双面Si条两维位置灵敏探测器的研制共23页文档

PSD位置敏感探测器(Position-Sensitive Detector)应用与研究现状1PSD介绍 (1)1.1 PSD的应用 (1)1.2 PSD 的国内外发展现状 (1)2多光束同步检测 (2)2.1 循环点亮光源法 (3)2.2 幅度检测法 (4)2.3 相位检测法的研究意义 (4)1PSD介绍1.1 PSD的应用位置敏感探测器(Position-Sensitive Detector)是一种基于横向光电效应探测光点重心位置坐标信息的半导体器件，具有分辨率高、响应速度快、信号处理简单等优点，特别适用于位移、距离、角度以及可以间接转化为光点位置或位移的其他物理量的非接触高精度快速测量及准直测量。

目前已广泛应用于工件的位移、尺寸、表面状态及振动、偏心、间隙、冲程等运动状态的在线检测，空间三维位姿检测，机器人测距（替代超声视觉传感器）等方面。

海军用PSD准直仪相对潜艇惯性导航系统的参考轴调整潜艇的导弹发射系统。

国内有科研机构用PSD检测导弹陀螺仪自转扰动角的大小，以改进导弹性能。

由于可以同时给出位置和光强信息，PSD也是宇宙射线谱仪的核心组成部分，可用于测量宇宙射线及太阳射线中的粒子和同位素。

日本滨松公司开发的二维弱光探测器用于捕捉光子，由PSD输出位置信息，可用来拍摄星云照片。

英国牛津大学以及法国里昂大学分别利用PSD器件结合计算机技术成功研制出可以进行纳米级离子位置定位的原子显微镜3DAP(Three Dimensional Atom Probe)，能确定导体材料中原子的质量和位置，在纳米级空间内观察原子的分布。

浙江大学现代光学仪器国家重点实验室也成功地应用PSD技术研制了性能先进的卧式原子力显微镜（AFM）。

PSD还可用在质量分析仪上鉴别带电粒子的种类，用在光分析仪观察生物发光等。

1.2 PSD 的国内外发展现状1930年，Schottky将Cu-Cu2O金属半导体结的Cu2O表面边缘的Au电极通过安培表短接于Cu层，发现当用一束光照射Cu2O表面时，外电流随光入射位置与电极之间的距离的增加指数下降，这是横向光电效应的首次发现。

第27卷 第2期核电子学与探测技术V ol.27 N o.22007年 3月Nuclear Electr onics &Detection T echnolo gyM ar ch 2007Si PIN 硅条带探测器的电子学测试邹 鸿1,陈鸿飞1,邹积清1,宁宝俊2,施伟红1,田大宇2,张 录2(1.北京大学空间物理与应用技术研究所;2.北京大学微电子所北京100871)摘要:采用电子学等效方法对所研制的Si PIN 条带探测器的基本性能进行测试。

SiPI N 条带探测器是在一个硅基片上刻蚀多个条带探测器,常用于空间探测中的粒子方向测量。

介绍了对Si PI N 条带探测器电子学等效测试方法和结果,重点探讨了条带之间的串扰问题。

关键词:硅条带探测器;空间粒子探测;耗尽电容;条间串扰中图分类号: T L814 文献标识码: A 文章编号: 0258 0934(2007)02 0170 04收稿日期:2005 12 11基金项目:国家自然科学杰出青年基金资助(40425004)作者简介:邹鸿(1975 ),男,四川人,博士,北京大学空间物理与应用技术研究所博士后,从事空间物理与空间探测的研究硅条带探测器阵列具有位置分辨率高,处理速度快等优点,被广泛用于高能物理实验中[1 3],另外还可用于X 射线和 射线成像。

根据其良好的位置分辨率,它还被用于探测空间粒子的投掷角分布[4]。

由于空间粒子辐射是各向异性的,投掷角测量对认识空间粒子分布和研究空间物理过程非常重要。

在欧空局的CLU STER 星簇计划中的IES (Im ag ing Elec tro n Spectrom eter 成像电子能谱仪)中,有三个相同的针孔相机组成探头。

每个针孔相机覆盖60 的极角扇面,且在焦面上放置硅条带探测器测量更细的扇角,如图1所示。

整个探头可以覆盖180 极角扇面,随着卫星自转扫过360 方位角,因而可以进行全方位成像探测。

双鉴探测器的设计要点可靠，是集成探测器(双鉴)最重要的因素。

为保证集成探测器的可靠性，可采用多种技术，如可采用在光学技术领域中被称为"四元防区逻辑"的标志性专业技术，以及结合最新的微波技术MAST (Microwave Area Shaping Technology，微波区域成形技术)；除此之外，还需要根据客户需求，使探测器的安装方便而简易，从而避免由于安装不当而引起的误报及探测不到闯入。

