DE3643692C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tarnung von Objekten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Tarnung von Objekten gegen moderne Aufklärungs- und Sichtgeräte ist eine komplexe Aufgabe. Viele Vorschläge, die sich Teilaspekten dieser Aufgabe widmen, sind bekannt. Im sichtbaren Spektralbereich besteht z. B. die Möglichkeit des Farbanstriches. Im Radarbereich können metallische Objekte, welche einen hohen Rückstreuquerschnitt aufweisen, mit Hilfe von radarabsorbierendem Material abgedeckt werden. Zur Tarnung im Infraroten gegen Wärmebildaufklärung sind unter anderem verschiedene Beschichtungen mit niedrigemittierender Wirkung vorgeschlagen worden.

Aus der DE 28 48 072 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein metallisches Objekt durch Zuschalten einer Mikrowellen­ strahlungsquelle, eines Heizelementes oder einer Antenne - also von aktiven Elementen - in seinem Mikrowellenab­ strahlungsverhalten seiner Umgebung angepaßt wird.

Aus der DE 32 17 977 A1 ist eine Tarnung gegen Wärmebild­ geräte bekannt. Dabei ist das zu tarnende Objekt mit einer Struktur wärmeempfindlicher Sensoren und thermischer Energie­ quellen (Heizmatten) überzogen, die einzeln ansteuerbar sind und das Objekt der Wärmestrahlung des Hintergrundes anpassen.

Die beiden genannten Verfahren haben einen relativ hohen Energieverbrauch.

Aus der DE 34 38 390 A1 ist die Verwendung von elektrisch leitfähigen Polymerisaten zur Absorption von Infrarotstrahlung bekannt. Dazu wird das zu tarnende Objekt mit Folien oder An­ strichen, die diese Stoffe enthalten, beschichtet. Diese Tarnung wirkt nicht im Radarbereich.

Aus der DE-PS 9 65 049 ist ein radarabsorbierender Belag bekannt, bei dem das zu tarnende Objekt mit elektrisch leitfähigen Streifen in definierten Richtungen und Abständen belegt ist. Die Streifen sind so miteinander verbunden, daß sie Kondensatoren bilden, die wiederum zu einem dämpfenden Schwingkreis zusammengeschaltet sind.

Aus der US 33 09 704 ist ein Radarabsorber bekannt, dessen Ab­ sorption über die Änderung der Temperatur oder der magnetischen Permeabilität verändert werden kann.

Die beiden letztgenannten Tarnungen wirken nicht im Infrarot­ bereich.

Unterzieht man diesen Stand der Technik einer kritischen Betrachtung, so sind vor allem zwei Problembereiche zu erkennen:

• 1. Im Wärmestrahlungsbereich ergeben die bekannten niedrigemittierenden Beschichtungen nur eine ungenügende Tarnwirkung.
• 2. Die Tarnmaßnahmen gegen Aufklärungstechniken aus verschiedenen Spektralbereichen sind meist nicht miteinander verträglich, d. h., die meisten Tarnmittel heben sich in ihrer Wirkung bei kombiniertem Einsatz gegeneinander auf.

Der Grund für die ungenügende Situation im thermischen Infrarot (Problembereich 1) liegt darin, daß mit einer niedrigemittierenden Beschichtung zwar die direkte Abstrahlung des Objektes ganzflächig oder fleckenartig vermindert werden kann, für die Erkennbarkeit des Objektes im Wärmebild aber neben dem Emissionsgrad weitere Faktoren, wie Temperatur des Objektes im Verhältnis zum Hintergrund, Reflexionen der Temperaturstrahlung des Vordergrundes oder des Himmels, Konturen des Objektes bzw. des Tarnanstriches etc., maßgebend sind. Nur in ganz speziellen Fällen, z. B. bei sehr heißen Objekten, kann deshalb durch eine Beschichtung mit einem erniedrigten, aber festen Emissionsgrad ein IR-Tarneffekt erreicht werden.

