DE2353951A1

DE2353951A1 - Abbildungseinrichtung mit festkoerpertarget

Info

Publication number: DE2353951A1
Application number: DE19732353951
Authority: DE
Inventors: Richard Dennis Stewart
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1973-10-27
Publication date: 1974-05-09
Also published as: GB1451344A; US3840740A; CA1013453A

Description

Patentanwalt

6 Frankfurt/ Main 1 .

lMiddastr. 52

26. Oktober 1973 WK/Cs

2518-36-ID-876

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenectady, N. Y., U. S.A.

Abbildungseinrichtung mit Festkörper-Target

Die Erfindung betrifft Abbildungseinrichtungen und insbesondere Festkörpertargets für solche Einrichtungen.

Es sind bereits mehrere Festfeörpereinrichtungen vorgeschlagen worden, um die konventionelle Kameraröhre zu ersetzen, welche-einen Elektronenstrahl im Zusammenwirken mit einer Fotokathode oder einem fotoleitenden Target verwendet*

In einer solchen Einrichtung, welche als Ladungskopplungseinrichtung (charge-coupled device) oder CCD bezeichnet wird, wird die Ladung, welche durch die auf einem fotoempfindlichen Halbleitersubstrat auftreffende Strahlung erzeugt wird, in einer Vielzahl von Speicherplätzen gespeichert _t welche eine Anordnung von kapazitiven Zellen mit Leiter-Isolator-Halbleiter darstellen und Verminderungs- oder Unterschußbereiche (depletion) in dem

409819/0873

Substrat bilden, wenn geeignete Spannungen zwischen den entsprechenden Leitern und dem Substrat angelegt werden. Die in jeder Zelle gespeicherte Ladungsmenge wird dadurch ausgelesen, daß die Ladung im Innern jeder Zelle von einem Platz zum nächsten und von Zelle zu Zelle in jeder Reihe so lange überführt wird, bis die Ladung eine geeignete Meßfühlereinrichtung erreicht, beispielsweise einen kapazitiv gekoppelten Differenzenverstärker, welcher die Ladungen als Modulationen eines stationären Signals erfaßt.

In einer anderen Festkörpereinrichtung, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 23 31 093 beschrieben wird, wird die Ladung in ähnlicher Weise in einem von zwei Speicherplätzen in der Zelle gespeichert und dann zu einem zweiten Platz überführt, von dem sie entfernt oder in das Halbleitersubstrat. injiziert wird. Diese Einrichtung ist als Ladungsinjektionseinrichtung (charge-injection-device) oder CID bezeichnet und liefert ein moduliertes elektrisches Signal entsprechend der auf die Einrichtung auftreffenden Ladung dadurch, daß die Ladungsmenge (mit umgekehrten Vorzeichen) erfaßt wird, welche zur Neutralisierung der durch die Strahlung erzeugten und in das Substrat injizierten Ladung benötigt wird. .

Bei diesen beiden Lösungswegen kann jedoch die Ladung, welche die nutzbare Information darstellt, verdeckt werden durch Ansammlung unerwünschter Ladung, welche sowohl den Leckdunkel— ström als auch hohe Untergrundstrahlung darstellt. Der erstere führt dazu, daß eine bestimmte Ladungsmenge bei Abwesenheit irgendeiner Strahlung gespeichert wird. Die letztere Erscheinung tritt dann auf, wenn ein mangelnder Kontrast zwischen dem Hintergrund und dem gewünschten Bild vorhanden ist, beispielsweise bei einem hellerleuchteten Gegenstand. Bequemerweise werden diese beiden Ladungsarten hier als Untergrundladung bezeichnet.

