一、放大能力提高100倍的场效应倍增管(论文文献综述)
骆文锦[1](2019)在《基于低维材料的高增益光电探测器研究》文中研究说明近十几年来,纳米材料光电探测器被广泛研究,主要集中在各种新颖的低维材料,如一维材料和二维材料。低维材料在三维空间至少有一维的尺寸与电子的平均自由程可比拟,所以表现出一些新奇的物化特性,如量子限域效应、弹道输运、内禀各向异性等,为实现高灵敏、宽光谱、快速以及偏振成像提供了一种新途径。红外偏振探测能够从复杂的背景辐射中有效地识别被探测目标,因此在肿瘤医疗、地质勘探和气象监测等方面具有广阔的应用前景,尤其是在量子通信领域红外偏振光子探测意义非凡。本论文主要从低维材料出发,着重研究高增益光电探测器在单光子探测领域的实际应用,主要内容如下:1.研究了基于二硫化钨(WS2)和二硫化钼(MoS2)浮栅结构光电探测器。利用1 nm厚度金纳米颗粒充当电子捕获层,浮置于沟道材料WS2之上。在顶栅ITO透明电极的调控下,实现自由电子在浮栅与沟道WS2之间来回隧穿并存储。器件表现出长时间的―编程‖状态和―擦除‖状态,利用编程状态形成的低暗电流(10-11 A)进行光响应,得到1090 A/W的光电响应率和3.5×1011 Jones的探测率。此外,实验中制作了同样结构的MoS2浮栅光电探测器,被证明同样具有极强的光探测能力。2.实现了基于一维纳米线的室温单光子探测器。基于photogating增益机制,设计并制备具有核壳结构的CdS纳米线场效应晶体管,在室温下成功探测到了单光子并实现13光子的分辨。探测效率达到了23%,暗计数率为1.87×10-3 Hz。此外,得益于纳米线的一维特性,器件对线偏振光子显示出了选择吸收特性。同时,建立了静电场放大模型,结果表明理论与实验一致。3.基于photogating高增益概念与整流特性相结合思路,设计并制备了一种非对称(电极和面积)InP纳米线同质结场效应晶体管。器件在室温下的整流比可达106(±6 V),77 K下可达108(±5 V)。此外,利用表面态完全耗尽纳米线形成的极低暗电流,可实现6光子/秒的探测。4.根据能带工程概念,设计并制备了一种黑磷(BP)与二硒化钨(WSe2)垂直堆垛范德华异质结。利用BP与WSe2不同带隙,使得器件表现出了双波段探测能力。利用异质结形成的内建电场快速有效分离光生载流子,同时利用BP充当光photogating层提供极大增益,使得器件在可见光和红外光波段的光响应率分别高达103 A/W和0.5 A/W,探测率分别高达1014和1010 Jones,响应速度均达800μs。此外,利用BP的内禀偏振敏感特性,使得器件对1550 nm波长光表现出了偏振选择吸收特性。
任旻[2](2013)在《高速单光子探测及应用研究》文中研究说明在过去的几十年中,各种各样的单光子探测器件和技术在量子光学和传统光学中都有着广泛的应用,为基础物理的研究和应用光学的发展都做出了积极的贡献。不同的单光子探测器有这个各自的优缺点,其中基于雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode APD)的单光子探测器在这一领域有着举足轻重的地位。虽然该种探测器已凭借其具有的高探测效率、大动态范围、低偏置电压、低功耗和结构简单等优点在量子光学、量子信息学、超灵敏激光雷达系统、超灵敏光谱、生物和医学光子学等领域获得了广泛应用,但是其仍有许多性能上的突破空间和应用可能性需要更进一步的探索研究。本论文基于高速APD单光子探测器的新性能研发,围绕着“探索APD单光子探测和光子数可分辨探测技术的新应用”这一主线,拓展APD单光子探测器在量子光学、量子信息学和超灵敏激光雷达领域的应用。通过理论和实验研究验证了高速APD单光子探测器在量子密钥分发、量子随机数、激光测距与成像中的独特优势。本论文的主要研究内容和创新点介绍如下:1.研究并验证了正弦门驱动的铟镓砷/铟磷(InGaAs/InP) APD单光子探测器的准连续探测模式,使InGaAs/InP APD单光子探测器兼具了门驱动模式的优势和连续探测的性能。进一步深入研究了其时间特性,分析了造成其时间抖动的原理,并提出了门信号幅度与滤波器优化配合的解决方案。该种1GHz正弦波驱动技术实现了InGaAs/InP APD单光子探测器在准连续工作模式下达到4.7%的探测效率和180ps的时间抖动。2.首次采用准连续InGaAs/InP APD单光子探测器,实现了1550nm激光测距实验。在32m的实测距离和日光辐射背景下得到了3cm的最小表面分辨率,基于实验数据推算了该系统只需0.26nJ的每脉冲能量就可以达到300m的最大工作距离,为实现机载和星载平台的远距离人眼安全激光测距系统提供了实验基础。3.通过实验验证了在使用Si APD单光子探测器的测距系统中,工作在1036nm波长的激光测距系统与工作在1064nm波长的激光测距系统相比,探测效率可以从4.3%提升为9.7%,并在32m的实测距离和日光辐射背景下得到了15cm的最小表面分辨度。此外,基于实验数据拟合验证了该系统只需1μJ的每脉冲能量就可以达到14.3km的最大工作距离,为远距离近红外激光遥感和激光雷达系统提供了更优的选择可能。4.利用1.5GHz正弦波驱动的高速InGaAs/InP APD单光子探测器实现了1550nm扫描型3D激光成像实验,该实验系统实现了工作在1550nm的3D激光成像,对32m距离的四个方体目标的成像实验验证了该眼安全波段超灵敏3D激光成像系统在日光背景下工作的可行性。5.基于MPPC探测器的光子数分辨特性,提出了基于光子数布居随机性的量子随机数产生方法。与使用单光子探测器的方案相比,将随机数发生效率从25%提高到了40%,并且在实验上实现了这种新型的随机数发生器,随机数发生速率达到了2.4MHz。6.深入研究Counterfactual Quantum Key Distribution (QKD)方案的理论模型和可行性,提出了改良方案。在国际上首次在12.5km的光纤量子信道中实现了Counterfactual QKD,并针对不同的窃听方案分析了该方案的通讯安全性。
陶治[3](2019)在《基于量子点/纳米线/石墨烯的光电晶体管的研究》文中进行了进一步梳理光电探测是获取光信息的重要手段,在武器装备、安全防护、信息通讯、医疗诊断以及家庭娱乐等领域都有重要应用。然而,现有的商用光电探测器大多采用无机半导体作为探测靶面,硅基电路读出信号;因为制备温度高,探测靶面与读出电路焊接工艺复杂而无法应用在柔性电子器件中。近年来,采用低维纳米材料在柔性基底上制备大规模光电探测阵列成为研究热点。低维纳米材料,如零维的量子点,一维的纳米线和二维的石墨烯等;以其高光电转换效率,高频响应等优点,表现出替代传统光电转换靶面的潜力;此外,光电晶体管因其栅调制放大特性,用于替代传统的光电二极管结构。然而,由于界面缺陷以及能带结构不匹配,束缚了低维纳米材料光电晶体管光响应度的提升和探测噪声的降低。本论文围绕基于低维纳米材料的光电晶体管,针对影响光电晶体管性能的关键因素,通过修饰材料间界面特性和能带结构提高光电晶体管的光电转换效率、光电响应度、光敏感度等光电性能;通过打印光电探测电路降低探测噪声,输出光电信号。具体的研究成果如下:1.将具有光局域效应的氧化锌(ZnO)纳米线,与氧化锌基薄膜晶体管结合,构成紫外光电晶体管。通过对氧化锌纳米线/氧化锌基薄膜复合沟道的激光退火,提高了氧化锌基薄膜的结晶性能,并改进了氧化锌纳米线与薄膜之间界面特性,有效提升光灵敏度(sensitivity),光响应度(responsivity)与探测度(detectivity)。研究结果表明,在高能量密度激光退火后(350 mJ/cm2),由于薄膜晶粒尺寸增加、纳米线与薄膜界面缺陷密度降低;较未退火器件,光电流信号提升了一个量级。并且该紫外光电晶体管(探测波长280 nm)的光响应度高达1.9×105/(2,外量子效率为8.7×107%,光灵敏度9.5×105以及光电探测率8.12×10169)0)。该工作发表于Materials Letters上。2.提出采用氧化还原石墨烯(RGO)碎片,调节硒化镉(CdSe)量子点与氧化锌(ZnO)纳米线间的能级匹配性能,提高光生载流子向晶体管沟道的注入效率,从而增大异质结光电晶体管的光电响应度。研究发现,由于RGO在制备的过程中容易形成多层石墨烯结构以及缺陷,致使RGO碎片在石墨烯的本征能级之外还有连续的缺陷能级。CdSe量子点在入射光照射下产生的光生载流子受内嵌电场的作用,利用石墨烯碎片连续缺陷能级,高效的转移至晶体管沟道。由于CdSe量子点的吸收峰在580 nm处,光电晶体管在紫外至可见光波段都表现出了较高的光电响应度。入射光波长为215 nm时,光响应度高达105 A/W;入射光波长为580 nm时,光响应度高达2000 A/W。相比于未添加石墨烯碎片的光电晶体管,在可见光波段响应度增幅达100倍。该工作发表于Nano-Micro Letters上。3.针对量子点光电晶体管信噪比较低的问题,提出采用光电晶体管构成的反相器电路提高探测信噪比;优化了喷墨打印工艺,制备了基于PbS量子点的近红外探测反相器,提高光电探测性能。研究发现,通过调整打印晶体管退火工艺,分析了晶粒尺寸、粗糙度与缺陷密度的关联,提高了打印晶体管的电学特性。通过打印基于光电晶体管的反相器电路,光生电压可达2.1 V,且光电响应度高达1.4×106 V/W,信噪比提高至52 dB。部分工作发表于Colloid and Polymer Science和Solid-State Electronics上。