Um eine wirksame Infrarot-Tarnung zu erzielen, sind also Tarnmittel erwünscht, die eine Steuerung des Emissionsgrades und dessen flächenhafter Verteilung zulassen, so daß das Wärmebild des Objektes zu jeder Zeit an die Konturen und die Strahlungsdichte des Hintergrundes angepaßt werden kann.

Der zweite Problembereich, die unzureichende Kompatibilität multispektraler Tarnmittel, ist ebenfalls durch elementare physikalische Zusammenhänge begründet. Die bekannten niedrigemittierenden Beschichtungen arbeiten mit metallischen Substraten oder mit eingelagerten leitfähigen Partikeln, z. B. metallpigmentierte Lacke. Die Metallkomponente bewirkt, daß die Schichtsysteme für elektromagnetische Strahlung allgemein undurchlässig sind und breitbandig eine starke Reflexionswirkung zeigen. Im sichtoptischen Bereich wird die unerwünschte Reflexion üblicherweise mit Hilfe von Farbpigmenten unterdrückt, dies ist jedoch im Mikrowellen- und Radiowellenbereich nicht möglich.

Das bedeutet, daß die bekannten IR-Tarnmittel gegenüber Radaraufklärung keine tarnende Wirkung zeigen oder daß die Entdeckbarkeit eher noch erhöht wird, wenn das Objekt selbst einen geringen Rückstreuquerschnitt besitzt. Die Kombination mit einem radarabsorbierenden Material bietet keine Lösung:
Wird dieses Material hinter der IR-Tarnschicht eingesetzt, hat es keine Wirkung, wird es davor eingesetzt, verliert das IR-Tarnmittel seine Wirkung, da alle bekannten Radarabsorber infrarotundurchlässig sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der das Wärmebild eines Objektes gezielt beeinflußbar und insbesondere an das Wärmebild seines Hintergrundes angleichbar ist, wobei gleichzeitig eine Tarnwirkung oder eine Kompatibilität mit Tarnmitteln in anderen Spektralbereichen gegeben sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Vorrichtung mit den in den Ansprüchen genannten Merkmalen gelöst.

Grundidee ist die Veränderung des Wärmeemissionsgrades durch eine elektrische Steuerung. Dazu ist der zu tarnende Körper mit einer flächenhaften Anordnung von Zellen ausgestattet. Jede Zelle besteht aus einem System dünner Schichten auf einer geeigneten Unterlage, einer Kunststoff-Folie oder einer Platte und einem elektrischen Anschluß. Mit Hilfe elektrischer Spannungssignale können die ε-Werte der Zellen individuell eingesetzt werden, so daß sich in der Gesamtheit der Eindruck eines bestimmten Wärmebildes ergibt, obwohl sich die Zellen auf einem einheitlichen oder einem willkürlichen Temperaturniveau befinden.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich zur Infrarottarnung von Objekten und zur Vortäuschung von Wärmebildkonturen von Objekten, die in Wirklichkeit nicht vorhanden sind, sowie für sonstige Zwecke der Infrarot-Bilderzeugung.

Da die Zellen bei bestimmten Ausführungsformen auch im sichtbaren Bereich ihre Eigenschaften ändern, ist auch eine Tarnung gegenüber optischer Erkennung durchführbar. Der bevorzugte Mechanismus der erfindungsgemäßen ε-Steuerung beruht darauf, daß in der Nähe der Oberfläche eines Schichtsystems die Hochfrequenz-Leitfähigkeit einer Zone durch einen elektrochemischen Mechanismus variiert wird und dadurch eine Änderung des Wärmeemissionsgrades hervorgerufen wird. Die Steuerung der infrarot-optischen Wirkung wird durch zeitliche oder örtliche Veränderung der Dichte freier Elektronen erreicht, und zwar in einer Schichtzone, welche für die Wärmeemission des Systems verantwortlich ist.

