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Fichas

3.5 Halbleiterdetektoren 3.5.5 CCD (charged coupled device)

Usuario eliminado El usuario ha eliminado su información de asignaturas Inglés 15 fichas

Fichas del conjunto (15)

  1. 1Eigenschaften- weiterer Spektralbereich
    - bis hν≤20 keV
    - hohe Dynamik (105)
    - räumliche Auflösung (6-30 μm)
    - Wiederholrate 0.01-50 Hz
  2. 2Funktionsprinzip- Erzeugung und Trennung Elektron-Loch-Paare
    - 2D-Sensor, 1000x1000 px
    - Ladungen einzelner Pixel durch Detektor hindurch abgeleitet
  3. 3Halbleiterplatten- Elektrodenstruktur dünne aufgedampfte Schichten
    - dünne Isolatorschicht
    - dünne n-dotierte Schicht
    - i-Schicht
    - dicke p-dotierte Schicht Trägersubstrat
    - homogene Gegenelektrode an Rückseite
  4. 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
  5. 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
  6. 6Back-thinned CCDs- Beleuchtung von Hinterseite (sehr dünn hinter Verarmungszone: Rekombination)
    - 10 μm dick
    - sehr dünne homogene Elektrode
    - dotierte Totschicht
  7. 7Back-thinned CCDs Vorteile- Effizienz
    - Regelmäßige Auskopplung und höhere Quanteneffizienz
    - Einfaches Ankoppeln Faseroptik
  8. 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
  9. 9deep depletion CCDs- Histogramm-Auswertung: Wie viele Pixel, welche Anzahl von Counts
    - Fano-Statistik, HXR → wenige Spektrallinien
  10. 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
  11. 11deep depletion CCDs Eigenschaften- Detektionsbereich bis 30 keV
    - Spezial-Chips: 20-150 keV → Quanteneffizienz bis 80 %
    - Verarmungszonen 50 μm dick, Pixel 100 μm Seitenlänge
  12. 12andere wissenschaftliche CCDsVUV-enhanced CCD:
    iCCD (intensiviert):
    EMCCD (electron multiplier):
  13. 13VUV-enhanced CCD- VIS → Fluoreszenzschicht für harte Strahlung
    - fest aufgebrachte Schicht für bestimmte Spektralbereich → Schichtwechsel möglich
  14. 14iCCD (intensiviert)- vorgeschalteter MCP (nicht max. Verstärkung für minimales Rauschen)
    - Photokathode: spektrale Effizienz definiert Spektralbereich
    - Kurzzeitbelichtung
    - größere Helligkeitsdynamik
  15. 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

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Descripción
El usuario ha eliminado su información de asignaturas Fichas sobre 3.5 Halbleiterdetektoren 3.5.5 CCD (charged coupled device), creado por Usuario eliminado el 26/09/2017.
Creado por
Usuario eliminado · sep 2017
Actualizado
26 sep 2017
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16
Historial
  • Creado por Tom Schobert · 26 sep 2017
  • Copiado por Tom Schobert · 26 sep 2017
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