40981970873

Zusammengefaßt schafft die vorliegende Erfindung ein System zur Unterscheidung zwischen Untergrundladung und derj enigen Ladung, weHehe eine brauchbare Information darstellt. Dieses System enthält ein Meßfühlersystem, in dem die unerv?ünsc1itevUntergrundl8— dung unabhängig von derjenigen Ladung verarbeitet wird,,welche die nutzbare Information darstellt. - - -

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Figuren la - Ic sind Schaltzeichnungen einer in einer Schaltungsanordnung verbundenen Leiter-Isolator-Halbleiter-Zelle und veranschaulichen die verschiedenen Stufen der Arbeitsweise einer .Ladungsspei-. ""'."" chereinrichtung,' ^:.

Figur 2

Figuren 3a - 3e

Figuren 4a - 4f

ist eine vereinfachte Ansicht einer Anordnung von Ladungsspeicherzellen unter Verwendung einer bestimmtenAusleseeinrichtung»

enthalten Kurvendarstellungen der Ladungspotentiale, welche in dem Substrat während des Aus-, lesens gemäß Figur 2 eingestellt werden.

sind Kurvendarstellungen der Ladungspotentiale, welche in dem Substrat aufgebaut werden^ wenn während des Auslesens gemäß der Erfindung die Untergrundladung von der Signalladung abgetrennt wird. -■--■". · -: ■-■ ■■■■:-.:.. 1':-\- ^: ':' ^: ':_ ■'. /■ .-:"- . ■■

Figur 5

ist eine vereinfachte schematische Darstellung einer Einrichtung einschließlich einer Anordnung zur Trennung von Untergrundladung und Signalladung. '-"■'

4098 19/087 3

Figuren 6a - 6d sind Kurvendarstellungen der Ladungspotentiale

in einem Substrat in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. ·

Gemäß der Erfindung wird die Ladung, däe auf Dunkelstrom, Untergrund und ähnliches zurückzuführen ist und nachstehend als Untergrundladung bezeichnet wird, von derjenigen Ladung abgetrennt, welche dem erwünschten Signal zuzuschreiben ist.

Wie in der vorstehend genannten Patentenmeldung beschrieben, kann die elektrische Ladung, welche der Intensität einer Strahlungsquelle entspricht, in einem Halbleitersubstrat gespeichert werden, das mit einer geeigneten Vorspannung versehen ist. Zur deutlicheren Darstellung ist der Mechanismus einer solchen Ladungsspeicherung in den Figuren la, Ib und Ic abgebildet. Ein Halbleitersubstrat 11, beispielsweise ein η-dotiertes Silizium, besitzt eine Oxydschicht 12 und eine auf der Oxydschicht 12 befestigte Metalleiterplfltte. Dps Substrat 11 ist durch das Anlegen eines negativen, Potentials von der Quelle 15 zur Platt« 14 zur Bildung eines Verminderungs- oder Defektbereiches 20 vorgespannt. .

Ein anschließendes Photonenbombardement gemäß Figur Ib führt zur Schaffung von Elektronen-Lochstellen-Paaren. Die Minoritätsträgerladung ist in diesem gezeigten Beispiel durch die Lochstellen gegeben und diese wird zu dem Defektbereich 20 transportiert und dort während einer vorgegebenen Zeitperiode gespeichert. Die Menge der gespeicherten Ladung wird dann dadurch ermittelt, daß das negative Potential auf der Platte 14 in ausreichendem Maße weggenommen oder vermindert wird, um zu bewirken, daß die gespeicherte Ladung in das Substrat gemäß Figur Ib injiziert wird. Der absolute Betrag der gespeicherten Ladung kann beispielsweise dadurch gemessen werden, daß die Größe der negativen Ladung gemessen wird, welche vom Kontakt 13 injiziert

4 0 98 19/0873

wird, um die Lsdungsneutralisierung in dem Substrat aufrechtzuerhalten.. .

