RU2366031C2 - Solid-state matrix of vacuum photo-electric converters of electromagnetic emission - Google Patents
Solid-state matrix of vacuum photo-electric converters of electromagnetic emission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366031C2 RU2366031C2 RU2007134969/09A RU2007134969A RU2366031C2 RU 2366031 C2 RU2366031 C2 RU 2366031C2 RU 2007134969/09 A RU2007134969/09 A RU 2007134969/09A RU 2007134969 A RU2007134969 A RU 2007134969A RU 2366031 C2 RU2366031 C2 RU 2366031C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid
- resistive layer
- matrix
- state matrix
- electromagnetic emission
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229940065285 cadmium compound Drugs 0.000 description 2
- 150000001662 cadmium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- OQRNKLRIQBVZHK-UHFFFAOYSA-N selanylideneantimony Chemical compound [Sb]=[Se] OQRNKLRIQBVZHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкции твердотельных матриц вакуумных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) электромагнитного излучения на основе внутреннего фотоэффекта (передающие телевизионные трубки) и на основе внешнего фотоэффекта (электронно-оптические преобразователи (ЭОП)) и может быть использовано при изготовлении указанных матриц.The invention relates to the design of solid-state matrices of vacuum photoelectric converters (PEC) of electromagnetic radiation based on the internal photoelectric effect (transmitting television tubes) and on the basis of the external photoelectric effect (electron-optical converters (EOP)) and can be used in the manufacture of these matrices.
Известны твердотельные матрицы передающих телевизионных трубок, так называемые «мишени» из кремния, содержащие совокупность фотодиодов, либо фототранзисторов, либо p-i-n диодов и предназначенные для передающих телевизионных трубок, поверхность которых, сканируемая электронными лучом, покрыта резистивным слоем селенида сурьмы (см., например, патент Англии N1.286.231, кл. H1D/HOI 29/44, приоритет 7/1 - 69 г., фирма "Bkyo Shibaura Electronic Co").Solid-state matrices of transmitting television tubes are known, so-called “targets” made of silicon, containing a set of photodiodes, or phototransistors, or pin diodes and intended for transmitting television tubes, the surface of which is scanned by an electron beam and is coated with a resistive antimony selenide layer (see, for example, England patent N1.286.231, class H1D / HOI 29/44, priority 7/1 - 69, firm "Bkyo Shibaura Electronic Co").
Резистивный слой предназначен для уменьшения зарядки поверхности мишени электронами сканирующего пучка.The resistive layer is designed to reduce the charging of the target surface by the electrons of the scanning beam.
Недостаток резистивного слоя из селенида сурьмы заключается в том, что весьма проблематично управлять величиной его удельного сопротивления в процессе нанесения. Другой недостаток - частичное испарение слоя в процессе технологических прогревов матрицы.The disadvantage of the antimony selenide resistive layer is that it is very problematic to control its resistivity during application. Another disadvantage is the partial evaporation of the layer during the technological heating of the matrix.
В качестве прототипа предлагаемой конструкции выбрана конструкция твердотельной матрицы мозаичной мишени телевизионной передающей трубки, в которой резистивный слой, предназначенный для "стекания" электронов, выполнен из соединений кадмия (см. патент Англии N1.291.031 от 5.01.71 г. кл. H1D (HOI 29/44)). Использование в качестве материала для резистивного слоя соединений кадмия улучшает стойкость резистивного слоя к технологическим прогревам, проблема же по управлению величиной удельного сопротивления слоя остается. Дело в том, что резистивный слой должен, с одной стороны, обеспечивать «стекание» электронов за время кадра, а, с другой стороны, быть достаточно высокоомным, чтобы не закоротить соседние элементы матрицы. Расчет, подтвержденный многолетней практикой изготовления мишеней передающих телевизионных трубок, показывает что для реально используемых времен кадра, близких к телевизионному стандарту - 25 кадров в секунду - и шаге матрицы порядка 10 мкм, величина удельного сопротивления составляет (1-5)·108 Ом·см. При этом толщина слоя порядка 0,1 мкм.As a prototype of the proposed design, the design of the solid-state matrix of the mosaic target of the television transmitting tube, in which the resistive layer intended for electron "draining", is made of cadmium compounds (see England patent N1.291.031 from 5.01.71, class H1D (HOI 29/44)). The use of cadmium compounds as a material for the resistive layer improves the resistance of the resistive layer to technological heating, while the problem of controlling the specific resistivity of the layer remains. The fact is that the resistive layer should, on the one hand, provide for the "draining" of electrons during the frame time, and, on the other hand, be high enough resistance so as not to short-circuit neighboring matrix elements. The calculation, confirmed by the long-standing practice of manufacturing targets for transmitting television tubes, shows that for actually used frame times close to the television standard — 25 frames per second — and a matrix pitch of about 10 μm, the resistivity is (1-5) · 10 8 Ohm · cm. Moreover, the layer thickness is about 0.1 μm.
