எப்படி கட்டணம்

60 கள் மற்றும் 70 கள் அற்புதமான கண்டுபிடிப்புகள், கண்டுபிடிப்புகள் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் முன்னேற்றங்கள், குறிப்பாக நினைவக தொழில்நுட்பங்கள் நிறைந்த ஆண்டுகள். அந்த நேரத்தில் ஒரு முக்கிய கண்டுபிடிப்புகள் வில்லார்ட் பாயில் மற்றும் ஜார்ஜ் ஸ்மித் ஆகியோரால் செய்யப்பட்டன, ஏனெனில் அவை ஒரு குறைக்கடத்தி “குமிழி” நினைவகத்தை உருவாக்க உலோக-ஆக்சைடு-குறைக்கடத்தி (எம்ஓஎஸ்) தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதை ஆராய்ந்தன.

ஒரு சிறிய MOS மின்தேக்கியில் மின் கட்டணம் சேமிக்கப்படலாம் என்று குழு கண்டுபிடித்தது, இது ஒரு மின்தேக்கியிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு கட்டணம் வசூலிக்கக்கூடிய வகையில் இணைக்கப்படலாம். இந்த கண்டுபிடிப்பு சார்ஜ்-கப்பிள்ட் சாதனங்களின் (சிசிடி) கண்டுபிடிப்புக்கு வழிவகுத்தது, அவை முதலில் நினைவக பயன்பாடுகளுக்கு வடிவமைக்கப்பட்டவை, ஆனால் இப்போது மேம்பட்ட இமேஜிங் அமைப்புகளின் முக்கிய கூறுகளாக மாறிவிட்டன.

ஒரு சி.சி.டி (சார்ஜ் கப்பிள்ட் டிவைசஸ்) என்பது ஒரு சாதனத்திற்குள் இருந்து கட்டணங்களை ஒரு பகுதிக்கு நகர்த்துவதற்குப் பயன்படும் மிகவும் உணர்திறன் கொண்ட ஃபோட்டான் டிடெக்டர் ஆகும், இது தகவலாக விளக்கப்படலாம் அல்லது செயலாக்கப்படலாம் (எ.கா. டிஜிட்டல் மதிப்பாக மாற்றுவது).

இன்றைய கட்டுரையில், சி.சி.டி கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, அவை பயன்படுத்தப்பட்டுள்ள பயன்பாடுகள் மற்றும் பிற தொழில்நுட்பங்களுடன் ஒப்பிடும் நன்மைகள் ஆகியவற்றை ஆராய்வோம்.

கட்டணம் இணைக்கப்பட்ட சாதனம் என்றால் என்ன?

எளிமையான சொற்களில், சார்ஜ் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சாதனங்கள் இணைக்கப்பட்ட அல்லது இணைக்கப்பட்ட, சார்ஜ் சேமிப்பக கூறுகள் (கொள்ளளவு பின்கள்) கொண்ட ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளாக வரையறுக்கப்படலாம், இது வெளிப்புற சுற்று கட்டுப்பாட்டின் கீழ் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, ஒவ்வொரு மின்தேக்கியிலும் சேமிக்கப்படும் மின்சார கட்டணம் அண்டை மின்தேக்கிக்கு நகர்த்தலாம். மெட்டல்-ஆக்சைடு-செமிகண்டக்டர் மின்தேக்கிகள் (எம்ஓஎஸ் மின்தேக்கிகள்) பொதுவாக சி.சி.டி.களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் எம்.ஓ.எஸ் கட்டமைப்பின் மேல் தட்டுகளுக்கு வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், கட்டணங்கள் (எலக்ட்ரான்கள் (இ-) அல்லது துளைகள் (எச் +)) இதன் விளைவாக சேமிக்கப்படலாம் சாத்தியமான. இந்த கட்டணங்கள் மேல் தகடுகளுக்கு (வாயில்கள்) பயன்படுத்தப்படும் டிஜிட்டல் பருப்புகளால் ஒரு மின்தேக்கியிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாற்றப்படலாம் மற்றும் வரிசை வரிசை வரிசையாக வரிசை வெளியீட்டு பதிவேட்டில் மாற்றப்படலாம்.