■ - - ' ·' '■ ■■"■-■■

Die Figur 2 und die Figuren 3a - 3e zeigen die Arbeitsweise einer vereinfachten Anordnung, mit vier Zellen·.; Dabei wird die Speicherung und Messung .oder Auslesung der Ladung in Sequenz unter Verwendung von zw^i,Einrichtungen des in Figur 1 gezeigten Typs erreicht, welche zur Bildung jeder Zelle in der mit vier Zellen versehenen Anordnung miteinander gekoppelt sind„Die Zellen in der oberen Zeile in Figur·2 sind mit einer, geeigneten Vorspannung zur Speicherung der Ladung,unter der Platte 9l_rjeder Zelle dargestellt, welche gemäß der Abbildung ©ine Vorspannung von 20 Volt besitzt. , . . ... -..■-"■ .

Die Kurvendarstellungen der Figuren 3a - 3e zeigen, die Speicherung der Ladung in einer der. Zellen Ih Potentialsenken . (oder ' -brunnen oder -topfen) (potential wells) zur Veranschaulichung. 'Die Figur 3s -zeigt eine Zelle (beispielsweise- die ober© recht© / Zelle der Figur 2) vor dem Beginn des Photonenbombardements, welche zur Speicherung von Ladung geeignet vorgespannt ist. Die Figuren 3b und 3c zeigen Zellen, welche .bis'zur-Sättigung mit Photonen bombadiert wurden. In der wirklichen Praxis werden selbstver- . ständlich während,eines solchen Photonenbombardeiteents die meisten Zellen nicht zur Sättigung gebracht; sie werden vielmehr eher irgendeinen Ladungsweft zwischen dem;·, angela denen Zustand'gemäß Figur 3a und· dem. gesättigten -Zust&nd--gemäß den' Figuren 3b «ad 3e enthalten. , _:"..-. . .■"■ . . . ' ' ". ■

Es ist zu. beachteöt- daß di© Vorspannuag- -unter. ·ά@τ Platte. 92 in den Figuren_v3b und 3c verscliieden ist» -Xn beiden. Fällen ist je» doch. die Speicherbarkeit/von..Ladung,.unterhalb- der Platte. 91 die gleiche..-.,;Das Wegnehmen, von -negativer Vorspannung.von den Platten. in irgendeiner:, «gegebene_:n;,,-Spt.lt@- beeinflußt -aui⁵-4.to .pell©: isa .di@-."-ser . Spalte. - in;.:de-i;; .ges'^.de:,abgetasteten. _od©r..,a,b beispielsweise in-Figur 2 die linke entere.gelle„

Um die Ladung wegzunehmen oder auszulesen, wird die Vorspannung auf der Platte 91 auf die Spannung Null angehoben gemäß der Darstellung in der unteren Zeile der Zellen der Figur 2.und in den Figuren 3d und 3e. Die Ladung unter der Platte 91 in jeder Zelle in dieser Zeile wird dann über einen p-dotierten Bereich 93 (oder gemäß der ausführlicheren Beschreibung in der vorgenannten Patentanmeldung durch Überlappen der Felder) überführt, wobei die Zonen unter den Platten 91 und 92 zusammen mit der Zone .unter der Platte 92 der gleichen Zelle gekoppelt werden. Eine bestimmte Zelle in der Zeile wird dann ausgelesen (die Ladung wird injiziert) dadurch, daß die Vorspannung auf der Platte 92 in dieser Spalte angehoben wird. Es ist daher aus der Figur 2 ersichtlich, daß alle Platten 92 in der linken Spalte eine Vorspannung Null besitzen. Es wird jedoch nur die Ladung in·der unteren Zelle in dieser Spalte in das Substrat injiziert, da nur die Platten in der Zeile L2 eine Vorspannung Null besitzen, und dies bedeutet, daß die Ladung unter den Platten 91 in dieser Zeile bereits zum Bereich unter der Platte 92 überführt worden war, bevor die Vorspannung auf der Platte 92 angehoben wurde. Die Vorspannung auf den oberen und unteren Zellen in der linken Spalte ist iß den Figuren 3c bzw. 3e grafisch dargestellt. ■

