亚豪米波长摄像机制造技术

一种用于毫米和／或亚毫米辐射的成像设备，它包括至少一对基片，其中至少一个基片在至少一个表面上被以限定至少一个辐射检测器的图案而形成图案，每个辐射检测器包括：　　　　一个适于接收毫米和／或亚毫米电磁辐射的天线；　　　　一个与所述天线耦合的、与一个延伸穿过一个基片连接到一个信号输出端上的通路进行通信的混频器信道，一个包括一些滤波器的混频器安装在这个混频器信道内，用来根据所述天线所接收的所述辐射提取一个中频信号；以及　　　　一个与所述混频器耦合的、具有一个与一个本机振荡器连接的信号输入端的波导结构。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】亚毫米波长摄像机
本专利技术涉及亚毫米波长成像设备，特别然而并非只涉及使用单个或多个外差式检测器的环境温度摄像机。
技术介绍
兆兆赫电磁波频谱包括无线电波和光波的频率范围，因此对兆兆赫辐射的检测用到了光波和无线电波的混合技术。由于对在兆兆赫频率成像所需的各个部件的尺寸的限制，兆兆赫成像系统的成本通常过高。然而，由于许多在可见光谱区不透明的物质对于兆兆赫波就成为透明的，兆兆赫频率长时间地被认为对于成像可能是非常有用的频率。特别是，兆兆赫频率的成像器适合于对地球表面的成像，因为诸如雾之类的大多数气象条件对于兆兆赫波是透明的。这还使兆兆赫成像器成为一个例如在恶劣天气中驾驶飞机或陆地车辆时可能有用的成像设备。许多物质对兆兆赫频率透明还被认为保安的有用工具。大多数值得注意的衣物在这些频率成为透明的，这使藏在衣物下的武器可以看得很清楚和确定在卡车和货车的篷内人的位置。此外，由于人体在这些频率上辐射，因此兆兆赫辐射还被认为例如在早期的皮肤癌检测中的潜在有力诊断工具。此外，兆兆赫成像也已应用于化学和食品工业，例如检测一个或多个各在这些频率具有不同的辐射/反射特性的成分。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能检测小功率无源兆兆赫辐射和在环境温度下工作在亚毫米(即兆兆赫)和/或毫米波段的成像设备。因此，本专利技术提供了一种用于毫米和/或亚毫米辐射的成像设-->备，它包括至少一对基片，其中至少一个基片在至少一个表面上被以限定至少一个辐射检测器的图案而形成图案，每个辐射检测器包括：一个适于接收毫米和/或亚毫米电磁辐射的天线；一个与所述天线耦合的、与一个延伸穿过一个基片连接到一个信号输出端上的通路进行通信的混频器信道，一个包括一些滤波器的混频器安装在这个混频器信道内，用来根据所述天线所接收的所述辐射提取一个中频信号；以及一个与所述混频器耦合的、具有一个与一个本机振荡器连接的信号输入端的波导结构。在一个优选实施例中，这对基片具有将多个天线与各自的混频信道和本机振荡器波导结构组合在一起的图案。此外，这对基片中的一个基片可以在相背的两个表面上形成图案，而这种成像设备可以还包括一个第三基片，在它的一个表面上形成图案，使得这三个基片一起通过它们的图案给定两行天线以及各自的混频信道和本机振荡器波导结构。在另一个优选实施例中，在这些基片上形成使混频信道与本机振荡器波导结构以锐角相交的图案。在一个优选实施例中，成像设备具有多个成像像素，用来增大成像的分辨率和能产生多色图像。本专利技术还提供了一种在一个基片上制造一个三维结构的方法，这种方法包括将多个形成有不同图案的掩模加到基片的一个表面上，相互直接重叠，此后，通过一个掩模蚀刻后除去这个掩模，再对每个剩下的掩模重复这个过程。为了实现这种方法，本专利技术提出了一种制造用于成像设备的基片的过程，这个过程包括下列步骤：在一个基片的一个表面上提供一个第一图案掩模、一个第二图案掩模和一个第三图案掩模，所述第一掩模具有一个与每个辐射检测器的一个具有最深蚀深的第一区域相应的第一图案，所述第二掩模具有一个与所述第一区域和每个辐射检测器的一个具有中间蚀深的第二区域相应的第二图案，而所述第三掩模具有一个与所述第一和第二区域和每个辐射检测器的一个具有最浅蚀深的第三区域相应的图案；-->执行一个第一蚀刻，通过第一掩模的第一图案刻到基本上等于最深蚀深与中间蚀深之差的第一深度；除去所述第一掩模；执行一个第二蚀刻，通过第二掩模的第二图案刻到基本上等于中间蚀深与最浅蚀深之差的第二深度；除去所述第二掩模；以及执行一个第三蚀刻，通过第三掩模的第三图案刻到基本上等于最浅蚀深的一个蚀深。附图说明下面将结合附图举例说明本专利技术的一个实施例，在这些附图中：图1为一个按照本专利技术设计的一个两色兆兆赫摄像机的原理图；图2为图1的兆兆赫摄像机的检测器的放大视图；图3为用于图1的兆兆赫摄像机的波导结构的照相平面视图；图4为图2的波导结构的照相透视图，例示了波导结构的双侧蚀刻情况；图5为图2的波导结构的线路图；以及图6a、6b、6c和6d例示了制造图2和3的波导结构的制造步骤。具体实施方式图1的兆兆赫摄像机1包括一个X-Y平台2，在上面安装有扫描光学系统3、兆兆赫检测器4和处理器5。扫描光学系统3的配置是传统的，包括多个镜子6、7，例如为平面、抛物面或双曲面的。