Un sensore nello spazio

AEROSPAZIO –

Il sensore Swir InGaAs di Xenics è entrato a far parte della missione spaziale Proba-V dedicata alla mappatura dei pattern di colture e vegetazione sulla superficie terrestre.

Pioniere della tecnologia
infrarossi con una comprovata
esperienza di più di dieci anni, Xenics progetta e
commercializza visori termici, moduli e camere con la
migliore qualità d'immagine per soddisfare le richieste
delle applicazioni R&D più innovative, dell'automazione industriale, della
machine vision, del controllo di processo e della sicurezza ad alte prestazioni. L'azienda offre un
portfolio completo di prodotti basati su sensori lineari e matrici 2D nei range VisNir, Swir,
Mwir e Lwir.
Produttore a integrazione verticale con impianti
di produzione avanzati e in-house
know-how sui rivelatori,
i sistemi e lo sviluppo software,
Xenics offre soluzioni per l'imaging allo stato dell'arte così come progetti personalizzati ottimizzati. La società ha recentemente
confermato il proprio primato nella
fornitura di sensori lineari ad alta risoluzione per applicazioni scientifiche
e industriali di alto profilo. Lo scorso 7 maggio, infatti, tre nuovi sensori Swir
InGaAs di Xenics, gli Xlin-1.7-3000, sono stati lanciati a bordo del satellite Esa
Proba-V per mappare i pattern di colture e vegetazione sulla superficie
terrestre. Oltre alla più alta risoluzione disponibile, il rivelatore di Xenics
offre anche alte velocità di acquisizione e basso rumore.

Un sensore Swir
InGaAs non raffreddato

Introdotto da Xenics allo SPIE
DSS 2013, lo Xlin-1.7-3000 è un
sensore lineare con tecnologia InGaAs che offre più di 3000 pixel di
risoluzione: la più alta sul mercato dei sensori di questo tipo. Grazie all'alta
sensibilità nell'intervallo dello Swir (0,9 - 1,7μm), lo Xlin-1.7-3000
si adatta perfettamente alla missione satellitare del Proba-V (vegetation) che
orbita ad una altitudine di 880 chilometri per acquisire informazioni dettagliate
sul lungo periodo relative ai cambiamenti nei pattern di colture e vegetazione
del pianeta e ad altri parametri vitali per la preservazione della biosfera.

Perfettamente adatto allo spazio

Il nuovo sensore lineare Xenics
Xlin-1.7-3000 è qualificato per le missioni spaziali con 10 krad di radiazione
ionizzante senza perdita di prestazioni specifiche. Il sensore è stato
sottoposto a una campagna di qualificazione completa per gli ambienti ostili,
le radiazioni e la durata di vita secondo le prescrizioni dell'Esa (European
space agency)
. Tre di questi nuovi sensori sono stati montati sul satellite
Proba-V, che è stato lanciato con il nuovo vettore Vega dell'Esa da Kourou
nella Guyana Francese. Subito dopo il lancio il sensore ha incominciato a
trasmettere informazioni preziose sull'ambiente terrestre raccolte
nell'intervallo Swir, immagini raccolte relativamente a una fascia di 2200 km
con una risoluzione centrale di soli 100m. Lo Xlin-1.7-3000 consiste in tre
singole sotto-matrici lineari InGaAs da 1024 pixel, questi ultimi di forma
quadrata di lato 25 μm ciascuno. Queste matrici sono posate meccanicamente in
un contenitore rivestito d'oro e montate su di un substrato di allumina insieme
ai relativi circuiti di read-out. La sovrapposizione di 20 pixel consente
l'affiancamento perfetto delle tre immagini acquisite da ciascuna sotto-matrice
allo scopo di ottenere una singola immagine di 3020 pixel su una lunghezza di
75,5 mm. Il sensore è assemblato in uno speciale package ermetico a 72 pin con
finestra rivestita con trattamento antiriflettente. Opzionalmente è disponibile
in package aperto.

Alta
sensibilità e flessibilità

Con un
fill-factor del 100%, un'efficienza quantica del 75% e una sensibilità regolabile,
il sensore InGaAs non raffreddato Xlin opera a bassissimi livelli di
illuminazione. I tre Roic (Read-out
integrated circuit)
sono
prodotti con tecnologia Cmos da 0,35 μm a topologia Ctia, che consente l'alta
tolleranza alla radiazione necessaria alle applicazioni spaziali. Questi
sensori raggiungono i 12,5 MHz di velocità di acquisizione, che si traduce in
un tempo minimo per linea di 100 μs, ovvero in una frequenza di uscita di 10 kHz.
I Roic sono progettati per la massima flessibilità in modo tale che a bordo
della missione Proba-V, molti dei parametri operativi possano essere
controllati in real-time per adattare le caratteristiche del sensore alle
condizioni specifiche di osservazione, come impostare i migliori valori di
tempo-linea e tempo di integrazione (1μs-1s). I parametri variabili di guadagno
consentono poi all'operatore di fissare la well depth dei pixel che si traduce
in un ampio arco di valori di sensibilità a partire da appena 60 ke- (range
dinamico 60:1) fino a 10 Me- (range dinamico 3200:1). Con queste
caratteristiche la missione Proba-V può adattarsi a tutte le condizioni di
illuminazione, come il giorno e la notte, a tutti gli oggetti di interesse - ghiaccio,
deserto, vegetazione, acqua - e a immagini globali o dettagliate.

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