收藏本站
《重庆大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高性能X射线CMOS图像传感器及应用研究

张文普  
【摘要】:X 射线数字实时成像系统在医学、工业无损检测以及海关、机场、车站、码头的行包安全检查等领域得到广泛应用,X 射线图像传感器是其中的关键部件,现在用在X 射线实时检测领域的图像传感器大部分为电荷耦合器件CCD。由于CMOS 图像传感器比CCD 具有更强的抗辐射能力,还具有将图像传感器阵列、驱动和控制电路、信号处理电路、模数转换电路、全数字接口电路等实现单片集成以及量子效率高、光谱响应宽、响应均匀性好、工作电压低、对时钟脉冲要求低、体积小、重量轻、功耗低、高可靠、低成本等优点,因此在X 射线实时检测中更具有开发前景。而国内生产X 射线数字实时成像系统的厂商他们实行核心技术(如X射线图像传感器)从国外进口,以OEM 方式组装成整机。因此开展高性能X 射线CMOS 图像传感器的研究,在国内是一项具有开拓性和创新性的工作。 本文的主要研究内容如下: 1.对采用电流镜积分读出电路的X 射线CMOS 图像传感器(简称为CMI-X-IS 图像传感器)的原理进行了研究,在此基础上,开展CMI-X-IS 图像传感器的设计工作,对CMI 单元、相关双采样CDS 和公共输出级电路进行分析。对根据CMI-X-IS 图像传感器的原理进行加工生产的芯片样品进行测试,测试的参数包括光电转换特性曲线、暗噪声和动态范围等,对这些参数进行分析,得出结论:采用电流镜积分读出电路可以构成一种CMOS 高灵敏度图像传感器。控制器件的设计参数,可以使光电流增益达到10 倍,从而使图像传感器灵敏度提高10倍;电流镜积分读出电路可以保证光电二极管的偏压接近于零(20mV 以内),因而可大大减小光电二极管的暗漏电流和噪声;该器件的光电流注入效率高,积分动态范围大,适合用于要求灵敏度高、动态范围大的应用。 2.利用复杂可编程逻辑器件CPLD 设计满足CMI-X-IS 图像传感器时序要求的驱动信号源,并对实际应用出现的外部同步信号导致CMI-X-IS 图像传感器工作不正常的原因进行了分析,并采用“数字单稳态电路”使CMI-X-IS 图像传感器的F1、F2、ADST 为断续信号,从而使使CMI-X-IS 图像传感器工作正常。这种解决应用过程中出现问题的方法是独创性的,对类似的应用具有启示作用。 设计CMI-X-IS 图像传感器的应用电路,并将此应用电路置于微焦点X 射线机的照射下,对不同密度、不同尺寸的材料进行了静态实验。实验表明,CMI-X-IS 图像传感器有较高的输出信号幅度(可以达到3 伏左右)、较好的均匀性、CMI-X-IS 可以清晰地反映出这几种材料的形状,能把不同密度的材料加以区分。因此这种传感器特别适合作为X 射线图像传感器来使用。 3.分析与虚拟仪器采集数据有关的几个实际问题,利用NI 公司的数据采集卡和LabVIEW软件,设计CMI-X-IS 图像传感器的动态扫描成像系统和数据采集系统。实验表明,动态扫描
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP212

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王健民;李金彪;曾庆宝;;X射线工业电视和图像处理系统的应用[J];油气田地面工程;1991年06期
2 叶明;万风新;;管道焊缝自动爬行X射线探伤机[J];国内外机电一体化技术;1999年05期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 付英;;钨渗铜制品X射线检测的缺陷判读经验[A];2007'湖北·武汉NDT学术年会论文集[C];2007年
2 杜鸿善;赵玉华;姚历农;樊勤;李桂花;颜素娟;李贵群;岳骞;郝秀红;;5-100KeV X系列标准源研制[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
3 孟浩;付继华;王中宇;;基于EZ-USBFX2的CMOS图像采集系统设计与实现[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(一)[C];2007年
4 唐志强;;高速图像传感器LUPA-300及其应用[A];2008全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2008年
5 宋欣;杨斌;强声;戚士元;徐志诚;;等角螺线在X射线光谱分析中的应用[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年
6 杨光育;;SMT焊点无损检测技术[A];2007中国高端SMT学术会议论文集[C];2007年
7 王小伍;;钢管内焊缝边缘缺陷的分析[A];2007'湖北·武汉NDT学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张文普;高性能X射线CMOS图像传感器及应用研究[D];重庆大学;2005年
2 潘银松;像素级CMOS数字图像传感器的研究[D];重庆大学;2005年
3 杨巍;pEgr-IFNγ-Endostatin双基因-放射治疗的抑瘤效应及机制的研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 姚志华;X射线宽带多层膜的设计方法及制备工艺研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
2 张三典;阿霉素与X射线对体外培养乳鼠心肌细胞损伤的初步实验研究[D];苏州大学;2005年
3 陈茜茜;微型无线图像传输系统的设计[D];电子科技大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026