贺文君[4](2020)在《单层MoS2荧光特性的光场调控及其应用研究》文中提出对二维材料基本物理特性和应用探索的研究已经成为当前物理学、化学、生物学等学科最为活跃和最受关注的领域之一。具有带隙的过渡金属硫化物二维材料(Transition metal dichalcogenides,TMDs,包括MoS2、WS2等),不但克服了作为无带隙的石墨烯材料所带来的限制,而且还展现出了自身独特的物理性质。随TMDs层数减少会发生间接带隙向直接带隙的转化,因而引发由量子限域效应和介电屏蔽效果所导致的激子辐射显着增长,并且在室温下即可存在稳定的多体相互作用(带电激子和双激子等)。近年来人们的研究表明,在室温下,TMDs就会出现“谷”物理(包括谷自旋、谷霍尔效应等)和莫尔超晶格等新奇现象。TMDs这些特性一方面为研究基本物理提供了有效的实验平台,另一方面为发展基于二维材料的光电器件提供了无限机遇。目前基于TMDs制备的场效应管、柔性电子穿戴器件、传感器、微纳激光器、光电探测器等器件,都表现出优异的性能,有望替代传统硅基电子器件。在基于TMDs的光电技术应用中,对其激子辐射特性的调节是最为有效的技术手段,可为优化光电显示器件、激光器和光电探测器的性能奠定重要基础。在已报道的诸多调控手段中,以缺陷掺杂和电场调控效果最为普遍,然而缺陷掺杂(包括化学分子掺杂、气体分子掺杂和晶格缺陷掺杂等)往往伴随着单层TMDs材料结构的永久性损坏,调控效果也不具有可逆性。电场调控虽具有灵活方便,调控可逆等优势,然而微纳电极在制备过程中会在一定程度上破坏晶体结构,同时制备过程的复杂性为实际应用带来了一定的限制。特别地,这两种调控手段都是全局调控,空间分辨率较低,无法体现基于TMDs微纳器件在空间分辨上所具有的优势,难以实现对特定区域光电特性的有效调控。本论文依据单层MoS2激子辐射对晶格缺陷和气体环境的依赖性,结合激光诱导缺陷产生过程对激光模式、激发功率、照射时间等参数的敏感特性,提出通过使用激光光场对单层MoS2荧光光谱、荧光强度和自旋轨道耦合作用(简称旋轨耦合)的连续可逆调控。通过使用低功率密度的连续激光照射,实现了MoS2的荧光光谱精确调控,开展了基于荧光光谱波分复用的高密度光学存储应用;通过短脉冲、高功率密度的飞秒激光照射,将单层MoS2荧光强度提高两个量级的同时将调制时间缩短两个量级,实现了飞秒激光制备微纳结构;通过激光照射与气体环境相结合的方法,实现了对单层MoS2自旋轨道耦合作用的连续可逆调控。本论文的主要创新点如下:一、提出了利用激光光场精确调控单层MoS2激子辐射特性的新原理。根据单层MoS2激子辐射特性对晶格缺陷的敏感性,以及激光诱导缺陷对激光模式和激发功率的依赖性,提出利用低功率密度的连续激光照射,控制单层MoS2的缺陷数量,精确调控中性激子和带电激子的比例,实现对单层MoS2荧光光谱的精确调控;利用高功率密度的飞秒激光照射,快速增加单层MoS2的缺陷数量,极大提高其荧光强度;利用气体辅助,通过激光照射可逆调控A和B激子比例,实现对单层MoS2旋轨耦合的可逆调控。二、实现了单层MoS2荧光光谱的精确调控。使用405 nm连续激光照射单层MoS2,通过优化激光功率实现了对单层MoS2晶格缺陷的可控调节,以及对中性激子和带电激子的可控转换;将单层MoS2的荧光光谱的中心峰值位置从700 nm连续调控至674 nm,最大调控速率达到0.1 nm/s。基于对荧光光谱的连续精确调控,实现了基于单层MoS2荧光光谱波分复用的光学存储,可以显着提高光学存储容量。三、实现了单层MoS2荧光强度的极大增强。使用780 nm飞秒激光照射单层MoS2,将其荧光强度提高了2个量级以上,最大增强幅度达到500倍;同时与连续激光照射的方法相比,把有效调控时间缩短了两个量级。四、实现了单层MoS2旋轨耦合的可逆调控。通过532 nm连续激光照射,结合MoS2激子辐射特性对气体环境的依赖性,实现了对单层MoS2旋轨耦合作用及其对应A激子和B激子峰的可逆调控;其荧光光谱的中心峰值位置可从684 nm连续调节到641 nm;与此同时荧光强度增强了30倍以上,基于可逆荧光调控实现了可擦写信息存储与显示,并验证了这种可逆调控的稳定性。
谢柳[5](2021)在《基于界面效应调控的新型二维光电器件研究》文中提出自2004年石墨烯发现以来,二维材料在电子、光电子、谷电子、自旋电子和催化等应用领域表现出巨大潜力,引起了科学和工程领域的广泛关注。其中,该类材料(如石墨烯,过渡金属硫族化合物,黑磷(BP)等)以其层状依赖能带结构及独特的电子、光电子特性,在高速、宽波段光探测等方面带来了很多突破性进展。然而,在光探测器应用中,单一二维材料普遍存在灵敏度低、响应度低等问题,且难以满足片上多功能集成的需求,这对开发基于二维材料的高性能、高集成度光电器件提出了挑战。尽管如此,二维材料其表面无悬挂键和原子层厚度的特点使该类材料的集成和电子性质调控变得更加容易,并且其可以通过范德华力与任意衬底结合,无需晶格匹配,表现出更多组合自由度,从而为实现高性能、多功能的电子和光电子器件奠定了基础。基于此,本论文首先探索一些新型二维光电材料(包括新型窄带隙二维半导体Cr2S3、PdSe2)并对其物性进行了深入研究;在此基础上,构筑了界面电荷诱导的光电器件(Cr2Ge2Te6/SiO2、BP/锆钛酸铅(PZT))和界面能带调控的光电器件(BiCuOSe/WSe2),在不同界面诱导机制下,超越了各单一材料的光电性能与功能。进而,我们实现了光探测光谱覆盖的拓展,灵敏度、探测度的大幅提升,并获得了基于新原理的多功能集成光电存储器和隧穿光电探测器。主要研究内容如下:1.利用新型窄带隙半导体的能带和物性优势,拓展光探测频谱范围。a)针对依赖传统窄带隙半导体的红外探测器所面临的制备复杂、昂贵且集成度低的问题,本文通过低成本且简易的化学气相沉积方法实现了二维窄带隙(-0.15 eV)半导体Cr2S3可控制备,获得了具有单胞厚度(-1.85 nm)的Cr2S3纳米片。生长的Cr2S3表现出优异的环境稳定性,即使暴露在空气中超过两个月,其降解也可以忽略。基于二维Cr2S3的光电探测器展现出高响应度(在520 nm可达14.4AW-1,在808 nm可达6AW-1在1550nm可达3AW-1)和高探测度(在520 nm 可达 4.0 × 1010 Jones,在 808 nm 可达 1.7 × 1010 Jones,在 1550 nm 可达8.3 × 109 Jones)。b)二维PdSe2随层数变化可以实现半导体到金属特性的转变,具有高的热电系数和载流子迁移率,是极具潜力的光探测材料。本文利用其优异特性,构筑了金属-半导体-金属结构的探测器。基于电磁波诱导势阱效应,PdSe2太赫兹器件在366.12 GHz处响应度高达1.7 V W-1,太赫兹响应带宽f3dB=~2.9 kHz,在很大程度上拓展了其探测波长范围。2.利用界面电荷诱导效应,设计器件实现单一材料光探测性能的大幅提升和多功能集成。a)构筑了 Cr2Ge2Te6/SiO2器件,在硅基界面电荷诱导作用下,二维Cr2Ge2Te6半导体表现出一种罕见的负光电导(NPC)特性,且该电导可以通过控制入射光强来调节。更重要的是,NPC特性使Cr2Ge2Te6光电探测器具有超灵敏的光响应,能实现对入射功率强度低至0.04 pW微弱光的探测,其响应度高达340 A W-1。b)构筑了二维半导体BP/铁电材料PZT铁电场效应晶体管。该晶体管在BP/PZT界面电荷诱导作用下,表现出可控的正、负光电导特性,使得实现了一种具有“电写-光读”工作模式的非易失性光电存储器。BP/PZT器件具有可靠的数据保存(超过3.6 × 103 s)和疲劳(超过500次循环)性能,同时具有极低的能耗(驱动电压<10 mV)。3.通过界面能带工程调控,实现多功能隧穿光电探测器件。BiCuOSe作为一种新型的具有自掺杂效应的二维材料,表现为本征p型重掺杂以及化学性质稳定的窄带隙半导体,因而具备成为隧穿器件p型沟道材料的潜力。本文采用低压化学气相沉积方法,通过控制生长条件抑制相分离,制得了厚度10 nm左右、尺寸80μm以上的二维四元化合物BiCuOSe薄膜。该材料的输运特性和能带结构研究表明,其载流子浓度高达1020 cm-3,带隙为~0.45 eV,功函数为~5.1-5.2 eV。并通过人工定向干法转移构筑BiCuOSe/WSe2异质结,该器件具有超过105的高整流比和高于104的开关比。利用界面能带调控,实现了 84 mV dec-1的低压阈值摆幅隧穿晶体管以及响应度为-1 AW-1的优异光伏探测性能。
