DE3121494A1 - Anordnung zum beruehrungslosen messen von elektrischen ladungsbildern bei elektroradiographischen aufzeichnungsverfahren - Google Patents
Anordnung zum beruehrungslosen messen von elektrischen ladungsbildern bei elektroradiographischen aufzeichnungsverfahrenInfo
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Description
312H94
AKTIENGESELLSCHAFT' ~ Unser Zeichen Berlin und München - VPA mp 7 O 4 7 DE
Anordnung zum berührungslosen Messen von elektrischen Ladungsbildern bei elektroradiographischen Aufzeichnungsverfahren . ·
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Anordnung zum berührungslosen Messen von elektrischen Ladungsbildern, welche durch elektroradiographische Aufzeichnungsverfahren
als Transmissionsbilder auf einer Fotoleiterplatte gespeichert sind, bei der das
elektrische Ladungsbild nach dem Effekt der Influenz abgetastet, verstärkt und auf einem Bildschirm ausgegeben
wird.
In der Röntgendiagnostik werden zusehends elektroradiographische Aufzeichnungsverfahren eingesetzt. Dabei wird
eine fotoleitende Platte, vorzugsweise eine hochohmige Selenplatte, durch eine Koronaentladung auf 1000 bis
3000 Y gleichmäßig aufgeladen und durch Belichtung mit Röntgenstrahlung entsprechend dem abgebildeten Objekt
teilweise entladen. Somit wird das Röntgentransmissionsbild
in ein auf der Oberfläche der Platte festsitzendes elektrisches Ladungsbild verwandelt, welches dann durch
einen Toner abgenommen und auf Papier übertragen werden kann. Damit ist aber dann auch die Ladung auf der Platte
v/ieder entfernt.
Das Problem einer Primärprüfung vor dem Entwicklungsverfahren
liegt darin, das Ladungsbild von einer Fotoleiterplatte abzutasten und auf einem Bildschirm auszugeben,
ohne das Ladungsbild zu zerstören, sodaß die Platte anschließend weiter verarbeitenden Schritten zugeführt
werden kann,, z. B. einem Kopierprozeß. Eine solche
Edt 1 Plr/27. Mai 1981
Primärprüfung kann sowohl zur Bestimmung des Arbeitspunktes beim elektroradiographischen Prozeß als auch zur
Bilddarstellung nach Art der Computerradiographie verwendet werden.
' Aufgabe, der Erfindung ist es, diese Primärprüfung durch eine einfache Kontrolle der Potentiale auf der Fotoleiterplatte zu ermöglichen.
' Aufgabe, der Erfindung ist es, diese Primärprüfung durch eine einfache Kontrolle der Potentiale auf der Fotoleiterplatte zu ermöglichen.
Typische Potentialunterschiede zwischen der belichteten
und unbelichteten Fotoleiterplatte liegen bei zwischen 10 mV und 3000 V in der Elektroradiographie. Nähere
Einzelheiten über die Anwendung der Elektroradiographie mit Röntgenstrahlen sind aus der Zeitschrift "Physik in
unserer Zeit", 10. Jahrgang, 1979, Nr. 2, auf. Seite 2 zu entnehmen.
Eine Meßanordnung zur Erfassung des elektrischen Ladungsbildes durch berührungsloses Abtasten nach dem.Effekt
der Influenz, wie sie eingangs beschrieben wird, ist aus einem Aufsatz "Large-Area-Solid-State Image Receptor for
X-Ray-Images" aus dem Technical Annual Report, Nr. 1 CB
- 74211- 35, Oktober 1978, der Firma Xerox in Zusammenarbeit mit dem SRI, zu entnehmen. Dabei dienen
128 Kqaxialdrähtchen als berührungslose Abnehmer, welche an geeignete Elektrometerverstärker in Hybridtechnik angeschlossen
sind. Jeder Verstärker ist mit einer "Antenne^ versehen und detektiert elektrische Potentiale. Die Ausgangssignale
der Operationsverstärker werden über getrennte Kabel herausgeführt und in Multiplex-Technik nach
' analog-digitaler Wandlung von einem Rechner verarbeitet. Durch die Größe der diskreten Bauelemente und die Vielzahl
der Kabel ist die Länge und Auflösung der ■Sensorreihe begrenzt, daher wird die Fotoleiterplatte in einer
X-Y-Bewegung abgetastet. Der Nachteil dieses Systems ist die extreme Mikrofonieempfindlichkeit durch Zwischenschaltung
der langen Kabel, sowie durch unruhiges Arbeiten
312U94
-Z- .VPA Hf 7134 /DE
der Empfängeranordnung. Ferner ist einer~höheren Auflösung
eine enge Grenze gesetzt.
