Lyijysulfidi-ilmaisinrivin esivahvistimen suunnittelu ja toteutus: Diplomityö

Translated title of the contribution: Design and implementation of preamplifier for lead sulfide array detector: Master's thesis

Ville Moilanen

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Työn tavoitteena on integroida lyijysulfidi-ilmaisinrivi ja esivahvistusrakenne hermeettiseen koteloon yhdessä peltier-elementin kanssa. Integrointi mahdollistaa ilmaisinelementtien lukumäärän kasvattamisen kasvattamatta kotelon läpivientien lukumäärää. Ilmaisinmateriaalina lyijysulfidi yltää ylemmille aallonpituuksille kuin useimmat valodiodi-ilmaisimet. Työssä toteutetaan esivahvistinrakenne LTCC-alustalle hermeettisen kotelon sisälle välittömästi ilmaisinelementin viereen, millä pyritään minimoimaan häiriöiden kytkeytyminen suuri-impedanssiseen johdotukseen. Esivahvistuksen jälkeen toteutetaan ilmaisinelementtien signaalien sarjamuotoon muuttaminen, joka pienentää ulostulojen määrää. LTCC-alustan käyttö mahdollistaa esivahvistinelektroniikan toteutuksen tiiviisti diskreettejä korkealaatuisia komponentteja käyttäen. Toteutetun laitteiston mittausten perusteella ylikuuluminen on ongelmallista esivahvistimen toiminnan kannalta. Sarjamuotoisuuden seurauksena datankeräys ja -käsittely on haasteellista sekä kerättävän datan määrä on suuri. Lyijysulfidi-ilmaisimen lineaarisuus ja suhteellisen korkea ilmaisevuus D* ovat selkeitä etuja, kun niitä verrataan muihin saman aallonpituusalueen ilmaisinmateriaaleihin. Kehitetylle laitteistolle tehdyt suorituskykymittaukset vahvistavat tämän. Spektrometrisissa mittaussovelluksissa on tarvetta laajan aallonpituusalueen monielementtisille rivi-ilmaisimille, jotka ovat lineaarisia, hinnaltaan kilpailukykyisiä ja joiden ilmaisevuus D* on korkea. Yksi mahdollisuus vahvistuksen toteuttamiseksi rivi-ilmaisimille on tässä työssä tutkittu menetelmä.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Awarding Institution
  • University of Oulu
Place of PublicationOulu
Publisher
Publication statusPublished - 2003
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Fingerprint

lead sulfide

Keywords

  • Hermeettinen kotelointi
  • IR-ilmaisin
  • LTCC
  • multipleksaus
  • optoelektroniikka
  • spektrometria
  • hermetical packaging
  • IR
  • IR detection
  • multiplexing optoelectronics, spectrometry detection
  • multiplexing
  • optoelectronics
  • spectrometry