葛剑徽[6](2006)在《基于焦磷酸测序的基因检测装置的研制》文中研究指明焦磷酸测序技术适于对短序列的测序分析,它不需要凝胶电泳,也不需要进行任何形式的标记和染色,具有大通量、高灵敏度、快速的特点,很容易实现自动化。但焦磷酸测序仪器高昂的购置费用,阻碍了焦磷酸测序技术的进一步的推广和应用。本课题的主要目的是研制一种基于焦磷酸测序技术的、低成本、结构简单的基因检测装置,提供一个便宜快捷的测序平台。基于液相焦磷酸测序原理,进行了装置机械结构设计和工作模块划分,设计了装置的工作流程,确定微弱光检测模块和微量dNTP加样模块是实现该装置的关键。选择S1133-01型光电二极管作为装置的光敏元件,设计了高灵敏度的光电转换电路,并用Tina-Ti SPICE电路仿真软件进行了稳定性测试,光电转换电路最低光电流检测能力达到5.24×10-15A(信噪比等于2)。利用光电二极管阵列构成96通道微弱光检测模块,并采用了运放输入端保护、高绝缘电阻电路板和透明导电膜等措施,增强微弱光检测模块的电磁兼容性能,有效降低了外界干扰对微弱光检测的影响。设计了气压控制微量dNTP加样模块,可实现96路dNTP溶液的同时加样,最小加样量值为1.2微升,最大误差13%。结合协作设计的机械结构和信号采集部分,完成了一台基于焦磷酸测序的基因检测装置样机。实验表明能够实现焦磷酸反应检测,但信号噪声较大,需要进一步改进。
吴峰[7](2013)在《空间高能粒子探测器望远镜系统电子学研究》文中进行了进一步梳理地球辐射带又被称为范艾伦辐射带,由地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能带电粒子组成,与太阳活动和地磁场有着相当密切的联系。空间带电粒子探测是空间科学研究的主要手段之一,在太阳活动与空间灾害天气监测,雷暴活动与地球空间辐射环境耦合机制研究等领域具有重要意义。与地球电磁异常可能相关的空间高能带电粒子暴(particle burst)最早于上世纪八十年代在俄罗斯的MARIYA上被探测到,此现象后来陆续被别的卫星,如GAMMA及PET等证实。国际上第一颗地球电磁卫星(DEMETER)上的高能带电粒子探测器(IDP)的能量测量范围在70keV到2MeV之间,其在运行期间观测到了大量与人工VLF源、地磁暴、及雷电等因素相关的空间高能带电粒子异常现象。为了进一步研究地球电磁异常与空间高能粒子暴是否有明确相关性,从实验观测角度来说,需要对高能带电粒子能量测量向上延伸。中国电磁监测试验卫星高能粒子探测器所要探测的能量在100keV至50MeV的高能电子和能量范围在2MeV至200MeV的高能质子,对探测器和电子学设计都提出了比较高的要求。高能粒子探测器分为三个探头,高能段探头(HEPP-H)、(?)低能段探头(HEPP-L)和太阳X射线监测器(HEPP-X),电子学系统涉及多种探测器信号的读出及处理。在导师指导下,作者独立完成了载荷整机电子学方案和触发逻辑的研究设计,并对信号处理流程和方法有较为全面的考虑,为各分系统的实现奠定了基础。并独立完成了望远镜系统原理样机电子学部分的研制工作,攻克了多项关键技术。高能粒子探测器望远镜系统由硅探测器构成,HEPP-L为金硅面垒探测器,HEPP-D为双面硅条探测器(Double-sided Silicon Strip Detectors,简称DSSD)。文章对硅探测器信号测量技术展开了深入的研究,设计了基于ASIC(Application Specific Integrated Circuit)的前端电子学系统。通过深入研究ASIC性能并加以灵活应用,解决了低噪声和高计数率等关键技术。并结合硅探测器和电荷灵敏放大器的特性,对电荷衰减及分配技术方面展开了细致的研究,取得了与理论研究相符的实验结果,确立了解决硅探测器与Front-end ASIC动态范围匹配问题的技术途径。为处理前端电子学系统数据,还设计了一套完整的地面数据处理系统,具有数据采集、预处理、控制、传输、实时能谱显示与处理等功能,在望远镜系统原理样机阶段的测试中工作良好。本文中硅探测器系统测试包含电子学性能测试和整机性能测试两部分。对电子学系统进行了噪声、线性和串扰测试,摸清了电子学性能。匹配硅探测器后,设计了放射源实验、宇宙线实验和激光实验等,实验结果显示系统工作良好。其中脉冲激光实验在国内硅探测器系统测试中属于首次尝试,并取得了初步结果。除此之外,为满足航天产品对可靠性和抗辐照性能的特殊要求,作者还专门为解决电子学系统的单粒子效应和电离总剂量效应设计了限流自恢复和星上自检等特殊功能电路,并设计了地面辐照实验方案。
杨和庆[8](2016)在《X射线介质识别方法研究》文中指出基于X射线的介质识别方法是目前主要的非接触式介质识别方法之一,在工业生产、医疗卫生、安全防卫等领域都有广泛的应用。本文根据X射线透射介质时的衰减规律,得到能够识别三相流体相含率和固体介质种类的两种介质识别算法,进而设计出一种基于X射线的介质识别系统,为石油工业提供一种快速、准确的介质识别方法。本文研究的X射线介质识别系统由双能级X射线发生系统和能谱分析系统两部分组成。根据不同能级的X射线透射介质时不同的衰减规律,采用特征能量分别为58.87keV和17.44keV的钨(W)靶和钼(Mo)靶两种X射线管组成双能级X射线源,通过相应的介质识别算法可以识别油、气、水三相混合流体的相含率或不同厚度的固体介质的种类。研制了X射线发生及控制系统,控制X射线管产生稳定可控的X射线,该射线发生系统由两极高压电压电源、灯丝电流源和控制系统组成,该系统可以通过RS-485通信接口和上位机进行通信,从而实现远程监测与控制。能谱分析系统由X射线探测系统、高速数据采集系统和多道能谱分析系统组成。X射线探测系统包括闪烁体探测器、光电倍增管、反向放大电路、滤波电路、峰值保持电路,该系统将透射介质后的X射线信号转换为电信号;高速数据采集系统由FPGA和高速A/D模数转换芯片组成,可以对X射线探测系统输出的信号进行高速采样;多道能谱分析系统对高速数据采集系统采集到的数据进行峰值检测和分道,得到特征射线的强度,通过相应的算法得到介质信息,并进行显示和存储。介质识别系统搭建完成后,进行了系统稳定性试验、油、气、水三相流体介质识别试验和固体介质识别试验。大量试验数据分析表明,该介质识别系统运行稳定可靠,对油、气、水三种成分相含率的测量误差均在4%以内,并能准确识别出不同类型的固体介质,为以后的现场试验打下了坚实的基础。
