Выбор оптимальной рабочей температуры фотоприемника в лазерном локаторе утечек метана «Аэропоиск-3М»

Об авторе:

Монтанари Сергей Георгиевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры экспериментальной физики и нанотехнологий, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; smontanari@mail.ru

Аннотация:

В работе представлены результаты экспериментального исследования температурной зависимости основных параметров полупроводниковых фоторезисторов среднего ИК диапазона на основе PbSe. Именно такие фоторезисторы используются в приемном оптическом тракте (λ ~ 3,4 мкм) вертолетных лазерных локаторов утечек метана из магистральных газопроводов «Аэропоиск-3М», разработанных в Тюменском государственном университете. Данные локаторы эксплуатируются в газотранспортных предприятиях ПАО «Газпром» в условиях значительных сезонных температурных перепадов, поэтому изучение влияния изменений температуры на основные параметры фоторезисторов и, в целом, на эксплуатационные характеристики лазерных локаторов утечек метана представляет практический интерес. В работе описана экспериментальная лабораторная установка, предназначенная для исследования зависимости темнового сопротивления, вольт-ваттной чувствительности, спектральной плотности среднеквадратичного напряжения шумов и обнаружительной способности фоторезистора от температуры, приведена методика измерений, представлены полученные экспериментальные результаты и их обсуждение. На основе анализа экспериментальных данных в работе сделан вывод об оптимальном температурном диапазоне работы используемых полупроводниковых PbSe фоторезисторов, лежащим в пределах 5..10°C. Именно при таких температурах достигается максимальное значение обнаружительной способности используемых фотоприемников при сохранении приемлемого быстродействия лазерного локатора утечек метана. Применение системы активной (на основе малогабаритных элементов Пельтье) термостабилизации фотоприемника в пределах указанного температурного диапазона позволит заметным образом улучшить характеристики локатора «Аэропоиск-3М», в частности, повысить стабильность его работы при круглогодичной эксплуатации и увеличить чувствительность обнаружения утечек метана в периоды, характеризующиеся высокой температурой окружающей среды.

Список литературы:

1. Бараночников М. Л. Приемники и детекторы излучений. Справочник / М. Л. Бараночников. М.: ДМК Пресс, 2012. 640 с.
2. Гармонов А. А. Охрана воздушной среды вдоль трасс магистральных газопроводов России / А. А. Гармонов, В. Е. Косицын, С. Г. Монтанари // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в Сибири и на Крайнем Севере». Тюмень, 1995. C. 5-6.
3. Гармонов А. А. Система диагностики лазерного локатора / А. А. Гармонов, А. А. Лямзин, С. Г. Монтанари // Материалы научно-технической конференции «Нефть и газ: проблемы недропользования, добычи и транспортирования», посвященной 90-летию со дня рождения В.И. Муравленко. Тюмень: ТюмГНГУ, 2002.
4. Долгов И. А. 10-летний опыт эксплуатации локатора утечек метана “Аэропоиск-3М” в ООО “Тюментрансгаз” / И. А. Долгов, С. В. Пахтусов, Н. И. Оляницкий, А. А. Гармонов, В. Е. Косицын, С. В. Кузнецов, С. Г. Монтанари // Тезисы докладов 3-й Международной конференции “Диагностика трубопроводов” (21-26 мая 2001, Россия, Москва). Москва, 2001. С. 374.
5. Мухамедзянов Х. Н. Исследование характеристик фоторезисторов на основе гидрохимически осажденных пленок твердого раствора Pb0.902Sn0.098Se / Х. Н. Мухамедзянов, В. Ф. Марков, Л. Н. Маскаева // Физика и техника полупроводников. 2013. Том 47. Вып. 4. С. 551-556. DOI: 10.1134/S1063782613040179
6. Основные характеристики и параметры приемников излучения. URL: http://elib.bsu.by/bitstream/123456789/7675/5/хар%20и%20пар%20прием%20изл.pdf
7. Сак А. В. Состояние и перспективы развития фотоэлектрических и оптоэлектронных компонентов на основе PbSe в ОАО НИИ «Гириконд» / А. В. Сак, С. Б. Бойко, А. Н. Тропин, Н. Э. Тропина // Электронная промышленность. 2014. № 2. C. 99-111.
8. Фотоэлектрические полупроводниковые приемники излучения. URL: http://www.giricond.ru/production/photoelectric/folder_1282852708/
9. Technical Information. SD-12. Characteristics and Use of Infrared Detectors. URL: http://www.slac.stanford.edu/grp/arb/tn/arbvol5/AARD460.pdf