芯片探测器
粒子物理学中的基本粒子探测技术
粒子物理学中的基本粒子探测技术粒子物理学是物理学的重要分支之一，它主要研究各种基本粒子之间的相互作用、性质及其规律。
探测技术是粒子物理学中不可或缺的一个重要部分。
粒子物理学需要借助探测技术收集、测量基本粒子的性质与行为，从而推进粒子物理学的发展和进步。
本文将介绍粒子物理学中的基本粒子探测技术，包括探测器的分类、探测器的组成结构、探测原理及其应用。
一、探测器的分类探测器是粒子物理学中进行探测的主要工具。
探测器按照其原理，可以分为以下几类。
1. 材料探测器材料探测器是利用基本粒子在材料中沉积能量，经过电离过程产生载流子的原理。
最常见的材料探测器就是测量辐射的GM计数器。
同时，用于探测粒子径迹经过的凝胶、液体或气体也属于材料探测器，比如伽马射线探测器、电离室等。
2. 半导体探测器半导体探测器是利用基本粒子在半导体中放电，将芯片内的电子引入电路的原理。
半导体探测器具有极高的分辨率和精度，用于探测高能粒子的径迹和电荷。
一些常见的半导体探测器有硅器件和锗器件。
3. 闪烁体探测器闪烁体探测器是利用反应后产生的光子发出强烈的闪烁光，通过探测器探测光子的原理。
闪烁体探测器广泛用于探测中子、伽马射线、X射线、带电粒子等，如闪烁计数器、正电子探测器等。
4. 气体探测器气体探测器利用基本粒子在气体中产生电离，在电场作用下引起电流变化，从而进行探测的原理。
气体探测器通常用于探测高能粒子，如闪烁室、多丝电晕计数器等。
二、探测器的组成结构探测器是粒子物理学中进行探测的主要工具，其基本组成结构包括探测器外壳、前端电子学、计算机控制系统等。
1. 探测器外壳探测器外壳是指保护探测器内部的外部结构，具有良好的密封、隔绝和抗辐射能力。
不同的探测器具有不同的外壳材料和结构。
2. 前端电子学前端电子学是指探测器信号的处理和放大电路，包括前置放大器、信号形成器、可编程逻辑数组（FPGA）等，用于将探测器探测到的信号进行放大和处理，并输出数字信号。
x-ray 检查芯片空洞率 原理
x-ray 检查芯片空洞率原理以x-ray 检查芯片空洞率原理为标题的文章：标题：x-ray 检查芯片空洞率原理引言：芯片是现代电子设备的核心组件，它们在电子设备的制造过程中起着至关重要的作用。
而芯片的质量直接关系到电子设备的性能和可靠性。
在芯片制造过程中，空洞是一种常见的缺陷。
为了确保芯片的质量，科学家们开发了各种方法来检测芯片中的空洞率，其中一种常用的方法就是使用x-ray技术。
一、芯片空洞的定义和影响空洞是指芯片内部的空隙或孔洞，它们可以是由于材料缺陷、制造过程中的不均匀性或其他原因导致的。
空洞会影响芯片的电气性能和可靠性，可能导致电流泄漏、短路或器件失效等问题。
因此，准确检测芯片中的空洞率对于确保芯片质量至关重要。
二、x-ray技术的原理x-ray技术是一种利用x射线穿透物体并通过探测器接收反射或透射的方法来获取物体内部结构信息的技术。
在检测芯片空洞率时，x-ray技术可以穿透芯片并获得芯片内部的显像图像。
x-ray技术的原理基于射线的吸收特性。
不同材料对x射线的吸收能力不同，因此，通过测量x射线的吸收情况可以得到物体内部的结构信息。
在检测芯片空洞率时，使用x射线照射芯片样品，然后通过探测器接收透射的x射线，并将其转化为图像。
通过分析这些图像，可以确定芯片内部的空洞分布情况和空洞率。
三、x-ray技术的应用x-ray技术在芯片制造过程中被广泛应用于空洞率的检测。
它可以快速、非破坏性地检测芯片中的空洞，为芯片制造商提供即时反馈和控制空洞率。
通过调整制造过程中的参数，可以有效地控制芯片中的空洞率，从而提高芯片的质量和可靠性。
四、x-ray检查芯片空洞率的优势与传统的检测方法相比，x-ray技术具有以下优势：1. 非破坏性检测：x-ray技术可以在不破坏芯片的情况下进行检测，避免了传统方法中可能引入的损伤。
2. 快速高效：x-ray技术可以快速生成芯片内部的显像图像，为制造商提供及时的反馈和控制空洞率。
硅像素探测器读出芯片的设计
摘 要 ：针 对 应 用 在 时 间 过 阈 技 术 的 像 素 阵列 读 出 芯 片 。
１２９７
研究 十 分必 要 。 当粒 子 击 中探 测 器 中的某 个 像 素 时 ，像 素