胡晓影[9](2019)在《Graphene/TMDC异质结光导型器件制备与性能研究》文中研究说明石墨烯(Graphene)自发现以来,以其独特的物理化学性质而备受关注。比如高迁移率,宽电磁波吸收谱,良好的导电性及透明性,这些优异的物理性质使石墨烯在红外光探测器以及高频器件中具有广泛的应用。然而零带隙结构和低光吸收率(仅2.3%),使石墨烯探测器响应度较低。另一种与石墨烯互补的二维材料过渡金属硫化物(TMDC),具有带隙随层数可调的禁带宽度(1.06-2.88 eV),较强的光与物质相互作用,且光吸收率高于石墨烯。TMDC结构独特,其材料表面没有悬挂键,层内各原子以共价键连接,层间以范德华力结合。因此组装二维材料异质结对于光电探测器性能提升具有很大的意义。本文主要研究石墨烯与TMDC(MoS2、WS2)异质结光导型器件。论文主要内容如下:首先研究二维材料转移技术。高质量转移是制备二维材料异质结及其柔性器件应用的关键。石墨烯转移方法主要使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)湿法转移,由于石墨烯原子层很薄,在转移过程中很容易出现褶皱、破裂等问题,因此本文通过目标基底亲水性处理、石墨烯背面刻蚀等进行改进,并对转移后的薄膜表面表征,确认所用石墨烯为单层结构,转移后表面比较干净,且可以大面积转移。同时尝试了松香转移,转移之后石墨烯表面杂质较少,但转移面积较小。同样我们以MoS2薄膜为例,MoS2转移主要使用聚苯乙烯(PS)作为支撑层,转移过程与石墨烯相似。表征结果表明MoS2表面比较均匀,为三层结构。其次对转移后的石墨烯和MoS2进行电学性质分析。分别构造石墨烯和MoS2场效应晶体管,研究两种材料的电学性能。在图形阵列制备工艺中,石墨烯主要采用激光直写光刻方式刻写阵列图形,MoS2主要采用掩模版光刻方式刻写图形。激光直写光刻的优势在于能够在二维材料的特定位置制作特定形状的电极,成本较低。掩模版光刻比激光直写方法快速、简单,但图形受限于掩模版图形,制作成本高。通过电学性质分析,我们得出单层石墨烯载流子迁移率为1765 cm2/(V·s),三层MoS2载流子迁移率为5.2 cm2/(V·s),其开关比(Ion/Ioff)约103。最后通过转移工艺制备金属/Graphene/MoS2异质结光电导型探测器,并测试其光电性能。石墨烯与金属电极接触为典型的欧姆接触,器件具有明显的负光电导效应,并且测试在650 nm激光下器件的响应度为10.2 A/W,但响应时间较慢,其上升时间约60 s,下降时间约50 s。此外,本文还对光谱响应度测试系统做了改进。
王烁[10](2009)在《便携式生物化学发光测量平台的研究》文中指出生物化学发光免疫分析法(Chemiluminescence Immunoassay, CLIA)是建立在放射免疫分析技术(Radio Immunoassay, RIA)理论的基础上,以标记发光剂为示踪物信号建立起来的一种非放射标记免疫分析法,具有灵敏度高、线性范围宽、易操作、易于实现自动化等优点。经过三十多年的发展,以光电倍增管(Photomultiplier tube, PMT)为核心部件的生物化学发光测量仪已经成为成熟的医疗诊断设备。通用型生物化学发光测量仪设备价格昂贵、体积笨重、功耗巨大,难以普及推广到家庭和个人,而随着近年来光电器件研究的进展,实现生物化学发光测量仪的微型化、便携化具备了一定的条件。本课题是便携式生物化学发光测量仪的预研项目,通过对生物化学发光(Biochemical luminescence, BCL)测量领域的调研和研究,提出了基于固态光电传感器的生物化学发光测量仪的设计方案,设计并研制出了用于实验和验证的生物化学发光测量系统硬件平台,为便携式生物化学发光测量仪的研制,提供了技术基础。本文的工作主要体现在以下几个方面:1.调研了生物化学发光测量与光子测量与计数领域的前沿研究现状,对应用于生物化学发光测量领域的光电倍增管、电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)、雪崩击穿光电二极管(avalanche Photodiode, APD)、硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)等光电传感器进行了调研,提出了基于APD与SiPM的便携式生物化学发光测量系统设计方案。2.设计并研制出了基于光电倍增管的前端光子信号测量单元,为生物化学发光测量系统的研究提供了一个实验和验证的传感器平台。3.设计了基于ARM+FPGA的生物化学发光测量系统的后端数据采集与处理平台,完成了底层软件系统的开发。作为后端数据采集与处理的实验与验证平台,设计并实现了基于32位DSP处理器的高速信号采集系统。4.完成了整个生物化学发光测量平台的基础功能测试,为本项目后续的研究工作提供了基本的平台。
二、放大能力提高100倍的场效应倍增管(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、放大能力提高100倍的场效应倍增管(论文提纲范文)
(1)基于低维材料的高增益光电探测器研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 单光子探测技术 |
1.2.1 高驱动电压单光子探测器 |
1.2.2 低温工作单光子探测器 |
1.2.3 量子点类单光子探测器 |
1.3 一维半导体纳米线 |
1.3.1 半导体纳米线发展简介 |
1.3.2 半导体纳米线光电探测器 |
1.3.3 半导体纳米线表面态增强光探测机制 |
1.4 二维纳米材料 |
1.4.1 二维材料简介 |
1.4.2 二维材料光电探测器 |
1.4.3 photogating效应 |
1.4.4 浮栅结构 |
1.5 本论文的研究内容及章节安排 |
第2章 基于浮栅效应的二维材料存储型光电探测器 |
2.1 引言 |
2.2 基于浮栅效应的WS_2和MoS_2存储型光电探测器的制作 |
2.3 基于浮栅结构器件及其基本物理模型 |
2.4 WS_2浮栅存储器件的光响应性能 |
2.5 MoS_2的浮栅存储结构光电晶体管 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于一维纳米线的室温单光子探测器研究 |
3.1 引言 |
3.2 CdS纳米线的合成 |
3.3 CdS纳米线场效应晶体管的制作 |
3.4 CdS纳米线场效应晶体管的光电表征 |
3.4.1 器件结构及理论模型 |
3.4.2 暗场情况下的电学性能 |
3.4.3 光子入射后的影响 |
3.4.4 photogating效应存在的证据 |
3.4.5 器件的最佳响应区域 |
3.4.6 单光子源校验 |
3.4.7 器件的偏振光子选择性 |
3.5 本章小结 |
第4章 InP纳米线光电探测器 |
4.1 引言 |
4.2 非对称金属及非对称接触面积器件制作 |
4.3 高整流比InP纳米线器件 |
4.4 完全耗尽态 |
4.5 InP纳米线器件的光响应研究 |
4.5.1 InP纳米线器件的全光谱响应图 |
4.5.2 InP纳米线器件的光响应稳定性和光响应速度 |
4.5.3 InP纳米线器件的光子数响应测试 |
4.6 InP纳米线器件的转移特性曲线理论解释 |
4.7 本章小结 |
第5章 BP/WSe_2二维材料垂直结偏振探测器 |
5.1 引言 |
5.2 BP/WSe_2垂直结器件的制作 |
5.3 BP/WSe_2垂直结器件的电学性能和能带理论 |
5.4 BP/WSe_2垂直结器件的光学性能和能带理论 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 后期展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(2)高速单光子探测及应用研究(论文提纲范文)
论文摘要 |
Abstract |
第一章 前言 |
1.1 研究背景介绍 |
1.1.1 雪崩光电二极管单光子探测器的研究进展 |
1.1.2 单光子探测器的主要应用领域 |
1.2 论文选题的研究意义及创新点 |
1.3 论文研究的主要内容和结构 |
第二章 常用单光子探测器件和技术 |
2.1 引言 |
2.2 雪崩光电二极管(APD)单光子探测器 |
2.3 光电倍增管单光子探测器件和技术 |
2.4 超导单光子探测器件和技术 |
2.4.1 临界相变传感器(TES) |
2.4.2 超导纳米线单光子探测器(SNSPD) |
2.5 可见光光子计数器 |
2.6 量子点场效应单光子探测器 |
2.7 光子频率上转换单光子探测器件和技术 |
2.8 本章小结 |
第三章 基于雪崩光电二极管(APD)的单光子探测技术 |
3.1 雪崩光电二极管单光子探测器的敏感材料 |
3.1.1 硅基材料雪崩光电二极管(Si APD)单光子探测器 |
3.1.2 多像素硅基材料雪崩光电二极管(Si MPPC)单光子探测器 |
3.1.3 铟镓砷/铟磷材料雪崩光电二极管(InGaAs/InP APD)单光子探测器 |
3.2 APD单光子探测器的驱动模式 |
3.2.1 连续工作模式的驱动技术 |