சார்ஜ்-இணைக்கப்பட்ட சாதனத்தின் வேலை

சி.சி.டி.யின் செயல்பாட்டில் மூன்று நிலைகள் உள்ளன, சமீபத்திய காலங்களில் மிகவும் பிரபலமான பயன்பாடு இமேஜிங் என்பதால், இமேஜிங் தொடர்பாக இந்த நிலைகளை விளக்குவது நல்லது. மூன்று நிலைகளில் அடங்கும்;

1. கட்டணம் தூண்டல் / சேகரிப்பு
2. கட்டணம் கடிகாரம்
3. கட்டணம் அளவீட்டு

கட்டணம் தூண்டல் / சேகரிப்பு / சேமிப்பு:

மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, சி.சி.டி.க்கள் கட்டண சேமிப்பக கூறுகளால் ஆனவை மற்றும் சேமிப்பக உறுப்பு வகை மற்றும் கட்டண தூண்டல் / படிவு முறை ஆகியவை பயன்பாட்டைப் பொறுத்தது. இமேஜிங்கில், சி.சி.டி ஏராளமான ஒளி-உணர்திறன் பொருள்களால் சிறிய பகுதிகளாக (பிக்சல்கள்) பிரிக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் ஆர்வமுள்ள காட்சியின் படத்தை உருவாக்க பயன்படுகிறது. காட்சியில் வீசப்பட்ட ஒளி சி.சி.டி.யில் பிரதிபலிக்கும்போது, ​​பிக்சல்களில் ஒன்றால் வரையறுக்கப்பட்ட பகுதிக்குள் வரும் ஒளியின் ஃபோட்டான் ஒன்று (அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட) எலக்ட்ரான்களாக மாற்றப்படும், அவற்றின் எண்ணிக்கை தீவிரத்தின் தீவிரத்திற்கு நேர்வ விகிதத்தில் இருக்கும் ஒவ்வொரு பிக்சலிலும் காட்சி, சி.சி.டி கடிகாரம் செய்யப்படும்போது, ​​ஒவ்வொரு பிக்சலிலும் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அளவிடப்படுகிறது மற்றும் காட்சியை மறுகட்டமைக்க முடியும்.

கீழேயுள்ள படம் ஒரு சி.சி.டி மூலம் மிகவும் எளிமையான குறுக்குவெட்டைக் காட்டுகிறது.

மேலே உள்ள படத்திலிருந்து, சிசிடிக்கு மேலே உள்ள மின்முனைகளின் நிலையால் பிக்சல்கள் வரையறுக்கப்படுவதைக் காணலாம். எலக்ட்ரோடிற்கு நேர்மறை மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்பட்டால், நேர்மறை ஆற்றல் மின்முனையின் கீழ் உள்ள பகுதிக்கு நெருக்கமான எதிர்மறையான சார்ஜ் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் அனைத்தையும் ஈர்க்கும். கூடுதலாக, எந்தவொரு நேர்மறையான சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துளைகளும் மின்முனையைச் சுற்றியுள்ள பகுதியிலிருந்து விரட்டப்படும், மேலும் இது "சாத்தியமான கிணற்றின்" வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும், அங்கு உள்வரும் ஃபோட்டான்களால் உற்பத்தி செய்யப்படும் அனைத்து எலக்ட்ரான்களும் சேமிக்கப்படும்.

சி.சி.டி.யில் அதிக ஒளி விழும்போது, ​​“சாத்தியமான கிணறு” வலுவடைந்து, “முழு கிணறு திறன்” (ஒரு பிக்சலின் கீழ் சேமிக்கக்கூடிய எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை) அடையும் வரை அதிக எலக்ட்ரான்களை ஈர்க்கிறது. சரியான படம் பிடிக்கப்பட்டிருப்பதை உறுதிசெய்ய, ஒரு ஷட்டர் கேமராக்களில் விளக்குகளை ஒரு சரியான நேரத்தில் கட்டுப்படுத்த பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் சாத்தியமான கிணறு நிரப்பப்படுகிறது, ஆனால் அதன் திறன் எதிர் விளைவிக்கும் அளவுக்கு அதிகமாக இல்லை.

கடிகாரம் கடத்தல்:

சி.சி.டி புனையலில் பயன்படுத்தப்படும் எம்.ஓ.எஸ் இடவியல் சிப்பில் செய்யக்கூடிய சமிக்ஞை சீரமைப்பு மற்றும் செயலாக்கத்தின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. எனவே, கட்டணம் வழக்கமாக செயலாக்கம் செய்யப்படும் வெளிப்புற கண்டிஷனிங் சுற்றுக்கு கடிகாரம் செய்யப்பட வேண்டும்.

