صفحه 2 از 2 نخستنخست 12
نمایش نتایج: از شماره 11 تا 18 , از مجموع 18

موضوع: آشنایی با آشکارسازهای نوری

  1. Top | #1
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    Question آشنایی با آشکارسازهای نوری

    سلام دوستان

    من مقاله‌ی CCD چگونه کار می‌کند را دیدم و به نظرم رسید در تکمیل مطالب دکتر مير ترابی، مباحثی را به طور ساده برای آشنایی بیشتر با تئوری ccd تقدیم کنم. این مطالب را در چند بخش اینجا قرار می‌دهم.

    در ادامه‌ی تاپیک نیز به بررسی سایر آشکارسازها از جمله CMOS و PMT خواهیم پرداخت.

    امیدوارم که برای علاقه‌مندان مفید باشد.


    آشنایی کلی:

    ccd یک شیفت‌رجیستر آنالوگ است که بوسیله آن می‌توان سیگنال آنالوگ (بار الکتریکی) را با کنترل سیگنال ساعت در طبقات مجاور به حرکت درآورد. از ccd می‌توان به عنوان نوعی حافظه و یا تأخیردهندۀ سیگنال آنالوگ استفاده کرد. اما آنچه امروزه با نام ccd به ذهن خطور می‌کند استفاده از آن به عنوان حسگر نور است. تصویر از میان لنز بر صفحه ccd تابانده می‌شود. صفحه ccd آرایه‌ای است از تعدادی خازن که با تابش نور بر روی آنها، هر یک متناسب با شدت نور ورودی، مقداری بار الکتریکی در خود ذخیره می‌کند (دقت کنید که منظور از خازن نوع متعارف آن نیست). پس از اتمام نوردهی (و با بسته شدن شاتر دوربین) با کمک پالس ساعت، هر خازن محتویات خود را به خازن مجاور منتقل می‌کند. این انتقال بصورت موازی در آرایه صورت می‌گیرد و در آخرین ردیف محتویات خازنها بصورت سریال خوانده شده به ولتاژ تبدیل می‌شود . کار پردازش و تبدیل داده به تصویر در کامپیوتر بصورت نرم‌افزاری صورت می‌گیرد. کلمه ccd اشاره به روشی دارد که سیگنال تصویر از تراشه نیمه رسانا خوانده می‌شود.


    نخستین ccd هابل با 64000 پیکسل که در سال 1993 تعویض شد

    عناوین قسمتهای بعدی عبارتند از:
    تاریخچه
    اصول کار
    ویژگیهای CCD
    استفاده در عکسبرداری نجومی
    عکسبرداری رنگی با CCD
    ویرایش توسط gshahali : 11-02-2012 در ساعت 09:38 PM
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  2. 15 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  3. Top | #11
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    سلام دوستان

    قبل از ادامه بحث CMOS، بهتر است نگاهی دقیقتر به CCD داشته باشیم.

    این تصویر را دوباره ببینید:



    ملاحظه می‌کنید که برای تخلیه کامل CCD، باید محتویات تمام پیکسلها به نوبت و با اعمال متوالی پالس ساعت، از مبدل الکترون به ولتاژ عبور کنند. یک CCD با ۱۰ مگاپیکسل را در نظر بگیرید. با توجه به اینکه هر پیکسل شامل سه سلول است (پست 8 را ببینید)، برای تخلیه کامل یک فریم، باید دست کم 30 میلیون پالس ساعت به CCD اعمال کنیم. این موضوع در زمان استفاده از CCD برای فیلمبرداری که به حداقل 24 فریم در ثانیه نیاز است، تولید مشکل می‌کند. روشهایی برای تسریع کار CCD پیشنهاد شده است، مانند این:

    http://mail1.specinst.com/Flash/4-Po...dout_REV-B.swf

    یعنی خواندن CCD از چهار گوشه.
    به هر حال آنچه باعث شد آشکارساز CMOS مورد توجه قرار گیرد، استفاده از مبدل الکترون به ولتاژ در همان محل پیکسلها بود. بدین ترتیب با اعمال چند پالس ساعت، تمام فریم تصویر تخلیه می‌شد. ادامه بحث را در آینده پی می‌گیریم.
    ویرایش توسط gshahali : 11-20-2012 در ساعت 12:55 PM
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  4. 8 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  5. Top | #12
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    سلام دوستان