In der vorstehenden Beschreibung wurde jede.Zelle in. jeder Zeile. in Sequenz dadurch adressiert, daß zuerst die Vorspannung auf der Plp-tte 91 auf Null angehoben .wurde, wodurch eine .Versch-ie- . bung der Ladung zu dem Teil des .Substrats unterhalb der'Platte 92 der, gleichen Zelle bewirkt wurde. -Das anschließende. Anhe-. ben der Vorspannung auf der Platte 02 dieser Zeil© auf den Wert Null führt dann zu ©in©r Injektion der gespeicherten Ladung in das - Substrat--und dieses'Ladüngsfluß ^ird gemessen und der erhaltene -'elektrische'Impuls- -fn-.Videbinforuation umgewandelt.

Gemäß der a us führ liehen Besetiretbrasg -in. der --vorgenannten Ps-tent-. an&elsiung ist ®s ■ j©d©e& 'w&ge.n ~d®& ^OTfesädaaseias von Oberflächen-

7 08?

7 - ■ ■ ' -

zuständen in der wirklichen Praxis eher -erwünscht, die Zellen so zu betreiben, daß die Vorspannung nicht auf den Wert Null, sondern ηuf irgendeinen beliebigen Wert, beispielsweise -5 Volt, vermindert wird. Zum Auslesen der Zelle wird dünn die Platte 91 zunächst auf -5 V gebracht, und anschließend wird die Platte 92 auf -5. V gebracht'·

Eine-solche Anordnung für den Betrieb hemmt die Störung durch Oberf läelieiizustände. Das Problem einer unerwünschten Untergrundladung besteht jedoch weiter. Wie bereits zuvor ausgeführt, ist diese Ladung zurückzuführen auf Dunkelstrom und Untergrundstrah-' lung oder Mangel an Kontrast.

Erfindungsgemäß wird diese unerwünschte Untergrundstrahlung von der Signalladung dadurch abgetrennt, daß in jeder Zelle eine vorgegebene zusätzliche Vorspannung an der Platte 91 zugeführt wird, welche während des ersten Schrittes der Übertragung der Signalladung auf die Platte 92 nicht weggenommen wird.

In den Figuren 4a - 4g sind die Defektbereiche unter der Platte und der Platte 92 grafisch als Potentialtopfe ähnlich der Figur 3 dargestellt. Ebenso wie'in Figur 3 sind auch hier lediglich aus Gründen der besseren Darstellung die Potentisltöpfe mit, gesättigtem Zustand gezeigt; selbstverständlich wird jedoch in dem wirklichen praktischen Betrieb die auf das Signal zurückzuführende Ansammlung von Ladung von Zelle zu Zelle verschieden sein und in den meisten Fällen wird die Ladungsmenge beim Abtasten der Zelle unterhalb des Sattigurtgswertes liegen '.

Die Figuren 4a und 4b-zeigen eine Zelle vor der Speicherung bzw. nach einer gewissen Zeitperiode. Die Figur 4d zeigt eine Zelle (vor der Abfragung) in der abzutastenden Zeile, wobei die Vorspannung auf der Platte 91 auf Null angehoben wurde ,zur Übertragung der gesamten Ladung auf den Bereich unterhalb der Platte 92.

■■■■=■ 4Ρ98Ί9/0873

Die Figur 4c zeigt eine Zelle in einer Zeile, die nicht abgetastet wird; sie liegt jedoch in der gleichen Spalte wie die in der abgetasteten Zeile abgefragte ZeJIe. Die Vorspannung V_c ist mit 0 bezeichnet; die Vorspannung auf der Platte 92 in der abgefragten Zelle wird jedoch während der Abfragungen mehrere Male geändert, wie dies noch nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 4e - 4g beschrieben ist. -

Die Figuren 4e, 4f und 4g veranschaulichen die in Sequenz einer bestimmten abgetasteten Zelle zugeführten Vorspannungen. Zu Veranschpulichungszwecken sei angenommen, daß in jeder Zelle eine Untergrundladung von -6 V angesammelt wird, wie dies noch nachstehend im einzelnen erläutert ist. Die Vorspannung auf den Platten 92 in der bestimmten Spalte wird gemäß Figur 4e auf -6 V angehoben. Jegliche Ladung oberhalb -6 V (Untergrundladung) kann von dem Potentialtopf nicht gehalten werden und wird daher in das Substrat injiziert. Man wird erkennen, daß diese'Ladung der Signalladung entspricht, welche zuvor bezüglich der Figuren 2 und 3 beschrieben wurde.