சி.சி.டி.யின் வரிசையில் உள்ள ஒவ்வொரு பிக்சலும் பொதுவாக கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள படத்தில் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி 3 மின்முனைகளுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன:

மின்முனைகளில் ஒன்று சார்ஜ் சேமிப்பிற்கான சாத்தியமான கிணற்றை உருவாக்குவதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மற்றொன்று கட்டணங்கள் இல்லாத கடிகாரத்தில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

கீழேயுள்ள படத்தில் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி மின்முனைகளில் ஒன்றின் கீழ் கட்டணம் வசூலிக்கப்படுகிறது என்று கூறுங்கள்:

சி.சி.டி-யிலிருந்து கட்டணத்தை கடிகாரம் செய்ய, ஒரு புதிய சாத்தியமான கிணறு IØ3 உயர்வைப் பிடிப்பதன் மூலம் தூண்டப்படுகிறது, இது கீழேயுள்ள படத்தில் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி IØ2 மற்றும் IØ3 க்கு இடையில் கட்டணத்தைப் பகிர கட்டாயப்படுத்துகிறது.

அடுத்து, IØ2 குறைவாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் இது மின்முனை IØ3 க்கு கட்டணத்தை முழுமையாக மாற்றுவதற்கு வழிவகுக்கிறது.

கடிகாரத்தை வெளியேற்றும் செயல்முறை IØ1 ஐ எடுத்துக்கொள்வதன் மூலம் தொடர்கிறது, இது கட்டணம் IØ1 மற்றும் IØ3 க்கு இடையில் பகிரப்படுவதை உறுதிசெய்கிறது, இறுதியாக IØ3 ஐ குறைவாக எடுத்துக்கொள்வதால் கட்டணம் IØ1 மின்முனைகளின் கீழ் முழுமையாக மாற்றப்படுகிறது.

சி.சி.டி.யில் மின்முனைகளின் ஏற்பாடு / நோக்குநிலையைப் பொறுத்து, இந்த செயல்முறை தொடரும் மற்றும் கட்டணம் இறுதி நெடுவரிசையை அடையும் வரை நெடுவரிசையின் கீழே அல்லது வரிசையின் குறுக்கே நகரும், இது பொதுவாக வாசிப்பு பதிவு என குறிப்பிடப்படுகிறது.

கட்டணம் அளவீட்டு:

ரீட்அவுட் பதிவேட்டின் முடிவில், ஒவ்வொரு கட்டணத்தின் மதிப்பையும் அளவிட ஒரு இணைக்கப்பட்ட பெருக்கி சுற்று பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் எலக்ட்ரானுக்கு 5-10µV என்ற பொதுவான மாற்று காரணியுடன் மின்னழுத்தமாக மாற்றுகிறது. இமேஜிங் பயன்பாடுகளில், சி.சி.டி-அடிப்படையிலான கேமரா சி.சி.டி சில்லுடன் வேறு சில தொடர்புடைய எலக்ட்ரானிகளுடன் வரும், ஆனால் மிக முக்கியமாக பெருக்கி, இது கட்டணத்தை மின்னழுத்தமாக மாற்றுவதன் மூலம் பிக்சல்களை மென்பொருளால் செயலாக்கக்கூடிய வடிவத்திற்கு டிஜிட்டல் மயமாக்க உதவுகிறது, கைப்பற்றப்பட்ட படத்தைப் பெற.

சி.சி.டி யின் பண்புகள்

சி.சி.டி.களின் செயல்திறன் / தரம் / தரத்தை விவரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் சில பண்புகள்:

1. குவாண்டம் செயல்திறன்:

குவாண்டம் செயல்திறன் என்பது ஒரு சி.சி.டி கட்டணம் வசூலிக்கும் / சேமிக்கும் செயல்திறனைக் குறிக்கிறது.

இமேஜிங்கில், பிக்சல் விமானங்களில் விழும் அனைத்து ஃபோட்டான்களும் கண்டறியப்பட்டு மின் கட்டணமாக மாற்றப்படுவதில்லை. வெற்றிகரமாக கண்டறியப்பட்ட மற்றும் மாற்றப்பட்ட புகைப்படங்களின் சதவீதம் குவாண்டம் செயல்திறன் என அழைக்கப்படுகிறது. சிறந்த சி.சி.டி.க்கள் சுமார் 80% QE ஐ அடைய முடியும். சூழலுக்கு, மனித கண்ணின் குவாண்டம் செயல்திறன் சுமார் 20% ஆகும்.

