一维位置敏感探测器位置准确度和线性度的改进

在常规的条状一维位置敏感探测器（PSD）中,光敏区和位置电阻区是结合在一起的,器件的欧姆接触电极难以做得比较理想,因此器件的位置准确度和线性度也受到了不利的影响。而在梳状一维位置敏感探测器中,光敏区和位置电阻区被分成了梳齿区和梳脊区两部分,并且位置电阻区被设计成很窄的长条,即使掺杂浓度比较高,位置电阻也能做得相当大。这样条状一维位置敏感探测器接触电极上的缺陷就可消除。用两种不同的一维位置敏感探测器所测量的位置特性曲线证实了理论分析的正确性。测量结果还表明,梳状一维位置敏感探测器的位置准确度和线性度比条状一维位置敏感探测器有了显著的提高,梳状一维位置敏感探测器的平均位置误差从条状一维位置敏感探测器的55μm减小到了26μm,梳状一维位置敏感探测器的均方根非线性度从条状一维位置敏感探测器的0．94％减小到了0．09％。     

枕型二维位置敏感探测器的研制

证明了枕型二维位置敏感探测器设计的基本原理———Gear定理,并推导了适用于枕型二维位置敏感探测器的位置计算公式,此外还提出了枕型二维位置敏感探测器的制作工艺和测试结果。采用集成电路工艺所研制的枕型二维位置敏感探测器(光敏面为8 mm×8 mm)表现出良好的光电特性,当反偏为5 V时其暗电流约为15 nA,峰值时的光谱灵敏度超过了0.6 A/W。在所测量的 75%光敏区域内,均方根位置误差约为 0.135 mm,而以均方根位置误差表示的非线性度在1.1%左右,比四边形二维位置敏感探测器的位置线性度提高了近一个数量级。     

四边型位置敏感探测器位置公式的改进

四边形位置敏感探测器（PSD）的传统位置计算公式不能正确反映实际光斑位置,存在严重的枕形失真,需要进行复杂的修正.基于Lucovsky方程的解析解,提出了改进型的PSD计算公式,结果表明,采用改进型公式可以使用少量数据完成对PSD的非线性修正,极大地提高PSD中央大部区域的线性度.对于1×1 cm2的PSD,在60%光敏面的区域内均方根误差小于3 μm,非线性度小于0.05%,该公式适用于所有的四边形PSD,对于PSD的实际应用具有重要意义.     

角位置敏感探测器及其有限元分析

介绍了一种基于半导体横向光电效应的角位置敏感探测器的结构设计,采用有限元方法对该角位置敏感探测器的输出特性:线性度、角度精度及响应灵敏度,进行了模拟计算,在较大的角度范围内(如90°)进行测量,得到了很高的线性精度(小于0.04%)和角度测量精度(约20″)。分析讨论了材料电学参量及模型结构参量等因素对其测角精度的影响,通过优化选取材料及结构参量,可以使线性度(小于0.01%)及精度(小于1″)更高,能够用于高精度的角度测量。     

指示光源衍射所引起的位置敏感探测器附加定位误差探讨

介绍位置敏感探测器工作原理,分析了其自动取光斑重心的定位机理。概括了位置敏感探测器的各种工作方式,指出了在许多位置敏感探测器的应用场合,光源衍射不可避免,并从理论上分析了因衍射而造成的对位置第三探测器定位的影响,为估算由此造成的定位误差提供了理论依据,同时对工程应用也有一定的参考价值。     

30.4nm极紫外成像探测器的实验研究

报导了最新研制的30.4 nm极紫外成像探测器的实验研究结果.该探测器采用了楔条形阳极(WSA)、高增益v型级联微通道板组件、低噪声电子读出系统等先进技术,利用单光子计数成像技术在实验审成功获得了模拟图像.搭建了相应的实验系统,对探测器成像的线性度、空间分辨率、暗计数等性能进行了实验研究.结果表明,该探测器具有φ45 nm的有效面积,空间分辨率优于100μm,暗计数率低[0.4 count/(cm2·s]、成像线性度好、结构简单等优点.     

基于时谱信号分析的在轨空间目标姿态感知

为了在天基远距离条件下估计空间目标的姿态参数,提出了基于时序光谱信号分级求解目标表面参数及姿态参数的方法.第一级,在三轴稳定状态下将空间目标等效为"双面模型",引入双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function, BRDF)的多级融合模型表征复杂材料的光谱反射特性,基于时谱信号与时谱信号模型对双面光谱BRDF与面积乘积进行重构.第二级,为了抑制双面耦合特性对姿态估计的影响,构建双面特性分离度,并基于该度量最大化实现光谱波段优选.第三级,构建目标姿态运动状态下的时序光谱信号模型,以模型值与观测值之间的误差为目标函数,利用Levenberg-Marquardt算法对姿态参数进行估计.仿真表明,该方法更适用于方形本体的目标,且反演误差会随相位角和探测器噪声的增大而增大,在信噪比SNR≥10条件下反演误差在2%以内.     