内的 电路 会 产 生 １个 过 阈 的脉 冲信 号 ，该 脉 冲 信 号 的 宽 度 与 入 射 粒 子 的 能 量 呈 正 比 ，芯 片 内部 的计 数 器 会 记 录 脉 冲信 号 的前 后 沿 对 应 的计 数 ，该 计 数 也 可 称 为 前 后 沿 的 时 间戳 ，然 后 将 前 后 沿 计 数 和 对 应 像 素 的 地 址 进 行 读 出 。本 文 针 对 测 量 粒 子 径 迹 的 硅 像 素 探 测 器 ，设 计 一 种 基 于 时 间 过 阈 技 术 的 像 素 读 出 芯 片 。
设 计 的功 能 。
关 键 词 ：硅像 素 探 测 器 ；读 出芯 片 ；时 间 过 阈技 术
中 图分 类号 ：ＴＬ８２
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０００—６９３１（２０１６）０７—１２９６—０５
ｄｏｉ：１０．７５３８／ｙｚｋ．２０１６．５０．０７．１２９６
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｒｅａｄｏｕｔ Ｃｈｉｐ ｆｏｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｉｘｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ
内对半 导体探 测 器 的研 究 有较 大 的进展 口 ］，而 对像 素 型读 出芯 片 的研 究 还处 于发展 阶段 。国 外 的一 些 硅 像 素 读 出 芯 片 ，如 ＦＥ－Ｉ３、ＦＥ－Ｉ４、 ＦＰＩＸ２等 口 ］，已在 ＡＴＬＡＳ、ＣＭＳ等 实 验 上 得 以应用 。因此 ，为 了尽 快 实 现 硅 像 素探 测 器 及 其 读 出 芯 片 的 国产 化 ，开展 硅 像 素读 出芯 片 的
基于STC89C52单片机的金属探测器制作
基于STC89C52单片机的金属探测器制作作者：周游宇林朝勇来源：《现代信息科技》2020年第20期摘要：金屬探测器是日常生活中专门用于探测金属物质的仪器，文章对常规金属探测器进行研究后设计了一款基于STC89C52RC单片机的智能金属探测器，将振荡电路产生的正弦波经脉冲转换电路送到单片机检测频率的变化。
当线圈位置出现金属物质时，由于电磁感应原理，线圈Q值发生改变，原有振荡频率会发生变化，单片机检测到频率变化后报警，能在安检、工业生产等领域得到广泛应用。
关键词：单片机;金属探测器;电磁感应中图分类号：TH89;TP368.1 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）20-0054-03Fabrication of Metal Detector Based on STC89C52 Single-Chip MicrocomputerZHOU Youyu，LIN Chaoyong（College of Big Data and Information Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China）Abstract：Metal detector is an instrument specially used to detect metal substance in daily life. After studying the conventional metal detector，an intelligent metal detector based on STC89C52RC single-chip microcomputer is designed. The sine wave generated by the oscillation circuit is sent to the single-chip microcomputer to detect the change of frequency through the pulse conversion circuit. When the metal material appears in the coil position，due to the electromagnetic induction principle，the coil Q value changes，and the original oscillation frequency will