Dabei werden zwei Formen der ε-Steuerung unterschieden:

• 1. Reversible Veränderung der aktiven Zone im Bereich hoher elektrischer Leitfähigkeit zwischen einem Zustand mit überwiegendem Absorptionscharakter und einem Zustand mit überwiegendem Reflexionscharakter ("Reflektorsteuerung").
• 2. Reversible Veränderung der aktiven Zone mit Bereich mäßiger Leitfähigkeit (z. B. <10 Ω^-1cm^-1) zwischen einem Zustand mit überwiegendem Absorptionscharakter und überwiegendem Transmissionscharakter ("Absorbersteuerung").

In den Fig. 1 und 2 sind diese beiden Prinzipien dargestellt. Die Grundkonfiguration enthält zur Realisierung der elektrischen Ansteuerung eine IR-transparente Frontelektrode 1 und eine dünne metallische Rückelektrode 2. Dazwischen befinden sich eine ionenleitende Schicht 3, 5 und eine steuerbare Schicht 4, 6. Die beiden Schaltzustände seien mit H (hohe Emission, ε→1) und N (niedrige Emission, ε→0) bezeichnet.

Bei der Reflektorsteuerung der Fig. 1 besteht die steuerbare Schicht 4 im Zustand H aus einem IR-absorbierenden oder -transparenten Material. Die Oberfläche strahlt abhängig von der Zelltemperatur T_Z mit einer Strahlungsdichte L≈εσ · T_Z⁴ (ε→1, σ=Stefan-Boltzmann-Konstante). Einfallende Strahlung aus der Umgebung wird zumindest vom Ionenleiter 3 nahezu völlig absorbiert (gepunktet gezeichnet) und gelangt nicht zum Wärmebildgerät des Beobachters.

Nach dem Schalten in Zustand N wird die steuerbare Schicht 4 hochleitfähig und somit reflektierend. Die Zelle kann keine Eigenstrahlung mehr aussenden (ε→0), die Temperaturstrahlung der Umgebung (auf Temperatur T_U) wird reflektiert, so daß die Abstrahlung nun L≈σ · T_U⁴ wird.

Unter der Annahme, daß T_Z relativ hoch ist (erwärmtes Objekt) und T_U relativ niedrig (Himmelsstrahlung), kann durch diesen Schaltvorgang die scheinbare Temperatur eines Objektbildpunktes (Zelle) gezielt beeinflußt werden. Ähnliche Überlegungen können für andere Temperaturverhältnisse einer Szene angestellt werden. Dabei zeigt sich, daß mit Ausnahme weniger extremer Situationen die Steuerung des ε-Wertes stets eine perfekte Tarnung ermöglicht, d. h., die scheinbare Temperatur des Tarnmittels kann exakt an die tatsächliche Temperatur des Hintergrundes angeglichen werden. Selbst bei den Ausnahmefällen, in denen rechnerisch die perfekte Tarnung nicht gegeben ist, ist ein System mit schaltbarem ε-Wert (H-, N-Zustände) gegenüber einer Fläche mit einem beliebigen festen ε-Wert im Vorteil.

Ähnlich arbeitet die Absorbersteuerung der Fig. 2. Dort ist die steuerbare Schicht 6 im Zustand N IR-transparent. Die Zelle besitzt ein ε→0 wegen der Transparenz der ionenleitenden Schicht 5 und der hohen Reflexion an der Rückelektrode 2. Durch den Schaltvorgang wird Schicht 6 IR-absorbierend (gepunktet gezeichnet) und ε steigt an.

Die Angaben ε→0 und ε→1 sind nur als Idealfall zu verstehen, da aufgrund unvermeidlicher Absorptions- und Streuverluste diese Grenzwerte nur annähernd erreichbar sind.

