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天文学中的科学CMOS传感器：IMX455和IMX411
科学互补的金属氧化物 - 氧化物 - 氧化型（CMOS）检测器近年来由于其低成本和高可用性而迅速发展。它们在电荷耦合设备（CCD）方面也具有一些优势，例如高帧速率或通常降低读数噪声。这些传感器在开发第一个反向释放模型后开始用于天文学。因此，值得研究他们的特征，优势和弱点。最广泛的CMOS传感器之一是Sony IMX系列中的CMOS传感器，这些传感器因其低成本而基于小型和快速望远镜的大型天文学调查项目，并且可以进行广泛和高效果调查的能力。在本文中，我们旨在表征IMX455M和IMX411M传感器，这些传感器分别集成到Qhy600和Qhy411摄像机中，以用于天文观测中。这些是大型（36×24和54×40 mm）的天然16位传感器，具有3.76μm像素，并且在光学范围内敏感。我们介绍了两个相机实验室表征的结果。他们显示出非常低的暗电流为0.011和0.007 e -px -1 s -1 @ 1 @ - 10°C，分别为qhy600和qhy411摄像机。它们还显示了温暖像素的存在，qhy600中约为0.024％，qhy411中的0.005％。温暖的像素被证明是稳定的，并且在曝光时间内是线性的，因此可以轻松地使用深色框架校正。受盐和胡椒噪声影响的像素约为总计的2％，并提出了纠正这种效果的方法。两个摄像头都附在夜间望远镜上，并进行了几次在天空测试以证明其功能。天上的测试表明，这些CMO的行为以及相似特征的CCD，并且（例如）它们可以达到一些Mili-Magnitudes的光度准确度。
高精度电子器件的键合加工与三维集成
自20世纪60年代初半导体探测器问世以来，半导体一直被用于测量空间带电粒子。经过几十年的不懈努力，半导体探测技术得到了很大的发展[1]。硅正-本征-负（PIN）探测器因反向漏电流小、环境适应性强、稳定性高而成为辐射探测研究的热点[2-4]。PIN探测器是一种包括一层P型半导体、一层N型半导体以及二者之间的本征半导体（I层）的结构。I层的存在可以形成较大的耗尽区，增加粒子注入的概率，从而提高探测器的能量分辨率。由于PIN辐射探测器势垒层较厚、阻抗系数较大，因此可以获得较低的暗电流、较高的响应度，易于与焦平面阵列电路匹配。此外，该器件结构可以通过调节本征层厚度来提高量子效率[5,6]和响应速度。卫星用∆EE望远镜一般采用印刷电路板（PCB）和两个独立的薄、厚Si-Pin探测器封装而成[7]。∆EE望远镜广泛应用于重离子探测与跟踪、高γ短程粒子探测、X射线探测等。核粒子进入∆EE望远镜后，首先与薄探测器相互作用而损失能量（∆E），然后与厚探测器相互作用而损失剩余能量（E-∆E）。由于∆E与粒子质量成正比，与E成反比，由此可知粒子的性质。为使∆EE探测器中进入的高能粒子能量损失最小，对薄探测器的厚度有一定的要求（小于或等于100μm），但由于Si材料的材料特性，考虑到厚度较小的探测器易受到机械冲击，探测器装置更容易损坏。而且，两个独立的探测器也不符合小型化、高精度化的发展趋势。
硅光子学平台
美国专利 9759862 绝热/非绝热偏振分束器 美国专利 9748429 具有减少暗电流的雪崩二极管及其制造方法 美国专利 9740079 集成光学。具有电子控制光束控制的收发器 美国专利 9696492 片上光子-声子发射器-接收器装置 美国专利 9612459 带有微加热器的谐振光学装置 美国专利 9467233 功率计比率 稳定谐振调制器的方法 美国专利 9488854 高速光学相移装置 美国专利 9391225 二维 APD 和 SPAD 及相关方法 美国专利 9366822 具有同时电连接和热隔离的热光调谐光子谐振器 美国专利 9329413 高线性光学调制的方法和装置 美国专利 9268195 使用四波混频产生纠缠光子的方法和装置 美国专利 9268092 导波光声装置 美国专利 9261647在半导体波导和相关设备中产生应变 美国专利 9239431 通过热机械反馈实现谐振光学设备的无热化 美国专利 9235065 适用于差分信号的热可调光学调制器 美国专利 9128308 低压差分信号调制器 美国专利 9127983 用于控制工作波长的系统和方法 美国专利 9083460 用于优化半导体光学调制器操作的方法和设备 美国专利 9081215 硅光子加热器调制器 美国专利 9081135 用于维持光子微谐振器谐振波长的方法和设备 美国专利 9063354 用于稳健无热光子系统的被动热光反馈 美国专利 9052535 电折射光子设备 美国专利 8947764 高速光子调制器设计 美国专利 8822959 光学相位误差校正方法和装置 美国专利 8625939 超低损耗腔和波导散射损耗消除 美国专利 8615173 集成谐振光学装置波长主动控制系统 美国专利 8610994 具有减小的温度范围的硅光子热移相器 美国专利 8600200 纳米光机械换能器 美国专利 8027587 集成光学矢量矩阵乘法器 美国专利 7983517 波长可调光环谐振器 美国专利 7941014 具有绝热变化宽度的光波导装置 美国专利 7667200 热微光子传感器和传感器阵列 美国专利 7616850 波长可调光环谐振器
应用于 PHI 太阳磁力仪的空间相机的设计和优化
基于定制有源像素传感器 (APS) 的相机已设计、特性化并经过太空应用认证。该相机针对其在太阳磁力仪中的应用进行了优化，旨在用于太阳轨道器任务中的偏振和日震成像仪 (PHI)。设计的相机的控制电子设备在现场可编程门阵列 (FPGA) 中实现。对控制电子设备进行优化，可在高读出速度和温度梯度等可变操作条件下最大限度地降低相机噪声。此外，控制模块可保护图像传感器免受空间辐射引起的单粒子效应 (SEE) 的影响。图像传感器和相机的特性化结果揭示了它们的电气和光电性能。此外，三次辐射活动已经允许研究定制探测器对电离剂量、非电离剂量和单事件效应的耐受性。辐射，特别是非电离剂量，会显著增加传感器的暗电流，并对其他参数产生较小的影响。辐照后测试表明，如果保证适当的飞行退火和工作温度，这些影响可以部分克服，因此不会危及科学成果。对探测器实施的防 SEE 保护成功避免了相机的永久性功能故障。应用分析显示了相机特性及其与其他仪器单元的组合操作如何影响 PHI 磁力仪的偏振和计时性能。该分析既定义了相机的最低要求，又制定了联合操作偏振、光谱和成像模块的最佳策略。该仪器要求相机具有 2048 × 2048 像素的分辨率、快速读出和较大的满阱容量。反过来，任务的具有挑战性的轨道对所有机载子系统施加了恶劣的热和辐射环境。相机电子设备和 APS 传感器已经超越了这些得出的最低性能和操作条件。太阳轨道器是一项太空任务，将研究太阳、日光层以及它们之间的关系。该航天器将比以往任何太空任务更接近太阳。作为太阳轨道器有效载荷的一部分，PHI 磁力仪将测量太阳可见表面（即光球层）的磁场和气体流速。这项工作的大部分内容，包括需求研究、相机设计解决方案和图像传感器的辐射评估，都可以应用于未来的太阳观测站或直接用于其他太空科学相机。