3.2.2 门控工作模式的驱动技术 |
3.2.3 “准连续-正弦门”工作模式 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于APD单光子探测器的激光测距系统 |
4.1 引言 |
4.2 时间相关光子计数系统(TCSPC)简介 |
4.3 基于TCSPC技术的TOF激光测距系统工作原理和关键技术 |
4.3.1 基于光子计数探测的测距系统的基本结构与工作流程 |
4.3.2 测量光子飞行时间的参照点 |
4.3.3 能够进行有效分析的信噪比 |
4.3.4 TCSPC测距系统的测距准确度、分辨精度与最大工作距离 |
4.4 基于InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器的1550 nm激光测距系统 |
4.4.1 1550nm激光测距系统的优势 |
4.4.2 1550nm激光测距系统的结构 |
4.4.3 1550nm激光测距系统的实验结果 |
4.5 基于Si雪崩光电二极管单光子探测器的1036 nm激光测距系统 |
4.5.1 1036nm激光测距系统的优势 |
4.5.2 1036nm激光测距系统的结构 |
4.5.3 1036nm激光测距系统的实验结果 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于APD单光子探测器的3D激光成像系统 |
5.1 引言 |
5.2 基于APD单光子探测器的3D成像系统结构 |
5.3 基于APD单光子探测器的3D成像实验结果及分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 基于光子数可分辨探测技术的量子随机数发生器 |
6.1 引言 |
6.2 基于光子探测的随机性的量子随机数发生器 |
6.2.1 基于光子布局随机性的量子随机数发生原理 |
6.2.2 基于光子数分辨探测的量子随机数发生器设计思路 |
6.3 基于光子数可分辨探测器的实验方案 |
6.4 实验数据的随机性分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 基于高速单光子探测技术的Counterfactual QKD方案与实验 |
7.1 引言 |
7.1.1 无交互作用量子测量 |
7.1.2 Counterfactual QKD的理论方案 |
7.2 改良的Counterfactual QKD方案 |
7.2.1 改良型Counterfactual QKD的方案结构与实验设置 |
7.2.2 改良型Counterfactual QKD的探测结果理论分析 |
7.3 改良型Counerfactual QKD的安全性分析 |
7.3.1 针对拦截-再发送(Intercept-resend attack)窃听方案的安全性分析 |
7.3.2 针对特洛伊(Trojan attack)窃听方案的安全性分析 |
7.3.3 针对光子数分离(Photon-number-splitting attack)窃听方案的安全性分析 |
7.4 改良型Counterfactual QKD的实验结果 |
7.5 进一步改进Counterfactual QKD方案的研究 |
7.6 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 论文工作总结 |
8.2 工作展望 |
附件 |
参考文献 |
博士期间科研成果与奖励 |
致谢 |
(3)基于量子点/纳米线/石墨烯的光电晶体管的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光电晶体管的发展 |
1.3 基于新型纳米材料的光调制晶体管研究现状 |
1.4 薄膜晶体管器件的研究 |
1.5 光电晶体管的光电参数 |
1.6 本论文的选题以及设计思路 |
参考文献 |
第二章 氧化锌基薄膜光电晶体管与激光退火工艺的研究 |
2.1 引言 |
2.2 氧化锌基薄膜晶体管的制备与表征 |
2.3 氧化锌基薄膜晶体管的激光退火的研究 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 氧化锌纳米线增强的氧化锌基光电晶体管 |
3.1 引言 |
3.2 ZnO纳米线增强光电晶体管的制备 |
3.3 ZnO纳米线增强光电晶体管的光电特性研究 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 氧化还原石墨烯/量子点增强的氧化锌基光电晶体管 |
4.1 引言 |
4.2 CdSe量子点//RGO/ZnO纳米线特性的研究 |
4.3 光电晶体管的制备与研究 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 打印低维纳米材料光电晶体管探测器的研究 |
5.1 引言 |
5.2 打印薄膜晶体管的研究 |
5.3 打印近红外光电晶体管的研究 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
作者简介 |
(4)单层MoS2荧光特性的光场调控及其应用研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 过渡金属硫化物二维材料的基本光学特性 |
1.3 单层MoS_2 光学特性的调控与应用 |
1.3.1 通过晶体参数调控单层MoS_2 光学特性 |
1.3.2 基于电荷和缺陷掺杂实现MoS_2 光学特性调控 |
1.3.3 激光直写用于MoS_2 光学特性调控 |
1.3.4 单层MoS_2 光学调控的相关应用 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 激光调控MoS_2 荧光光谱的原理与实验系统 |
2.1 MoS_2 光谱调控的理论分析 |
2.1.1 晶格缺陷对MoS_2 光学特性的影响 |
2.1.2 激光诱导产生晶格缺陷的理论基础 |
2.2 用于荧光光谱调控的实验系统 |
2.2.1 扫描共聚焦实验装置 |
2.2.2 用于光谱调控的激光器 |
2.2.3 激光直写与荧光光谱测量 |
2.2.4 数字化操作系统 |
2.3 单层MoS_2 的制备与表征 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 连续激光精确调控MoS_2 荧光光谱 |
3.1 连续激光照射调控单层MoS_2 荧光光谱 |
3.2 气体环境对光谱调控的影响 |
3.2.1 气体环境的影响 |
3.2.2 气体吸附模型 |
3.2.3 晶格缺陷密度计算 |
3.3 光谱调控在光学存储中的应用 |
3.3.1 波分复用光学存储方案 |
3.3.2 读取功率对直写效果的影响 |
3.3.3 荧光强度编码与荧光波长编码的比较 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 飞秒激光增强单层MoS_2 荧光强度 |
4.1 直写时间对荧光强度的影响 |
4.1.1 不同直写时间下的荧光成像 |
4.1.2 直写效果的定量描述 |
4.2 直写功率对荧光强度的影响 |
4.2.1 不同直写功率下的荧光成像 |
4.2.2 最佳直写条件优化 |
4.3 基于飞秒直写的光学应用 |
4.3.1 周期性微结构 |
4.3.2 光学微图案 |
4.3.3 直写效果稳定性 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 激光调控单层MoS_2 的旋轨耦合 |
5.1 光场调控旋轨耦合的实验测量 |
5.1.1 样品的选择 |
5.1.2 调控中荧光强度的演化 |
5.1.3 调制过程中的光谱解析 |
5.2 影响旋轨耦合调控的因素 |
5.2.1 气体环境的影响 |
5.2.2 激发功率的影响 |
5.2.3 光照过程的影响 |
5.3 旋轨耦合的调控机理 |
5.4 基于可逆调控的光学应用 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
个人简况 |
(5)基于界面效应调控的新型二维光电器件研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 二维材料的特性与应用 |