每个镜子6、7可移动地安装在彼此正交轨道8、9上，配置成将来自在固定的样品支架(未示出)上的一个样品的入射辐射引向兆兆赫检测器4。这两个镜子6、7在它们的轨道上相对运动，从而使样品受到正交方向的扫描。这扫描也可以用别的方式实现，例如通过转动或翻动镜子。当然，可以理解，镜子6、7应该对特定的辐射呈现为高反射性的，以便使损耗最小，特别是在对一个样品的无源辐射进行成像的情况，-->因为这样的辐射的功率可能约为10-12W。在图1所示的兆兆赫摄像机的实施例中，两个镜子6、7的运动分别受直线电机10、11控制，这直线电机可以是步进马达，以保证镜子在X-Y平面上精确定位。马达10、11各包括一个连接到处理器5上的数据端口12，用来馈送镜子瞬时位置的数据和接收来自计算机的控制信号。如前面所述，也可以用翻动镜子来进行扫描。兆兆赫检测器4通过中频IF电子电路28与基带电子电路29连接，基带电子电路29有一个与控制器5通信的输出数据端口13。控制器5，优选的是一个传统的桌面或便携式计算机，接收和同步来自检测器4的图像数据和来自马达10、11的驱动器的位置数据，根据数据生成受扫描的样品的图像。为此，可以用一个常用的数据采集软件。这个图像可以在一个屏幕上显示和/或输出给一个打印机，也可以存储为一个常规文件。在图2中，详细地示出了兆兆赫检测器4。它的各个部件制造或安装在一个半导体例如硅结构上，一个例子如图3和4所示。或者，也可以用一个金属结构。检测器4的这些部件包括一个喇叭天线14、波导15、混频器16和本机振荡器馈源17。天线有选择地接收预定频率的电磁辐射(“输入信号”)，波导15连接到混频器16上，混频器16还连接到一个本机振荡器馈电件17，它包括一个波导结构和具有一个用来连接到本机振荡器上的信号输入端。混频器16对本机振荡器输入和信号输入进行外差混频，产生一个中频(“IF”)输出。也就是说，在这个实施例中，IF信号是在检测器内产生的，而不是如图1那样在检测器外产生的。混频器16在一个微带上有一个用来将本机振荡器输入与波导15隔离的第一带通滤波器18和一个起着只允许预先选择的IF输出通过的后挡作用的第二带通滤波器19。由图可见，混频器16配置成基本上与波导15正交。然而，混频器16的轴与本机振荡器馈电件17的轴不是正交的，而是成锐角。这种本机振荡器馈电件17与混频器16成锐角的配置在较宽的带宽上缩小了后部短路长度(back short length)，与较常用的90°配置相比，改善了混频器的混频带宽。此外，这种本机振荡器输入17与混频器16的配置-->特别为在这些频率上的成像系统提供了一个附加效益。它缩小了每个检测器占用的空间，因此可以将这些检测器靠得更近些，从而可以用更多的检测器来改善摄像机的分辨率。所例示的检测器4包括例如十六个独立的喇叭天线，提供一个2色8像素阵列。在兆兆赫频率产生图像所需的检测器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于毫米和/或亚毫米辐射的成像设备，它包括至少一对基片，其中至少一个基片在至少一个表面上被以限定至少一个辐射检测器的图案而形成图案，每个辐射检测器包括：一个适于接收毫米和/或亚毫米电磁辐射的天线；一个与所述天线耦合的、与一个延伸穿过一个基片连接到一个信号输出端上的通路进行通信的混频器信道，一个包括一些滤波器的混频器安装在这个混频器信道内，用来根据所述天线所接收的所述辐射提取一个中频信号；以及一个与所述混频器耦合的、具有一个与一个本机振荡器连接的信号输入端的波导结构。2.如在权利要求1中所述的成像设备，其中所述这对基片的每个基片在至少一个表面上以可组合在一起限定所述辐射检测器的图案形成图案。3.如在权利要求1或2中所述的成像设备，其中所述图案限定了多个辐射检测器。4.如在权利要求1至3的任何一个权利要求中所述的成像设备，所述成像设备还包括至少一个第三基片，所述三个基片限定了两行辐射检测器。5.如在权利要求1至4的任何一个权利要求中所述的成像设备，其中所述混频信道与本机振荡器波导以锐角相交。6.如在权利要求1至5的任何一个权利要求中所述的成像设备，其中所述天线包括一个喇叭天线(14)和一个与所述喇叭天线(14)耦合而且与混频信道以90°的角相交的天线波导(15)。7.如在权利要求6中所述的成像设备，其中所述天线波导偏离喇叭天线轴一个锐角。8.如在权利要求7所述的成像设备，其中所述本机振荡器波导与喇叭天线轴平行。-->9.一种用于制造一个用于按照以上任何一个权利要求所述的成像设备的基片的方法，所述方法包括下列步骤：在一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：达瑞奥·C·卡斯蒂格利昂，路伊萨·迪阿斯，易尼古·艾迪拉乌尔泽因奎，戴维·B·哈斯科特，德里克·简津斯，亚历山大·V·S·B·雷森，亚历克·J·迈克卡尔丹，詹姆斯·P·奥尼尔，乔治·泰尼恩特瓦利纳斯，弗兰克·万·德·瓦特尔，阿尔弗雷德·A·津，彼得·德·玛格特，克里斯·曼，
申请(专利权)人：欧洲空间局，
类型：发明
国别省市：