Die Vorspannung auf der Platte 92 wird dann gemäß Figur 4f auf den Wert -10 V zurückgeführt. Dies ergibt eine Beendigung des Stromflusses, welcher auf die Entladung des Kondensators zurückzuführen ist, der durch die Platte 92 und das Substrat 11 gemaß der Darstellung in' Figur 4e gebildet ist. Die Differenz in den beiden Stromstößen (Entladung und Ladung) ist der Signalstrom, wie dies im einzelnen bezüglich der Figur 12H der vorgenannten Anmeldung beschrieben ist.

Schließlich wird gemäß Figur 4g die Vorspannung auf der Platte 92 auf Null angehoben, um die auf Untergrund zurückzuführende Ladung in das Substrat zu injizieren. -

4 0 981 9/0873

Es ist zu beachten, daß diese Sequenzschritte für jede Zelle in der abgetasteten Zeile vor dem Abfragen der folgenden Zelle wiederholt werden. Eine mögliphe Ausnahme bildet dabei der Endschritt gemäß Figur 4g. Dieser Schritt - die Injektion der Untergrundladung in das Substrat - kann in jeder Zelle in Sequenz ausgeführt werden oder sie kann gleichzeitig für alle Zellen in der abgetasteten Zeile ausgeführt werden, nachdem die Abfragung aller Zellen in dieser Zeile beendet worden ist. In beiden Fällen werden gemäß der nachstehenden Erläuterung die Videosignal-Detektoreinrichtungen vorzugsweise während der Injektion der Untergrundladung in das Substrat abgeschaltet, um hierdurch die Abtrennung der Untergrundladung von der zu einer Betrachtungseinrichtung weitergeführten Signa!ladung zu vervollständigen.

Es ist zu beachten, daß die Vorspannung auf jeder in den Figuren 4a - 4g abgebildeten Zelle gegenüber den in Figur 2 und Figur. 3a - 3e abgebildeten Zellen nicht erhöht wurde. Daher wurde die gesamte Ladurigsspeicherkapazität in der dargestellten Ausführungsform nicht erhöht. Um eine Sättigung der Zellen zu verhindern, kann die Gesamtzahl der Strahlungsquanten durch geeignete optische Einrichtungen vermindert werden, beispielsweise durch eine an sich im Kamerabau bekannte Irisblende. Alternativ kann in Abhängigkeit-vöm verwendeten Halbleitermaterial die' Vorspannung erhöht werden, um die Ladungsspeicherkapazität der Zellen zu erhöhen. Dieser letztere Lösungsweg kann noch die Auflösung verbessern. Beide AusfÜhrungsformen erreichen jedoch das Hauptziel der Erfindung, d.h. die Schaffung eines besseren Kontrastes durch Entfernung der hohen Üntergrundstrahlungswer.te, welche angenähert gleich der Signalladung sein können oder diese sogar Übersteigen können. . ■

Wie bereits zuvor ausgeführt, wurde der Üfttergrundwert von -6 V lediglich für Zwecke der anschaulicheren Darstellung ausgewählt. Die tatsächliche Ladungsmenge, welche auf den Untergrund zurück-

409819/0873

zuführen ist, kann durch Messungen oder empirisch durch Betrachten des Videosignals auf einem Monitor und durch Nachstellen der Vorspannungen und auch durch Überwachung der Gesamteingangslichtleistung zur Einrichtung ermittelt werden, bis der erwünschte Kontrast erhalten wird.