Cite this

Moilanen, Ville. / Lyijysulfidi-ilmaisinrivin esivahvistimen suunnittelu ja toteutus : Diplomityö. Oulu : University of Oulu, 2003. 70 p.
@phdthesis{8751c767f4014a89bd9d371df3d44641,
title = "Lyijysulfidi-ilmaisinrivin esivahvistimen suunnittelu ja toteutus: Diplomity{\"o}",
abstract = "Ty{\"o}n tavoitteena on integroida lyijysulfidi-ilmaisinrivi ja esivahvistusrakenne hermeettiseen koteloon yhdess{\"a} peltier-elementin kanssa. Integrointi mahdollistaa ilmaisinelementtien lukum{\"a}{\"a}r{\"a}n kasvattamisen kasvattamatta kotelon l{\"a}pivientien lukum{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a}. Ilmaisinmateriaalina lyijysulfidi ylt{\"a}{\"a} ylemmille aallonpituuksille kuin useimmat valodiodi-ilmaisimet. Ty{\"o}ss{\"a} toteutetaan esivahvistinrakenne LTCC-alustalle hermeettisen kotelon sis{\"a}lle v{\"a}litt{\"o}m{\"a}sti ilmaisinelementin viereen, mill{\"a} pyrit{\"a}{\"a}n minimoimaan h{\"a}iri{\"o}iden kytkeytyminen suuri-impedanssiseen johdotukseen. Esivahvistuksen j{\"a}lkeen toteutetaan ilmaisinelementtien signaalien sarjamuotoon muuttaminen, joka pienent{\"a}{\"a} ulostulojen m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a}. LTCC-alustan k{\"a}ytt{\"o} mahdollistaa esivahvistinelektroniikan toteutuksen tiiviisti diskreettej{\"a} korkealaatuisia komponentteja k{\"a}ytt{\"a}en. Toteutetun laitteiston mittausten perusteella ylikuuluminen on ongelmallista esivahvistimen toiminnan kannalta. Sarjamuotoisuuden seurauksena datanker{\"a}ys ja -k{\"a}sittely on haasteellista sek{\"a} ker{\"a}tt{\"a}v{\"a}n datan m{\"a}{\"a}r{\"a} on suuri. Lyijysulfidi-ilmaisimen lineaarisuus ja suhteellisen korkea ilmaisevuus D* ovat selkeit{\"a} etuja, kun niit{\"a} verrataan muihin saman aallonpituusalueen ilmaisinmateriaaleihin. Kehitetylle laitteistolle tehdyt suorituskykymittaukset vahvistavat t{\"a}m{\"a}n. Spektrometrisissa mittaussovelluksissa on tarvetta laajan aallonpituusalueen monielementtisille rivi-ilmaisimille, jotka ovat lineaarisia, hinnaltaan kilpailukykyisi{\"a} ja joiden ilmaisevuus D* on korkea. Yksi mahdollisuus vahvistuksen toteuttamiseksi rivi-ilmaisimille on t{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} tutkittu menetelm{\"a}.",
keywords = "Hermeettinen kotelointi, IR-ilmaisin, LTCC, multipleksaus, optoelektroniikka, spektrometria, hermetical packaging, IR, IR detection, multiplexing optoelectronics, spectrometry detection, multiplexing, optoelectronics, spectrometry",
author = "Ville Moilanen",
note = "CA: ELE Diplomity{\"o} Oulun yliopisto, s{\"a}hk{\"o}- ja tietotekniikan osasto",
year = "2003",
language = "Finnish",
publisher = "University of Oulu",
address = "Finland",
school = "University of Oulu",

}

Moilanen, V 2003, 'Lyijysulfidi-ilmaisinrivin esivahvistimen suunnittelu ja toteutus: Diplomityö', Master Degree, University of Oulu, Oulu.

Lyijysulfidi-ilmaisinrivin esivahvistimen suunnittelu ja toteutus : Diplomityö. / Moilanen, Ville.

Oulu : University of Oulu, 2003. 70 p.

