Detektory obrazujące ze sprzężeniem ładunkowym (CCD. Nagroda Nobla z Fizyki za 2009 rok

• Autorzy: Pokrzywka B.

Warianty tytułu

EN

Imaging sensors - Charge Coupled Devices (CCD). Nobel Prize in Physics 2009

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcony jest półprzewodnikowym detektorom obrazującym o sprzężeniu ładunkowym CCD. Za wynalezienie CCD połową Nagrody Nobla za 2009 rok w dziedzinie fizyki uhonorowano do podziału dwóch naukowców, którzy wynaleźli detektor obrazujący o sprzężeniu ładunkowym - Willarda S. Boyle'a i George'a E. Smitha. Detektor CCD odmienił oblicze rejestracji obrazów. Elementy CCD są powszechnie używane w wielu kamerach i aparatach cyfrowych i zaawansowanych przyrządach naukowych, przemysłowych i medycznych. Cyfrowe detektory obrazujące są istotną częścią technologii informacyjnej, która odmieniła nasze codzienne życie. Artykuł jest podzielony na dwie części. Pierwsza część poświęcona jest historii powstania CCD i wczesnych etapów historii ewolucji tych układów. Druga część wyjaśnia zasady działania CCD i objaśnia wiele podstawowych terminów związanych z budową i działaniem CCD. Wyjaśniono działanie kondensatora MOS jako zbiornika ładunku, pojęcie kanału zagrzebanego i metody transferu ładunku. W końcowej części przedstawiono budowę współczesnych detektorów CCD, w których detektorem światła jest fotodioda a CCD służy tylko do transferu ładunku do wyjścia detektora.

EN

This article describes semiconductor imaging sensors based on charge-coupled devices (CCDs). Half of the 2009 Nobel Prize for Physics was awarded for the invention of charge-coupled devices to two scientists, Willard S. Boyle and George E. Smith. CCD sensors fundamentally changed imaging and are now widely used in many digital cameras and advanced scientific, medical and industrial instruments. Digital imaging detectors in turn are significant elements of modern information technology and its impact on daily life. The first part of the article describes the history of the invention of the CCD and the early evolution of such devices. The second part describes the principles of CCDs and explains fundamental terminology relating to their construction and operation. It explains the operation of the MOS capacitor as a charge reservoir, the idea of the buried channel and methods of charge transfer. Finally, the article describes the construction of modern CCD sensors, in which the light detector is a photodiode and the CCD serves only to transfer charge to the sensor output.

Słowa kluczowe

PL

detektor obrazujący ze sprzężeniem ładunkowym; Nagroda Nobla 2009; CCD

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Fizyczne
• Czasopismo: Postępy Fizyki
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 61, z. 2
• Strony: 46--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pokrzywka B.

• Obserwatorium Astronomiczne na Suhorze, Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie

Bibliografia

• [1] G.E. Smith ,”The invention and early history of the CCD” in Radiation Imaging Detectors 2008 - Proceedings of the 10th International Workshop on Radiation Imaging Detectors ed. S. Nenonen, D. Hannikainen, R. Orava, H Lipsanen, I. Suni Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A: 607 (2009) 1-6 doi:10.1016/S0168-9002(01)01698-9, zobacz również Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A: 471 (2001) 1-5
• [2] http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates /2009/sciback_phy_09.pdf
• [3] I. McLean “Electronic imaging in astronomy: detectors and instrumentation”, Wiley-Praxis series in astronomy and astrophysics. J. Mason ed. (Wilay & Sons and Praxis Publishing 1997) ISBN 0-471-96972-9
• [4] Joint Special Issue on Charge Transfer Devices, IEEE Trans. Electron Devices ED-23 No. 2 (1976)
• [5] zob http://www.stsci.edu/hst/stis/design/detectors/
• [6] http://ogle.astrouw.edu.pl/main/main.html, http://www.astrouw.edu.pl/index.php/kamera-ccd-lco
• [7] A. Udalski “The Optical Gravitational Leasing Experiment. Real Time Data Analysis Systems in the OGLE-III Survey”Acta Astr. 53, 291, (2003)
• [8] http://www.science.ca/scientists/scientistprofile.php?pID=129
• [9] http://www.invent.org/hall_of_fame/237.html
• [10] http://en.wikipedia.org/wiki/Bubble_memory,
• [11] M. Crowell and E. Labuda. “The silicon diode array camera tube” Bell Syst. Tech. J. 48, 1481 (1970)
• [12] http://www.computerhistory.org/semiconductor/time-line/1960-MOS.html
• [13] U.S. Patent 3, 102, 230 filed in 1960, issued in 1963
• [14] http://en.wikipedia.org/wiki/Bucket-brigade_device
• [15] W. Boyle & G. Smith, “Charge coupled devices” Bell Syst. Tech. J. 49,587 (1970).
• [16] G. Amelio, M. Tompsett and G. Smith, Experimental verification of the charge coupled device concept”, Bell Syst. Tech. J. 49, 593 (1970).
• [17] M, Tompsett, G. Amelio and G. Smith, “Charge coupled 8-bit shift register”, Appl Physics Letts. 17, 111 (1970).
• [18] Tompsett, M.F. Amelio, G.E Bertram, W.J., Jr. Buckley, R.R. McNamara, W.J. Mikkelsen, J.C., Jr. Sealer, D.A. “Charge-coupled imaging devices: Experimental results”. IEEE Transactions on Electron Devices 18, 992 (1971).
• [19] W. Boyle & G. Smith U.S. Patent 3 792 332 (Filed Apr. 19 1973, issued Feb. 12 1974)
• [20] M.M Blouke, J. R.Janesick, J. E. Hall & M. W. Cowens “77 800x800 CCD image sensor” in Solid State Imagers for Astronomy, Proc. Soc. Photo-Opt. Instr. Eng. (SPIE) 290, 6 (1981)
• [21] Andrzej Olech „Historia Sony - elektroniczne oko” http://www. optyczne.pl/154.1-artykuł-Historia_Sony_-_elektroniczne_oko_Historia_Sony_-_elektroniczne_oko.html
• [22] U.S. Patent 3 858 232 (Filed Nov. 9 1971, issued Dec. 31 1974) http://www.google.com/patents/about? dq=3858232
• [23] http://www.roperscientific.de/itoccd.html, http://www.kodak.eom/globaVen/service/professional/tib/t ib4131.jhtml
• [24] J.R. Janesick: “Scientific Charge-Coupled Devices” (SPIE Press, 2001) ISBN 0-8194-3698-4.
• [25] A. Theuwissen “Solid-State Imaging with Charge-Coupled Devices” (Kluwer 1995) ISBN: 978-0-7923-3456-9
• [26] U.S. Patent 3 921 195 (Filed Apr. 8 1974, issued Nov. 18 1975)
• [27] U.S. Patent 4 047 215 (Filed Jan. 31 1975, issued Sept. 6 1977)
• [28] J.R. Janesick. J. Hynecek & “A virtual phase imagerfor Galileo” in Solid State Imagers for Astronomy, Proc. Soc. Photo-Opt. Instr. Eng. (SPIE) 290, 165 (1981)
• [29] http://www.roperscientific.de/excelon.html, www.andor.com/learning/gigital_cameras/?docid=327
• [30] Bryce Bayer U.S. Patent No. 3, 971, 065 Filed Mar. 5 1975 issued Jul. 20 1976
• [31] http://en.wikipedia.org/wiki/Super_CCD