Die Vorspannung, die zur Speicherung der Untergrundladung ausgewählt wird, ist vorzugsweise gleich der Untergrundladung, die in der gegebenen Zeitperiode gespeichert wird. In der wirklichen Praxis kann es unmöglich sein, die Vorspannung genau an die Zahl der Quanten der Untergrundladung anzupassen. Daher wird die Vorspannung vorzugsweise etwas kleiner ausgewählt als dies der gesamten erwarteten Untergrundladung entspricht. Dieses Vorgehen kann zwar dazu führen, daß ein geringer Anteil an Untergrundladung zusammen mit der Signalladung überführt wird. Dies wird jedoch der Zurückhaltung eines Teils der Signalladung zusammen mit der Untergründigdung vorgezogen; dieser Effekt kann eintreten, wenn die Untergrundvorspannung, d.h. die Speicherkapazität der Untergrundladung, die tatsächlich vorhandene Untergrundladung übersteigt.

Figur 5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Abtast- und Signalerfassungsmechanismus einschließlich einer Anordnung, die in der Lage ist, gemäß der Darstellung der Erfindung in den Figuren 4a und 4g Untergrundladung und Signalladung voneinander zu trennen. Die Haupttaktsteuerung 100 steuert ihrerseits die Steuerungen für Zeile und Spalte und verschiebt die Zeile.jeweils dann, wenn das Ende der Abtastung in der vorherigen Zeile erreicht ist. Die Zeilensteuerung 102 liefert eine Vorspannung von -20 V von der Quelle 94 auf allen Zeilen außer der gerade abgetasteten Zeile. Die SpaLtensteuerung 106 liefert Vorspannungen von -10 V und -6 V und 0 V von den Quellen 96 und 98, wobei diese Spannungen entlang der abgetasteten Zeile verschoben werden. Zusätzlich hierzu ist ein durch die

4098 19/087 3

Steuerung 106 betätigter Verstärker-Schalter 110 vorgesehen, welcher den Operatorverstärker 112 von der Anordnung abtrennt, während die Untergrundladung gemäß Figur 4f in das Substrat injiziert wird. .' ^ . . *-'.':.. . ·

Wie bereits erwähnt, ist'die Abtrennung der unerwünschten Unter*· grundladung von der gespeicherten Signalladung in einer Festkörperanordnung erwünscht, unabhängig von der Art der verwendeten Abtastung oder Signalerfassung. Daher kann gemäß der Erfindung die unerwünschte Untergrundladung von der Signalladung in einer Einrichtung mit Ladungskopplung getrennt werden, wie dies grafisch in den Figuren 6a- 6d dargestellt ist. Hierzu wird eine zusätzliche Vorspannung auf den Platten 150 jeder Zelle vorgesehen, um eine- Kapazität durch Speicherung einer vorgegebenen Menge von Üntergrundladung zu schaffen, beispielsweise von -6 V. Die Signalladung wird von der Untergrundladung in den Figuren 6b und 6c dadurch getrennt, daß die· Vorspannung auf den Platten 152 auf -4 V abgesenkt wird und gleichzeitig die Vorspannung auf den Platten 154 auf — 15 V abgesenkt und die Vorspannung auf den Platten 150 auf -10 V angehoben wird. Die gespeicherte Signalladung unter den Platten 150, d.h. jegliche gespeicherte Ladung im Überschuß zur Differenz zwischen der Vorspannung auf den Platten 150 und der Vorspannung auf den Platten 152 wird dann auf die

■ ßrund-v

Defektbereiche unter den Platten 154 überführt, wobei die ÜnfejV"^ ladung unter dem Platten 150 zurückbleibt. Die in dem Bereich unter den Platten 154 gespeicherte Signalladung wird dann von' der Untergrundladung dadurch abgetrennt, daß die Platten 150 auf die Vorspannung von O Volt zurückgeführt werden. Die Signalladung (unter den-Platten 154) ist jetzt vollständig abgetrennt von der Untergrundladung (unter.den Platten ISO), welche jetzt in harmloser Weise in das Substrat dadurch injiziert werden kann, daß die Vorspannung auf den Platten 150 auf Null angehoben wird. Man wird" bemerken, daß die Platte 156 verwendet wird, um eine Isolierung der gespeicherten Signalladung unter der Platte 154 von der

£098 19/087 3 ■

Untergründladung zu bewerkstelligen, welche gemäß Figur 6c unter der Platte 15Oa in einer benachbarten Zelle gespeichert ist.