    ضمن تسلیت ایام سوگواری سرور و سالار شهیدان، امام حسین (ع)، آخرین بخش از مبحث CMOS را تقدیم می‌کنم:

    سرعت آشکارسازی و مصرف کم (یک صدم CCD) از مزایای مهم آشکارساز CMOS است. اما بازده کوانتومی در CCD بیشتر است و معمولاً تصاویری که با CCD گرفته می‌شود کیفیت بالاتری دارد، به ویژه اینکه با سرد کردن CCD می‌توان نویز جریان تاریک را تقریباً به طور کامل حذف کرد. البته با توجه به تمرکز بسیاری از سازندگان بر CMOS به نظر می‌رسد فاصله‌ی این دو آشکارساز از این لحاظ در حال کم شدن است.
    ویژگی مهم دیگر CMOS، امکان دسترسی به یک پیکسل یا مجموعه پیکسل، به صورت جداگانه است. بدین ترتیب رصدکننده می‌تواند زمان نوردهی نقاط مختلف یک تصویر را کنترل کند. یا اینکه تنها گوشه‌ای از یک تصویر را بخواند.


    آشکارساز CMOS

    به هرحال به نظر می‌رسد انتخاب CCD یا CMOS به مورد استفاده از آنها بستگی داشته باشد، ضمن اینکه با پیشرفت سریع تکنولوژی CMOS، چندان تفاوت مشهودی در کیفیت تصاویر این دو آشکارساز وجود ندارد.
    خوانندگان علاقه‌مند می‌توانند برای مطالعه بیشتر به آدرسهای زیر رجوع کنند یا موضوع را در اینترنت جستجو نمایند:

    http://micro.magnet.fsu.edu/primer/d...gesensors.html

    http://www.siliconimaging.com/ARTICL...S%20PRIMER.htm

    از این دو آشکارساز که بگذریم، در نورسنجی حرفه‌ای، از دیرباز نوع دیگری آشکارساز رایج بوده است به نام لامپ (یا لوله) فتومالتی‌پلایر.
    بحث درباره این آشکارساز مجال دیگری لازم دارد.
    موفق باشید.
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  6. 7 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  7. Top | #13
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    سلام دوستان

    در آدرس زیر CCD و CMOS با هم مقایسه شده‌اند. به نظر جالب باشد.

    http://www.pcworld.com/article/24693...heres_why.html
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  8. 5 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  9. Top | #14
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    سلام دوستان
    در آخرین پستی که درباره ابزار نورسنجی مطلبی عرض کردم، اشاره داشتم که یک آشکارساز دیگر (غیر از ccd و Cmos) لوله یا لامپ فتومالتی پلایر (تکثیر کننده نور) است که به اختصار آن را PMT مینامند. تصمیم دارم در صورن امکان در طی چند پست به این آشکارساز بپردازم. توصیه میکنم برای شروع، علاقه‌مندان در اینترنت عبارت Photomultiplier tube و «تکثیرکننده نور» را جستجو کنند و دست کم با شکل ظاهری آن آشنا شوند.
    انشاءالله از پست آینده در حد بضاعت خود به بحث درباره این آشکارساز فوق العاده حساس خواهم پرداخت.
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  10. 6 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  11. Top | #15
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    لوله فتومالتی‌‌‌پلایر (PMT) عضوی از دسته لامپهای خلأ (Vacuum tube) است. PMT آشکارسازی فوق‌‌‌العاده حساس به نور در دامنه ماوراءبنفش، مرئی و تا نزدیکی مادون‌‌‌قرمز از طیف امواج الکترومغناطیس می‌باشد. این آشکارساز سیگنال حاصل از نور تابیده شده را تا 100 ملیون بار (db 160) تقویت می‌‌‌کند و همین توانایی است که آن را قادر میسازد حتی یک فوتون تک را در برخورد نور بسیار ضعیف به آن آشکار سازد. ترکیبی از بهرۀ بالا (High Gain)، نوفۀ پائین (Low Noise)، پاسخ فرکانسی بالا (High Frequency Response) و سطح وسیع جمع‌‌‌آوری نور، PMT را در جایگاهی ویژه در فیزیک ذرات بنیادی و هسته‌‌‌ای، نجوم، پزشکی و ... قرار داده است.
    در شکل زیر انواع گوناگونی از PMT را میبینید که متناسب با محل کاربرد ساخته شده اند:

    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  12. 7 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  13. Top | #16
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    لوله فتومالتی‌‌‌پلایر در سال 1936 میلادی اختراع شد. اساس کار این آشکارساز بر دو پدیدۀ اثر فوتوالکتریک (Photoelectric Effect) و تابش ثانویه (Secondary Emission ) استوار است. تابش ثانویه عبارت است از کنده شدن چند الکترون از یک الکترود در لامپ خلأ بر اثر برخورد یک الکترون متحرک. PMT از یک فتوکاتد، چند داینود و یک آند که در یک لولۀ شیشه‌‌‌ای خلأ قرار دارند درست شده است.



    فتوکاتد به صورت یک لایۀ نازک بر جدارۀ ورودی لامپ است. از برخورد فوتون با فتوکاتد، یک الکترون آزاد میشود (پدیدۀ فتوالکتریک). این الکترون به اولین داینود برخورد میکند و چند الکترون را آزاد مینماید (تابش ثانویه). این الکترونها به سمت داینود بعدی شتاب میگیرند و پس از برخورد با آن، تعداد بیشتری الکترون را آزاد میکنند. توجه کنید که ولتاژ بالایی بین فتوکاتد و آند برقرار است. این ولتاژ بین داینودها نیز تقسیم شده است، طوری که ولتاژ هر داینود بالاتر از داینود قبلی است.



    بدین ترتیب پس از چند مرحله، بر اثر الکترون ابتدایی، انبوهی از الکترونها به آند برخورد میکند و یک پالس جریان تیز تولید میشود.



    در تصویر بالا، لامپ فتومالتی‌پلایر از کنار نوردهی میشود.

    در آدرس زیر میتوانید تصویر متحرکی را از آنچه در فتومالتی‌پلایر رخ میدهد ببینید:

    http://learn.hamamatsu.com/tutorials...bes/index.html
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  14. 4 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  15. Top | #17
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    سلام دوستان

    اما ادامه مطالب درباره PMT:

    بهره PMT به چند عامل بستگی دارد که مهمترین آنها، ولتاژ تغذیه و تعداد داینودها است.
    در نمودار زیر، بهره (Gain) به ازای 10، 12 و 14 داینود، و در ولتاژهای مختلف، نشان داده شده است.



    بازده کوانتومی PMT به نوع ماده فتوکاتد بستگی دارد و حداکثر به 40% میرسد. یعنی اینکه در بهترین شرایط، 60% فوتونهایی که به PMT برخورد میکنند آشکار نمیشوند.
    در تصویر زیر، پالس خروجی PMT را به ازای یک فوتون می بینید.



    خروجی PMT را به دو روش آنالوگ و دیجیتال می خوانند. در عمل، حتی در تاریکی مطلق نیز جریانی در خروجی PMT وجود دارد که به جریان تاریک معروف است. این جریان ناشی از کنده شدن الکترون از فتوکاتد و داینودها بر اثر گرما می باشد. بنابراین بهترین کار برای حذف یا کم کردن این جریان، سرد کردن PMT است.

