Karteikarten
3.5 Halbleiterdetektoren 3.5.5 CCD (charged coupled device)
Karten in diesem Stapel (15)
- 1Eigenschaften- weiterer Spektralbereich
- bis hν≤20 keV
- hohe Dynamik (105)
- räumliche Auflösung (6-30 μm)
- Wiederholrate 0.01-50 Hz - 2Funktionsprinzip- Erzeugung und Trennung Elektron-Loch-Paare
- 2D-Sensor, 1000x1000 px
- Ladungen einzelner Pixel durch Detektor hindurch abgeleitet - 3Halbleiterplatten- Elektrodenstruktur dünne aufgedampfte Schichten
- dünne Isolatorschicht
- dünne n-dotierte Schicht
- i-Schicht
- dicke p-dotierte Schicht Trägersubstrat
- homogene Gegenelektrode an Rückseite - 4Pixelstruktur- Definition durch Elektroden (dreidimensionale Potenzialstruktur)
- 1. Sammeln Ladungen bei Lichteinfall (Potentialtopf)
- 2. Veränderung zur schrittweisen Auslösung
- Lichtaufnahme: positive Spannung → Verarmungszonen 5-50 μm dick
- Photon in Verarmungszone → Photoelektron → sekundäre Elektronen + Löcher
- Isolator: Ladungen bleiben in Potentialtöpfen gefangen
- sequentielle Beschaltung → schrittweiser Transport (Eimerkettenprinzip)
- Ausleseregister: Verstärker und AD-Wandler ausgelesen - 5Pixel & Speicher- Auslesung 30 ms- 60s: offener Chip → zusätzliches Signal (Streifen, helle Strahlen)
- Chipgrößen: 1024 x 1024 imaging 256 x 4096 Spektroskopie
- Pixelgröße:
o VIS: 6-8 μm
o XR/UV: 20-50 μm - 6Back-thinned CCDs- Beleuchtung von Hinterseite (sehr dünn hinter Verarmungszone: Rekombination)
- 10 μm dick
- sehr dünne homogene Elektrode
- dotierte Totschicht - 7Back-thinned CCDs Vorteile- Effizienz
- Regelmäßige Auskopplung und höhere Quanteneffizienz
- Einfaches Ankoppeln Faseroptik - 8Back-thinned CCDs Intensitätsdetektor- 0.5-100 nm: harte Strahlung
- Quanteneffizienz: Wie viel % aller einfallenden Photonen detektiert
- Detektionseffizienz: Wie viele e- pro Photon erzeugt (Material,Reinheit)
- Verstärkung: Wie viele counts im digitalen Bild pro Elektron (j≈0.05-0.5 Counts/Elektron)
- Kühlung -40 °C: Rauschen 2-5 counts: fast Einzelphotonennachweis - 9deep depletion CCDs- Histogramm-Auswertung: Wie viele Pixel, welche Anzahl von Counts
- Fano-Statistik, HXR → wenige Spektrallinien - 10deep depletion CCDs Effizienzη_QE≈1-e^(-α_p (E)dp): tiefe Verarmungsschicht
Lateralausdehnung: 30 μm (Standard 6-8 μm)
Problem: schnelle primäre Elektron können kleine Pixel leicht verlassen → Teil der Ladung in Nachbarpixeln oder feldfreier Zwischenraum - 11deep depletion CCDs Eigenschaften- Detektionsbereich bis 30 keV
- Spezial-Chips: 20-150 keV → Quanteneffizienz bis 80 %
- Verarmungszonen 50 μm dick, Pixel 100 μm Seitenlänge - 12andere wissenschaftliche CCDsVUV-enhanced CCD:
iCCD (intensiviert):
EMCCD (electron multiplier): - 13VUV-enhanced CCD- VIS → Fluoreszenzschicht für harte Strahlung
- fest aufgebrachte Schicht für bestimmte Spektralbereich → Schichtwechsel möglich - 14iCCD (intensiviert)- vorgeschalteter MCP (nicht max. Verstärkung für minimales Rauschen)
- Photokathode: spektrale Effizienz definiert Spektralbereich
- Kurzzeitbelichtung
- größere Helligkeitsdynamik - 15EMCCD (electron multiplier):- Potenzial beim Auslesen so geschaltet → Elektronen immer wieder stark beschleunigt
- Stoßionisation: neue Ladungsträger → gleiche Pixel ausgelesen (g=1-10000)
- Vergrößerung dynamischer Bereich hin zu kleineren Intensitäten
Informationen
- Beschreibung
- Der Nutzer hat seine Fachbereichs-Information gelöscht. Karteikarten am 3.5 Halbleiterdetektoren 3.5.5 CCD (charged coupled device), erstellt von Gelöschter Nutzer am 26/09/2017.
- Erstellt von
- Gelöschter Nutzer · Sep 2017
- Aktualisiert
- 26 Sep 2017
- Aufrufe
- 16
- Verlauf
-
- Erstellt von Tom Schobert · 26 Sep 2017
- Kopiert von Tom Schobert · 26 Sep 2017
- Bewertung