Wenn die Erfindung für eine Ausführungsfortn nach Figur 6 angewendet wird, dann können die Schieberegisterverfahren angewendet werden, welche normalerweise zur Auslesung von ladungsgekoppelten Einrichtungen verwendet werden, um die Taktsteuerung oder Zeitsteuerungen in geeigneter Weise zu modifizieren, um den Schritt der Injektion der Untergrundladung zu erhalten. Es ist ersichtlich, dsß dieser Vorgang lediglich einmal für jede Zeile ausgeführt werden muß. Die anschließende Verschiebung der Signalladung von Zelle zu. Zelle kann dann für jede Reihe gemäß den yorbekannten Ausleseverfahren erfolgen.

Vorstehend wurde die Erfindung im einzelnen bezüglich bestimmter Halbleitermaterialien und unter Bezugnahme auf zwei gegenwärtig bekannte Festkörperladuiigsspeicheranordnungen beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch leicht ersichtlich, daß die Abtrennung der Untergrundladung von der Signa!ladung gemäß der Erfindung auch auf andere Arten der Ladungsspeicherung und der Ausleseeinrichtungen und auf andere Halbleitermaterialien ohne weiteres anwendbar ist.

409819/0873

Claims

_;-τ3 ~ 2353SSt

■ fig t β_: η t η ή- s ρ ,.r. ü ^:.ö h ,„f - -; " \^ί;' .. "

Abbiidungssystem für eine ÄbblläungseinriGhtüng mit einem Fes-tköfper-rTarget-j Weleiies fällig .ist: zur. üittwändlung: eines, Straltlung&bil4es iri ein entspreöhendes Lädiiingsmüster ünid . Einriehtungen zur^ Speicherung von kadjung^ xitnf aßt, yrelche die Summe der Bildladung und-der, Tßttergrundladung enthalt, d a d u r c h · g e ic e η η ζ 4 ΐ c & η .et ^ daß sie Einrichtungen zur Abtrennung der■ BildÜftdung von de'r■ Üntergrundladung .aufweist. ' . , : . ^: " -

2, Abbildungssystem nach Anspruch I₄ ■ ,d =a d u ί c h g. e k e η η ze ic h η e t , daß die Abtrennungseinrichtung Einrichtungen zur Best immun g der ,Größe deii ^

3. Abb.ildungssysteTB; hach, Anspruch ί oder 2, d a d, ü r' eh' g e k e η η ζ ei c h η ^e t , daß „xiie Abtrenneinrichtung Einrichtungen zur Verminderung der Spetcherkapazität gewählter Teile des Systems und zar Annäherung an 4Ie tude der Untergrundladung umfaßt.

Abbildungssystem nach einem derAnsprüche1 - 3, da - d u r ch g e ken η ze "l;q h; ne*t ,daß das Target eine Anordnung von str?hlungsempfindlichen Zellen enthält, welche in, einem Substrat aus Halbieitermaterial gebildet sind, wobei jede dieser Zelten eine Vielzahl von zusammenhängenden Ladungsspeicherbereichen in dem Substrat umfaßt und weiterhin Einrichtungen zur Belichtung der strahlungsempfindlichen Zellen durch die Strahlung zur Erzeugung einer Ladung in den Zellen, die Minoritätsträger umfaßt, wobei diese Minoritätsträger' mindestens in einem der Ladungsspeicherbereiche spei-