change. The microcontroller will give an alarm when it detects the frequency change. It can be widely used in security inspection，industrial production and other fields.Keywords：single-chip microcomputer;metal detector;electromagnetic induction0 引言基于贵州大学大数据与信息工程学院进行的便携式金属检测仪实验课题，本文设计了一款基于STC89C52RC单片机的便携式智能金属探测器，笔者为了实现更快和更精准的金属检测，以及降低金属探测器的成本，根据电磁感应原理中金属能影响振荡电路中电感Q值的特性进行设计。
用于GEM探测器的电容积分式读出芯片的研究
气体电子倍增器 Ｇ Ｍ（ ａ ＥｅｔｎＭ ｌ— Ｅ Ｇ ｓ ｌ ｒ ｕｉ ｃｏ ｔ ｐ ｅ） 由 Ｓｕ 等人 ２ ｌｒ是 ｉ ａｌ ｉ ０世纪 ９ Ｏ年代发 明的一 种新型气体探测器 ， 其基本结构是由漂移电极 、
一
端信号的保存 ， 电子学系统 的特点是读出通 其 道数量大 ， 装配密度高。 目前我们设计 的 Ｇ Ｍ Ｅ
究生 ， 从事核 电子学研究 。
放
图 １ 阵列 方 式 读 出 示 意 图
学 的规模 。 图 ２ １ 通道开关电容阵列 电路图 ， 是 ０ 主要 包括积分 电容 Ｃ 通道选通开关 Ｓ 放电开关 、 ｗ 等， ０ ～ Ｎ ０ Ｉ １ Ｉ １ 分别为 １ Ｎ Ｏ通道 的输人端 ， 所 有通道的输 出端接在一起 ， 作为整个 电路的输
ｐ 或 １ｎ ， Ｆ Ｆ 而要想在芯片 内部实现如此大的电 容， 需要耗费极大的面积 ， 因此我们将积分电容 置于片外。我们通过控制模拟开关 ｓｗ 的通／ 、 断， 实现多个通道 的顺序读 出。 假定输出端 的等效负载电阻为 吼 ， 开关 ｓ 、 ｗ 的导通 电阻分别为 Ｒ Ｒ ， ＆ 、 ‰ 开关导通时间 和放电时间分别为 、 ， 电路的工作 过 则
李怀申 ， 江晓 山 ， 捷 徐立升 ， 李 ， 盛华义 ， 庄保 安 赵 京伟 ，
（． １ 中国科学 院高能物理研究所 ， 京 １０ ４ ２ 中 国科学院研究生 院 ， 北 ００ ９；． 北京 １０ ４ ） ００ ９
摘要 ： 介绍 了 Ｇ Ｍ 探测器阵列结构 的一种读 出方案 ， 点介 绍了该读 出方案 中开关阵列芯 片的设 Ｅ 重
在最下层 的阳极上感应 出负 向脉冲信号 ， 用加
工在 Ｐ Ｂ上的收集条 （ｔｐ 或 Ｐ Ｄ阵列 收集 Ｃ ｓｉ） Ａ ｒ
红外探测器的工艺流程
红外探测器的工艺流程
红外探测器的工艺流程如下：
1. 衬底制备：选择合适的衬底材料，并进行清洗和平整处理，以确保良好的基础。
2. 衬底涂覆：将光敏材料溶液或薄膜通过旋涂、溅射、喷涂等方法涂覆在衬底上，形成感光层。
3. 结构定义：利用光刻、电子束曝光或激光刻蚀等技术将感光层形成所需的红外探测器结构，如栅极、垂直结构等。
4. 电极制备：通过金属薄膜沉积或光刻蚀技术，制作探测器的电极，用于收集光信号。
5. 包背面处理：为了降低背面反射和提高探测器效率，通常会进行黑色镀膜或者基底蚀刻处理。
6. 封装：将制作好的红外探测器芯片进行封装，常用的封装方式包括TO封装、LCC封装等。
7. 测试和质检：对封装好的红外探测器进行性能测试和质量检查，确保其符合
设计要求和工艺标准。
8. 后期处理：经过测试合格的红外探测器进行清洗和封装，以便于使用和运输。
值得注意的是，不同类型的红外探测器（如热电偶型、铟化镉型、焦平面阵列型等）的工艺流程可能会有所不同，上述流程仅为参考。
光子芯片工作原理
光子芯片工作原理光子芯片是一种基于光子学的芯片技术，使用光来传输和处理信息。
相较于传统的电子芯片，光子芯片具有更高的传输速度和更低的能耗。
光子芯片的工作原理是将电子信号转换为光信号进行传输和处理。
一、光子芯片的基本组成光子芯片主要由光源、光传输介质、光探测器、光电转换器和光控制器等组件组成。
1.光源：光源是产生光信号的部件，常用的光源包括激光二极管和LED等。
激光二极管具有单色、高亮度和方向性好的特点，并且容易集成到光子芯片中。
2.光传输介质：光传输介质主要是光纤，它能够将光信号在芯片内部和芯片之间传输。
