Orientador: Ioshiaki Doi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neli_RobertoRibeiro_D.pdf: 20995056 bytes, checksum: 0072f9af377dc8c222632b4d9608b5b0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a fabricação e caracterização de sensores térmicos descritos como bolométricos, que são dedicados a detecção da radiação infravermelha distante. Estes sensores são construídos a partir de técnicas de microfabricação, utilizando filmes finos seletivos a corrosão úmida. Estas microestruturas mecânicas são formadas sobre laminas de silício a partir de um ataque químico úmido sobre a superfície da mesma. Como estas estruturas são obtidas utilizando-se técnicas convencionais de fabricação de circuitos integrados, torna-se possível a integração monolítica de circuitos eletrônicos e dispositivos mecânicos, permitindo o desenvolvimento de microssistemas integrados. O ouro poroso ou "ouro negro" foi estudado e caracterizado, sendo utilizado como absorvedor de radiação e apresentou neste trabalho índices de absorção superiores a 80%. Foi desenvolvido também um processo para integrar este filme ao dispositivo. O silício policristalino, submetido a dopagem de boro, foi desenvolvido para se obter valores de TCR próximos a -2%K-1 e resistências abaixo de 1k'ômega'. Finalmente, foram desenvolvidos os layouts, fabricadas e testadas as microestruturas de diversas geometrias, como pontes, vigas, membranas, espiras, entre outras. Os dispositivos bolométricos testados apresentaram TCR de -2,54%K-1 , um tempo de resposta de aproximadamente 2 ms, uma responsividade de 0,35 V/W e uma detectividade específica de 6,04.109 mHz1/2W-1, quando submetido a uma radiação de 0,85 THz / Abstract: This work has as a main goal the fabrication and characterization of thermal sensors, described as bolometrics, which are dedicated to detection of far infrared radiation. These sensors are fabricated using microfabrication techniques and the thin films are selectives to wet etching. These mechanical microstructures are formed on silicon wafers using a surface wet etching. As these structures are obtained using conventional techniques for CI's manufacturing, it becomes possible perform a monolithic integration of electronics and mechanical devices, allowing the integrated microsystems development. The porous gold or "gold black" used as a radiation absorber, was studied and characterized, and this study showed absorption index greater than 80%. Was developed a process to integrate this film to device. The doped polycrystalline silicon was performed to obtain TCR values near to -2% K-1 and resistance less than 1k'omega'. Finally, the layouts are designed, performed and tested the microstructure of various geometries such as bridges, beams, membranes, coils, among others. The devices tested presented TCR about -2.54% K-1, a response time of approximately 2 ms, responsivity about 0.35 V / W and specific detectivity about 6.04x109 mHz1/2W-1 when subjected to a 0,85 THz radiation / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Alexandre Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T06:36:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_ArlineMaria_D.pdf: 17701586 bytes, checksum: b5160ad894463745fdeea0dae1f71065 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta importantes informações sobre tecnologia THz, atualmente considerada um desafio tecnológico e estado da arte em diversas áreas de desenvolvimento. Com o objetivo de formar um sistema imageador THz, ainda indisponível comercialmente, foram dispensados esforços em diferentes frentes. Câmeras para o infravermelho médio (8 ¿ 14 µm) foram adquiridas, caracterizadas e testadas, com resultados relevantes e inéditos em Física Solar, aplicação considerada para este trabalho. Filtros de malha ressonante para diversas bandas na região THz (centrados em 0,4, 0,67, 0,85, 2, 4 e 8,5 THz) foram projetados, fabricados e testados exibindo excepcional resposta. E finalmente um primeiro protótipo imageador foi montado acoplando os filtros de malha ressonante a câmera IV sem sua óptica original de germânio. As primeiras imagens THz de uma resistência aquecida é apresentada, provando a funcionalidade do conceito original. Os desenvolvimentos e estudos aqui apresentados estarão contribuindo para dois experimentos espaciais recentemente propostos, DESIR ( Detection of Solar eruptive Infrared Radiation) e SIRA (Submillimeter-wave to InfraRed solar Activity emissions), prevendo a utilização de sistemas THz em observações de transientes em plasmas ativos solares em diferentes freqüências, a partir do solo e no espaço / Abstract: This work presents important information on THz technology, currently considered a technological challenge and state of the art in different areas of development. To form a THz imaging system, still unavailable commercially, efforts in different fronts had been excused. Cameras for medium IR (8 - 14 µm) had been acquired, characterized and tested, with excellent and unknown results in Solar Physics, application considered for this work. Filters of resonant metal mesh for diverse bands in the THz region (centered in 0,4, 0,67, 0,85, 2, 4 and 8,5 THz) had been projected, manufactured and tested showing excellent results. Finally a first imaging system was mounted connecting the filters of resonant mesh to the IR camera without its original optics of germanium. The first THz images of a warm resistance are presented, proving the functionality of the original concept. The developments and studies presented here will contribute for two space experiments recently considered, DESIR ( Solar Detection of eruptive Infrared Radiation) and SIRA ( Submillimeter-wave you the solar InfraRed Activity emissions), requiring the use of THz systems for observations of transient in solar active plasmas in different