Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład XI CCD 1. 2 Uran - pierwszy obiekt sfotografowany przy pomocy CCD w r. 1975. (61 – calowy teleskop w górach Santa Catalina w pobliżu Tucson - Arizona).

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład XI CCD 1. 2 Uran - pierwszy obiekt sfotografowany przy pomocy CCD w r. 1975. (61 – calowy teleskop w górach Santa Catalina w pobliżu Tucson - Arizona)."— Zapis prezentacji:

1 Wykład XI CCD 1

2 2 Uran - pierwszy obiekt sfotografowany przy pomocy CCD w r (61 – calowy teleskop w górach Santa Catalina w pobliżu Tucson - Arizona). Zdjęcie zrobione zostało przy 0.89 m. Ciemny obszar – absorpcja przez chmury metanu w pobliżu bieguna południowego planety. Obecnie amator z kamerą CCD i 15 cm teleskopem może zebrać tyle samo światła, co w r astronom wyposażony w płytkę światłoczułą i 1 m teleskop. 1 Detektor CCD. aparaty cyfrowe kamery VIDEO spektroskopia mikrofotografia astrofizyka inne

3 3 foton powierzchnia fotoczuła = piksel kondensator Fotony uwalniają elektrony z powierzchni fotoczułej. Kondensatory ładują się ładunkiem proporcjonalnym do ilości padającego światła CCD, Charge-coupled Device – urządzenie na ładunku związanym

4 4 Zasada działania CCD 5 kroków 1. oświetlić CCD pasmo przew. pasmo walenc. EgEg 2. wygenerować nośniki 4. przetransportować nośniki 5. wzmocnić 3. zgromadzić nośniki

5 5 Krok 1 i 2. Efekt fotoelektryczny. rosnąca energia pasmo walencyjne pasmo przewodnictwa 1.12eV Elektrony generowane termicznie są nierozróżnialne od tych generowanych światłem.Stąd potrzeba chłodzenia CCD. 1.12eV odpowiada długości fali 1 m. Si jest przezroczysty dla fal dłuższych. foton dziura elektron 1.Generacja par elektron – dziura dla 2.Rozdzielenie ładunków polem elektrostatycznym

6 6 MOS Krok 3. Zgromadzić nośniki

7 7 Tranzystor polowy MOS Inwersja Zubożenie Akumulacja

8 8 2DEG w krzemowym MOSFET S: źródło, D: dren, V G : napięcie bramki (kontroluje koncentrację elektronów) Struktura pasmowa 2DEG w warstwie inersyjnej 500 Å Prąd źródło - dren zaczyna płynąć dopiero gdy wytworzy się warstwa inwersyjna, tzn. gdy V GS > V T

9 9 Tranzystor MOSFET IDID zero gdy V GS < V T V DS V GS > V T Prąd źródło - dren zaczyna płynąć dopiero gdy wytworzy się warstwa inwersyjna, tzn. gdy V GS > V T

10 10 MOS Akumulacja Krok 3. Zgromadzić nośniki bramka akumulacja dziur SiO 2 Si typu p

11 11 MOS Zubożenie Krok 3. Zgromadzić nośniki bramka Si typu p obszar ładunku przestrzennego SiO 2

12 12 MOS Inversja Krok 3. Zgromadzić nośniki bramka Si typu p warstwa inwersyjna elektronów SiO 2

13 13 Analog CCD – pomiar intensywności opadów deszczu Padający deszcz (fotony) zbiera się we wiadrach (piksele) ustawionych na przenośnikach taśmowych (płaszczyzna ogniskowa teleskopu). - Przenośniki są nieruchome, padający deszcz (ekspozycja światła) napełnia wiadra. - Deszcz przestaje padać (migawka kamery zamyka się) i przenośniki taśmowe zostają uruchomione. - Wiadra transportują wodę do zbiornika (wzmacniacz) ustawionego w rogu pola ( róg CCD). Krok4. Przetransportować nośniki

14 14 DESZCZ(fotony) WIADRA (piksele ) WERTYKALNY przenośnik taśmowy (kolumny CCD) HORYZONTALNY przenośnik taśmowy (Rejestrator wyjściowy) ZBIORNIK (Wzmacniacz wyjściowy) Analog CCD Krok4. Przetransportować nośniki

15 15 Deszcz ustał – wiadra zawierają próbki deszczu. Analog CCD

16 16 Przenośniki taśmowe zostają uruchomione. Woda z wiader umieszczonych na wertykalnych przenośnikach jest przelewana do wiader znajdujących się na horyzontalnym przenośniku. Analog CCD