409819/0873

cherbar sind, und Einrichtungen zur Verminderung der Kapazität des Ladungsspeicherbereichs in ausreichender Weise bis zum Fließen der dort gespeicherten Minoritätsträgeriadung in einen angrenzenden Lidungsspeicherbereich in der Anordnung, wobei die Abtrenneinrichtung weiterhin Einrichtungen zur Verminderung der Kap?zität dieses anderen La dungsspe icher'-bereiches auf einen vorgegebenen Wert enthält/ welcher"ausreichend ist, um eine Speicherung für Manoritätsträgerladung infolge der Untergrundstrahlung zu' ergeben und nicht ausreichend ist zum Zurückhalten der auf die Bildstrahluhg zurückzuführenden Ladung, wodurch die Bildladung in die Substrateinrichtung injizierbar ist zur anschließenden Injektion des übrigen Teils der Ladung in das Substrat, u'nd weiterhin Einrichtungen zur Erfassung der in das Substrat injizierten resultierenden Bildladung vorgesehen sind.

Abbildungssystem nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß die Einrichtung zur anschließenden Injektion der verbleibenden Ladung Einrichtungen zur Zurückführung des anderen Ladungsspeicherbereichs auf die erste Kapazität und Einrichtungen zur anschließenden Verminderung der Kapazität dieses anderen Ladungsspeicher-" bereichs auf einen Wert enthält, der nicht ausreichend ist zum Zurückhalten der aus der Untergrundstrahlung resultierenden Ladung.

Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1-3, da-. durch gekennzeichnet , daß Einrichtungen zur Vorspannung eines ersten Teils des Targets zur Bildung eines Defektbereiches vorhanden sind, welcher fähig ist zur Speicherung elektrischer Ladung bei Auftreffen von.Strahlung, Einrichtungen zur Vorspannung eines zweiten Teils des Targets

I* 0 9a 19/ 0 8 7 3

benachbart zu dem ersten Jeil, Einrichtungen zur'Kopplung des ersten und'zweiten Teils zur Ermöglichung einer Überführung .„der elektrischen Ladungen aus einem der Teile -in den anderen, und die Trenneinrichtungen Einrichtungen zur Änderung der Vorspannung auf diesen Teilen enthält, um die Überführung; eines vorgegebenen Anteils der Ladung von einem der Teile zum anderen zu gestatten, sowie Einrichtungen zur Abführung der in einem der,Teile gespeicherten Ladung bei gleichzeitiger Beibehaltung der gespeicherten Ladung in dem anderen Teil und damit zur Trennung der,vom Bild herrührenden Ladung von der aus dem Untergrund herrührenden Ladung sowie Einrichtungen zum Abführen der gespeicherten Ladung von diesem anderen Teil nach dem Abführen der Ladung von dem ersten Teil.

7. Abbildungssystem nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k en η ζ ex c h η et ^ daß die Vorspannungseinrichtung leitfähige'Elemente auf dem Target enthält zur Erzeugung eines Defektbereiehes in dem Substrat, benachbart zu dem leit*- fähigen Element.

8. Abbildungssystem nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k en η ζ e i."-c h η e t , daß der vorgegebene Anteil der Ladung, welche von einem Teil zu einem zweiten Teil überführt wird, eine solche Größe besitzt, daß eine Aufteilung der gespeicherten Ladung in erste Quanten vorhanden ist, welche der Signalladung entsprechen, und in zweite Quanten, welche Untergrundladung darstellen. ■

9. Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h,n₌ e t , daß die Größe der Vorspannungsänderung auf den Teilen zur Abtrennung der Signal—

40981970873. . ' ^:

ladung von der Untergrundlpdung so vorgegeben ist, daß dieser eine Teil eine Ladungsspexcherkapazxtät besitzt, welche nicht größer ist als d,er mittlere Wert der Untergrundladung zur Verhinderung des Zurückhaltens eines Teils der Signalladung zusammen mit der Untergrundladung.

409819/08 73

lee rs eite