基于微通道板的二维成像探测器

本文介绍了基于微通道板的二维成像探测器的基本原理、结构,制作了有效面积直径达70毫米的微通道板延迟线探测器,并利用辐射源对研制的探测器位置分辨等性能进行了测试,得到的最好位置分辨为0.1毫米;讨论了进一步优化探测器性能的方法.     

GaAs异质结材料BOA光开关特性分析

本文较为详细地讨论了GaAs异质结材料BOA型光开关的特性;并应用转移矩阵理论和有效折射率法计算和分析了电极结构与器件半波电压和串音度的关系.结果表明:通过优化设计电极的宽度可以获得BOA型光开关最小的半波电压;电极位置的对称性对器件串音度起决定性的影响.采用自对准工艺技术可以比较准确的控制电极的位置.分析表明:要得到<-40dB的串音度,电极位置偏差必须小于0.3μm.     

位置敏感探测器综合实验仪的研制

在研究了位置敏感探测器光斑中心定位理论的基础上,研发了用于学生实验的位置敏感探测器综合实验仪.该实验装置采用硬件和软件2种光斑中心定位方式,能够实现简单、直观、快速、准确的光斑定位与测量.     

光敏层电阻率非均匀分布对PSD定位影响的研究

采用数值方法对光敏层电阻率的非均匀分布及对位置敏感探测器(PSD)的影响进行了研究,结果显示,在现有的制作工艺保障最大电阻率变化不超过1%时,电阻率的非均匀分布对四边形PSD的非线性影响很小,相比较之下,其对一维PSD的影响要大的多。因此,光敏层电阻率的非均匀分布是造成一维PSD非线性的一个主要原因,而对于四边形二维PSD则不是主要原因。     

The effect of spot size on linearity improvement of tetra-lateral position sensitive detector

Linearity improvement of tetra-lateral position sensitive detector (PSD) is highly desired in many applications where accurate measurements of the PSD are required. The effect of beam size on our newly proposed linearity improvement scheme is discussed in this paper. Theoretical studies on the electrical potential and collected photocurrents are presented to simplify the numerical calculation when the beam size of the spot is considered. Simulation results show that our new formula can still give a nearly perfect linearity and measurement accuracy even if the spot has a considerable beam size.     

PSD位置响应特性与光源照射方式的关系研究

推导出在四边形二维PSD光源静止照射和连续扫描照射下的位置响应特性理论解,比较两种光源照射方式下引起相对位置变化,讨论了光源扫描速度对探测光入射位置信息的影响,得出结论:在两种光源照射方式下,二维PSD探测光入射位置存在严重的非线性,但是响应时间比一维PSD短。光源扫描速度越小,2DPSD探测到的位置误差越小,并且光生电势分布的最大值越小。     

梳状型高线性度一维位敏检测器

介绍了一种梳状型一维位敏检测器(PSD)的结构,对其工作原理进行了分析.比较测试了这种梳状结构(1mm×12mm)PSD与普通块状型结构(1mm×3mm)PSD的线性度,实验表明:梳状结构的PSD具有极高的线性度(均方根非线性为0.17%F.S)和较小的边缘失真.对影响一维PSD线性度的因素进行了分析,并对结果进行了讨论.     

Neutron detectors for scattering experiments at HANARO

Position sensitive detectors (PSD) measure the distribution of scattered neutrons and are essential tools for neutron scattering experiments. Various types of neutron detectors used at neutron diffractometers are conventional tube detectors, 1-D and 2-D PSDs. Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has been developing various kinds of PSDs to improve the instrument performance and to develop new scattering instruments. Our development work is initiated with 1-D PSD for residual stress analysis spectrometer and finally the technology is extended to development of 2-D PSD with planar and curved geometry. All PSDs are based on multiwire grid assembly with delay line readout method for position encoding, as the response is faster than charge division method and enables higher count rate capability. Design details and operational characteristics of some of the PSDs developed, for application at neutron scattering instruments are presented.      

Linearity in output signal of optical position-sensing detector systems

A precise operation of the position-sensing detectors (PSD) is exploited in this study. A position-sensing detector is modeled and the amplified output signal for this device as a result of input source current variation is studied. Beam displacement on such detectors is calculated and approximated and more accurate expressions for the generated signals are obtained. Linearity effect in output response of such a device is also investigated. The expansion coefficients for the signals are determined, which show the effect of the nonlinear terms. The first nonlinear coefficient is about 16.6% of the linear coefficient while the next terms are 2.5, 0.89, and 0.48% of the linear coefficient, respectively. For a position change of x=0.2 unit the linear term is 0.08, the third-order term −0.005328, and the fifth-order term is only about 0.000032, which is negligible. To see the operational result, using software simulates a PSD and the related circuit that provides the positional information.     

A neutron diffractometer with a linear position sensitive detector

A powder diffractometer with a linear position sensitive detector (PSD) has been designed and fabricated at BARC. The system is in operation at Dhruva reactor. The PSD has been tested for the position linearity and the uniformity of efficiency. The resolution Δd/d of the diffractometer has been found to be 1·3%. The data can be analyzed using profile refinement technique.