CN116449173A - 一种小型化cmos芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置，该结构包括：金阴极，微通道板MCP，装有CMOS芯片的管壳，抽真空泵、光源，真空壳体，高压电源、成像相机及计算机。紫外光源出射平行紫外光，照射金阴极产生光电子，并通过高压电源驱动下经过微通道板MCP倍增后轰击CMOS芯片，经成像相机生成电子图像，通过计算机进行成像与像素级数据分析。本发明所提出的结构可以通过对管壳的更替简便实现对不同CMOS芯片电子轰击，并可通过相机读出电路获取芯片电子轰击倍增特性参数。
Description
技术领域
本发明涉及光学装置领域，且更特定来说，涉及电子轰击CMOS成像与倍增特性测试装置。
背景技术
电子轰击有源像素传感器属于一种新型的夜视成像器件，具有高灵敏度，体积小，重量轻和直接产生数字化图像等优点，是下一代微光夜视核心器件。
电子轰击有源像素传感器采用电子敏感型CMOS成像器件，在超高真空的状态下，通过光阴极实现光电转化产生电子，并使用外置高压电源加速电子轰击CMOS芯片，获得高分辨率图像。CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性的好坏直接决定了成像探测组件的探测性能，为了加快高性能电子轰击有源像素传感器组件的研制进度，需对CMOS芯片的各项电子轰击性能参数进行测试，以提供最优性能的微光成像器件。但由于电子轰击有源像素传感器的探测原理和现有的真空、固体探测器有着极大的不同，部分方案中电子轰击探测装置结构复杂并存在着无法简便更换CMOS芯片的局限，无法实现对不同芯片电子轰击的特性测试。因此，改进对电子轰击有源像素传感器电子轰击性能测试方法和装置，是保障和提高电子轰击有源像素传感器性能的关键。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置，通过该装置可获得CMOS电子轰击图像，并且可通过相机读出电路获取芯片电子轰击倍增特性参数。
本发明的测试装置的基本构思是：
本发明的测试装置从下到上分别为紫外光源、金阴极、微通道板MCP、真空壳体、装有CMOS芯片的管壳，测试成像相机、高压电源及计算机，金阴极和微通道板MCP通过管壳形式进行组装，通过反装的形式实现微通道板MCP从底口进行组装，金阴极、微通道板MCP引线出线与配置的可调高压电源进行连接进行供电；多层陶瓷管壳通过像圈框与真空壳体相连接并通过带螺纹孔的压块进行固定；相机通过引线与CMOS传感组件外部读出电路实现连通，并通过USB接口与计算机相连接。真空壳体抽气至真空状态，由紫外光源发射紫外光，经过金阴极吸收后产生光电子，并在高压的驱动下轰击CMOS芯片，产生电子轰击图像。
具体的，一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置，包括抽真空泵、紫外光源，真空壳体，金阴极，微通道板MCP，CMOS成像组件，高压电源，所述CMOS成像组件包括装有CMOS芯片的管壳和相机计算机部分。所述紫外光源，金阴极，微通道板MCP及装有CMOS芯片的管壳沿真空壳体的轴线方向依次排列，多层陶瓷管壳通过像圈框与真空壳体相连接作为真空壳体的一部分和电信号转出结构；所述抽真空泵用于将真空壳体抽真空；所述高压电源分别与多层陶瓷管壳，金阴极和微通道板MCP微通道板MCP连接；所述光源通过沿所述光轴方向均匀光照射到金阴极表面，金阴极吸收光子产生电子，电子在所述高压电源的高压驱动下，经过所述微通道板MCP进行电子倍增后轰击CMOS芯片靶面产生电子空穴对，经过离化倍增过程后产生电子轰击图像。
本发明提出的一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置其特征在于：
上下管壳作为真空密封壳体的一部分，分别实现金阴极、MCP放置定位、电极引出和芯片与外部读出电路电气连通。
本发明的优点：能够实现获取CMOS芯片电子轰击后图像，可通过相机读出电路获取芯片电子轰击倍增特性参数；管壳结构的设计可以实现更换不同的管壳结构对不同CMOS芯片进行电子轰击成像。
附图说明
图1为本发明一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置的结构简图。
图2为本发明一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置的具体实施结构简图。
其中：
1- 金阴极；
2- 微通道板MCP；
3- 阴极组件管壳；
4- 真空壳体；
5- 密封圈；
6- CMOS芯片组件管壳；
7- CMOS芯片；
8- 金属压块；
9- 管壳引针；
具体实施方式
下文结合说明书附图及具体实施例，对本专利作详细说明。
本发明公开了一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置，如图所示，其主要包括：抽真空泵、光源、金阴极、微通道板MCP、真空壳体、装有CMOS芯片的管壳结构、相机、高压电源及计算机。
其中光源，金阴极，微通道板MCP及装有CMOS芯片的管壳设置在腔体内并沿腔体的轴线方向依次排列，金属-陶瓷管壳同时作为真空腔体的一部分和电信号转出结构；抽真空泵用于将腔体抽真空；所述高压电源具有可调节电压功能，分别与装有CMOS芯片的管壳接地电极，金阴极和微通道板MCP连接；所述紫外光源通过沿所述光轴方向均匀光照射到金阴极表面，金阴极吸收光子产生电子，电子在所述高压电源的高压驱动下，经过所述微通道板MCP进行电子倍增后轰击CMOS芯片靶面产生电子空穴对，经过离化倍增过程后产生电子轰击图像，计算机通过数字接口与成像相机连接，具体的实施结构如图2所示。通过计算机分析成像与像素级参数，获得CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性。
Claims (6)
1.本发明涉及一种小型化CMOS芯片电子轰击成像与倍增特性测试装置，该结构包括：
光阴极，微通道板MCP，装有CMOS芯片的管壳，光源，真空壳体，高压电源、成像相机及计算机。
2.根据权利要求1所述的小型化CMOS电子轰击成像测试装置，其特征在于：
所述管壳结构同时作为真空壳体的一部分和电信号转出结构。
3.根据权利要求1所述的小型化CMOS电子轰击成像测试装置，其特征在于：
所述金阴极和微通道板MCP通过金属-陶瓷管壳形式进行组装与固定。
4.根据权利要求1所述的小型化CMOS电子轰击成像测试装置，其特征在于：
所述金阴极和微通道板MCP金属-陶瓷管壳组件通过激光焊接或胶圈与真空壳体相连接固定及真空密封。
5.根据权利要求1所述的小型化CMOS电子轰击成像测试装置，其特征在于：
CMOS芯片放置于管壳槽内并实现固定，CMOS引脚焊盘通过金丝键合或倒装键合与管壳中引脚焊盘进行连接。
6.根据权利要求1所述的小型化CMOS电子轰击成像测试装置，其特征在于：
含CMOS芯片的管壳结构通过密封圈与真空壳体相连接，并通过带螺纹孔的压块进行固定，通过管壳实现芯片与外部读出电路电气连通。
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- 2022-12-07 CN CN202211562170.XA patent/CN116449173A/zh active Pending
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