提高目標信號的信噪比，采用目標紅外擺掃圖像與噪聲特征之間的區別，增加目標信息提取率，基于上述機理的遙感遙測系統，(I)系統龐大、復雜；(2)對于不同偵察環境需要開起相對應的探測系統，操作人員對偵察環境的判斷和探測器切換周期、協調難度加大；(3)發射激光的后向散射、激光電源電磁福射對各個探測系統存在干擾；(4)現有紅外探測器的響應波段窄、像元尺寸大和像素數量小(與CCD探測器比較)。

【發明內容】

[0007]本發明要解決的第一個技術問題是，針對現有遙感遙測系統的波(長)段區間探測的不足，提供一種基于納米粉全波段吸收輻射的輻射面陣探測器。
[0008]本發明要解決的第二個技術問題是，針對現有的激光后向散射對凝視成像干擾的不足，提供一種基于輻射面陣探測器掃描線跡圖像的探測系統。
[0009]為解決上述技術問題，本發明提供的輻射面陣探測器含有輻射轉換片、CCD探測器，所述輻射轉換片緊貼在CCD探測器的探測面上，其特征在于:所述輻射轉換片含有基片、陣列網格、吸收納米粉、上轉換材料納米粉，所述基片是輻射能量能夠透過的薄的光學平板，例如:100 μπι厚度的金剛石片，也可以是SiC或者CaF2薄片，所述陣列網格由附著在基片上的金屬膜層刻蝕出陣列通孔圖案構成，金屬膜層構成通孔的孔壁，基片構成通孔的底，例如:在基片上鍍金膜層，光刻形成方形通孔陣列網格，網格線的線寬小于網格間隔的三分之一，所述陣列網格的網格間隔小于所述CCD探測器分辨率的三分之一，所述吸收納米粉是福射吸收效率高，且比熱高的納米材料，例如:鶴納米粉、鎂納米粉、石墨稀納米粉等，所述上轉換材料納米粉是吸收紅外輻射能量發射可見光的納米粉，所述陣列網格的每個網格通孔的底上依次填充一層吸收納米粉和一層上轉換材料納米粉，構成一個轉換單元，陣列網格上的金屬膜層網格線阻止轉換單元之間的輻射，減少了串擾，每個網格內吸收納米粉微粒層與上轉換材料納米粉微粒層緊密靠近，充分傳遞紅外輻射能量；輻射轉換片吸收目標輻射能量，輻射波段從紫外輻射直到遠紅外輻射及微波輻射，吸收納米粉的溫度升高，發出紅外輻射被上轉換材料納米粉吸收，發射可見光；所述輻射轉換片的網格緊貼在CCD探測器的探測面上，阻止了各個轉換單元之間吸收納米粉微粒與上轉換材料納米粉微粒的串動，確保了輻射面陣探測器的響應靈敏度面均勻性，目標發射/反射/散射的輻射能量穿過輻射轉換片的基片被吸收納米粉吸收，溫度升高，發出的紅外輻射被上轉換材料納米粉吸收，發射可見光，所述CCD探測器接收可見光形成目標圖像，實現對目標輻射圖像的探測；
[0010]本發明還包括采用輻射面陣探測器的掃描線跡圖像探測系統，含有輻射面陣探測器、拋面鏡、掃描驅動臺、激光(微波)照射系統、計算機掃描線跡圖像處理系統，其特征在于:所述輻射面陣探測器的探測面位于所述拋面鏡的焦平面上，接收目標輻射掃描，形成掃描線跡圖像；所述拋面鏡匯聚目標輻射(反射/漫反射)能量，輻射波段從紫外輻射直到遠紅外輻射，且在拋面鏡的焦平面上形成圖像，所述拋面鏡為輻射全反射鏡，例如:鍍金反射鏡；所述掃描驅動臺是受計算機控制以一定速度V/角速度ω的運動平臺，且實時記錄掃描驅動臺的運動軌跡，使目標輻射圖像在輻射面陣探測器的探測面上掃描，掃描線跡輻射能量被輻射轉換片吸收，使得吸收納米粉的溫度升高，發出掃描線跡的紅外輻射圖像，被上轉換材料納米粉吸收，發射掃描線跡可見光圖像，所述CCD探測器接收掃描線跡可見光圖像，實現對目標輻射圖像的探測；所述激光(微波)照射系統在h時刻發射脈沖激光(微波)，照射目標，所述輻射面陣探測器的CCD探測器從h時刻到13時刻接收目標形貌輻射能量和脈沖激光(微波)后向散射輻射能量，由于目標與輻射面陣探測器相對運動，CCD探測器接收到目標掃描線跡輻射圖像和脈沖激光(微波)后向散射掃描線跡輻射圖像，記錄了從h時刻到〖3時刻目標輻射圖像的運動軌跡，掃描過程中，所述輻射面陣探測器始終以未輻照轉換單元接收目標輻射，從而減少了激光(微波)后向散射的影響，其中:目標掃描線跡圖像的長/短表示了目標在掃描方向上的反/正向運動快慢，目標掃描線跡圖像的粗細變化表示了目標姿態變化和距離的遠近，目標掃描線跡圖像的方向變化表示了目標在與掃描線跡垂直方向的運動，t2時刻接收到目標的漫反射脈沖激光(微波)輻射圖像，當t 2小于t 3時，目標漫反射激光(微波)脈沖輻射圖像疊加在目標輻射掃描線跡圖像上，構成目標的激光(微波)輻射掃描線跡圖像；目標掃描線跡圖像記錄了 t1-t3時間間隔內激光(微波)后向散射、目標輻射(散射/反射/漫反射)隨時間延續和空間相對運動的所有輻射信號的變化；所述計算機掃描線跡圖像處理系統采用卷積方法編制圖像復原程序，依據掃描驅動臺的方位和運動速度、