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

TY - THES

T1 - Lyijysulfidi-ilmaisinrivin esivahvistimen suunnittelu ja toteutus

T2 - Diplomityö

AU - Moilanen, Ville

N1 - CA: ELE Diplomityö Oulun yliopisto, sähkö- ja tietotekniikan osasto

PY - 2003

Y1 - 2003

N2 - Työn tavoitteena on integroida lyijysulfidi-ilmaisinrivi ja esivahvistusrakenne hermeettiseen koteloon yhdessä peltier-elementin kanssa. Integrointi mahdollistaa ilmaisinelementtien lukumäärän kasvattamisen kasvattamatta kotelon läpivientien lukumäärää. Ilmaisinmateriaalina lyijysulfidi yltää ylemmille aallonpituuksille kuin useimmat valodiodi-ilmaisimet. Työssä toteutetaan esivahvistinrakenne LTCC-alustalle hermeettisen kotelon sisälle välittömästi ilmaisinelementin viereen, millä pyritään minimoimaan häiriöiden kytkeytyminen suuri-impedanssiseen johdotukseen. Esivahvistuksen jälkeen toteutetaan ilmaisinelementtien signaalien sarjamuotoon muuttaminen, joka pienentää ulostulojen määrää. LTCC-alustan käyttö mahdollistaa esivahvistinelektroniikan toteutuksen tiiviisti diskreettejä korkealaatuisia komponentteja käyttäen. Toteutetun laitteiston mittausten perusteella ylikuuluminen on ongelmallista esivahvistimen toiminnan kannalta. Sarjamuotoisuuden seurauksena datankeräys ja -käsittely on haasteellista sekä kerättävän datan määrä on suuri. Lyijysulfidi-ilmaisimen lineaarisuus ja suhteellisen korkea ilmaisevuus D* ovat selkeitä etuja, kun niitä verrataan muihin saman aallonpituusalueen ilmaisinmateriaaleihin. Kehitetylle laitteistolle tehdyt suorituskykymittaukset vahvistavat tämän. Spektrometrisissa mittaussovelluksissa on tarvetta laajan aallonpituusalueen monielementtisille rivi-ilmaisimille, jotka ovat lineaarisia, hinnaltaan kilpailukykyisiä ja joiden ilmaisevuus D* on korkea. Yksi mahdollisuus vahvistuksen toteuttamiseksi rivi-ilmaisimille on tässä työssä tutkittu menetelmä.

AB - Työn tavoitteena on integroida lyijysulfidi-ilmaisinrivi ja esivahvistusrakenne hermeettiseen koteloon yhdessä peltier-elementin kanssa. Integrointi mahdollistaa ilmaisinelementtien lukumäärän kasvattamisen kasvattamatta kotelon läpivientien lukumäärää. Ilmaisinmateriaalina lyijysulfidi yltää ylemmille aallonpituuksille kuin useimmat valodiodi-ilmaisimet. Työssä toteutetaan esivahvistinrakenne LTCC-alustalle hermeettisen kotelon sisälle välittömästi ilmaisinelementin viereen, millä pyritään minimoimaan häiriöiden kytkeytyminen suuri-impedanssiseen johdotukseen. Esivahvistuksen jälkeen toteutetaan ilmaisinelementtien signaalien sarjamuotoon muuttaminen, joka pienentää ulostulojen määrää. LTCC-alustan käyttö mahdollistaa esivahvistinelektroniikan toteutuksen tiiviisti diskreettejä korkealaatuisia komponentteja käyttäen. Toteutetun laitteiston mittausten perusteella ylikuuluminen on ongelmallista esivahvistimen toiminnan kannalta. Sarjamuotoisuuden seurauksena datankeräys ja -käsittely on haasteellista sekä kerättävän datan määrä on suuri. Lyijysulfidi-ilmaisimen lineaarisuus ja suhteellisen korkea ilmaisevuus D* ovat selkeitä etuja, kun niitä verrataan muihin saman aallonpituusalueen ilmaisinmateriaaleihin. Kehitetylle laitteistolle tehdyt suorituskykymittaukset vahvistavat tämän. Spektrometrisissa mittaussovelluksissa on tarvetta laajan aallonpituusalueen monielementtisille rivi-ilmaisimille, jotka ovat lineaarisia, hinnaltaan kilpailukykyisiä ja joiden ilmaisevuus D* on korkea. Yksi mahdollisuus vahvistuksen toteuttamiseksi rivi-ilmaisimille on tässä työssä tutkittu menetelmä.

KW - Hermeettinen kotelointi

KW - IR-ilmaisin

KW - LTCC

KW - multipleksaus

KW - optoelektroniikka

KW - spektrometria

KW - hermetical packaging

KW - IR

KW - IR detection

KW - multiplexing optoelectronics, spectrometry detection

KW - multiplexing

KW - optoelectronics

KW - spectrometry

M3 - Master's thesis

PB - University of Oulu

CY - Oulu

ER -