При таких характеристиках резистивного слоя возникает дополнительное поперечное (ортогонально поверхности) падение напряжения на элементе мишени порядка единиц и даже десятков вольт, ухудшающее параметры тока сигнала. Полностью устранить зарядку поверхности мишени при столь высокоомном слое не удается, а снизить величину сопротивления нельзя из-за опасности закорачивания соседних элементов и потери разрешающей способности.With such characteristics of the resistive layer, an additional transverse (orthogonal to the surface) voltage drop occurs on the target element of the order of units or even tens of volts, which worsens the signal current parameters. It is not possible to completely eliminate charging of the target surface with such a high-resistance layer, and it is impossible to reduce the resistance value because of the danger of shorting neighboring elements and the loss of resolution.
Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкций твердотельной матрицы для вакуумных ФЭП, в которых резистивный слой практически полностью устраняет зарядку поверхности матрицы электронным лучом при исключении закорачивания соседних элементов и потери разрешающей способности.The objective of the invention is the creation of designs of a solid-state matrix for vacuum photomultipliers, in which the resistive layer almost completely eliminates the charging of the matrix surface with an electron beam, with the exception of shorting of neighboring elements and loss of resolution.
Поставленная задача решается таким образом, что резистивный слой выполнен из пленки линейно-цепочечного углерода, у которой поперечное удельное сопротивление пленки меньше продольного удельного сопротивления.The problem is solved in such a way that the resistive layer is made of a film of linear chain carbon, in which the transverse resistivity of the film is less than the longitudinal resistivity.
Технический результат, получаемый при реализации предложенной конструкции, состоит в создании твердотельной матрицы для вакуумных ФЭП, в которой реализована возможность устранения зарядки поверхности матрицы потоком электронов без потери разрешающей способности.The technical result obtained by the implementation of the proposed design consists in creating a solid-state matrix for vacuum photomultipliers, in which it is possible to eliminate the charging of the matrix surface by an electron stream without loss of resolution.
Новизна предложенной конструкции заключается в том, что в отличие от известных конструкций матриц в ней используется слой из линейно-цепочного углерода, у которого поперечное удельное сопротивление меньше продольного.The novelty of the proposed design lies in the fact that, in contrast to the known matrix designs, it uses a layer of linear-chain carbon, in which the transverse resistivity is less than the longitudinal one.
Рассмотрим пример реализации изобретения.Consider an example implementation of the invention.
На фиг.1 приведена схема конструкции предложенной матрицы. Здесь 1 - подложка матрицы, 2 - система ячеек матрицы, 3 - разделительный диэлектрический слой, 4 - резистивный слой из линейно-цепочечного углерода.Figure 1 shows the design diagram of the proposed matrix. Here 1 is a matrix substrate, 2 is a system of matrix cells, 3 is a separating dielectric layer, 4 is a resistive layer of linear-chain carbon.
На фиг.2 показан элемент матрицы, содержащий две соседние ячейки в сочетании с эквивалентной схемой сопротивлений резистивного слоя. Здесь Rпопер.- поперечное сопротивление участка резистивного слоя над ячейкой, а Rпрод. - продольное сопротивление участка резистивного слоя между ячейками.Figure 2 shows a matrix element containing two adjacent cells in combination with an equivalent resistance layer circuit. Here R poper. - the transverse resistance of the resistive layer over the cell, and R prod. - the longitudinal resistance of the plot of the resistive layer between the cells.
Резистивное покрытие функционирует следующим образом. Заряд падающих на поверхность резистивного слоя электронов свободно проходит через малое сопротивление Rпопер., в то же время благодаря большому сопротивлению Rпрод.. соседние ячейки практически изолируются друг от друга.The resistive coating operates as follows. The charge of electrons incident on the surface of the resistive layer freely passes through the low resistance R pop. , at the same time, due to the large resistance R prod. . neighboring cells are practically isolated from each other.