1.2.1 二维材料的独特结构及性质 |
1.2.2 基于二维材料的多功能应用 |
1.3 光电探测器概论 |
1.3.1 光电探测器分类 |
1.3.2 光电探测机理 |
1.3.3 光电探测性能重要参数 |
1.4 二维光电探测器面临的挑战 |
1.5 论文研究的意义和主要内容 |
参考文献 |
第2章 二维材料及器件的制备与表征 |
2.1 二维材料的制备方法 |
2.1.1 微机械剥离法 |
2.1.2 液相剥离法 |
2.1.3 化学气相沉积法 |
2.2 二维异质结的制备方法 |
2.3 二维材料的表征手段 |
2.4 二维器件的制备及表征 |
2.4.1 紫外光刻技术 |
2.4.2 电子束蒸发镀膜技术 |
2.4.3 电子束光刻技术 |
2.4.4 半导体测试系统 |
参考文献 |
第3章 新型窄带隙二维半导体宽光谱探测器 |
3.1 引言 |
3.2 基于Cr_2S_3纳米片的可见-红外光电探测器 |
3.2.1 Cr_2S_3纳米片的研究进展 |
3.2.2 Cr_2S_3纳米片的可控生长和转移 |
3.2.3 Cr_2S_3纳米片的表征及计算分析 |
3.2.4 器件制备与测试相关设备 |
3.2.5 Cr_2S_3纳米片的光电性能 |
3.2.6 小结 |
3.3 基于PdSe_2纳米片的太赫兹探测器 |
3.3.1 PdSe_2纳米片的研究进展 |
3.3.2 PdSe_2单晶的可控生长与表征 |
3.3.3 PdSe_2纳米片的制备及表征 |
3.3.4 PdSe_2太赫兹探测器的制备 |
3.3.5 PdSe_2太赫兹性能测试 |
3.3.6 小结 |
参考文献 |
第4章 界面电荷诱导的光电器件 |
4.1 引言 |
4.2 超灵敏Cr_2Ge_2Te_6光电探测器 |
4.2.1 Cr_2Ge_2Te_6纳米片的研究进展 |
4.2.2 材料表征相关设备 |
4.2.3 Cr_2Ge_2Te_6单晶的可控生长与表征 |
4.2.4 器件制备与测试相关设备 |
4.2.5 Cr_2Ge_2Te_6纳米片的光电性能 |
4.2.6 小结 |
4.3 BP/PZT非易失性光电存储器 |
4.3.1 非易失性存储器的研究进展 |
4.3.2 铁电薄膜锆钛酸铅的制备 |
4.3.3 锆钛酸铅及黑磷的性能表征 |
4.3.4 BP/PZT晶体管的制备与表征 |
4.3.5 BP/PZT晶体管的极化依赖光电及调控机理 |
4.3.6 BP/PZT晶体管的光电存储性能 |
4.3.7 小结 |
参考文献 |
第5章 界面能带工程调控的BiCuOSe/WSe_2隧穿光电探测器 |
5.1 引言 |
5.2 BiCuOSe纳米片的合成 |
5.3 材料表征相关设备 |
5.4 器件表征及相关设备 |
5.5 BiCuOSe纳米片的性能表征 |
5.6 BiCuOSe/WSe_2异质结的构筑及表征 |
5.7 BiCuOSe/WSe_2异质结的电学性能表征 |
5.8 BiCuOSe/WSe_2异质结的光学性能表征 |
5.9 小结 |
参考文献 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(6)基于焦磷酸测序的基因检测装置的研制(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
绪论 |
第一章 焦磷酸测序技术的应用及进展 |
1.1 焦磷酸测序技术基础 |
1.1.1 液相焦磷酸测序法和固相焦磷酸测序法 |
1.1.2 焦磷酸测序技术的改进 |
1.1.3 焦磷酸测序技术的特点 |
1.2 焦磷酸测序技术的应用进展 |
1.2.1 在单核苷酸多态性研究中的应用 |
1.2.2 在病原微生物快速鉴定中的应用 |
1.2.3 在病因学研究中的应用 |
1.2.4 在病法医鉴定研究中的应用 |
1.3 焦磷酸测序装置及发展 |
1.3.1 微量板反应器 |
1.3.2 微流控芯片反应器 |
1.3.3 微阵列芯片反应器 |
1.3.4 微弱光检测装置 |
1.4 商品化的焦磷酸测序仪器 |
1.4.1 Pyrosequencing AB 公司 |
1.4.2 454 Life Sciences 公司 |
1.5 课题的目的和主攻方向 |
第二章 光电倍增管和单通道焦磷酸测序实验装置 |
2.1 光电倍增管分析 |
2.2 单通道焦磷酸测序实验装置 |
2.2.1 R6355 侧窗型光电倍增管介绍 |
2.2.2 装置结构和功能 |
2.2.3 工作过程 |
2.2.4 实验和分析 |
2.3 小结 |
第三章 基于焦磷酸测序的96通道基因检测装置设计构想 |
3.1 设计目标 |
3.2 光敏元件的选择 |
3.3 结构框图 |
3.3.1 结构框图和基本工作过程 |
3.3.2 工作模块划分 |
3.4 机械结构设计 |
3.5 工作流程设计 |
3.6 关键问题预期 |
3.7 小结 |
第四章 微弱光检测电路的设计与分析 |
4.1 光电二极管的特性分析 |
4.1.1 光电二极管等效电路 |
4.1.2 电流-电压特性和测量线性度 |
4.1.3 光谱响应特性 |
4.1.4 噪声和信噪比 |
4.1.5 小结 |
4.2 S1133-01型光电二极管分析 |
4.2.1 外型与参数 |
4.2.2 噪声和噪声等效功率计算 |
4.2.3 量子效率和最低可探测光子数 |
4.3 光电流-电压转换方法选择 |
4.3.1 负载电阻转换方法 |
4.3.2 短路电流转换方法 |
4.3.3 小结 |
4.4 光电转换电路设计 |
4.4.1 光电转换电路 |
4.4.2 运算放大器的确定 |
4.4.3 反馈电阻的确定 |
4.5 转换电路的交流稳定性分析 |
4.5.1 运放环路增益模型和稳定性标准 |
4.5.2 环路增益测试与稳定性分析 |
4.5.3 结论 |
4.6 Gain peaking 现象与反馈电容的确定 |
4.6.1 Gain peaking现象 |
4.6.2 Gain peaking 现象的预防 |
4.6.3 反馈电容的确定 |
4.7 光电转换电路的噪声分析 |
4.7.1 噪声模型和叠加原理 |
4.7.2 与电容并联的电阻热噪声输出 |
4.7.3 反馈电阻的热噪声输出 |
4.7.4 光电二极管内阻的热噪声输出 |
4.7.5 运算放大器等效噪声电压源的输出 |
4.7.6 运算放大器等效噪声电流源的输出 |
4.7.7 光电转换电路的总噪声 |
4.7.8 噪声计算与分析 |
4.8 微弱光检测电路 |
4.9 小结 |
第五章 微弱光检测模块和电磁兼容性设计 |
5.1 微弱光检测模块结构 |
5.2 微弱荧光检测模块的电磁兼容性设计 |
5.2.1 电磁兼容性设计的意义 |
5.2.2 运算放大器的输入端保护 |
5.2.3 高绝缘电阻聚四氟乙烯覆铜板 |
5.2.4 电磁屏蔽 |
5.2.5 透明导电膜 |
5.3 小结 |
第六章 微量dNTP 加样模块设计 |
6.1 Spot-on 微量加样技术 |
6.1.1 原理分析 |
6.1.2 技术特点 |
6.2 气压控制微量加样技术 |
6.2.1 原理分析 |
6.2.2 影响加样量和速度的因素 |
6.2.3 试验装置与测试 |
6.2.4 小结 |
6.3 电磁控制冲击微量加样法 |
6.4 小结 |
第七章 基于焦磷酸测序的基因检测装置介绍 |
参考文献 |
作者简介 |
致谢 |
(7)空间高能粒子探测器望远镜系统电子学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 地球辐射带与空间高能粒子探测 |
1.1.1 地球辐射带简介 |
1.1.2 地震与高能粒子暴 |
1.1.3 高能带电粒子探测技术 |
1.1.3.1 质子与物质的相互作用 |
1.1.3.2 电子与物质的相互作用 |
1.2 国外空间高能带电粒子探测器 |
1.2.1 AMS/AMS02 |
1.2.2 PAMELA |
1.2.3 Fermi/LAT & CALET |
1.2.4 DEMETER-IDP |
1.3 国内空间高能带电粒子探测器 |
1.3.1 风云1号 |
1.3.2 风云2号 |
1.3.3 资源1号 |
1.3.4 带电粒子辐射探测器 |
1.4 中国电磁监测试验卫星高能粒子探测器 |
1.4.1 高能粒子探测器设计原理及能区划分 |
