具有线性传感器阵列的快速和精确的时间分辨光谱法制造技术

通过照射电荷转移设备感光像素单元的一维阵列，并周期地非破坏性地将感光单元的电荷复制到与集成电路中的感光单元设置在一起的各个存储单元（“行存储寄存器”），来执行光谱的时间分辨分析。将至少一些存储单元中存储的电荷的相关信息提供至集成电路外部的元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有线性传感器阵列的快速和精确的时间分辨光镨法本专利技术要求2007年2月23日申请的美国临时申请序列申请号为No.60/891320的优先权，该申请全部并入这里作为参考。本专利技术涉及时间^i岸光谱法和光谱的采集与分析，其中该光谱相对于初始事件具有时间延迟，更特，知也，本专利技术涉及利用幾1"生传感器阵列的光镨法。对由材料的激励采样产生的光谱的分析可以产生采样的元素成分的相关信息，包4衫且成元素的相对浓度。在许多环境中可以扭^fti亥分析，包括在金属回收设备中识别和分离金属类型，以及工厂和司法工作中的质量控制测试。在一些光谱系统中，直读式光电倍增管(PMT)系统^^安^t感兴趣的分析波长处的多个PMT,其中该波长经常^Lt^光谱的一小部納典型地，小于从130nm至500nm光i普的百分之几)。在一些环境中，光谱的时间^l岸或光谱的时序分析可以提供其他方式不能获得的有关采样成分的额外的和更精确的信息。传统的二维电荷井^i殳^(ccd)有时用于捕获时间^l辟光语数据，但是，其易于受到在某些应用中才B色使用的时间^I岸的限制。该ccd设备包括以4f和列布置的感光像素。^i^行的一种模式中，除一行以外的所有像素都被掩盖，因此，只有未掩盖的一行曝光。光谦投射在ccd像素的曝i^亍上，使^^yH象素曝光于光谱的不同部分。在一个或多个曝光像素下积累光生电荷。周期'hii也，所有行上务賭的电荷移动(移位)至M相邻的行。也就是说，曝光像素中的电荷移动至第一掩盖行，第一掩盖行的电荷移动至第^^^盖行，等等。将电荷移出曝光的行^A该行的像素上清除掉电荷。从该设备中读出i^一行的电荷。该结构产生较弱的信噪比棒性，并且无助于成像设备的快速循环，这是因为在电#^皮读出之前，在^f可曝光像素中累积的电荷必须移动穿it^斤有对应列的像素。
技术实现思路
根据本专利技术的优选实施例，提供一种用于分析具有时间分辨的光的方法，该方法包括步骤(a) 通过光谱照射电荷转移设备感光像素单元的一维阵列，使得每个感光单元被所述光谱的不同部分照射，由此在一组感光单元中产生电荷；(b) 将感光单元中的电荷非破坏性地复制到和集成电路的感光单元设置在一起的第 一组的各个存储单元中；(c) 对于集成电路中不同组的存储单元，周期性重复前述步骤；(d) 将存储在至少一些存储单元中的电荷的相关信息提供给集成电路外部的元件。根据本专利技术的替换实施例，该方法可以包括进一步的步骤，即允许电荷在感光单元中累积，以至少用于一些非破坏性地复制电荷的步骤的重复。并且，该方法具有附加的步骤，即清除感光单元的子集中的电荷，以及包括附加的步骤，即指定要清除电荷的感光单元的子集的步骤。该方法进一步需要在集成电路上设置至少2000个感光单元。以及每个像素单元设置至少16个存储单元。在本专利技术的一些实施例中，存储的电荷的相关信息本身存储在集成电路外部的存储器中。存储的电荷的相关信息涉及所有存储单元或存储单元的子集，识别选择的存储单元的信息可以从外部元件接收。该方法还包括下述步骤，即分析所提供的存储的电荷的相关信息，以识别用于产生光i普的采样的至少一种元素组分。根据本专利技术的其他实施例，提供的方法具有步骤通过光语照射电荷转移设备感光像素单元的一维阵列，使得每个感光^^素单元^L光谱的不同部分照射，由此在几个感光单元中产生电荷；将感光单元中的电荷周期地非破坏性地复制到和集成电路中的像素单元设置在一起的各个存储单元中；如果至少一个存储单元中的电荷超过预定值，那么在存储器中存储电荷的相关信息。在本专利技术的一些实施例中，存储器与集成电路上的像素单元设置一起。该方法包括进一步的步骤，即清除至少一个感光像素单元中的电荷，其中该至少一个感光像素单元与至少一个存储单元对应，如果曝光时间超过预定值，那么在存储器中存储电荷的相关信息。尤其是，清除至少一个感光像素单元中的电荷，其中该至少一个感光像素单元与至少一个存储单元对应。