Zur eigentlichen Bilddarstellung mit Hilfe einer größeren Anzahl von steuerbaren Elementen bieten sich zwei Varianten an. Zum einen können die gewünschten IR-Konturen durch die geometrische Formgebung relativ großer aneinandergereihter Zellen hervorgerufen werden. Die ε-Werte der verschiedenen Bildflächen werden "analog" eingestellt, d. h., verschiedene Grauwertabstufungen im Wärmebildgerät werden durch entsprechende ε-Zwischenwerte erzeugt. Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Dimensionen der steuerbaren Einzelzelle relativ klein gegenüber dem Auflösungsvermögen des Beobachters zu wählen und eine Gruppe von Einzelzellen (z. B. 10×10 cm) jeweils zu einem Bildelement (z. B. 30×30 cm), das aus typischen Entfernungen nicht mehr optisch aufgelöst wird, zusammenzufassen. Die Einzelzellen werden "digital", d. h., in ihren beiden Extremwerten, geschaltet, die Grauwertabstufung eines Bildelementes ergibt sich aus der Anzahl der in einem Zustand befindlichen Einzelzellen.

Natürlich sind auch andere geometrische und organisatorische Ansteuerungsformen, insbesondere unter Einschaltung elektronischer Komponenten und Mikroprozessoren, möglich, auf die nicht weiter eingegangen werden soll, da sie von anderen Bilderzeugungstechniken her grundsätzlich bekannt sind.

Die erfindungsgemäße Lösung zur Infrarottarnung mittels eines steuerbaren, fiktiven Wärmebildes bietet Möglichkeiten zur Realisierung multispektraler Tarnsysteme. Eine simultane Tarnwirkung im sichtoptischen Bereich kann erzielt werden durch Vorschaltung von bekannten Farbanstrichen oder Beschichtungen mit ausreichender Infrarottransparenz.

Die Erfindung bietet darüber hinaus eine andere interessante Möglichkeit für die simultane optische Tarnung. Einige der beschriebenen Ausführungsformen zur ε-Steuerung sind mit Änderungen des visuellen Eindrucks (Farbe, Helligkeit, Glanzgrad, Streuung) gekoppelt. Bei Verwendung einer durchsichtigen Abdeckung entsteht eine Verbesserung der Tarnwirkung dadurch, daß die Konturenanpassung im Infraroten und im Sichtbaren durchgeführt wird. Diese Konturenanpassung, z. B. durch Hervorrufen von charakteristischen Hell/Dunkel-Mustern, ist meist für die Erkennbarkeit aus größeren Entfernungen mehr entscheidend als eine genaue farbliche Anpassung an den Hintergrund.

Die Kompatibilität mit Tarn-Maßnahmen im Radarbereich ist durch folgende Eigenschaften gegeben:
Die erfindungsgemäßen Schichtsysteme benützen zur Absenkung der Infrarotemission metallische oder metallähnliche leitfähige Schichten in einer äußerst geringen Schichtdicke von typischerweise 200 Å, also gerade so viel, wie für die Auslösung der IR-Effekte notwendig ist. Die Dämpfung im Radarbereich ist damit ebenfalls auf ein Minimum beschränkt, so daß die erfindungsgemäße IR-Tarnfolie in Kombination mit einem dahinterliegenden Radarabsorber eingesetzt werden kann.

Eine weitergehende simultane Radartarnwirkung läßt sich durch Integration der erfindungsgemäßen Schichtsysteme in einen sogenannten Resonanzabsorber bewerkstelligen. Wegen der geringen Schichtdicken der aktiven Zonen von wenigen Mikrometern wirkt ein derartiges System für die langwellige Radarstrahlung wie eine einzige dünne, hochohmig leitfähige Schicht, unabhängig vom jeweiligen Schaltzustand.

Durch Kombination dieser für Radarwellen halbdurchlässigen Schicht mit einer metallischen Reflektorschicht im Abstand von λ/4 (λ=Radarwellenlänge im Bereich von cm) können unter Ausnutzung des bekannten Interferenzprinzips hochwirksame Radarabsorber realisiert werden, welche gegenüber den bekannten Systemen simultane Tarnwirkung im Infraroten und im sichtoptischen Bereich besitzen.

