Wie sieht der aktive Bereich eines typischen CCD-basierten Detektors aus?

Pixelbasierte Detektoren, insbesondere optische CCDs, wie sie in der SDSS-Kamera verwendet wurden , sind in der Astronomie allgegenwärtig. Gibt es einen toten Bereich an den Detektoren? Nicht die offensichtlichen Lücken zwischen jedem einzelnen Sensor, sondern auf dem Sensor selbst. Das heißt, hat ein typischer Detektor Lücken zwischen den Pixeln von auf der Vorderseite verlegten mikroskopischen Drähten, abwechselnden Dotierungsbereichen im Silizium oder nur Bereichen, in denen ein Photon auftreffen kann und das Photoelektron wahrscheinlich nicht gesammelt wird? Welcher Teil der Fläche ist tot?

Ein astronomisches CCD ist im Prinzip über seine gesamte aktive Oberfläche empfindlich; Es gibt keine physischen Lücken zwischen den Pixeln. Die Pixel selbst werden von der zugrunde liegenden elektronischen Schaltung gesteuert und verwaltet, die potenzielle Barrieren zwischen einzelnen Pixeln aufbaut. In der Praxis gibt es Unterschiede in der tatsächlichen Empfindlichkeit innerhalb einzelner Pixel: Die Empfindlichkeit ist in der Mitte am höchsten und fällt zu den Rändern hin ab, obwohl sie innerhalb des Pixels niemals auf Null geht.

Dieses Papier (PDF) ist eine aktuelle Analyse eines (von vorne beleuchteten) CCD. Abbildung 13 zeigt die gemessenen Pixelantwortfunktionen (wie empfindlich ein einzelnes Pixel auf seiner Oberfläche ist), und die Abbildungen 14 und 15 zeigen die photometrische Empfindlichkeitskarte (wie hoch die Empfindlichkeit für eine gleichmäßige Beleuchtung ist). Im letzteren Fall können Sie sehen, dass die Empfindlichkeit je nach Wellenlänge des Lichts nie mehr als etwa 20% variiert. Ein Teil der Variation entspricht direkt der Verdrahtung innerhalb des CCD, die einen Teil des Lichts absorbiert, dies hat jedoch einen sehr geringen Einfluss auf die Empfindlichkeit.

Der Vergleich in Florin Andrei's Antwort auf einen CMOS-Sensor im Consumer-Kamera-Stil, wie im Bild gezeigt, ist irreführend, sowohl weil CMOS-Pixel physikalisch etwas diskreter sind als CCD-Pixel, als auch weil astronomische CCDs keine haben Auf sie geklebte Per-Pixel-Filter.

(Das Argument, dass "zwischen den Pixeln eine schmale Siliziumscheibe vorhanden sein muss, um Kurzschlüsse zu vermeiden", ist für CCDs nicht korrekt. Die elektrische Trennung zwischen den Pixeln wird von der zugrunde liegenden Elektronik und nicht von einer Materialbarriere aufrechterhalten. Sie müssen in der Lage sein , temporäre "Kurzschlüsse" zwischen benachbarten Pixeln in einer Spalte zu erzeugen , um die akkumulierten Elektronen während des Auslesens zu übertragen. Das bedeutet "Ladegerätübertragung" in "Ladegerätübertragungsgerät".)