光纤具有低损耗、高带宽和抗干扰等特点，能够实现远距离的光信号传输。
3.光探测器：光探测器用于将光信号转换为电信号，主要有光电二极管和光电探测器等。
光电二极管是一种用于接收光信号并产生电流的器件，而光电探测器则可以实现高速的光信号检测和转换。
4.光电转换器：光电转换器用于将电信号转换为光信号，常用的光电转换器有激光二极管、光调制器和光发射器等。
激光二极管可以将电信号转换为激光光信号，光调制器则可以通过控制电信号来调制光信号的强度和相位。
5.光控制器：光控制器用于控制和调节光子芯片的光信号传输和处理。
光控制器常用的技术包括光开关、光放大器和光路调节器等。
光开关可以实现光信号的切换和路由，光放大器可以放大光信号的强度，光路调节器能够调节光信号的相位和强度。
二、光子芯片的工作过程光子芯片的工作过程主要包含光信号产生、光信号传输、光信号处理和光信号检测等步骤。
1.光信号产生：光信号的产生是通过光源来实现的。
光源将电信号转换为光信号，光信号可以是连续的或者脉冲的。
光信号的产生方式常常通过光电转换器来实现。
2.光信号传输：在光子芯片内部和芯片之间，光信号需要通过光传输介质进行传输。
光传输介质将光信号导向到需要的位置，实现光信号的传输和分配。
3.光信号处理：光信号在光子芯片内部经过光控制器的控制和调节，实现光信号的处理。
线宽测量仪工作原理
线宽测量仪工作原理
简介：
线宽测量仪，作为一种重要的半导体测试仪器，广泛应用于IC芯片制造行业中。
它可以精确地测量半导体芯片中线的宽度，确保生产出来的芯片符合规范，为客户提供最高质量的产品和服务。
本文将从仪器工作原理和应用角度进行阐述。
一、原理：
线宽测量仪基于激光技术，通过衍射现象进行线宽测量。
其工作原理如下：在被测芯片表面产生一个特定宽度的激光条纹，并将其反射回来，然后通过设备中的探测器进行信号检测。
解析这些信号，就可以得到线的宽度，从而确定芯片的尺寸是否合格。
二、分类：
1.扫描式线宽测量仪：
通过移动激光束在被测样品表面上进行扫描，然后记录反射激光的信号大小。
并根据信号的变化来计算线宽度和测量其他样品参数。
通常用于高速测量和大样品。
2.静态线宽测量仪：
在其内部具备移动的图像合成技术，可以扫描被测样品，根据被测样品反射回来的光信号量，得到被测样品的线宽度。
通常用于小样品和微型芯片。
三、应用：
半导体制造行业是线宽测量仪最主要的应用场景之一。
在微电子技术中，线宽测量仪也是一种关键工具，用于测量电路中的各种线宽度以及图形的长度，从而确保半导体芯片的制造质量。
此外，在制药、食品、化学等行业中，线宽测量仪也得到广泛应用。
总结：
线宽测量仪作为半导体芯片制造的重要工具，其线宽测量原理和分类非常重要。
通过了解其工作原理和不同分类，我们可以更好地了解它的实际应用。
随着制造技术的不断进步和应用范围的不断扩大，线宽测量仪在半导体制造行业及其他领域的市场需求将会不断增长。
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芯片探测器
从1956年开始，以美国生产非制冷的硫化铅红外探测器（工作波段1～3µm）为导
引的“响尾蛇”空空导弹为标志，红外探测器的军事应用进入了飞速发展阶段。首
先是对化铅探测器进行制冷，大大提高了探测灵敏度；相继又出现了锑化铟、碲镉
汞等多种新材料、多响应元及不同排列方式（线列、面阵）等构成多品种的实用均
红外探测器，冉加适当的光机电扫描获得红外图像信息，实现了全天时昼夜红外成
像，于红外成像侦察、成像制导等贴片钽电容武器装备，可实时获取战场情报、对
来袭目标告警，并大大提高武器打击精度，是带动现代战争模式变革的主要技术因
素之一。随着探测器像元规模的断扩大，需要的信号放大和处理电路（一般在非制
冷环境）数量也越来越多，其引线数、体积、重量、耗电量、参数一敛性和可靠性
等因素使得探测器像元不得不控制在一定的围内（一般在200元以下），严重制约
了红外探测技术在武器装备的应用。随着微电子集电路技术的发展，和红外探测器
有机结合并不断完善，就诞生了红外焦平面探测器——红外探测阵列完成光电转换，
再由和其良好电气耦合（且同处在低温环境）的集成电路完成信号传输、延时
积分、存储、背景消除、自动增益控制等信号处理（统称为读出电路，ROIC），
又称第二代红外焦平面探测器，技术先进国家20世纪90年代进入批量生产；