Die Erfindung löst das Problem der zerstörungsfreien Erfassung des elektrischen Ladungsbildmusters durch eine
einfachere und genauer arbeitende Meßanordnung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Matrix von integrierten
MOS-Halbleiterbauelementen vorgesehen ist, welche
mit einem Floating-Gate oder einem geschalteten Floating-Gate mit Hilfe des Influenz-Effektes in der Lage sind,
durch variable Leitfähigkeit den jeweiligen örtlichen Ladungszustand zu erkennen und gleichzeitig elektrisch
zu verstärken. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, daß als Sensor ein Feldeffekttransistor mit kleiner Eingangskapazität
vorgesehen ist, welcher in einer Source-Folger-Schaltung mit einem weiteren Transistor betrieben
wird und daß die Sensorausgänge direkt mit einem Ladungsverschi ebeelement (CCD-Register) verbunden sind. Dabei
ist vorgesehen, daß die Anordnung in MOS-Doppel-Poly-Silizium-Technologie
hergestellt ist.
Durch die ein- oder zweidimensional periodische Anordnung
aus aktiven Sensoren in Halbleitertechnik gemäß der Lehre der Erfindung ergibt sich gegenüber der bekannten
Drähtchenanordnung der große Vorteil, daß Detektion und Verstärkung in integrierter Bauweise am
gleichen Ort liegen und somit die Störanfälligkeit und Ortsauflösung wesentlich verbessert werden. Außerdem
wird auch eine Verbesserung der Empfindlichkeit der An-Ordnung durch Eigenverstärkung (S/N-Ratio) erreicht.
Durch die Integration in MOS-Doppel-Poly-Silizium-Technologie
ist die Herstellung einer ganzen Sensorreihe aus Einzelchips unbegrenzt möglich.
Weitere Einzelheiten über den Aufbau und die Wirkungsweise der Anordnung sind den Figuren 1 bis 4 und deren
dazugehöriger Beschreibung zu entnehmen. Dabei zeigt;
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-<- VPA ^lρ 7047DE
die Figur 1 das Sensorprinzip nach der Erfindung,
die Figur 2 eine Draufsicht auf die in integrierter Schaltung aufgebaute Anordnung,
· '
die Figur 3 die Sensorkennlinie und
die Figur 4 in Übersicht die gesamte Anordnung mit dem
•zu messenden Objekt.
10
10
Figur 1; Der eigentliche Sensor besteht aus dem mit der
strichpunktierten Linie 1 umrissenen Minimaltransistor ' aus Drainbereich 5 und Sourcebereich 6, dessen Gatefläche
2 5/um . 4 /um beträgt. Diese Minimalstruktur
eines MOS-Transistors 1 bedingt eine Eigenkapazität des Systems von ca. 0,1 bis 0,2 pF, wodurch eine ausreichende
Empfindlichkeit des Feldeffekttransistors gewährleistet ist. Die an die Gateelektrode 2 angeschlossene Leiterbahn
3 wirkt als Antenne für die influenzierte Ladung. Der Sensortransistor 1 wird in einer Source-Folger-Schaltung
mit einem weiteren als Lasttransistor wirkenden Transistor 7 (gestrichelt umrissener Bereich) betrieben,
wobei das Draingebiet 6 dieses Lasttransistors identisch ist mit dem Sourcegebiet 6 des Minimaltransistors
7. Mit 8 ist das Sourcegebiet und mit 9 die Gateelektrode des Lasttransistors 7 bezeichnet. Die
Source- und Drainbereiche beider Transistoren sind als n+-dotierte Gebiete (5, 6, 8) in einem p-dotierten Siliziumsubstrat
10 durch Ionenimplantation erzeugt worden. 30
Durch die kleine Eingangskapazität lädt sich die Gateelektrode 2 des Minimaltransistors 1 durch Leckströme auf.
Um "statisch" Potentiale messen zu können, muß der Eingang mit einem Rücksetz-Transistor 4 (Reset-Transistor)
geerdet werden. Durch Betrieb des Transistors als Widerstand kann auch "differenzierend" das Potential detektiert
werden.
Mit dem Pfeil 11 ist die Diffusionsleitung zum CCD bezeichnet. Bei 12 ist die gesamte Anordnung geerdet.
