1 南华大学 核设施应急安全作业技术与装备湖南省重点实验室, 湖南 衡阳 421001
2 南华大学 核科学技术学院, 湖南 衡阳 421001
3 中国核动力研究设计院, 四川 成都 610213
研究了γ射线电离辐射效应对商用CMOS有源像素传感器(APS)性能参数的影响, 着重分析了量子效率、转换增益、暗电流、坏点和脉冲颗粒噪声等参数。研究结果表明: 当受到1 000 Gy辐射后, APS失去工作能力, 无信号输出或像素灰度值仅为0, 110, 255 DN。60Co γ射线的离位截面约为10-25 cm2(0.1 b)。当剂量率低于58.3 Gy/h且辐照时间较短时, 辐射对量子效率及转换增益无影响, 坏点产生数为0, 总剂量效应使3T-APS的本底噪声升高到4.62 DN但对4T PPD APS几乎无影响。脉冲颗粒噪声引起的各灰度值像素数量分布呈泊松分布, 并与剂量率正相关。
γ射线 总剂量效应 电离效应 active pixel sensor CMOS APS γ-ray total ionizing dose effect ionizing radiation effect
北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211102
介绍了中子成像探测技术的应用.由于直接在微通道板(MCP )玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究.通过在MCP玻璃中掺摩尔百分比为3%的Gd2O3,并沿用MCP的制作方法,完成了直径为50 mm和106 mm 的大面阵热中子敏感MCP的制作,并进行了基于这种大面阵热中子敏感MCP的中子事件计数成像探测器的中子成像实验.理论和实验结果都验证了掺摩尔百分比为3%的Gd2O3 MCP可取得对热、冷中子30%～50%的探测效率.最后,进一步介绍了目前开展的封装式中子敏感MCP增强管的研制工作.基于掺Gd2O3的MCP增强管并经光学耦合到CCD或CMOS相机的紧凑混合传感器结构是实现高时空分辨能力的中子照相无损检测技术的有效途径.
中子照相 中子相机 中子敏感微通道板 增强CCD 增强CMOS-APS neutron radiograph neutron camera neutron sensitivity Micro-channel Plate(MCP) intensified CCD intensified CMOS-APS
1 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点试验室, 新疆电子信息材料与器件重点试验室, 中国科学院 新疆理化技术研究所, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
采用60Co-γ射线对某国产0.5 μm CMOS N阱工艺CMOS有源像素传感器(APS)的整体电路和像素单元结构进行了电离总剂量辐射效应研究, 重点考察了器件的饱和输出信号、像素单元输出信号、暗信号等参数的变化规律。随着辐射剂量的增大, 饱和输出信号逐渐减小且与像素单元饱和输出信号变化基本一致; 暗信号随总剂量的增大而显著增大。研究结果表明, 0.5 μm工艺CMOS APS电离总剂量辐射效应引起参数退化的主要原因是光敏二极管周围的整个LOCOS(Local oxidation of silicon)隔离氧化层产生了大量的辐射感生电荷。
电离总剂量辐射效应 CMOS 有源像素传感器 饱和输出信号 像素单元结构 LOCOS隔离 total ionizing dose CMOS APS saturation output signal pixel unit LOCOS isolation
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素(APS)图像传感器作为光电成像系统的核心器件, 被广泛应用在空间辐射或核辐射环境中, 辐照损伤是导致其性能退化, 甚至功能失效的主要原因之一。阐述了不同辐射粒子或射线辐照损伤诱发CMOS APS图像传感器产生位移效应、总剂量效应和单粒子效应的损伤物理机制。综述和分析了辐照损伤诱发CMOS APS图像传感器暗信号增大、量子效率减小、饱和输出电压减小、噪声增大以及暗信号尖峰和随机电码信号(RTS)产生的实验规律和损伤机理。归纳并提出了CMOS APS图像传感器辐照损伤效应研究亟待解决的问题。
位移效应 总剂量效应 单粒子效应 CMOS APS CMOS APS displacement effects total dose effects single event effects
中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室， 上海 200083
