Нобелевская премия по физике 2009 Кочемарова Е.В. 5 курс, ИФБиБТ, СФУ

2 Рис. 1. Лауреаты Нобелевской премии по физике за 2009 год Чарльз Као, Уиллард Бойл и Джордж Смит (изображение с сайта nobelprize.org) Исследования в области информационных технологий. Као стоял у истоков оптоволоконной технологии передачи данных, а Бойл и Смит изобрели полупроводниковое устройство, позволяющее напрямую, минуя фотопленку, получать цифровые фотографии.

3 Прибор с зарядовой связью ПЗС (по-английски CCD charged-coupled device).charged-coupled device Так называют полупроводниковое устройство, которое позволяет делать фотографии сразу же в цифровом формате: был световой поток и из него сразу же получился файл с изображением. ПЗС-матрица, которая сразу же давала пригодное для обсчета цифровое изображение, резко упростила и ускорила весь процесс наблюдения и обработки данных. Прибор с зарядовой связью стал возможен благодаря двум вещам: удивительному классу материалов, которые создала природа, полупроводникам, и смекалке исследователей.

4 Рис. 5. Схема устройства простейшей МОП- структуры (рисунок И. Иванова) Ключевым его элементом является простейшая МОП- структура («металлоксид полупроводник») слойка, состоящая из металлического слоя и слоя полупроводника, разделенного тонкой прослойкой изолятора, обычно оксида кремния. Полупроводник при этом выбирается такой, в котором главными носителями заряда являются не электроны, а «дырки», то есть полупроводник p-типа. К металлическому «пятачку» подходит электрод, и на него может подаваться нужное напряжение МОП-структура работает как светочувствительный пиксел с довольно большим диапазоном градаций яркости.

5 Рис. 6. Принцип работы зарядовой связи в ПЗС-матрице (изображение с сайта wikipedia.org) Новый метод передачи данных (Бойл и Смит).

6 Рис. 7. Принцип считывания информации с двумерной ПЗС-матрицы (изображение сайта с ferra.ru) Двумерная ПЗС-матрица.

7 Применение ПЗС-матриц. вошли в нашу жизнь в виде компактных цифровых фото- и видеокамер. используются в медецине,резко расширили как диагностические (эндоскопия), так и оперативные возможности врача. детектирования оптического излучения. применяются в малодозных цифровых рентгеновских установках. на основе ПЗС функционируют вершинные детекторы для регистрации элементарных частиц, рождающихся на современных коллайдерах.вершинные детекторы ПЗС матрицы стоят во всех современных телескопах, включая космические. Конечно, современные ПЗС-матрицы значительно совершеннее.

8 Источники: The Nobel Prize in Physics 2009 официальная информация от нобелевского комитета. The Nobel Prize in Physics 2009 Tutorial on Fiber Optics краткое введение в технологии оптоволоконной связи. Tutorial on Fiber Optics История производства и физические параметры световодов [ ские_параметры_световодов] краткий экскурс в историю и технологии производства. История производства и физические параметры световодов [ ские_параметры_световодов] М. П. Петров. Световолокна для оптических линий связи // Соросовский образовательный журнал, 1996, 5, стр. 101– 108.Световолокна для оптических линий связи В.В.Шевченко, Физические основы современных линий передач сигналов // Соросовский образовательный журнал, 1997, 3, стр. 100–106.Физические основы современных линий передач сигналов