Die weitere Beschreibung der Erfindung, insbesondere die stoffliche Realisierung des elektrooptischen Schaltvorgangs, wird anhand der Fig. 1 und 3 bis 6 gegeben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zelle. Auf einem geeigneten Träger, der hier nicht gezeigt ist, z. B. auf einer Kunststoffplatte oder -folie, wird zunächst eine leitfähige dünne Schicht aus Blei aufgebracht, die als Rückelektrode 2 dient. Die steuerbare Schicht 4 und die ionenleitende Schicht 3 bestehen hier aus Bleifluorid PbF₂ von insgesamt einigen Mikrometern Dicke, die Schicht 3 ist hier zur Steigerung der IR-Absorption mit Pigmenten aus Blei, Bleioxid oder anderen Substanzen versehen. Die Frontelektrode 1 besteht aus einem inerten dünnen Halbleiterfilm, z. B. aus Silizium, Indiumoxid, Zinnoxid, Bleioxid, Bleisulfid, mit einer genügenden Infrarottransparenz. Wird der Frontkontakt negativ vorgespannt, dann scheidet sich in der Schicht 4 eine metallische Bleischicht aus. Eine entsprechende Menge Blei geht dafür an der Rückelektrode 2 in PbF₂ über. Zum Steuern des ε-Wertes reicht die Erzeugung einer Metallschicht von 100 bis 300 Å Dicke. Die Höhe der Steuerspannung von typisch 1 bis 10 Volt bestimmt die Geschwindigkeit des Effektes. Der Vorgang läuft in der Größenordnung von Sekunden ab. Möglich ist es auch, die Schichten 3 und 4 identisch auszubilden. Frontseitig kann die Zelle durch eine IR-transparente Deckschicht oder eine Folie, z. B. Polyethylen, geschützt werden.

Fig. 3 zeigt eine bezüglich Wirkung und Zyklenfestigkeit optimierte Ausführung, bei der die Bildung und Auflösung der Reflektorschicht homogen, also gleichmäßig, über die Fläche verläuft. Dies wird dadurch erreicht, daß die Reaktionszone Pb/PbF₂ räumlich begrenzt ist. Die aktiven Zonen bestehen hier aus zwei dünnen Schichten 7 (PbF₂) und 8 (Pb) von einigen 100 Å Schichtdicke, welche durch eine selektiv ionenleitende Schicht (Festelektrolyt) oder eine ionenleitende Polymermembran 9 getrennt sind. Bei Verwendung eines Anionenleiters wie PbF₂ für die Schichten 7 und 8 muß die Polymermembran 9 für das bewegliche Anion, hier das Fluorion, durchlässig sein. Dafür eignen sich z. B. andere (bleifreie) fluoridische Ionenleiter, wie KBiF₄, BaF₂, SrF₂, Ba_1-xLa_xF_2+x und ähnliche Verbindungen.

Beim Schalten wandelt sich die PbF₂-Schicht 7 quantitativ in Pb 7′ um, beim Umpolen läuft die Reaktion in umgekehrter Richtung ab. Die Funktion der Rückelektrode 2 übernimmt eine gegen das Fluor-Ion inerte Metallschicht, wie Molybdän oder eine Halbleiterschicht, wie sie am Frontkontakt eingesetzt ist.

Nicht gezeigt ist, daß die PbF₂/Pb-Zelle auch im Absorbermodus betrieben werden kann, wenn die PbF₂-Schicht 7 beim Herstellen wesentlich dicker als die Pb-Schicht 8 ausgeführt wird. Diese Unsymmetrie wirkt sich dergestalt aus, daß bei negativ gepoltem Frontkontakt das Blei in der PbF₂-Schicht dispersiv in Form von Körnern oder Whiskern ausfällt (Zustand H), während bei positivem Frontkontakt die rückwärtige dünne PbF₂-Schicht komplett zu Pb umgewandelt wird, so daß eine reflexionsfähige geschlossene Metallschicht entsteht (Zustand N). In diesem Fall muß die Schicht 9 IR-transparent sein.