而把原来的单元或多元器件称为一代红外探测器；目前正在研发的红外焦平面
阵列规模更大（百万像素以上、像元面积更小、探测灵敏度更高、均匀性更
好）、信号处理能力更强（智能化）、工作T491D336K010AT温度更高(120～
180K)、双色（短波红外+中波红外、短波红外+长波红外、中波红外长波红外
等）或多色（包括紫外和可见光）复合的新型器件称为第三代红外焦平面探测
器。红外焦平面阵列芯片有单片式和混合式。PtSiCCD红外焦平面阵列是红外
探测单元列阵集成在硅材料衬底片上的单片式芯片，红外探测单元为肖特基势
垒结构，响应波段1～5µm，在3～5µm的量子效率不大于1%，峰值探测率D
*
在1010cmHz1/2/W量级。因采用微电子技术制造，均匀性好，焦平面阵列规模大，
分辨率高。锑化铟( InSb)、碲镉汞(HgCdTe)、镓铝砷／砷化镓
( CaAIAs/GaAs)、铟镓砷( InGaAs)、氧化钒(V0x)、多晶硅电阻、热释电焦
平面阵列等由红外探测器列阵和信号读出电路互连在一起的混合式芯片。一种
较常用的锢柱倒装互连。根据红外探测器InSb，HgCdTe用材料的特性，探测
单元多为光伏型，量子效率较高（大于50%）,芯片封装在杜瓦装置内在低温
下工作，响应波段3～5µm和8～14µm，峰值探测率D*在1010～1011cmHz1/2/W
量级；InGaAs. V0x、多晶硅电阻、热释电焦平面阵列等芯片，封装在有半导体
制冷器的金属或陶瓷管壳内，在室温条件下工作，响应波段8～14µm，量子效
引低，峰值探测率D*在108～109cmHz1/2/W量级。
一：红外焦平面探测器的介绍：
将红外辐射能转换为电能或其他物理量的器件称为红外探测器。红外探测器
分为红外光量子探测（光电伏特效应，光伏型）和热探测（热电效应，最常见光导
型）二类，当前高性能红外焦平面探测器主要是量子效率较高的光伏型探测器。根
据大气对红外辐射透射率窗口，红外探测器覆盖的红外波段为短波、中波、长波和
超长波。
二：红外焦平面探测器的运用
对于红外焦平面的响应光谱范围而言，不同材料的红外焦平面探测器存在
相应的光谱响应限制。硅探测器是1µm波长，PbS和InGaAs探测器是3µm
长波限制；InSb，PbSe，PtSi，HgCdTe探测器通过调整碲镉汞材料的参数，
可以满足1～15µm波长范围内的探测需求hymsm%ddz
红外热像仪系统一般由红外焦平面探测器组件（DDA或DDCA）、红外光学、机
械结构电子信号处理等部分构成。红外热像仪，广泛应用在工业、医疗、科学、
军事和空间技术等领域。在军事应用方面，夜视、制导、跟踪、目标识别、导
航系统、探测与搜索、光学成像和目标评估系统、监视、预警、红外侦察需各
种红外焦平面；可用于建筑物热损失检测、电气元件故障预测、电子系统测试、
生产过程监控及生产中的临界温T491C226K010AT度控制，监视天气变化、研究
植被类型、协助农业规划和地质探测，还可探查海洋中的温度变化。
红外焦平面探测器的噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature
Difference，NETD)是决定热成像系统性能的关键性参数。光量子类红外焦平面
阵列的NETD值范围通常在0.1～0.01K，使用，ƒ/2光学时，InSb、CaAlAs、
HgCdTe的320×256元阵列和1024×768元阵列都可达到0.01K的NETD值，适合于
星载、机载等移动平台成像侦察和成像制导等中高性能的系统应用；非制冷型红
外焦平面阵列0.1K的NETD可满足便携式热像仪和热瞄具等低档的系统应用需求。
根据红外焦平面阵列芯片的组成方式红外焦平面探测器的渎出电路和信号
处理电路通常集成在同一硅片上，要求读出电路具有高电荷容量、高转移效率、
低噪声和低功耗。读出电路最常用的有CCD和CMOS两种工艺。CCD工艺的优点
是响应均匀、噪声低；CMOS工艺的优点是转移注入效率高、抑制红外(直流）背
景能力强、响应动态范围大、功耗小（工作电压低）、漏电流小、速度快、集
成度更高、外引线更少，成品率贴片钽电容高、成本更低，易于与红外探测器芯
片工艺集成等，因此CCD与CMOS T艺成为红外焦平面探测器读出电路的主要工
艺方法。信号处理电路功能包括增益控制、背景抑制、抗光晕等。而红外焦平面
探测器应用中还要进行的非均匀校正、盲元填充等功能要由其他外围电路去完成。