并且，该方法还包括基于每个像素，将存储器中存储的信息求和的步骤。在本专利技术进一步的实施例中，如果预定时间已过，那么在存储器的至少一个存储单元中存储电荷的信息，而不清除任何对应的感光像素单元中的电荷。在本专利技术的再一实施例中，电荷转移设备感光像素单元的数量超过曝光的电荷转移设备感光像素单元的指定数量，以允许波长与像素数的动态变化配准。根据本专利技术的另一方面，提供一种集成电路，其具有电荷转移设备感光像素单元的阵列。另外，该集成电路具有多组电荷存储单元，其中对于每组存储单元来说，该组中的每个存储单元耦合至感光像素单元中不同的一个，用于将感光像素单元的电荷复制到存储单元。最后，该集成电路具有第一控制逻辑电路，用于周期地非破坏性地将像素单元的光生电荷复制到一组连续的存储单元中；以及第二逻辑控制电路，用于向集成电路外部的元件4是供至少 一个存储单元中存储的电荷的相关信息。根据本专利技术的其他实施例，该集成电路还具有多个预放大器，该预放大器与每个感光像素单元相关联。感光像素单元的阵列可以是一维或二维的，尤其是，感光像素单元的阵列可以具有至少2000个以一维阵列布置的像素。每个感光像素单元可以具有至少16组电荷存储单元。第二控制逻辑电路用于向集成电路外部的元件提供存储在存储单元中的电荷的相关信息，其中该存储单元少于所有存储单元。存储单元中存储的电荷的相关信息可由集成电路外部的元件随机寻址。在某些实施例中，提供第三控制逻辑电路，用于接收识别少于所有像素单元的信息，以及清除在识别的像素单元中存储的光生电荷。第二控制逻辑电路用于将至少一个存储单元中存储的电荷的相关信息作为模拟信10号或数字信号提供至外部元件。根据本专利技术的其他实施例，该集成电路还具有多个预放大器，该预放大器与每个感光像素单元相关联。根据本专利技术的另一方面，提供一种基于计算机的图形用户界面，其用于限定二维流形上一个或多个感兴趣的区域，其中二维流形由跟随倒装晶片基准点事件的波长和时间限定。该界面具有菜单，用于描述感兴趣的波长，用于接收用户输入的时间门控起始时间和时间门宽。该界面还具有感兴趣模块的区域，用于将用户指定的感兴趣的波长、门控起始时间和时间门宽编辑进用户指定的感兴趣的区域，以及软件模块，用于将用户指定的感兴趣的区域分为圓形ROI队列。最后，该界面具有执行模块，用于根据用户指定的感兴趣的区域，执行像素询问和数据存储功能，该执行模块还包括比较器，用于确定用户指定的感兴趣的区域是否包括超过指定最大像素信号的信号。本专利技术的其他方面提供了 一种用于扩展成像系统动态范围以将一个或多个标量值与空间的有序元素相关联的方法。{在任意数量的维度中},标量值的特征在于响应于激励的信号；空间的有序元素包括至少一个感兴趣的区域，其被定义为空间的有序元素的子集，每个感兴趣的区域特征在于阈值时间，该方法包括将成像系统曝光于激励第一预曝光时间，以确定所有感兴趣的区域的阈值时间，其中该阈值时间超过了指定的持续时间；将成像系统曝光于激励第二预曝光时间，用于确定感兴趣区域的短于指定持续时间的阈值时间，其中第二预曝光时间短于第一预曝光时间；基于确定的阈值时间，根据相应的感兴趣的区域，读取和复位空间中有序元素的值。在本专利技术的特殊实施例中，将成像系统曝光于激励第二预曝光时间的步骤先于将成像系统曝光于激励第一预曝光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析具有时间分辨的光的方法，其特征在于光谱，所述方法包括：　（ａ）通过光谱照射电荷转移设备感光像素单元的一维阵列，使得每个感光单元被所述光谱的不同部分照射，由此在一组感光单元中产生电荷；　（ｂ）将所述感光单元中的电荷非破 坏性地复制到和集成电路中的所述感光单元设置在一起的第一组各个存储单元中；　（ｃ）对于所述集成电路中不同组的存储单元，周期性重复（ｂ）；以及　（ｄ）将存储在至少一些存储单元中的电荷的相关信息提供给所述集成电路外部的元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯拜科，苏拉贾帕斯卡兰，贾德杰尼，马克A汉密尔顿，乔治伦古，迈克尔J皮隆，布鲁斯皮格尔，约翰斯瓦伯，史蒂文凡高登，赫伯齐格勒，
申请(专利权)人：塞莫尼根分析技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[]