Das System PbF₂/Pb steht hier stellvertretend für die Gruppe der festen Ionenleiter, die aus einer Verbindung mit einem stabilen Metall hervorgehen. Beispiele sind Anionenleiter wie Halogenverbindungen des Zinns, des Wismuths des Mangans, des Zirkoniums sowie Kationenleiter vom Typ AgJ und ionenleitende Kupferhalogenide.

Fig. 4 und 5 zeigen andere Ausführungsformen der Erfindung, die auf elektrisch leitfähigen Polymerschichten basieren, deren Leitfähigkeit durch elektrochemische Dotierung im Betrieb gesteuert werden kann. Beispiele sind Polypyrrol, Polyanilin und Polythiophen.

Fig. 4 zeigt den Aufbau für eine Reflektorsteuerung. Es werden zweckmäßigerweise zwei identische reaktionsfähige Polymerschichten 10 und 11 angrenzend an die beiden Elektroden eingesetzt. Dazwischen befindet sich ein Ionenleiter 12, der das zur Dotierung verwendete Ion übertragen kann. Dieser kann aus einem wäßrigen Elektrolyten, aus einem Festelektrolyten oder aus halbfesten, gelartigen Substanzen bestehen. Gut bewährt haben sich die Kombination von Polyanilinschichten, die durch Protonen dotierbar sind, mit Elektrolyten aus polymeren Sulfonsäuren sowie Polypyrrolschichten in Kombination mit NaClO₄- oder LiClO₄-Elektrolyten und Dotierung durch Na⁺- oder Li⁺-Ionen.

Unter dem Einfluß des elektrischen Feldes ändert sich die Dotierung und damit die Leitfähigkeit der beiden aktiven Polymerschichten 10 und 11 wechselseitig. Im Zustand N in Fig. 4 links ist die frontseitige Polymerschicht hochleitfähig (metallähnlich), im Zustand H ist sie weniger leitfähig oder isolierend, so daß gegenüber Infrarotstrahlung mehr oder weniger starke absorbierende Wirkung auftritt.

Der Reflektormodus eignet sich nur für Polymere, welche tatsächlich eine metallähnliche Leitfähigkeit (z. B. besser als 10 Ω^-1cm^-1) annehmen können, um eine genügend hohe Reflektivität bzw. (niedrige Emissivität) zu erreichen.

Modifikationen, welche nur mittlere Leitfähigkeit aufweisen und dafür im alternativen Schaltzustand in den IR-transparenten Bereich gelangen, werden besser im Absorbermodus betrieben.

Fig. 5 zeigt eine solche Ausführung einer Zelle, die im Absorbermodus betrieben wird. Hier wird die Reflektorwirkung im Zustand N durch eine zusätzliche Metallschicht 13 hinter der frontseitigen aktiven Polymerschicht 10 erzeugt. Diese Reflektorschicht muß mikroporös sein, um die Diffusion der Dotierionen nicht zu behindern, andererseits muß sie eine genügende Schichtdicke (bevorzugt <10 nm) und Geschlossenheit aufweisen, um die niedrigemittierende Wirkung aufrechtzuerhalten. Gute Ergebnisse können hier mit dünnen Edelmetallschichten aus Gold und Platin in Schichtdicken von 100 bis 300 Å erzielt werden. Für Systeme mit Protonendotierung eignen sich besonders gut Palladiumschichten aufgrund ihrer hohen Wasserstoffpermeabilität.

Statt der oben beschriebenen rückseitigen steuerbaren Polymerschicht 11 kann auch eine andere organische oder anorganische Ionenspeicherschicht vorgesehen sein, die die zur elektrochemischen Dotierung der steuerbaren Schichten 6 oder 10 notwendigen Ionen nach Bedarf speichert oder abgibt.

Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Tarnung sich auch auf das Radargebiet erstreckt. Das Schichtsystem 14 nach Art der Fig. 1 bis 5 bildet hier eine IR-Tarnfolie und ist vor einer totalreflektierenden kompakten Metallschicht 15 angeordnet. Die Abstandschicht 16 besteht aus einem dielektrischen, verlustarmen Material, das bezüglich Dielektrizitätskonstante und Schichtdicke so angepaßt ist, daß die λ/4-Beziehung für destruktive Interferenz erfüllt wird. Zur optimalen Anpassung dieses Systems sollte das Schichtsystem 14 eine bestimmte Leitfähigkeit besitzen. Nach den obigen Ausführungen kann die effektive gesamte Leitfähigkeit des IR-Tarnsystems in weiten Grenzen verändert werden, z. B. durch die Schichtdicke des Rückkontaktes, ohne die steuerbare IR-Wirkung zu beeinträchtigen.

Die erfindungsgemäßen Zellen können zur Erhöhung der Radartarnung auch sehr dünn ausgelegt sein und vor einer an sich bekannten Radarabsorberstruktur eingebaut werden.

Die Herstellung der beschriebenen Schichtsysteme kann grundsätzlich nach bekannten Beschichtungsverfahren erfolgen. Für die Darstellung von Versuchszellen nach den Fig. 1 bis 5 wurden bisher folgende Verfahren erfolgreich eingesetzt:
Die anorganischen Ionenleiter (PbF₂, AgJ u. a.) sowie Metallschichten (Pb, Mo, Au, Pt, Pd, Ag) wurden durch Hochvakuumbedampfung gewonnen. Für die Abscheidung transparenter Halbleiterschichten auf Basis Indium-Zinn-Oxid (ITO) wurde wie üblich das Kathodenzerstäuben (Sputtern) herangezogen. Die Polymerschichten wurden durch bekannte chemische und elektrochemische Verfahren erzeugt.

Zum Beispiel können homogene Schichten aus Polyanilin durch anodische Oxidation von Anilin aus einer sauren, wäßrigen Lösung, bestehend aus H₂SO₄-NaSO₄, HCl-NH₄Cl oder HClO₄-NaClO₄, erzeugt werden. Typische Oxidationspotentiale sind 0,8 bis 1,2 V.

Polypyrrolschichten werden bevorzugt aus wasserfreien Elektrolyten polymerisiert, z. B. aus Et₄NBF₄ (Tetraethylammoniumfluoroborat) in Acetonitril mit Pyrrol als Monomer. Die elektrochemische Polymerisation kann potentiostatisch (1,3-2 V), galvanostatisch (ca. 1 mA/cm²) oder mit einer dreieckförmigen Wechselspannung (0,2 . . . 2 V) erfolgen.

Bevorzugte Schichtdicken und Materialien sind Gegenstände von Unteransprüchen.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Tarnung von Objekten gegen multispektrale Aufklärung mit Zellen, deren Wärmeemissionsgrad unabhängig voneinander mittels elektrischer Ansteuerung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen aus einem Schichtsystem bestehen und daß die Hoch­ frequenzleitfähigkeit mindestens einer Schichtzone durch eine reversible elektrochemische Reaktion in der Zelle verändert werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau der Zellen:

• a) eine durchgehende oder durchbrochene, infrarotdurchlässige Frontelektrode (1),
• b) eine Rückelektrode (2)
• c) eine steuerbare Schicht (4), die bevorzugt unmittelbar hinter der Frontelektrode (1) in mindestens einem Schalt­ zustand eine hohe elektrische metallähnliche Leitfähigkeit annehmen kann (Reflektorsteuerung) und
• d) eine dahinterliegende infrarotabsorbierende, ionenleitende Schicht (3).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau der Zellen:

• a) eine infrarotdurchlässige Frontelektrode (1),
• b) eine Rückelektrode (2),
• c) eine steuerbare Schicht (6), die bevorzugt unmittelbar hinter der Frontelektrode (1) in mindestens einem Schaltzustand infrarotabsorbierend ist und in einem anderen Schaltzustand eine hohe Infrarotdurchlässigkeit annehmen kann (Absorbersteuerung) und
• d) eine dahinterliegende infrarotdurchlässige, ionenleitende Schicht (5).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schicht (4) aus einem anorganischen Ionenleiter besteht, der durch elektrochemi­ sche Reduktion und Oxidation unter Mitwirkung eines anor­ ganischen Festelektrolyten oder einer ionenleitenden Poly­ mermembran (ionenleitende Schichten 3 und 5) Ausscheidung und Auflösung metallischer Phasen zeigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine zweite steuerbare Schicht (8) mit einer sehr geringen Schichtdicke vor der Rückelektrode (2) befindet und daß die steuerbare Schicht (7) an der Frontseite wesentlich dicker ausgebildet ist als die hintere dünne steuerbare Schicht (8).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die steuerbare Schicht eine elektrisch leit­ fähige Polymerschicht (10) ist, deren Leitfähigkeit und Infrarotabsorptionsgrad durch elektrochemisches Dotieren unter Mitwirkung eines festen, halbfesten oder flüssigen Elektrolyten (12) stark verändert werden können.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche dünne reflektierende Metallschicht (13) hinter der steuerbaren Polymerschicht (10), wobei die Metallschicht (13) ionenpermeabel ist und die dahinter­ liegende Ionenleiterschicht (12) nicht notwendigerweise infrarotdurchlässig sein muß.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine zusätzliche anorganische oder organische Ionen­ speicherschicht (11) vor der Rückelektrode (2), wobei die Ionenspeicherschicht (11) die zur elektrochemischen Dotierung der steuerbaren Schicht (10) notwendigen Ionen nach Bedarf speichert oder abgibt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen, gemessen am Auflösungsvermögen eines Sichtgerätes, relativ klein­ flächig ausgeführt sind und zwischen zwei ε-Extrem­ werten geschaltet werden können und daß jeweils Gruppen von Zellen in einer flächenhaften Matrix so zu­ sammengefaßt sind, daß sich eine quasi-kontinuierliche ε-Signatur bzw. Grauwertverteilung des Bildes ansteuern läßt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen ein Schicht­ system (14) eines Radarresonanzabsorbers bilden und die Hochfrequenzleitfähigkeit der Zellen auf minimale Reflexion des Gesamtsystems abgestimmt ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten, insbesondere die elektrisch leitfähigen Schichten (1, 2, 4, 6) so dünn ausgebildet sind, daß sie möglichst radartransparent sind und sich vor einer an sich bekannten radarabsorbierenden Schicht befinden.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schichtdicken:
Frontelektrode (1) 0,1-0,5 µm,
steuerbare Schicht (4, 6, 10) 2-5 µm,
steuerbare dünne Schicht (8) 10-20 nm,
ionenpermeable reflektierende Schicht (13) <10 nm,
ionenleitende Schicht (3, 5, 9, 12) 5-10 µm,
Ionenspeicherschicht (11) 2-5 µm,
Rückelektrode (2) 0,1-1 µm.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus einem der folgenden Materialien bestehen:
Frontelektrode (1) In₂O₃: SnO₂ (=ITO), SnO₂, Si, Mo, ZnSe und andere Halbleiter,
steuerbare Schicht (4, 6, 7, 8, 10) PbF₂, AgJ, RbAg₄J₅, Polyanilin (Salz der Schwefelsäure), Polypyrrol, Polythiophen und andere leitfähige Polymere,
ionenpermeable reflektierende Schicht (13) Pd, Pt, Rh,
ionenleitende Schicht (3, 5, 9, 12) PbF₂, AgJ, RbAg₄J₅, polymere Sulfonsäuren, polymere Car­ bonsäuren, H₂SO₄ gepuffert, HCl gepuffert, H₂ClO₄ gepuffert,
Ionenspeicherschicht (11) Polyanilin, Pd, Pt, Rh, ITO
Rückelektrode (2) Ti, Mo, Pt, Pd, Pb, Ag, ITO.