НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ — В ТРАДИЦИЯХ ИНСТИТУТА

В текущем году исполняется 30 лет Конструкторско-технологическому институту прикладной микроэлектроники СО РАН (КТИ ПМ СО РАН), ведущему свою историю с 1974 года. Именно тогда, в далеком 1974 году были заложены основы и традиции института, когда на Опытном заводе Сибирского отделения был создан Отдел главного конструктора «в целях сокращения сроков внедрения новых приборов для научных исследований, разрабатываемых институтами СО АН СССР и изготавливаемых Опытным заводом». (Распоряжение Президиума СО АН СССР за № 15000-524 от 3.07.1974 года).

Об институте в целом — его истории и некоторых разработках разных лет корреспонденту «НВС» рассказал директор КТИ ПМ, к.т.н. Петр Васильевич ЖУРАВЛЕВ.

Ядром нового отдела стала группа молодых талантливых сотрудников, откомандированных Институтом физики полупроводников. Научное и методическое руководство осуществлял старший научный сотрудник института Константин Константинович Свиташев. Затем в 1980 году на базе Отдела было создано СКТБ специальной электроники и аналитического приборостроения (СКТБ СЭиАП), руководство которым было поручено д.ф.-м.н. К. Свиташеву, в последующие годы: чл.-к. АН СССР, директор ИФП, зам. председателя Сибирского отделения.

Первыми разработками были: эллипсометр ЛЭФ-3 (выполнено совместно с ИФП) и высокоточный регулятор температуры ПИТ-1 (Институт неорганической химии). После разработки конструкторской и технологической документации и было освоено производство на Опытном заводе. Изготовлено и поставлено по договорам 32 эллипсометра ЛЭФ-3 — оптико-электронного прибора с уникальными характеристиками по точности измерения толщины диэлектрических слоев (1-2 A), и около 40 высокоточных регуляторов температуры (дельта Т = 0,1 К). Конструкторская документация на эллипсометр и регулятор температуры была передана на Феодосийский приборостроительный завод, где совместными усилиями наладили серийное производство. Было выпущено свыше трехсот эллипсометров и около пятисот регуляторов температуры.

Зам. директора к.ф.-м.н. Эдуард Демьянов

В эти же годы совместно с Институтом физики полупроводников при существенном финансировании ряда отраслевых организаций и предприятий был выполнен большой комплекс работ по созданию многокамерных сверхвысоковакуумных установок молекулярно-лучевой эпитаксии полупроводниковых соединений, в том числе сверхрешеток или структур с квантовыми ямами. По конструкторской и технологической документации разработанной СКТБ было освоено изготовление на Опытном заводе установок «Катунь». СКТБ СЭиАП обеспечивало сопровождение производства и пусконаладочные работы, в том числе у заказчиков. Было изготовлено и поставлено заказчикам, в том числе зарубежным, тридцать установок типа «Катунь».

За разработку эллипсометрических приборов и их серийное освоение совместно с ИФП и рядом отраслевых организаций, сотрудникам института присуждена премия Совета министров СССР (1984 г.). За разработку и выпуск установок молекулярно-лучевой эпитаксии также с ИФП и отраслевыми организациями была присуждена Государственная премия РФ (1995 г.)

Зам. директора к.т.н. Виктор Федоринин

Все СКБ и СКТБ Сибирского отделения были хозрасчетными. Это требовало уметь, во-первых, четко работать с самого разного рода заказчиками и делать для них современные приборы, к тому же практически готовые к серийному освоению, а, во-вторых, элементарно уметь зарабатывать средства на свою текущую деятельность в соответствии со статусом хозрасчетного подразделения академии наук. В СКТБ СЭиАП был создан базовый отдел стандартизации (по решению Президиума СО АН СССР). В КТИ ПМ фонд всех необходимых государственных стандартов и нормативных документов, в том числе отраслевых, поддерживается по сей день. Соответственно, все научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы выполнялись и выполняются по требованиям государственных, в том числе военных, стандартов.