具体请看下文的进一步阐述。

微波探测原理微波探测的原理是探测器持续发射微波，并接收反射回的微波信号。

当探测区内的目标移动时，原发射信号与反射的信号之间会有频率差异，通常称为多普勒效应。

探测器的灵敏度取决于目标的移动速度、大小、反射能量的多少以及与探测器的距离。

探测器会根据频率改变的大小来生成相应强度的探测信号。

一般而言，探测信号的强弱取决于目标的大小以及与探测器的距离。

目标越大，距离越短，生成的探测信号就越强。

除此以外，微波灵敏度与目标移动的速度也紧密相关，效果如图1所示：目标缓慢移动时，微波传感设备生成低频信号，目标快速移动时则生成高频信号；当目标移近或远离探测器时，也会发生相同的情况：斜向移近或远离探测器生成的频率会比直线移动生成的频率信号低，因为斜向接近或远离探测器的速度更慢。

图2所示为两个正以相同速度移动的目标，走直线距离A ，生成频率高的信号，走斜线距离B，生成频率低的信号。

根据以上频率特性，可专门设计了信号处理电路，以取消可能由于人体移动而引起的频率极高或极低的信号。

根据此设计，灵敏度也就取决于移动速度。

一般而言，传统微波探测器在水平移动方面的探测力较弱。

而OPTEX的双鉴探测器还针对各种运动方向的人体移动进行优化设计，以实现良好的探测性能。

PIR原理PIR技术的基本原理是探测并接收移动物体与背景之间的红外能量变化。

探测器的灵敏度取决于目标与背景的温差、目标相对于背景的表面面积、目标的表面面积、目标的速度以及与探测器的距离，如图3所示。

6′,入射中子波长λ= 1.159×10-10m。

中子衍射数据用Rietv eld峰形精修方法的PU LLPROF计算机程序进行拟合。

拟合时,以ThM n12结构(空间群为I4/M MM)为基础,其中Pr占据2a晶位,Fe和Mo有8i,8j和8f三个晶位可以占据,C可能进入8i,8j或8f替代晶位或进入间隙晶位。

由于在这种四方对称结构中磁矩在x和y方向是等价的,故对易磁化方向为易面的磁结构仅拟合x方向的磁矩M x。

表1　PrFe10.5Mo1.1C0.4样品的中子衍射研究结果元素晶位x y z占位数M x/μB M y/μB M z/μBPr2a0.00000.000.00 2.00 1.430.000.00Fe8i0.35950.000.00 5.15 1.560.000.00M o8i0.35950.000.00 2.500.000.000.00C8i0.35950.000.000.350.000.000.00Fe8j0.27360.500.008.00 1.490.000.00Fe8f0.25000.250.258.00 1.490.000.00C2b0.00000.000.500.110.000.000.00注:a=b=8.581×10-10m;c= 4.777×10-10m;R p= 6.99%,R w p=7.62%,R N= 2.98%,R M= 6.39%;T-Fe含量:5.08%从表1可以看出,M o择优占据ThM n12结构的8i晶位,而约76%的C择优占据8i晶位, 24%的C进入2b间隙晶位。

C的占位情况与YFe11TiC0.3,Er Fe11TiC0.25和YFe10.5Mo1.5C x中C 只进入8i替代晶位或绝大部分进入2b间隙晶位及YFe10V2C0.5中C几乎一半进入2b晶位、一半进入8i晶位的这些情况又有不同,这可能意味着C在晶格中的占位不仅和替代元素是Ti, V或M o有关,还和元素配比有很大关系。

PSD 位置敏感探测器用途：PSD位置敏感探测器是全球第一套超快响应速度和超高分辨率的LED光学位移测量装置。

可以远距离精确地测量标靶的二维动态位移。

产品概述：LED光学位移测量装置具有如下特点：●最大测量距离为300米（标称距离为100米）●视域宽：1000×1000mm (100米外)●精度高：0.25 mm (100米外)●二维（X，Y）测量●多达8点的多标靶测量（额定点数是4点）●超快响应速度，采样频率为10kHz;●用途广，如结构监测，寿命周期成本（LLC）分析或动态响应分析等所做的无损检测。

技术参数：测量距离*：最大300m（标称100m）可测量的距离范围：测量距离的2/3可测量的视域范围：1000×1000mm（100m）测量方向：2维（X,Y）分辨率：0.25 mm （100m外）采样频率：0.1ms(10kHz)标靶数量*：最多8个（标配4个）*要求配置长焦距镜头*标准配置只包括4个标靶PSD( Position Sensitive Detector) 是位置敏感检测器。