    در ادامه به چند استفاده PMT در نجوم خواهیم پرداخت.
    موفق باشید
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  16. 4 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


  17. Top | #18
    کاربر فعال

    عنوان کاربر
    کاربر فعال
    تاریخ عضویت
    Oct 2012
    شماره عضویت
    5841
    نوشته ها
    107
    تشکر
    238
    تشکر شده 1,000 بار در 112 ارسال

    آشنایی با آشکارسازهای نوری         
    با توجه به حساسیت بالای لامپ فتومالتی‌پلایر، از این آشکارساز در شاخه های مختلف نجوم استفاده می‌کنند. متداولترین و قدیمی‌ترین آنها، استفاده در نورسنجی ستارگان است. اختلاف ناچیز در قدر ستارگان، و یا تغییر روشنایی ستارگان متغیر، را میتوان به کمک PMT اندازه گرفت.
    اما استفاده دیگر آن، به کارگیری در طرح عظیم آشکارساز نوترینو در ژاپن است. در این طرح، معروف به کامیوکاند که بعدها به سوپرکامیوکاند (Super-Kamiokande) ارتقاء یافت، در بدنه استوانه ای به قطر تقریبی 40 متر و ارتفاع 41 متر که در عمق 1000 متری زمین قرار دارد، حدود 13000 PMT نصب شده است. استوانه را از آب خالص پر میکنند.




    برهم کنش نوترینو با الکترون یا هسته مولکولهای آب، ذراتی باردار تولید میکند که با سرعتی بیش از سرعت نور در آب (و نه خلأ) حرکت میکنند. حرکت این ذرات باردار به تابش چرنکوف منجر میشود. لامپهای فتومالتی پلایر باید این تابش را ثبت کنند.

    در زیر شماتیک و تصویر واقعی هر یک از این لامپها را که مخصوص این آشکارساز ساخته شده اند میبینید:





    البته همانطور که در پست 15 میبینید، PMT را بسته به مورد استفاده، در شکل و اندازه متفاوت میسازند. نوعی که در نورسنجی و در پشت تلسکوپ مورد استفاده قرار میگیرد، دارای قطری حدود 5 سانتیمتر است.

    امیدوارم توضیحات مختصر من در این چند پست درباره آشکارسازهای نوری، سودمند واقع شده باشد.

    موفق باشید.
    ویرایش توسط gshahali : 09-13-2013 در ساعت 05:28 AM
    امضای ایشان
    «مبارزه با احمق و حماقت مبارزه با نفاق نیز هست، زیرا احمق ابزار دست منافق است»
    علامه شهید مطهری

  18. 3 کاربر مقابل از gshahali عزیز به خاطر این پست مفید تشکر کرده اند.


صفحه 2 از 2 نخستنخست 12

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

موضوعات مشابه

  1. پرسش و پاسخ فناوری فضایی
    توسط mh.noori در انجمن فضا پیما ها و ماموریت های فضایی
    پاسخ ها: 80
    آخرين نوشته: 09-08-2021, 12:51 PM
  2. اخبار فضایی ایران
    توسط Astronomer در انجمن تکنولوژی‌ها و یافته‌های علم فضا
    پاسخ ها: 78
    آخرين نوشته: 11-02-2014, 11:31 PM
  3. درس پنجم- آشنایی با رصد
    توسط Ehsan در انجمن آكادمی نجوم آوااستار
    پاسخ ها: 4
    آخرين نوشته: 10-21-2012, 08:11 AM
  4. تاثیر تکنولوژی فضایی در زندگی انسان
    توسط پیمان اکبرنیا در انجمن تکنولوژی‌ها و یافته‌های علم فضا
    پاسخ ها: 21
    آخرين نوشته: 08-08-2012, 10:11 AM
  5. معرفي مراکز فضایی
    توسط hadi soleimani در انجمن تاریخچه‌ و علم فضا
    پاسخ ها: 13
    آخرين نوشته: 07-13-2012, 04:06 PM

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •  
© تمامی حقوق برای آوا استار محفوظ بوده و هرگونه کپی برداري از محتوای انجمن پيگرد قانونی دارد