В самом начале перестройки Валентин Афанасьевич Коптюг принял дальновидное решение о преобразовании СКБ и СКТБ в конструкторско-технологические институты, которым было выделено, хоть небольшое, бюджетное финансирование. Мудрость этого решения подтвердило время. Была исключена возможность приватизации КБ, поддержан конструкторский, технологический и производственный потенциал, а главное, в самые трудные годы удалось сохранить основные рабочие коллективы.

КТИ ПМ СО РАН имеет статус научного учреждения с 1990 года, необходимые аккредитационные и регистрационные документы, лицензии и сертификаты, дающие право на выполнение НИР и ОКР и изготовление малых партий приборов для самых взыскательных заказчиков.

Зав. отделом Сергей Лепин

В соответствии с Уставом основными направлениями деятельности института являются: тепловидение, ночное видение, спектрорадиометрия, контрольно-измерительная аппаратура, научное приборостроение.

КТИ ПМ по государственным контрактам и хозяйственным договорам с заказчиками проводит научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию, изготовлению и поставке малых партий оптико-электронных систем и приборов различного назначения, в том числе двойного применения.

Это — телевизионные, низкоуровневые телевизионные и тепловизионные системы и приборы, в том числе комплексированные двухспектральные, созданные с использованием современной элементной базы. Эти приборы и системы, работающие в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра, могут использоваться для дистанционного мониторинга теплового состояния различных гражданских и промышленных объектов, для всевозможных охранных систем, для инструментального контроля границы, для мониторинга за высоковольтными линиями и подстанциями и т.д.

Отличительной особенностью работ, выполняемых институтом, является системный подход к решению поставленной задачи. Необходимо проанализировать задачу от реально наблюдаемой сцены до оператора, который будет анализировать на мониторе изображение, полученное с помощью разрабатываемых приборов и принимать соответствующее решение. Комплексный анализ номенклатуры наблюдаемых объектов, их спектроэнергетических и пространственно-энергетических характеристик, оценка фоновых нагрузок, условий применения и эксплуатации, учет времени суток, состояния атмосферы, погодных условий — позволяют оптимизировать характеристики будущей оптико-электронной системы и обеспечить максимальные возможности наблюдения объектов, выбрать оптимальный спектральный диапазон для решения конкретной задачи, два или три спектральных диапазона с комплексированием изображений, либо на инструментальном уровне, либо в электронике.

НИР и ОКР выполняются институтом в тесном сотрудничестве с Институтом физики полупроводников, Институтом теплофизики, Институтом оптики атмосферы, Институтом автоматики и электрометрии и другими.

Инженер-конструктор Дмитрий Алантьев

Фактически, базовым вузом для КТИ ПМ является СГГА, факультет оптико-электронных приборов. Ведущие специалисты, заведующие отделами, часть руководства института — воспитанники НИИГАиКа (Сибирская геодезическая академия). Ежегодно в институте проходят стажировку, выполняют курсовые проекты, дипломные работы 8-12 студентов СГГА, принимаются на работу 4-6 выпускников СГГА. По возможности институт помогает молодым специалистам в получении места в общежитиях СО РАН, в приобретении жилья для семейных. В аспирантуре СГГА проходят обучение сотрудники института (в настоящее время два аспиранта и три соискателя), в 2003 году защищена кандидатская диссертация. Ежегодно с научно-исследовательским сектором СГГА выполняются государственные контракты и хозяйственные договора.

КТИ ПМ имеет опытное производство, обеспечивающее изготовление подавляющего большинства узлов и модулей оптико-электронных систем. По результатам сквозного машинного проектирования, моделирования и оптимизации изготавливаются объективы на диапазоны от ультрафиолетового до инфракрасного, осуществляется просветление линз, изготавливаются всевозможные фильтры, в том числе охлаждаемые до криогенных температур и целый ряд других оптических элементов. Изготавливаются все корпусные и конструктивные детали, необходимая технологическая оснастка для сборки, юстировки и испытаний, монтаж и настройка электронных плат с системами регистрации и обработки видеосигналов как в аналоговом, так и цифровом виде. Фактически, имеющееся опытное производство обеспечивает замкнутый цикл изготовления малых партий оптико-электронных приборов и систем.