2. அலைநீள வரம்பு:

சி.சி.டி கள் பொதுவாக பரந்த அலைநீள வரம்பைக் கொண்டுள்ளன, சுமார் 400 என்.எம் (நீலம்) முதல் சுமார் 1050 என்.எம் (இன்ஃப்ரா-சிவப்பு) வரை அதிகபட்ச உணர்திறன் 700 என்.எம். இருப்பினும், சி.சி.டி.யின் அலைநீள வரம்பை நீட்டிக்க, பின் மெலித்தல் போன்ற செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தலாம்.

3. டைனமிக் வீச்சு:

ஒரு சி.சி.டி யின் டைனமிக் வரம்பு சாத்தியமான கிணற்றில் சேமிக்கக்கூடிய குறைந்தபட்ச மற்றும் அதிகபட்ச எலக்ட்ரான்களைக் குறிக்கிறது. வழக்கமான சி.சி.டி.களில், அதிகபட்ச எலக்ட்ரான்கள் பொதுவாக 150,000 ஆக இருக்கும், அதே சமயம் பெரும்பாலான அமைப்புகளில் குறைந்தபட்சம் ஒரு எலக்ட்ரானுக்கு குறைவாக இருக்கலாம். டைனமிக் வரம்பின் கருத்து இமேஜிங் அடிப்படையில் சிறப்பாக விளக்கப்படலாம். நாம் முன்னர் குறிப்பிட்டது போல, ஒரு சி.சி.டி மீது ஒளி விழும்போது, ​​ஃபோட்டான்கள் எலக்ட்ரான்களாக மாற்றப்பட்டு சாத்தியமான கிணற்றில் உறிஞ்சப்படுகின்றன, அவை ஒரு கட்டத்தில் நிறைவுற்றதாக மாறும். ஃபோட்டான்களை மாற்றுவதன் விளைவாக உருவாகும் எலக்ட்ரான்களின் அளவு பொதுவாக மூலங்களின் தீவிரத்தைப் பொறுத்தது, எனவே, சி.சி.டி மூலம் படமாக்கக்கூடிய பிரகாசமான மற்றும் மங்கலான சாத்தியமான மூலங்களுக்கு இடையிலான வரம்பை விவரிக்க டைனமிக் வரம்பும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

4. நேரியல்:

சி.சி.டி.யைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் ஒரு முக்கியமான கருத்தாகும், பொதுவாக பரந்த அளவிலான உள்ளீட்டில் நேர்கோட்டுடன் பதிலளிக்கும் திறன். இமேஜிங்கில், எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு சிசிடி 100 ஃபோட்டான்களைக் கண்டறிந்து 100 எலக்ட்ரான்களாக மாற்றினால் (எடுத்துக்காட்டாக, கியூஇ 100% என்று கருதினால்), பின்னர் நேர்கோட்டுக்காக, 10000 ஃபோட்டான்களைக் கண்டறிந்தால் 10000 எலக்ட்ரான்களை உருவாக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. சி.சி.டி.களில் நேர்கோட்டுத்தன்மையின் மதிப்பு சமிக்ஞைகளை எடைபோடுவதற்கும் பெருக்குவதற்கும் பயன்படுத்தப்படும் செயலாக்க நுட்பங்களின் குறைக்கப்பட்ட சிக்கலில் உள்ளது. சி.சி.டி நேரியல் என்றால், குறைந்த அளவு சமிக்ஞை சீரமைப்பு தேவைப்படுகிறது.

5. சக்தி:

பயன்பாட்டைப் பொறுத்து, எந்தவொரு சாதனத்திற்கும் சக்தி ஒரு முக்கியமான கருத்தாகும், மேலும் குறைந்த சக்தி கொண்ட கூறுகளைப் பயன்படுத்துவது பொதுவாக ஒரு சிறந்த முடிவாகும். சி.சி.டி.க்கள் பயன்பாடுகளுக்கு கொண்டு வரும் விஷயங்களில் இதுவும் ஒன்றாகும். அவற்றைச் சுற்றியுள்ள சுற்றுகள் கணிசமான அளவு சக்தியைப் பயன்படுத்தக்கூடும், சி.சி.டி கள் குறைந்த சக்தி கொண்டவை, வழக்கமான நுகர்வு மதிப்புகள் 50 மெகாவாட்.