frequencies, from the ground and in the space / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Este trabalho apresenta a pesquisa e desenvolvimento de algoritmos de pré-processamento digital de imagens para câmeras térmicas não refrigeradas na faixa espectral do infravermelho distante. O estudo de câmeras infravermelhas é uma questão estratégica, uma vez que tem aplicações militares, civis e científicas. Este trabalho define a concepção e implementação de algoritmos de pré-processamento de imagem necessários para obter imagens com baixo ruído e alto contraste, tais como: correção de não-uniformidade, substituição de pixels defeituosos, geração de histograma, aumento de contraste e processamento de saída do pixel, com taxa de 30 quadros por segundo, utilizando detector não-resfriado com matriz de plano focal de 320 x 240 pixels. Neste trabalho todos os algoritmos foram implementados em software para se obter resultados rapidamente e, assim, facilitar a validação dos códigos. Foram gerados resultados de caracterização eletro-óptica do sistema montado com indicação das principais figuras de mérito que norteiam o estudo desta tecnologia, tais como: componentes de ruído tridimensionais, potência equivalente de ruído, responsividade e relação sinal-ruído. Os resultados indicam que os algoritmos de pré-processamento de imagem propostos aumentam a qualidade da imagem a ser exibida, e os resultados das figuras de mérito calculadas sobre o vídeo digital mostram que todas as métricas apresentaram resultados satisfatórios. / This work aims to present the research and development of digital image processing algorithms for uncooled LWIR thermal camera in Brazil. The study of an infrared thermal camera is a strategic issue since that has more and more applications in military, judicature, rescue, industry, hospital and science areas. This work describes the design and implementation of all image-processing algorithms required to obtain high-performance images with low noise and high contrast, such as: functions for non-uniformity correction of sensor deficiencies, dead-pixel replacement algorithms, histogram generation, contrast enhancement methods and output pixel processing with frame rate of 30 frames per second based on 320 x 240 Uncooled Focal Plane Array (UFPA). In this work all algorithms was implemented in software to get results quickly and to facilitate the validation of computer codes. There are some results of electro-optical characterization on the assembled system, indicating the main figures of merit that guide the study of this technology, such as: 3D noise components, noise equivalent power (NEP), signal transfer function (SiTF) and noise equivalent temperature difference (NETD). The results indicate that the proposed imageprocessing algorithms increase the quality of the corrected image, and the test results through the digital video of the infrared camera show that all metrics are in accordance with its nominal value.

Este trabalho apresenta a pesquisa e desenvolvimento de algoritmos de pré-processamento digital de imagens para câmeras térmicas não refrigeradas na faixa espectral do infravermelho distante. O estudo de câmeras infravermelhas é uma questão estratégica, uma vez que tem aplicações militares, civis e científicas. Este trabalho define a concepção e implementação de algoritmos de pré-processamento de imagem necessários para obter imagens com baixo ruído e alto contraste, tais como: correção de não-uniformidade, substituição de pixels defeituosos, geração de histograma, aumento de contraste e processamento de saída do pixel, com taxa de 30 quadros por segundo, utilizando detector não-resfriado com matriz de plano focal de 320 x 240 pixels. Neste trabalho todos os algoritmos foram implementados em software para se obter resultados rapidamente e, assim, facilitar a validação dos códigos. Foram gerados resultados de caracterização eletro-óptica do sistema montado com indicação das principais figuras de mérito que norteiam o estudo desta tecnologia, tais como: componentes de ruído tridimensionais, potência equivalente de ruído, responsividade e relação sinal-ruído. Os resultados indicam que os algoritmos de pré-processamento de imagem propostos aumentam a qualidade da imagem a ser exibida, e os resultados das figuras de mérito calculadas sobre o vídeo digital mostram que todas as métricas apresentaram resultados satisfatórios. / This work aims to present the research and development of digital image processing algorithms for uncooled LWIR thermal camera in Brazil. The study of an infrared thermal camera is a strategic issue since that has more and more applications in military, judicature, rescue, industry, hospital and science areas. This work describes the design and implementation of all image-processing algorithms required to obtain high-performance images with low noise and high contrast, such as: functions for non-uniformity correction of sensor deficiencies, dead-pixel replacement algorithms, histogram generation, contrast enhancement methods and output pixel processing with frame rate of 30 frames per second based on 320 x 240 Uncooled Focal Plane Array (UFPA). In this work all algorithms was implemented in software to get results quickly and to facilitate the validation of computer codes. There are some results of electro-optical characterization on the assembled system, indicating the main figures of merit that guide the study of this technology, such as: 3D noise components, noise equivalent power (NEP), signal transfer function (SiTF) and noise equivalent temperature difference (NETD). The results indicate that the proposed imageprocessing algorithms increase the quality of the corrected image, and the test results through the digital video of the infrared camera show that all metrics are in accordance with its nominal value.