17 17 Wertykalne przenośniki zatrzymują się. Rozpoczyna się ruch horyzontalnego przenośnika. Woda przelewa się do zbiornika. Analog CCD

18 18 ` Analog CCD

19 19 Analog CCD

20 20 Analog CCD

21 21 Analog CCD

22 22 Analog CCD

23 23 Analog CCD

24 24

25 25 Nowy zestaw pustych wiader jest ustawiany na horyzontalnym przenośniku i proces powtarza się. Analog CCD

26 26 Analog CCD

27 27 Analog CCD

28 28 Analog CCD

29 29 Analog CCD

30 30 Analog CCD

31 31 Analog CCD

32 32 Analog CCD

33 33 Analog CCD

34 34 Analog CCD

35 35 Analog CCD

36 36 Analog CCD

37 37 Analog CCD

38 38 Analog CCD

39 39 Analog CCD

40 40 Analog CCD

41 41 Analog CCD

42 42 Wszystkie wiadra zostały opróżnione. ( CCD zostało odczytane). Analog CCD

43 43 Rozważmy CCD złożony z 9 pikseli, rejestratora wyjściowego i wzmacniacza. Każdy piksel jest podzielony na 3 obszary (elektrody wytwarzające odpowiednią studnię potencjału). Co trzecia elektroda jest na tym samym potencjale. (a) Podczas oświetlania centralna elektroda (żółte pola) jest na wyższym potencjale niż pozostałe (zielone pola) – ładunek gromadzi się w studni potencjału. (b) Po ekspozycji świetlnej potencjał elektrod ulega zmianie i ładunki są przenoszone z jednej elektrody na drugą. do wzmacniacza rejestrator wyjściowy Piksel Elektrody Elektrony (a) (b) Krok4. Przetransportować nośniki

44 44 (a)Poprzez synchroniczną zmianę potencjału elektrod elektrony są przenoszone z piksela do piksela. Ładunki z prawej są prowadzone do wyjściowego rejestratora. (b) Horyzontalny transfer ładunków jest wyłączany. Pakiety ładunków z rejestratora wyjściowego są przenoszone wertykalnie, jeden za drugim do wzmacniacza wyjściowego i odczytywane jeden za drugim. Cykl rozpoczyna się ponownie po odczytaniu wszystkich ładunków ( czas odczytu dla dużego CCD – ok. 1 min). Krok4. Przetransportować nośniki

45 45 Ruch ładunku jest związany CCD Krok4. Przetransportować nośniki

46 46 Ruch ładunku jest związany Zasada działania CCD p-Si

47 47 CCD_charge_transfer_animation.gif animacja

48 48 piny połączeń złote druciki kontakty krzemowy chip Metalowa, ceramiczna lub plastikowa obudowapłaszczyzna obrazowa Rejestrator wyjściowy wzmacniacz Krok4. Przetransportować nośniki

49 49 Struktura CCD CCDs są wykonywane na kawałkach krzemu za pomocą techniki fotolitografii. 3 CCD Philipsa na 6 calowym kawałku Si. Don Groom LBNL

50 50 Struktura CCD jeden piksel kanały stopujące; Si:Be przezroczyste elektrody widok z góry przekrój poprzeczny Fragment ( kilka pikseli) powierzchni obrazowej CCD. Elektroda tlenek Si typu n Si typu p Każda co trzecia elektroda są połączone ze sobą.

51 51 Struktura CCD wzmacniacz (na chipie) Przekrój przez rejestrator Obszar obrazowy Rejestrator wyjściowy

52 52 Krok 5. Wzmocnić. 160 m Edge of Silicon Image Area Serial Register Read Out Amplifier Bus wires Mikrofotografia fragmentu CCD

53 53 Detektor CCD – wydajność kwantowa

54 54 Detektor CCD – liniowość

55 55 Detektor CCD Mozaika 4 CCD (kwadrat 6cm x 6 cm), z których każda zawiera 2040 x 2048 pikseli. Razem ok.16 millionów pikseli (Kitt Peak National Observatory, Arizona).

56 56 Detekcja kolorów przy pomocy CCD maska Bayera Odpowiednie piksele CCD mierzą ilość światła czerwonego, zielonego i niebieskiego padającego na powierzchnię Zawsze są dwa zielone piksele, ponieważ oko jest bardziej czułe na ten kolor.


Pobierz ppt "Wykład XI CCD 1. 2 Uran - pierwszy obiekt sfotografowany przy pomocy CCD w r. 1975. (61 – calowy teleskop w górach Santa Catalina w pobliżu Tucson - Arizona)."

Podobne prezentacje


Reklamy Google