1.4.1.1 高能粒子探测器设计原理 |
1.4.1.2 高能粒子探测HEPP-H/HEPP-L能区划分原则 |
1.4.2 高能段载荷HEPP-H方案 |
1.4.2.1 HEPP-H望远镜系统 |
1.4.2.2 HEPP-H晶体量能器的结构和组成 |
1.4.2.3 HEPP-H反符合探测器 |
1.4.3 低能段载荷HEPP-L方案 |
1.4.3.1 HEPP-L望远镜单元 |
1.4.3.2 HEPP-L反符合探测器 |
1.4.4 太阳X射线监测器HEPP-X方案 |
1.5 文章结构概述 |
参考文献 |
第二章 高能粒子探测器信号处理技术 |
2.1 粒子鉴别技术 |
2.2 能量测量的技术途径 |
2.3 角度测量技术 |
2.3.1 HEPP-H角度测量技术 |
2.3.2 HEPP-L角度测量技术 |
2.4 计数率估算 |
2.4.1 HEPP-H计数率估算 |
2.4.2 HEPP-L计数率估算 |
2.5 硅探测器特性及工作原理 |
2.6 硅探测器信号的特性 |
2.6.1 硅探测器平均电离能 |
2.6.2 硅探测器能量分辨 |
2.6.3 硅探测器位置分辨 |
2.7 硅探测器信号测量技术 |
2.7.1 前置放大器原理 |
2.7.1.1 电流灵敏放大器 |
2.7.1.2 电压灵敏放大器 |
2.7.1.3 电荷灵敏放大器 |
2.7.2 硅探测器信号常规测量流程 |
参考文献 |
第三章 高能粒子探测器读出电子学方案总体设计 |
3.1 国内外空间高能粒子探测器电子学系统设计方案 |
3.1.1 AMS电子学系统 |
3.1.2 DEMETER-IDP电子学系统 |
3.1.3 空间中心带电粒子辐射探测器电子学系统 |
3.2 中国电磁监测试验卫星高能粒子探测器电子学系统结构 |
3.2.1 HEPP-L&HEPP-X电子学系统总体结构 |
3.2.1.1 HEPP-L电子学硬件方案 |
3.2.1.2 HEPP-L触发逻辑方案 |
3.2.2 HEPP-H电子学系统总体结构 |
3.2.2.1 HEPP-H电子学硬件方案 |
3.2.2.2 HEPP-H触发逻辑方案 |
3.3 HEPP-H、HEPP-L和HEPP-X数据关联方式 |
3.4 高能粒子探测器望远镜系统原理样机电子学 |
3.4.1 任务分解及统筹安排 |
3.4.2 电子学设计依据和关键技术 |
3.4.3 原理样机硅探测器电子学方案 |
参考文献 |
第四章 原理样机硅探测器前端电子学 |
4.1 Front-end ASIC的选择 |
4.2 VATA-ASIC结构与功能 |
4.2.1 VA64TA2单通道结构 |
4.2.2 VA64TA2寄存器与三模冗余 |
4.2.3 VA64TA2芯片封装 |
4.2.4 其他VA芯片 |
4.3 前端电子学技术方案与实现 |
4.3.1 模拟信号处理 |
4.3..1.1 成形信号调试 |
4.3.1.2 采样保持模式 |
4.3.1.3 放大电路 |
4.3.1.4 模数转换 |
4.3.2 触发信号处理 |
4.3.2.1 触发阈值调节 |
4.3.2.2 消除误触发的必要性 |
4.3.2.3 初始配置引起的误触发及解决方法 |
4.3.2.4 读出操作引起的误触发及解决方法 |
4.3.2.5 输出模拟信号引起的误触发及解决方法 |
4.4 硅探测器连接及耦合方式 |
4.4.1 硅探测器耦合方式 |
4.4.2 硅探测器与前端电子学连接方式 |
4.5 电荷衰减及分配技术 |
4.5.1 电荷-电压-电荷转换法 |
4.5.2 单路分流衰减法 |
4.5.3 双路分流衰减法 |
4.5.3.1 双路分流理论与Pspice模拟 |
4.5.3.2 实验结果及对比 |
4.5.3.3 动态范围测试 |
4.5.3.4 电荷双路分配变化因素分析 |
4.6 前端电子学刻度电路 |
参考文献 |
第五章 原理样机数据采集和预处理系统 |
5.1 FPGA程序架构 |
5.2 数据处理流程 |
5.2.1 数据采集时序及压缩模式 |
5.2.2 粒子同时击中几率 |
5.2.2.1 HEPP-L望远镜单元粒子同时击中几率计算 |
5.2.2.2 HEPP-H望远镜系统粒子同时击中几率计算 |
5.3 高计数率解决方案 |
5.3.1 HEPP-L望远镜系统高采样率解决方案 |
5.3.2 率计模式和死时间修正 |
5.4 原理样机数据传输系统及处理软件 |
5.4.1 USB通信模块 |
5.4.2 PC端数据处理软件 |
5.5 载荷内部数据互联及外部通信方式 |
5.5.1 CAN总线 |
5.5.2 RS-422接口 |
5.5.3 LVDS接口 |
参考文献 |
第六章 原理样机硅探测器读出系统测试 |
6.1 电子学系统测试 |
6.1.1 输入输出基线测试 |
6.1.2 噪声测试 |
6.1.2.1 噪声产生机制 |
6.1.2.2 电子学噪声测试结果及分析 |
6.1.3 线性测试 |
6.1.3.1 信号发生器测试结果及分析 |
6.1.3.2 刻度电路测试结果及分析 |
6.1.4 串扰测试 |
6.2 硅探测器读出系统测试 |
6.2.1 噪声测试及分析 |
6.2.2 能量分辨率测试及分析 |
6.2.2.1 决定硅探测器能量分辨率因素 |
6.2.2.2 ~(241)Am α源测试 |
6.2.2.3 ~(90)Sr电子源测试 |
6.2.2.4 宇宙线测试 |
6.3 硅探测器激光测试方法研究 |
6.3.1 激光与硅探测器作用原理 |
6.3.2 激光实验设计与实现 |
6.3.3 激光实验结果分析 |
参考文献 |
第七章 电子学可靠性设计考虑 |
7.1 可靠性概念 |
7.2 抗辐照设计 |
7.2.1 电离总剂量效应 |
7.2.2 单粒子效应及应对方案 |
7.2.2.1 单粒子效应 |
7.2.2.2 限流自恢复电路 |
7.3 电子学备份设计方案 |
7.4 地面辐照实验设计 |
7.4.1 单粒子效应实验方案 |
7.4.2 电离总剂量效应实验方案 |
参考文献 |
第八章 总结与展望 |
8.1 总结 |
8.1.1 技术难点 |
8.1.2 已完成研究及技术途径 |
8.1.3 有待继续研究的问题 |
8.2 展望 |
附录1 硅探测器第一、二版电子学硬件设计及照片 |
附录2 望远镜系统原理样机电子学及实验照片 |
致谢 |
在读期间发表的主要学术论文 |
(8)X射线介质识别方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 论文的研究目的及意义 |
1.1.1 研究目的 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 X射线介质识别技术及在石油工业中的应用现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
第二章 X射线介质识别理论与方法 |
2.1 X射线的性质 |
2.2 X射线的产生 |
2.3 X射线谱 |
2.4 物质对X射线的衰减 |
2.4.1 单色X射线的衰减 |
2.4.2 多色连续谱射线在物质中的衰减 |
2.5 X射线介质识别方法 |
2.5.1 固体介质识别方法 |
2.5.2 油气水三相流体介质识别方法 |
2.6 X射线介质识别系统整体设计 |
2.7 本章小结 |
第三章X射线发生及控制系统 |
3.1 总体方案 |
3.2 X射线管的选择及参数 |
3.3 高压电压源设计与实现 |
3.3.1 两极高压电源设计与实现 |
3.3.2 PWM控制器 |
3.3.3 H桥变压器驱动 |
3.3.4 倍压整流电路 |
3.3.5 电压检测及光耦隔离电路 |
3.4 灯丝电流源 |
3.4.1 电流源滤波电路 |
3.4.2 灯丝电流采样放大电路 |
3.5 X射线电源控制系统 |
3.5.1 控制系统整体设计 |
3.5.2 DAC输出控制模块 |
3.5.3 ADC采样检测模块 |
3.5.4 温度检测模块 |
3.6 本章小结 |
第四章X射线检测及能谱分析系统 |
4.1 总体方案 |
4.2 X射线的探测 |
4.2.1 闪烁体 |
4.2.2 光电倍增管 |
4.3 脉冲信号处理电路 |
4.3.1 放大滤波电路 |
4.3.2 峰值保持电路 |
4.3.3 过峰检测电路 |
4.4 高速数据采集系统 |
