集成片上闪烁层CMOS X射线阵列传感器研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61076075
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    朱大中
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    F0404.半导体电子器件与集成
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

研究集成片上闪烁层的CMOS X射线阵列传感器，通过片上集成闪烁层直接将X射线信号转变为荧光信号，再由CMOS光电电路转变为电信号。该传感器的有源光敏二极管阵列由双结深PN结新结构并联组成，拓宽了光谱响应范围，更适合于检测X射线激发的荧光光谱，提高了传感器像素的量子效率。传感器单元集成有与其间距一致的碘化铯（CsI）闪烁层，下部由SU-8胶形成侧墙进行光隔离，上部采用网格刻蚀形成独立岛结构，使各闪烁层岛间具有良好的抗萤光弥散性，提高了传感器的分辨率。传感器阵列电路拓扑结构设计中采用超大面积（LVA）IC芯片双边贴装的设计规则，提高了该研究的应用价值。并将研究集成片上闪烁层的荧光特性和双结深PN结光电二极管的光谱响应特性及动态范围等器件物理机理。本项目在直接型X射线阵列传感器的器件新结构及机理研究、多种信息量转换集成传感技术方面有创新之处，在超大面积X射线传感器研究有取得进展的可行性。

结项摘要

数字化的X射线图像传感器是CMOS 图像芯片领域中向纵深发展的一个热点研究方向；本项目研究了具有片上闪烁层的CMOS X射线阵列传感器，它通过芯片上贴装式集成的闪烁层直接将X射线转变为荧光，再由CMOS光电二极管阵列和读出电路转变为电信号。本项目的研究为数字化CMOS X射线图像芯片传感器的研究做了有益预研，也为分立式的X射线半导体传感器集成化研究提供了有参考价值的研究方法。.本项目研究了与CMOS 工艺兼容的优化结构的P+/Nwell/Psub 双结深光电二极管阵列；它具有极低的暗电流并在低照度下有高的光电流特性和良好的线性度；并具有与碘化铯（含铊）晶体闪烁层受X射线激发的荧光谱一致的光谱响应，适合于X射线传感器中应用，提高了该传感器像素的量子效率。.本项目研究了一种采用高精度电流镜ADL5315和低漏电流模拟多路选择器MAX338和微控制器ATmega8组成的36通道微弱电流快速采集系统，实现了极低漏电流的双结深光电二极管阵列的测量问题。.本项目研究了新型像素化碘化铯(含铊)闪烁层的设计和一体化的集成工艺。提出了SU-8胶隔离墙岛型结构闪烁层结构和带像素化铬吸收层的碘化铯(含铊)晶体片闪烁层结构。这些新结构片上闪烁层减少了荧光传播过程中的散射损耗从而提高了传感器的分辨率。.本项目重点研究了优化结构双结深光电二极管像素阵列和CTIA像素电路结构的0.5μm CMOS X射线传感器集成电路。该电路由低暗电流，高灵敏度和光谱（与闪烁层受激英光谱）一致性好的8×8光电二极管阵列以及对微弱荧光探测灵敏度高的CTIA像素结构电路，数字行扫描电路，相关二次采样电路，输出缓冲电路组成。经流片测试该电路有较高的转换增益和较宽的输出电压范围，对弱光的灵敏度高达2243V/lux•s，主要性能指标如下表所示，处于国内同类研究的先进水平。..像素尺寸 .100x100um2 .填充因子.81% .暗电流.8.5pA/pixel .转换增益.16 uV/e- .动态范围.71dB .输出范围.4.2V . 可见光灵敏度.1667 V/lux•S .最低可探测光照 .0.065lux .X射线灵敏度.0.21V•m2/W ..本项目的研究为X射线CMOS图像芯片设计和研制提供了有益的参考价值。

项目成果

期刊论文数量（1）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
用于X射线传感器的多通道微弱电流采集系统
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    单片机与嵌入式系统应用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许超群;孙颖;朱大中
  • 通讯作者：
    朱大中

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其他文献

基于扇形MAGFET同步取样模式的CM
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    刘同;朱大中
  • 通讯作者：
    朱大中
扩大感光动态范围的象限光电传感
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    《固体电子学研究与进展》第24卷 第1期，第55~59页，2004年2月，EI收录
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周鑫;朱大中
  • 通讯作者：
    朱大中
基于标准CMOS工艺的有源像素单元
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    《压电与声光》第27卷 第4期，第434~437页，2005年4月，EI page one收录
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周鑫;朱大中;郭维
  • 通讯作者：
    郭维
基于CMOS工艺的双结深CTIA荧光传感器
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    传感技术学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    施朝霞;朱大中
  • 通讯作者：
    朱大中
基于扇形霍尔板几何修正因子的分
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    《半导体学报》第27卷第12期，第2155~2159页，2006年，将由EI收录
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘同;朱大中
  • 通讯作者：
    朱大中

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朱大中的其他基金

生物微环境多参量CMOS数模混合细胞传感集成电路研究
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    69176025
  • 批准年份：
    1991
  • 资助金额：
    4.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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