Ein neues ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD) mit pn-Dioden-Elektroden an Stelle von MOS-Strukturen (metal oxide semiconductor) wird vorgestellt; das CCD wird in Wolter-Teleskopen in der Brennpunktebene eingesetzt, die zur Messung von Röntgenstrahlen mit Photonenenergien von 100 eV bis 15 keV für die Satelliten-Mission XMM (X-ray Multi Mirror) bestimmt sind. Ein Detektor besteht aus einer Anordnung von 12 CCD-Einheiten, die je eine Fläche von 3 cm x 1 cm besitzen, die in Pixel aufgeteilt ist ((150 Mikrometer)2) sowie 200 Zeilen und 64 Kanäle aufweist. Die Ableseelektronik umfaßt einen verstärkenden Eingangs- und einen Rückhol-JFET (junction field effect transistor); die Ablesezeit für die gesamte Fläche der CCD-Einheit liegt unter 5 ms. Mit Hilfe eines CMOS-VLSI-Chips (complementary metal oxide semiconductor - very large scale integration), eines Analog-Digital-Wandlers (10 MHz, 12 Bit) und eines Digitalfilters werden eine Ablesegeschwindigkeit von 1x106 Pixel/s und eine ungeteilte Signalerfassung pro Pixel von 70 % erreicht; die Integrationszeit beträgt 75 ms. Durch die vollständige Ausschöpfung bietet die pn-CCD-Einheit gegenüber einer MOS-Struktur die Vorteile einer hohen Anzeigeausbeute, eines sehr dünnen Eingangsfenster, einer großen Unterdrückung des Ladungshintergrundes und einer guten Strahlungsfestigkeit. In einer Testaufnahme zeigt das 55.Fe-Spektrum die Mn-Kalpha- und die Mn-Kbeta-Linie, von denen die Mn-Kalpha-Linie eine Bandbreite (FWHM = full width at half maximum) von 148 eV bei 150 K aufweist; die Ladungsübertragung ist gut. Die Äquivalenz-Rausch-Ladung des elektronischen Systems liegt bei 7 eV. Die Quantenausbeute fällt für Photonenenergien unter 1000 eV deutlich ab. Ursächlich dafür ist die tote Schicht der pn-CCD-Einheit, deren Dicke gegenüber alten Versionen schon merklich reduziert ist. Bei Photonenenergien von über 1000 eV werden Quantenausbeuten von knapp unter 1,0 erreicht.


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    Titel :

    The pn-CCD as focal plane detector for the XMM satellite mission


    Weitere Titelangaben:

    Das ladungsgekoppelte pn-Bauelement als Detektor in der Brennebene für die XMM-Satelliten-Mission


    Beteiligte:
    Bräuninger, H. (Autor:in) / Böttcher, H. (Autor:in) / Burkert, W. (Autor:in) / Carathanassis, D. (Autor:in) / Findeis, N. (Autor:in) / Hagl, G. (Autor:in) / Hartner, G. (Autor:in) / Hauff, D. (Autor:in) / Hengmith, M. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    1996


    Format / Umfang :

    4 Seiten, 5 Bilder, 7 Quellen




    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch





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    Rienstra, J. / Ballard, M. / IEEE; Aerospace and Electronics Systems Society | British Library Conference Proceedings | 1998


    Non-Conventional Detector Applications for Direct Focal Plane Coverage

    Gai, M. / Lattanzi, M. G. / Casertano, S. et al. | British Library Online Contents | 1995


    Large format time-of-flight focal plane detector development

    Stettner, Roger / Bailey, Howard / Silverman, Steve | SPIE | 2005


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    Naegele, T. | Tema Archiv | 1989