BE1014989A4 - Systeme de surveillance. - Google Patents

Abstract

Système de surveillance (10) avertissant de l'approche d'un missile, conçu pour fonctionner dans la bande d'absorption de l'ozone dans l'ultraviolet.

Description

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  Système de surveillance. 



   La présente invention concerne un système de surveillance, en particulier, mais non exclusivement, un système avertisseur de l'approche d'un missile. 



   Les systèmes avertisseurs de l'approche d'un missile montés dans des aéronefs connus ont une capacité de détection à distance relativement courte et/ou exposent à des difficultés de réfection des échos d'interférence. 



   La présente invention a pour objet un système de surveillance agencé pour détecter un rayonnement ayant une longueur d'onde située dans la bande d'absorption de l'ozone dans l'ultraviolet. 



   Dans le domaine spectral ultraviolet, il existe une absorption intense due à l'ozone atmosphé- rique qui consiste en quelques bandes diffuses suivies d'une bande continue très intense qui s'étend de 200 nm à 300 nm. Au-dessous de 300 nm, la brillance énergétique totale de l'atmosphère est négligeable en comparaison du rayonnement émanant du soleil. 



   La concentration de l'ozone au niveau de la mer est inférieure d'un ordre de grandeur par rapport à celle aux altitudes de 15 à 20 km et la brillance énergétique totale du soleil au niveau de la mer est donc fortement atténuée. Dès lors, si la bande continue de l'ozone au niveau de la mer permet une transmission raisonnable dans la bande passante, un système de détection pourrait fonctionner devant un fond photonique virtuellement noir de façon que la réjection des échos d'interférence ne soit pas une difficulté sensible. 



   L'éclairement énergétique dû aux photons du spectre solaire au niveau de la mer est inférieur à 1 photon par seconde par m2 par nanomètre pour les 

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 longueurs d'ondes entre 232 et 275 nm. Par conséquent, un système doté d'un champ visuel hémisphérique ayant une ouverture collectrice de 1 m2 recevra moins de 1 photon par seconde en provenance du soleil dans cette bande de longueurs d'ondes. Pour qu'un système de détection soit complètement aveugle au soleil, il doit donc comprendre un filtre qui rejette jusqu'à une bande d'arrêt avec une réjection supérieure à 10-18 à 315 nm. 



   De préférence, le système est construit pour détecter un rayonnement ayant une longueur   d'onde   située dans l'intervalle de 232 à 275 nm. Dans cette bande de longueurs d'ondes, les émissions de raies du panache d'échappement d'un missile peuvent être détectées. 



   L'éclairement énergétique dû au soleil à une altitude quelconque dépend de la longueur du trajet optique. Du fait que la concentration majeure en ozone se situe entre 10 et 25 km, les longueurs de trajet optique ne changeront pas significativement jusqu'à ce que le récepteur excède une altitude de 10 km. Par conséquent, l'éclairement énergétique dû au soleil ne se modifiera pas significativement jusqu'à ce que le détecteur excède une altitude de 10 km, au-delà de laquelle il augmente exponentiellement. Dès lors, le plafond opérationnel pour un système détecteur dans l'UV se situera à environ 10 km. 



   Un système de détection dans la bande UV sera plus sensible à la concentration en aérosol qu'un système de détection dans le visible ou l'infrarouge. 



  Ceci est une conséquence physique de l'augmentation de la diffusion aux longueurs d'ondes décroissantes. Aux altitudes supérieures au niveau de la mer et jusqu'à 10 km (où l'atmosphère est plus pure), la distance de détection augmente. Toutefois, au-dessus de 10 km, la concentration en ozone augmente rapidement et la 

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 transmission tombe au-dessous de celle au niveau de la mer. 



   Lors de la conception de tout système de détection, il faut considérer la magnitude des sources émissives que le système doit détecter. La principale source de rayonnement dans cette bande de longueurs d'ondes UV a son origine dans les produits de combustion chauds existant dans le panache d'échap- pement d'une fusée. Le rayonnement de ces produits est principalement d'origine moléculaire, mais des niveaux électroniques sont excités et donnent lieu à une émission plus faible dans le visible et l'ultraviolet. 



  Réciproquement, la zone de réaction d'une flamme d'échappement peut contenir des concentrations élevées en espèces excitées électroniquement actives dans l'UV moyen. 



   Il est important d'établir une coupure nette de façon que seul le ravonnement dans une bande de longueurs d'ondes déterminée au préalable soit détecté, parce que le système serait sinon ébloui par le rayon- nement solaire. De préférence, le système comprend donc un filtre qui assure une coupure nette à chaque extré- mité d'une bande de longueurs d'ondes sélectionnée. Le filtre peut comprendre une fenêtre d'entrée, par exemple faite d'une substance à base d'un polymère propre à donner un filtre de coupure aux petites longueurs d'ondes. 



