1 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
2 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 201210
设计了一款基于线性模式下HgCdTe-APD的主被动双模式读出电路。被动模式下通过积分电容进行光信号的强度测量,主动模式下利用两段式TDC进行光子飞行时间(ToF)的标记。TDC采用面阵共享的数字计数器进行粗计数,像元内置时间幅度转换电路(TAC)进行精细测量,同时利用积分电容的切换修正时刻鉴别误差。焦平面阵列规模为32×32,工作温度为77 K,采用标准SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行电路设计及版图绘制。仿真验证结果显示,电路满阱容量约为7.5 Me-,在3.2 μs的动态范围ToF分辨率小于0.5 ns, DNL和INL分别在-0.15 LSB~0.15 LSB和-0.2 LSB~0.2 LSB范围内。读出电路帧频为4.5 kHz,功耗小于180 mW。
线性模式APD 主被动探测 光子飞行渡越时间 时间精度 linear mode APD active and passive detection time of flight (ToF) time resolution
1 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
2 中国科学院大学，北京 100049
碲镉汞雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode, APD）探测器在主被动模式下能同时获取目标物体的强度信息和时间信息，实现实时的三维探测。高精度时间标定的测试方法是验证三维测距的基础。文中分析了盖革模式和线性模式的优缺点，针对一种线性模式主被动HgCdTe APD探测器的读出电路结构进行了分析，并对TOF计算方法进行了研究，在此基础上搭建了一套高精度时间标定的测试平台，对系统和环境噪声进行了测试，得到噪声带来的时间抖动为179 ps。对测试仪器带来的固定时延进行了校准，对影响TOF精度的电压、电容、斜坡发生器的精度以及高精度电压源的精度等参数进行了理论分析，在77 K下完成了线性模式HgCdTe APD探测器的主、被动信息的测试。测试结果得到低温下电路线性度高达99.9%，饱和电荷容量为7 Me−，时间精度抖动的均方根为2.107 ns，证明该测试平台和方法能有效地评估探测器的性能，为红外精准探测提供了参考。
线性模式APD 主被动探测 飞行渡越时间 时间精度 linear mode APD active and passive detection time of flight (TOF) time resolution 红外与激光工程
2021, 50(6): 20200460
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 大气物理化学研究室, 安徽 合肥 230031
用来描述降水粒子数浓度随粒子尺度变化函数的雨滴谱, 是降水最基本的微物理特征量, 利用雨滴谱信息可以更清楚地认识自然降水的发展演变过程。 从雨滴在矩形光束中的相对位置出发, 理论分析了不同尺寸条件下矩形光束透射强度随粒径的变化, 结果显示矩形光束的透过率与雨滴尺寸具有很好的线性关系; 数值模拟了不同粒径、 不同降落速度下雨滴在矩形光束中的渡越时间。 并指出利用测量的雨滴粒子大小和下落时间就可获得降水类型(毛毛雨、 普雨、 降雪、 降霰、 冰雹以及混合型降水)、 降水强度、 降水量和粒子波谱(在体积波谱上的粒子分布)等信息。
雨滴谱分布 矩形光束 雨滴粒径 下降速度 渡越时间 Raindrop spectrum distribution Rectangle beam Raindrop diameter Fall velocity Spanning time 光谱学与光谱分析
2018, 38(12): 3952
8-羟基喹啉铝属于有机半导体材料, 在太阳能电池应用领域有较为广阔的应用前景。为了研究8-羟基喹啉铝载流子输运动力学信息, 在恒温条件下制备了8-羟基喹啉铝薄膜, 采用X射线衍射分析方法对薄膜的性质进行了分析, 采用渡越时间方法对影响其载流子迁移率的实验条件进行了理论分析和实验验证。结果表明, 在308K～338K温度范围内, 8-羟基喹啉铝的载流子输运规律符合浅陷阱模型;取样电阻小于15kΩ及光脉冲能量低于3.5μJ时, 载流子渡越时间保持恒定, 测试结果可靠。这一结果对有机太阳能电池的制备是有帮助的。
光电子学 输运动力学 渡越时间方法 迁移率 optoelectronics transport dynamics time-of-flight method mobility
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