В числе наиболее востребованных разработок института следует назвать ночные визиры с улучшенными характеристиками, ночные телевизионные и тепловизионные визиры, двухспектральные телевизионные системы, ночные камеры наблюдения с дальностью действия до 1000 метров, в том числе с активно-импульсной подсветкой. Одной из важнейших разработок института последнего времени является полноформатный тепловизор высокой четкости, позволяющий вести наблюдение и опознавание объектов на больших дальностях в больших углах обзора. Главным отличием тепловизионных приборов является их работа по собственному излучению наблюдаемых объектов, что обеспечивает их обнаружение в сложных погодных условиях, при естественном и искусственном задымлении, независимо от времени суток, за растительностью, за камуфляжными сетками. Крайне актуально применение различных тепловизионных приборов подразделениями МЧС при поисках пострадавших при проведении спасательных работ, при проведении антитеррорестических операций, для охраны наиболее важных объектов, для мониторинга за тепловым состоянием объектов жилищно-коммунальных и особо опасными промышленными объектами.

Ряд разработок оптико-электронных систем института выполнен на импортных фотоприемных устройствах и электронных компонентах, однако, при этом учитывается и корректируется предстоящее импортозамещение на элементную базу, разрабатываемую российскими организациями и предприятиями.

Особо следует отметить двухспектральный прибор «Зебра», объединяющий в себе достоинства телевизионного и тепловизионного приборов. На привычное телевизионное изображения, понятное каждому, накладывается тепловое изображение наблюдаемого объекта, окрашенное в красный цвет с соответствующей градуировкой по интервалу допустимых температур. При этом все места с превышением допустимых температур будут выделены. Прибор обеспечивает диагностику теплового состояния объектов, дистанционное обследование электроподстанций, распределительных щитов без отключения электроэнергии, и множества других объектов тепло- и электроэнергетики.

Важное значение уделяется в институте традиционной области работы — оптико-поляризационным датчикам, их совершенствованию и разработке приборов на их основе. Это эллипсометрический датчик, тензодатчик, тензометр, пинометр. Пинометр — это гибкий механический зонд, обеспечивающий оперативное измерение прочности горных пород в приконтурных массивах горных выработок, в технологических скважинах малого диаметра. Области применения — горнодобывающая промышленность, промышленность и гражданское строительство. В настоящее время пинометр проходит сертификацию, потребность — до 1000 штук только по сибирскому региону. Эллипсометрический датчик предназначен для невозмущающего контроля в составе технологических установок для нанесения диэлектрических, полупроводниковых и металлических пленок в процессе нанесения («in situ»), на его базе может быть создана АСУ процессом нанесения. С использованием оптико-электронных датчиков создано несколько модификаций тензодатчиков и тензометров высокой точности. В настоящее время в рамках интеграционных проектов совместно с биохимиками интенсивно ведутся работы по созданию адсорбционного анализатора биополимеров.

В последние три года выполнен цикл исследований по созданию технологии изготовления микроакустических приемников теплового излучения. Исследования завершились созданием макетного образца приемной матрицы с оптическим считыванием информации, когда практически осуществляется преобразование инфракрасного (до террагерцового) излучения непосредственно в видимый диапазон без преобразования сигналов в электрические с применением промежуточных кремниевых мультиплексоров. Эти микроакустические приемники теплового излучения являются альтернативой широко применяемым в настоящее время болометрическим фотоприемным устройствам, но более простыми и дешевыми в изготовлении.

В общем, подводя итог, говорить о наших новых разработках можно долго, за каждым прибором многое стоит: и все они по-своему интересны. И, надо отметить, наши работы оцениваются весьма высоко как военными, так и гражданскими специалистами.

Подготовил Д. Федорцев, «НВС».
Фото В. Новикова
и из архива института.

стр. 4