6. சத்தம்:

எல்லா அனலாக் சாதனங்களையும் போன்ற சி.சி.டி கள் சத்தத்திற்கு ஆளாகின்றன, அவற்றின் செயல்திறன் மற்றும் திறனை மதிப்பிடுவதற்கான முக்கிய பண்புகளில் ஒன்று, அவை சத்தத்தை எவ்வாறு கையாள்கின்றன என்பதுதான். சி.சி.டி.யில் அனுபவிக்கும் இறுதி இரைச்சல் உறுப்பு ரீட்அவுட் சத்தம். இது மின்னழுத்த மாற்ற செயல்முறைக்கு எலக்ட்ரான்களின் ஒரு தயாரிப்பு மற்றும் சி.சி.டி யின் டைனமிக் வரம்பை மதிப்பிடுவதற்கு பங்களிக்கும் காரணியாகும்.

சி.சி.டி.களின் பயன்பாடுகள்

கட்டணம்-இணைக்கப்பட்ட சாதனங்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு துறைகளில் பயன்பாடுகளைக் காணலாம்;

1. வாழ்க்கை அறிவியல்:

சி.சி.டி அடிப்படையிலான கண்டுபிடிப்பாளர்கள் மற்றும் கேமராக்கள் பல்வேறு இமேஜிங் பயன்பாடுகள் மற்றும் வாழ்க்கை அறிவியல் மற்றும் மருத்துவத் துறையில் அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த பகுதியில் உள்ள பயன்பாடுகள் ஒவ்வொன்றையும் குறிப்பிடுவதற்கு மிகப் பெரியவை, ஆனால் சில குறிப்பிட்ட எடுத்துக்காட்டுகளில், மாறுபட்ட மேம்பாடுகளுடன் கலங்களின் படங்களை எடுக்கும் திறன், ஃப்ளோரோஃபோர்களால் அளவிடப்பட்ட பட மாதிரிகளை சேகரிக்கும் திறன் ஆகியவை அடங்கும் (இது மாதிரி ஃப்ளோரஸ் செய்ய காரணமாகிறது) மற்றும் மேம்பட்ட எக்ஸ்ரே டோமோகிராபி அமைப்புகளில் பட எலும்பு கட்டமைப்புகள் மற்றும் மென்மையான திசு மாதிரிகள் பயன்படுத்தவும்.

2. ஆப்டிகல் மைக்ரோஸ்கோபி:

வாழ்க்கை அறிவியலின் கீழ் உள்ள பயன்பாடுகள் நுண்ணோக்கிகளில் பயன்படுத்தப்படுவதை உள்ளடக்கியிருந்தாலும், நுண்ணோக்கி பயன்பாடுகள் வாழ்க்கை அறிவியல் துறையில் மட்டும் இல்லை என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். பல்வேறு வகையான ஆப்டிகல் நுண்ணோக்கிகள் போன்ற பிற கூர்மையான துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; நானோ தொழில்நுட்ப பொறியியல், உணவு அறிவியல் மற்றும் வேதியியல்.

பெரும்பாலான நுண்ணோக்கி பயன்பாடுகளில், குறைந்த இரைச்சல் விகிதம், அதிக உணர்திறன், அதிக இடஞ்சார்ந்த தீர்மானம் மற்றும் விரைவான மாதிரி இமேஜிங் ஆகியவற்றால் சி.சி.டி கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது நுண்ணிய மட்டங்களில் நிகழும் எதிர்வினைகளை பகுப்பாய்வு செய்வதற்கு முக்கியமானது.

3. வானியல்:

நுண்ணோக்கி மூலம், சி.சி.டி கள் சிறிய கூறுகளை படம்பிடிக்க பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் வானவியலில், பெரிய மற்றும் தொலைதூர பொருட்களின் படங்களை மையப்படுத்த இது பயன்படுத்தப்படுகிறது. சி.சி.டி மற்றும் நட்சத்திரங்கள், கிரகங்கள், விண்கற்கள் போன்றவற்றின் ஆரம்ப பயன்பாடுகளில் வானியல் ஒன்றாகும், இவை அனைத்தும் சி.சி.டி அடிப்படையிலான அமைப்புகளுடன் படமாக்கப்பட்டுள்ளன.

4. வணிக கேமராக்கள்:

வணிக கேமராக்களில் குறைந்த விலை சிசிடி பட சென்சார்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. வணிக கேமராக்களுக்கான குறைந்த விலை தேவைகள் காரணமாக வானியல் மற்றும் வாழ்க்கை அறிவியலில் பயன்படுத்தப்படும் சிசிடிக்கள் பொதுவாக குறைந்த தரம் மற்றும் செயல்திறன் கொண்டவை.