提出了一种适用于目标快速定位和图像输出的有源图像传感器(Active Pixel Sensor, APS)的设计方案。与传统的图像传感器不同，这种传感器可以根据目标信号的位置进行区域图像输出，从而实现目标的快速定位和图像输出。阐述了这种传感器的区域划分原则和区域图像输出控制方法。通过设计和仿真测试一个48×48的面阵，验证了这种传感器的目标快速定位能力。测试结果表明，这种传感器的帧频比传统的传感器高4倍以上。
目标快速定位 CMOS有源图像传感器 帧频 fast target detection CMOS APS imaging sensor frame-rate
1 中国科学院 新疆理化技术研究所, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院 特殊环境功能材料与器件重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
研制了中荷耦合器件(CCD)与互补金属氧化物半导体有源像素图像传感器(CMOS APS)辐射效应测试系统,用于研究CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应并准确评估器件的空间辐射环境适应性。该系统采用光机电一体化结构设计, 包括光电响应性能检测、光谱检测、控制及数据处理3个分系统, 可对器件的光电响应性能、光谱特性进行全面的定量测试与分析。系统的光谱分辨率为1 nm, 工作波段为0.38~1.1 μm。目前, 该系统与新疆理化所现有的辐照装置结合, 构成了光电成像器件辐射效应模拟试验与抗辐射性能评估平台, 已为国产宇航CCD与CMOS APS图像传感器的研制、空间应用部门的成像器件选型工作提供了多次考核评估试验。应用情况表明, 该系统可定量检测与评价CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应与抗辐射性能, 为深入开展光电成像器件的辐射效应研究提供了完善的试验研究条件。
辐射效应 抗辐射性能 CCD CCD CMOS APS CMOS APS radiation effect anti-radiation performance 光学 精密工程
2013, 21(11): 2778
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
CCD作为星敏感器探测器的技术已经比较成熟, 但其瓶颈限制也日渐显露。本文以 IBIS5-B-1300A探测器为例, 具体分析 CMOS APS各种噪声对星敏感器星像质心定位精度的影响, 在理论上分析 CMOS探测器所能达到的质心定位精度上限, 并通过建模仿真验证理论分析结果, 得出弥散斑束腰宽度为 0.7, 开窗大小为 5×5时质心算法精度最高, 固定模式噪声 (FPN)对质心定位精度影响最大等结论, 为星敏感器探测器的选型以及提高系统星点定位精度的潜力提供理论上的依据和支持。
星敏感器 质心算法 star sensor CMOS APS CMOS APS IBIS5-B-1300A IBIS5-B-1300A centroid algorithm
兰州物理研究所 表面工程国防科技重点实验室，甘肃 兰州 730000
太阳敏感器是空间飞行器进行姿态确定和方位测定的重要器件，传统太阳敏感器大而重，无法应用到微小卫星特别是皮纳卫星上。介绍了基于CMOS APS探测器的微型太阳敏感器的工作原理，基于黑体辐射理论和太阳光谱特性，结合CMOS APS探测器工作特性，分析给出了这种敏感器像元表面产生光电子数的计算方法，并采用Matlab软件，编程计算了地球表面太阳垂直入射条件下，探测器像元表面产生的光电子数。采用光学薄膜设计方法，分析设计了掩模表面光学薄膜的膜系结构，计算了各膜层的透射特性。在此基础上，得到了基于CMOS APS探测器微型太阳敏感器光学掩模的光学薄膜的设计方法，最后给出了设计结果。
光学掩模 微型太阳敏感器 CMOS APS探测器 光学薄膜设计 optical mask micro sun sensor CMOS APS detector optical film design
基于CMOS APS的星敏感器是适应航天技术微型化的发展而产生的新一代姿态敏感器.结合星敏感器系统帧频以及探测信噪比阈值的要求,确定了合适的CMOS探测器件以及光学系统的通光孔径、焦距、工作光谱范围和中心波长等主要参数.分别基于球面和非球面,在ZEMAX平台上实现了具有良好像质的大孔径(F/1.198)、大视场(22.6°)、宽光谱范围(0.5～0.8 μm)的两种光学系统的结构设计,满足了对弥散斑、能量集中度、畸变等的特殊要求.
星敏感器 光学系统 结构设计 CMOS APS
中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
增强型并口是一种具有较大的传输速率和良好兼容性的接口方式.本文阐述了增强型并口的基本概念,介绍了一种基于增强型并口和PLD(可编程逻辑器件)的CMOS图像采集系统,对该系统的硬件组成和内部的工作流程作了重点的分析介绍.
增强型并口 图像采集系统 CMOS APS