   Une forme de réalisation de la présente invention, est décrite ci-après avec référence au dessin annexé, qui est une représentation schématique d'un système de surveillance. 



   Un système de surveillance, indiqué dans l'ensemble en 10, comprend un miroir balayeur 12 relié à un moteur d'entraînement 14, de façon qu'il puisse balayer en élévation et en azimut,   @n   système télesco- 

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 pique indiqué en 16 et un tube photoélectrique 18. Le tube photoélectrique 18 comprend une cathode 20 en tungstène et une anode 22, dans une chambre sous vide. 



  Une petite quantité d'un gaz inerte peut être admise dans la chambre pour assurer l'amplification. La partie antérieure 24 de la photodiode 18 est formée d'un verre de quartz, par exemple du Corning 9720 ou du Corning 9700, de manière à constituer une fenêtre qui ne transmet que le rayonnement ayant une longueur d'onde supérieure à une valeur choisie, par exemple 232 nrn. 



   La cathode en tungstène répond uniquement à un rayonnement ayant une longueur d'onde inférieure à une valeur choisie, par exemple 275 nm, de sorte que le système 10 fonctionne dans la bande ultraviolette de 232 à 275 nm. En service, lorsqu'un potentiel est appliqué entre la cathode 20 et l'anode 22 et lorsque du rayonnement ultraviolet de cette longueur d'onde atteint la cathode 20, par exemple en conséquence des émissions de raies du panache d'échappement d'un missile, des électrons sont émis par la cathode 20 et vont vers l'anode 22, créant ainsi un signal qui est transmis à des composants de traitement de signaux (non représentés). 



   L'ionisation du gaz inerte produit une ampli- fication du courant photoélectrique initial. La distance entre les électrodes et la pression du gaz étant correctes, une ionisation en avalanche est provoquée par l'émission d'un seul électron, de sorte que le tube peut être conformé pour avoir une forte amplification. 



   La réponse spectrale aux petites longueurs d'ondes dépend du choix de la matière pour la fenêtre du tube photoélectrique. De nombreux colorants et polymères et verres à base de quartz manifestent une 

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 modification rapide de la longueur d'absorption avec la longueur d'onde. 



   La réponse spectrale du dispositif aux grandes longueurs d'ondes dépend du travail de sortie du métal qui constitue la photocathode. L'allure à laquelle la réponse diminue à mesure aue la longueur d'onde augmente dépend des distributions des électrons de valence parmi les niveaux d'énergie du métal. Au zéro absolu, les électrons occupent ces états jusqu'au niveau de Fermi. Dans ce cas, un électron n'est pas émis par la surface avant qu'un photon incident ait une longueur d'onde plus courte que la longueur d'onde de coupure. Le tungstène et le cuivre avec des longueurs d'ondes de coupure de 273 et 281 nm, respectivement, sont considérés comme étant les métaux de cathode les plus appropriés pour cette bande passante.

   Des facteurs qui doivent être considérés pour la conception de la cathode sont notamment l'effet de la température sur la réponse spectrale et sur son rendement quantique. 



   Un système de surveillance de ce type peut être utilisé dans un dispositif aéroporté avertisseur de l'approche d'un missile pour donner la capacité de surveillance du champ de bataille et n'est pas rendu inopérant par les échos d'interférence, du fait que les sources solaires du rayonnement ultraviolet dans la bande de longueurs d'ondes de travail sont absorbées par la couche d'ozone. Ce système offre donc à cet effet des avantages sur les systèmes infrarouges dans lesquels les interférences thermiques constituent un inconvénient majeur. 



   Un système de surveillance conforme à la présente invention peut être muni d'un détecteur UV pointé vers le bas et d'un détecteur infrarouge pointé vers le haut.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS 1.- Système de surveillance conçu pour détecter un rayonnement ayant une longueur d'onde située dans la oande d'absorption de l'ozone dans l'ultraviolet.
2. 2. - Système de surveillance suivant la reven- dication 1, conçu pour détecter un rayonnement ayant une longueur d'onde située dans l'intervalle de 232 à 275 nm.
3. 3. - Système de surveillance suivant la reven- dication 1 ou 2, comprenant un filtre pour assurer une coupure nette à chaque extrémité d'une bande de longueurs d'ondes choisie.
4. 4. - Système de surveillance suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un tube photoélectrique.
5. 5. - Système de surveillance suivant la reven- dication 4, dans lequel le filtre comprend une fenêtre d'entrée sur le tube photoélectrique.
6. 6. - Système de surveillance suivant la reven- dication 5, dans lequel la fenêtre d'entrée est faite d'une substance à base d'un polymère propre à donner un filtre de coupure aux petites longueurs d'ondes.
7. 7. - Système de surveillance suivant la reven- dication 4, dans lequel la cathode du tube photo- électrique agit comme filtre de coupure aux grandes longueurs d'ondes.
8. 8. - Système de surveillance suivant la reven- dication 7, dans lequel la cathode est faite de tungstène ou de cuivre.