4.4.1 FPGA最小系统 |
4.4.2 高速ADC AD9226 |
4.5 信号特征分析及采集方式的选择 |
4.6 能谱分析系统 |
4.6.1 STM32最小系统 |
4.6.2 FLASH存储模块 |
4.6.3 网口通信模块 |
4.6.4 多道寻址程序 |
4.7 本章小结 |
第五章 介质识别系统试验 |
5.1 室内三相流模拟系统 |
5.2 室内试验 |
5.2.1 系统稳定性试验 |
5.2.2 介质识别试验 |
5.3 试验总结 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
(9)Graphene/TMDC异质结光导型器件制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 石墨烯简介 |
1.2.1 石墨烯结构与性质 |
1.2.2 石墨烯制备方法 |
1.2.3 石墨烯转移方法 |
1.3 TMDC简介 |
1.3.1 TMDC结构与性质 |
1.3.2 TMDC制备方法 |
1.3.3 TMDC转移方法 |
1.4 Graphene/TMDC光电探测器研究现状 |
1.4.1 光电探测器基本原理 |
1.4.2 性能参数 |
1.4.3 Graphene/TMDC光电探测器研究现状 |
1.5 研究意义 |
1.6 研究主要工作及结构安排 |
第二章 石墨烯和TMDC转移及表征 |
2.1 石墨烯转移技术及表征 |
2.1.1 石墨烯湿法转移 |
2.1.2 石墨烯表征 |
2.1.3 松香转移 |
2.2 TMDC转移技术及表征 |
2.2.1 MoS_2 薄膜湿法转移 |
2.2.2 MoS_2 薄膜表征 |
2.2.3 干法转移 |
2.3 本章小结 |
第三章 石墨烯以及TMDC电输运特性分析 |
3.1 场效应晶体管工作原理 |
3.2 石墨烯场效应晶体管电输运特性研究 |
3.2.1 石墨烯场效应晶体管 |
3.2.2 石墨烯图形阵列制备 |
3.2.3 电输运特性分析 |
3.3 MOS_2 场效应晶体管电输运特性分析 |
3.3.1 MoS_2 图形阵列制备 |
3.3.2 电输运特性分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 Graphene/TMDC光导型探测器制备与性能研究 |
4.1 器件制备 |
4.2 光电探测器测试系统介绍 |
4.2.1 光电探测器测试系统结构 |
4.2.2 光谱响应度测试系统设计 |
4.3 性能测试 |
4.3.1 光电特性测试 |
4.3.2 光响应机理分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(10)便携式生物化学发光测量平台的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 生物化学发光测量系统概述 |
1.1.1 生物化学发光免疫分析技术介绍 |
1.1.2 生物化学发光免疫分析技术中的关键技术 |
1.2 国内外研究概况 |
1.2.1 大型商用生物化学发光测量仪的研制 |
1.2.2 便携式生物化学发光测量仪的研制 |
1.2.3 新型固态光电传感器的研制与应用 |
1.3 本课题的研究意义 |
第二章 生物化学发光测量系统的特性分析与方案选择 |
2.1 生物化学发光特性分析 |
2.1.1 发光标记物双磺丙基吖啶五氟苯酚酯的发光原理与动力学过程 |
2.1.2 生物化学发光参数计算 |
2.2 便携式生物化学发光测量仪的总体设计 |
2.3 采用PMT 的生物化学发光测量平台 |
2.4 CCD 和CMOS 图像传感器在生物化学发光测量中的应用 |
2.4.1 CCD 图像传感器在弱光测量中的应用 |
2.4.2 EMCCD 在生物化学发光测量中的应用 |
2.4.3 CMOS 图像传感器在弱光测量中的应用 |
2.5 APD 和SIPM 在生物化学发光测量中的应用 |
2.5.1 雪崩击穿光电二极管APD |
2.5.2 硅光电倍增管SiPM |
2.6 光子信号采集单元设计方案总结 |
第三章 基于PMT 的前端光子信号测量单元设计 |
3.1 光电倍增管的应用特性分析 |
3.2 光子信号测量单元总体设计及工作原理 |
3.3 基于PMT 的前端光子信号测量单元主要器件选型 |
3.3.1 光电倍增管与高压偏置电源选型 |
3.3.2 跨阻型运算放大器与高速比较器选型 |
3.4 基于光电倍增管的前端光子信号采集单元设计 |
3.4.1 PMT 偏置电压网络 |
3.4.2 PMT 高压偏置电源接口 |
3.4.3 信号调理电路电源 |
3.4.4 高速比较器工作电源与基准电压源设计 |
3.4.5 “电流-电压转换”跨阻运放电路和光子脉冲甄别电路设计 |
第四章 基于APD 的前端光子信号测量单元设计 |
4.1 APD 与SIPM 的应用特性分析 |
4.1.1 APD 的有源抑制与无源抑制 |
4.1.2 APD 的偏置电源、片上制冷与信号输出 |
4.2 基于APD 的前端光子计数器设计方案 |
4.2.1 高压偏置电源与制冷电源模块 |
4.2.2 光子检测与光子脉冲信号整形输出电路 |
4.2.3 雪崩信号检测与主动抑制电路 |
4.3 基于SIPM 的前端光子信号测量单元设计 |
第五章 后端数据采集与处理硬件平台的设计 |
5.1 数据采集与处理平台的设计要求 |
5.2 主要元器件选型 |
5.2.1 主处理器选型 |
5.2.2 FPGA 选型 |
5.2.3 A/D 转换器选型 |
5.3 数据采集与处理平台的总体设计 |
5.4 后端信号处理平台原理图设计 |
5.4.1 A/D 转换器接口电路设计 |
5.4.2 FPGA 接口电路设计 |
5.4.3 S3C2440 外设接口电路设计 |
5.5 基于DSP 的高速信号采集实验平台设计 |
第六章 生物化学发光测量平台上的软件设计 |
6.1 FPGA+ARM9 平台软件系统的总体框架 |
6.2 引导加载器U-BOOT的移植 |
6.2.1 U-boot 介绍 |
6.2.2 U-boot1.1.2 的启动过程及工作原理 |
6.3 嵌入式LINUX内核的移植与根文件系统的制作 |
6.3.1 linux2.6 内核介绍 |
6.3.2 linux2.6.14 内核的移植过程 |
6.4 嵌入式根文件系统的制作 |
6.5 DSP 信号采集平台上数据采集驱动程序设计 |
6.5.1 数据采集驱动程序的设计 |
6.5.2 DSP 数据采集平台的测试结果 |
第七章 便携式生物化学发光测量平台的特性研究 |
7.1 人工脉冲光源模拟生物化学发光系统测试方案 |
7.1.1 人工光源模拟测量方案的工作原理 |
7.1.2 采用人工光源模拟测量方案的测量结果与分析 |
7.2 用测量平台测量生物化学发光过程的参数计算 |
工作总结与后续工作 |
参考文献 |
研究生阶段研究工作小结 |
致谢 |
四、放大能力提高100倍的场效应倍增管(论文参考文献)
- [1]基于低维材料的高增益光电探测器研究[D]. 骆文锦. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2019(03)
- [2]高速单光子探测及应用研究[D]. 任旻. 华东师范大学, 2013(10)
- [3]基于量子点/纳米线/石墨烯的光电晶体管的研究[D]. 陶治. 东南大学, 2019(05)
- [4]单层MoS2荧光特性的光场调控及其应用研究[D]. 贺文君. 山西大学, 2020(12)
- [5]基于界面效应调控的新型二维光电器件研究[D]. 谢柳. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]基于焦磷酸测序的基因检测装置的研制[D]. 葛剑徽. 东南大学, 2006(04)
- [7]空间高能粒子探测器望远镜系统电子学研究[D]. 吴峰. 中国科学技术大学, 2013(10)
- [8]X射线介质识别方法研究[D]. 杨和庆. 西安石油大学, 2016(05)
- [9]Graphene/TMDC异质结光导型器件制备与性能研究[D]. 胡晓影. 电子科技大学, 2019(01)
- [10]便携式生物化学发光测量平台的研究[D]. 王烁. 中国科学技术大学, 2009(07)