Figur 2: Es gelten für gleiche Teile der in Draufsicht abgebildeten
Sensoranordnung nach Figur 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1. Das Potential des Source-Sensor-Gebietes
6 wird durch ein Transfergate 13 auf ein 4-Phasen-Schieberegister 14 gegeben. Das Transfergate 13
sperrt dabei die vom Bereich 6 kommende Diffusionsleitung 11 und ermöglicht zur gewünschten Zeit das Einlesen der
Ladung ins CCD-Schieberegister 14. Zur Herstellung des CCD-Schieberegisters
14 und des Sensorelements ist die bekannte
Doppel-Poly-Si Technologie geeignet.
Figur 3: Hier ist als Abszisse die Plattenspannung der Bildplatte und als Ordinate die Spannung des MOS-Transistors
(im Bereich 6) aufgetragen. Wie aus dem Kurvendiagramm
zu entnehmen 1st, hat das Sensorelement bei einem angenommenen Abstand der Antenne von der geladenen Bildplatte
(Selenplatte) von 0,1 cm eine lineare Kennlinie. Plattenspannungen
zwischen 100 und 1000 V werden auf Spannungswerte von 0,2 bis 2 V transformiert und sind zur Ansteuerung
des CCD-Schieberegisters geeignet. Die Sensorkennlinie bleibt linear bis zum Sättigungswert, der durch die
Drainspannung minus Einsatzspannung (siehe Pfeil 20) bestimmt
ist.
Figur 4: Auch hier gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 und 2. Die das elektrische Ladungsbildmuster
enthaltende Selenplatte ist mit 16, die Ausleseschaltung für das CCD-Schieberegister 14 mit 17 und die Zuleitungen
zum CCD-Schieberegister 14 mit 18 bezeichnet.
Bei einer gewünschten Auflösung von 0,2 mm sind für 1 cm
(Selenplatte 16) bei 0,1 cm Plattenabstand 50 Sensorelemente (1,7) erforderlich. Diese Sensorelemente sind mit
dem 4-Phasen-CCD-Schieberegister 14 verbunden und bilden
-fr- VPA 81P 70 4 7DE
das Grundelement der linearen Sensorzeile. Für eine Bildbreite von 30 cm sind dann 30 Grundelemente notwendig.
Der Pfeil 19 markiert den Ladungstransport in der CCD-Kette.
7 Patentansprüche
4 Figuren
4 Figuren
Leerseite
Claims (7)
- --'■ 312H94 IIP 70 4 7 OEPatentansprüche6>Λ/ Anordnung zum berührungslosen Messen von elektrischen Ladungsbildern (15), welche durch elektroradiographische Aufzeichnungsverfahren als Transsiissionsbilder auf einer Fotoleiterplatte (16) gespeichert sind, bei der das elektrische Ladungsbild (15) nach dem Effekt der Influenz abgetastet, verstärkt und auf einem Bildschirm ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet i daß eine Matrix von integrierten MQS-Halbleiterbauelementen (1,7) vorgesehen ist, welche mit einem Floating-Gate oder einem geschalteten Floating-Gate (13) mit Hilfe des Influenz-Effektes in der Lage sind, durch variable Leitfähigkeit den jeweiligen örtlichen Ladungszustand zu erkennen und gleichzeitig elektrisch zu verstärken. (Fig, 4)
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Sensor ein Feldeffekttransistor (1) mit kleiner Eingangskapazität vorgesehen ist, welcher in einer Source-Folger-Schaltung mit einem weiteren Transistor (7) betrieben wird und daß die Sensorausgänge (18) direkt mit einem Ladungsverschiebeelement (14) (CCD-Register) verbunden sind. (Fig. 4)
- 3· Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung in MOS-Doppel-Poly-Silizium-Technologie hergestellt ist.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskapazität des Sensortransistors (1) kleiner als 0,5 pF ist.
- 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein 2- oder 4-Phasen-CCD-Schieberegister (14) vorgesehen ist, auf das das Potential des Source-Sensor-Gebietes (6) durch ein getaktetes Transfergate (13) gegeben wird.-#- VPA SlP 70 4 7DE
- 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung der Aufladung der als Sensor wirkenden Gateelektrode (2) durch Leckströme der·Eingang mit einem Rücksetz-(Reset)-Transistor (4) geerdet ist.
- 7. Verwendung der Anordnung nach Anspruch 1 bis 6 zur zerstörungsfreien Erfassung von in Potoleiterplatten (16), vorzugsweise Selenplatten, bei elektroradiographisehen Aufzeichnungsverfahren erzeugten elektrischen Ladungsbildern (15) in der Röntgendiagnostik.
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