В качестве макета предложенной конструкции матрицы использовалась ПЗС матрица с межстрочным переносом для ЭОП с размером ячейки 10×10 мкм. В качестве пленки для резистивного слоя использовалась пленка линейно-цепочечного углерода толщиной порядка 0,1 мкм с величиной удельного продольного сопротивления 3·108 Ом·см и величиной удельного поперечного сопротивления 2·103 Ом·см, то есть отношение продольного сопротивления к поперечному сопротивлению составило 1,5·105. Величина продольного сопротивления 3·108 Ом·см, как известно, обеспечивает отсутствие паразитной связи между ячейками, малое поперечное сопротивление пленки, на 5 порядков меньше продольного, обеспечило полное «стекание» заряда электронов в ячейки.As a model of the proposed matrix design, we used a CCD matrix with line spacing for image intensifiers with a cell size of 10 × 10 μm. As a film for the resistive layer, a linear-chain carbon film with a thickness of the order of 0.1 μm with a specific longitudinal resistance of 3 · 10 8 Ohm · cm and a specific transverse resistance of 2 · 10 3 Ohm · cm was used, i.e., the ratio of longitudinal resistance to transverse the resistance was 1.5 · 10 5 . The magnitude of the longitudinal resistance of 3 · 10 8 Ohm · cm, as is known, ensures the absence of spurious coupling between the cells, the small transverse resistance of the film, 5 orders of magnitude less than the longitudinal, ensured the complete "draining" of the electron charge into the cells.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134969/09A RU2366031C2 (en) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | Solid-state matrix of vacuum photo-electric converters of electromagnetic emission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134969/09A RU2366031C2 (en) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | Solid-state matrix of vacuum photo-electric converters of electromagnetic emission |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007134969A RU2007134969A (en) | 2009-03-27 |
| RU2366031C2 true RU2366031C2 (en) | 2009-08-27 |
Family
ID=40542352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007134969/09A RU2366031C2 (en) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | Solid-state matrix of vacuum photo-electric converters of electromagnetic emission |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366031C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1286231A (en) * | 1969-01-07 | 1972-08-23 | Tokyo Shibaura Electric Co | An electron multiplication target and an image pickup tube using the same |
| GB1291031A (en) * | 1970-01-16 | 1972-09-27 | Tokyo Shibaura Electric Co | Semiconductor targets |
| RU2097816C1 (en) * | 1994-07-18 | 1997-11-27 | Владимир Владимирович Слепцов | Electrophotographic image carrier and method of its manufacture |
| US6117749A (en) * | 1987-09-21 | 2000-09-12 | National Semiconductor Corporation | Modification of interfacial fields between dielectrics and semiconductors |
-
2007
- 2007-09-20 RU RU2007134969/09A patent/RU2366031C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1286231A (en) * | 1969-01-07 | 1972-08-23 | Tokyo Shibaura Electric Co | An electron multiplication target and an image pickup tube using the same |
| GB1291031A (en) * | 1970-01-16 | 1972-09-27 | Tokyo Shibaura Electric Co | Semiconductor targets |
| US6117749A (en) * | 1987-09-21 | 2000-09-12 | National Semiconductor Corporation | Modification of interfacial fields between dielectrics and semiconductors |
| RU2097816C1 (en) * | 1994-07-18 | 1997-11-27 | Владимир Владимирович Слепцов | Electrophotographic image carrier and method of its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007134969A (en) | 2009-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5365221B2 (en) | Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and imaging device | |
| US10816681B2 (en) | Radiation detector and manufacturing method for radiation detector | |
| US20110211668A1 (en) | Converter element for a radiation detector | |
| WO2009125688A1 (en) | Photoelectric conversion device, method for manufacturing the same, and solid state imaging device | |
| US8362527B2 (en) | Solid-state imaging device and fabrication method thereof | |
| US20050206755A1 (en) | Solid-state imaging device | |
| US20160161426A1 (en) | Pillar Based Amorphous and Polycrystalline Photoconductors for X-ray Image Sensors | |
| RU2366031C2 (en) | Solid-state matrix of vacuum photo-electric converters of electromagnetic emission | |
| US10186405B2 (en) | Multiband photocathode and associated detector | |
| JPWO2017047774A1 (en) | Semiconductor element and solid-state imaging device | |
| JP2009212468A (en) | Photoelectric conversion element and solid-state image sensing device | |
| JP2002057314A (en) | Imaging device and operation method thereof | |
| Takiguchi et al. | 128< cd0215f. gif> 96 Pixel FEA Image Sensor with HARP Target | |
| US8294107B2 (en) | Low-luminance imaging device using silicon photomultiplier | |
| JPH07192663A (en) | Imaging device | |
| JPH0936341A (en) | Imaging device and its operating method | |
| US9952337B2 (en) | Radiation detectors, methods of manufacturing the radiation detectors, and radiation imaging systems including the radiation detectors | |
| JP7525287B2 (en) | Photoelectric conversion layer stacked type solid-state imaging device | |
| Tanioka | High-Gain Avalanche Rushing Pickup Tube | |
| JP5481688B2 (en) | Imaging device | |
| Ertley et al. | Development of Opaque Photocathodes Deposited onto Microchannel Plates | |
| CN118507495A (en) | X-ray detector driven by CMOS pixel chip and preparation method thereof | |
| RU2351035C2 (en) | Photocathode | |
| CN102184929A (en) | Ultraviolet avalanche diode imaging array pixel, application method thereof and avalanche transistor imaging array | |
| JP2009295286A (en) | Field emission type electron source imaging device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20150928 |