它分为一维PSD 和二维PSD 两个类型产品。

PSD 是由一个或两个具有均匀阻抗表面组成的PIN光电二极管, 它与分立元素探测器相比具有位置分辨率高、反应电流简单、快速(与光点位置有关) 等优点。

另外,该PSD 的位置信号数据与光点在探测器上的形状无关。

PSD 的特性:●位置分辨率高;●可减少来自日光和日光灯的干扰;●极间电阻高(对于S3271～S3274 系列) ;●响应速度高(对于S3271～S3274 系列) ;●可以同时测量位置和强度;●检测数据只与光点的能量中心有关;●可靠性高。

PSD的用途：PSD 以其诸多优点可广泛应用于光学位置和角度的测量与控制、远程光学控制系统、位移和振动监测、激光光束校准、自动范围探测系统以及人体运动及分析系统等。

另外, 利用S3271～3274 系列PSD 还可以进位置灵敏探测器（Position Sensitive Device）产品型号：PSD∙参考价格：面议∙厂商性质：授权经销商∙样本下载：[下载]∙产地：其他地区∙3I 指数：243∙典型用户：0详细信息仪器简介：位置灵敏探测器PSD (Position Sensitive Device) 属于半导体器件, 一般做成PN结构,具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点。

第２９卷第２期　２０１１年６月　

鎏　篥糍　躐　遁　瓣蔓　

Ｊ１ＣＨＥＮＧＤＩＡＮＬＵ　ＴＯＮＧＸＵＮ　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．２　

Ｊｕｎ．２０１ｌ　

双面ＰＳＤ器件的工艺制作　汪继芳　陈计学徐姗姗　（中国兵器工业第２１４研究所蚌埠２３３０４２）　摘要介绍了双面ＰＳＤ器件的结构原理及其制作技术。重点介绍了双面对准技术，解决了双面　ＰＳＤ器件的工艺难题，研制出了灵敏度高、线性度好的双面ＰＳＤ器件，为双面ＰＳＤ器件的制作提供一条　工艺技术途径。　关键词双面ＰＳＤ双面光刻氧化扩散　

１　引　言　ＰＳＤ（位置传感器）器件分单面和双面两种类　型。目前国内ＰＳＤ器件的制作大部分采用单面　工艺，单面ＰＳＤ器件是在同一面将两对电极设置　在ＰＮ结的同一侧，且对称设置，采用单面光刻工　艺加工制作。这种器件缺点是两对电极比较集　中，相互影响比较明显，因此该种结构的器件在对　位置进行测试时线性度差；同时由于产生的光电　流被两对电极分成四部分，所以灵敏度也较差；而　且两电极在拐角处相互影响严重，致使边缘失真　大。双面ＰＳＤ器件电极设置在结的两面，且对称　分布，具有体积小、噪声低、灵敏度高、线性范围和　光谱响应范围宽、以及应用电路简单等优点而倍　受工程界的青睐。　在微电子加工制造领域，双面光刻是针对某　些双面特殊器件发展起来的加工技术。在基片两　面制作光刻图形并且实现映射对准曝光，如果图　形不是轴向对称的，往往需要事先设计图形成镜　像关系的两块掩模板，每块掩模板用于基片一个　表面的曝光。本文采用了双面光刻方法制作出双　面两侧分流电极型二维ＰＳＤ器件，为双面高精度　ＰＳＤ器件的制作提供一条工艺技术途径。　

敏感器，它不仅具有空间位置分辨率，而且还能提　供光强信息。就敏感光强信息这一点而言，ＰＳＤ　等价于一光电二极管；而就其敏感位置的能力来　说，其功能相当于光电二极管阵列或ＣＣＤ。ＰＳＤ　不仅能给出连续的位置信息，而且位置信息的获　取无需扫描便可实现，这完全不同于二极管阵列　或ＣＣＤ。所有这些全部归功于ＰＳＤ的大面积ＰＮ　结结构，当非均匀辐射或有限大小的光斑作用于　ＰＳＤ敏感面时，不仅在ＰＮ结的纵向形成了在普　通光敏二极管就能见到的光生电流，而且在沿结　面的方向也有电势的分布，若接有负载，还能形成　横向电流，这就是所谓的横向光电效应，也是ＰＳＤ　的工作基础。　双面两侧分流电极型ＰＳＤ器件的结构原理　如图ｌ所示，这种电极结构设计为长条型形状，电　极设置在结的两面，且对称分布。双面两侧设置　的两对电极为ｘ电极和Ｙ电极。若提供足够大　的反偏电压，输出电路便与光点位置成线性关系，　Ｐ型层和Ｎ型层充当电流的分配者。另外电流的　收集同时在Ｐ型层和Ｎ型层上，ｘ电极和Ｙ电极　在ＰＮ结的两侧，其间不存在相互干扰，所以，这　种结构的二维ＰＳＤ器件相对于一维ＰＳＤ器件线　性度得到了改善，而且灵敏度和分辨率都得到了　较大的提高。