对比了几种不同类型的过电压因子下绝缘堆闪络概率的特点,考虑了多层均压及圆周渡越时间后得到的闪络概率更能反映绝缘堆耐压水平; 简化计算统计学经验公式中矩阵可保持绝缘堆闪络概率计算值准确性并减少过电压因子的静电场计算次数。分析在固定间隙距离下绝缘环个数与电压峰值及电场强度峰值的关系,计算结果表明: 存在最优绝缘环个数承受最高电压峰值与电场强度,承受最大工作场强的绝缘环个数下,工作电压幅值已降低很多。在选择绝缘环个数时应综合考虑,该计算方法可应用于工程绝缘结构设计中合理选取绝缘环个数。
绝缘堆 闪络概率 统计学模型 圆周渡越时间 病态矩阵 insulator stack flashover probability statistical model voltage distribution coefficient ill-conditioned matrix 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045006
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在CST Particle Studio环境下建立了长径比为40的铅玻璃MCP的三维结构，将有限积分法与蒙特卡罗方法相结合，模拟了直流和高斯脉冲偏置下微通道内二次电子倍增过程，得到了通道轴向二次电子云密度的动态分布曲线。结果显示，二次电子云在通道轴向成高斯分布；在直流偏置下电子云在漂移过程中密度逐渐增大，分布逐渐变得集中，当电子云漂移至靠近输出电极位置时密度达到最大；在高斯偏置下，脉宽对电子倍增过程有决定性影响，当脉宽大于二次电子平均渡越时间时，倍增过程与直流偏置相似。
微通道板 二次电子 数值模拟 蒙特卡罗方法 渡越时间弥散 microchannel plate secondary electron numeric simulation Monte Carlo method transit time spread 强激光与粒子束
2015, 27(12): 124005
东莞理工学院 电子工程学院, 广东 东莞 523808
考虑外场和镜像电荷的影响, 对F-N公式进行了改进, 利用改进的势垒穿透公式对阴极阵列场致发射太赫兹源的物理机制进行了分析, 利用渡越时间效应导出了束波相互作用的能量交换, 并在此基础上讨论了电子注能量增量、电子注功率、负载电导和束波转换效率等。
太赫兹源 场致发射 束波相互作用 渡越时间效应 terahertz source field emission beam-wave interaction transit-time effect
1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 三河 065201
2 第二炮兵驻锦州地区专用保障装备军事代表室, 锦州 121000
为了精确测定弱电导材料中载流子迁移率, 采用渡越时间方法测量了8-羟基喹啉配合物(Alq3)的载流子迁移率, 对渡越时间方法需要的实验条件进行了理论分析和实验验证, 讨论了激发光源的波长、单脉冲能量以及测量电路的积分时间常数的选取对材料载流子迁移率测量结果的影响。结果表明, 采用渡越时间方法测量弱电导半导体材料中载流子迁移率时, 只有严格选取合适的测量条件, 才可能获得准确、可靠的测试结果。此结论有助于对有机电致发光器件载流子迁移率进行精确测定。
光电子学 渡越时间法 载流子 迁移率 弱电导 optoelectronics time of flight method charge carrier mobility weak photoconductor
1 河南建筑职业技术学院, 河南 郑州450000
2 吉林大学 物理学院, 吉林 长春130022
载流子迁移率是半导体材料的一项重要参数, 而有机材料的载流子迁移率较低, 限制了一些传统方法的使用。文章建立了一套用于测量有机材料载流子迁移率的渡越时间(TOF)法实验系统, 着重介绍了实验系统中各元件的作用及要求, 实验关键技术参数等。该实验系统的主要特点是把激发光源同时作为外触发光源, 消除实验中杂散信号的干扰, 得到清晰的信号。同时利用实验系统对无机材料Se, 有机共轭聚合物材料MEH-PPV的载流子迁移率进行测量, 结果表明: 该实验系统组建方便, 快捷, 可以较好用于测量有机材料低载流子迁移率, 具有一定的实用价值。
渡越时间 载流子迁移率 TOF carrier mobility Se Se MEH-PPV MEH-PPV
西南交通大学 物理科学与技术学院 成都 610031
研究了同轴边加载三腔谐振腔的高频特性，从圆柱坐标系下的Borgnis位函数出发求解各个区域的场表达式，利用边界条件和相邻区域公共界面上的匹配条件，导出同轴边加载三腔谐振腔内角向均匀的TM模式的色散关系和各个区域场分布的解析表达式。将求得的谐振频率和数值模拟所得到的谐振频率进行了对比验证，求解所得谐振模式的频率和场分布与数值模拟的结果基本一致。
同轴谐振腔 渡越时间 高频特性 谐振频率 场分布 coaxial resonator transit time high-frequency characteristics resonant frequency field distribution 强激光与粒子束
2011, 23(11): 3012
