Начало div  FAQ  div  Поиск  div  Пользователи  div  Группы  div  Избранное  div  Регистрация  div  Вход 
Список форумов Microscopist.ru arrow ПЭМ (Железо) arrow Вопрос к DSIoffe про одноэлектронный детектор

Вопрос к DSIoffe про одноэлектронный детектор
На страницу 1, 2, 3, 4  След.
Начать новую тему   Ответить на темуОтветить
Автор Сообщение
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Чт 03 Март 2005 12:58    Заголовок сообщения: Вопрос к DSIoffe про одноэлектронный детектор Ответить с цитатой

Дискуссия по поводу ПЗС камер возбудила шевеление мозгов (или что там позади рта находится) и породила такой вопрос:
существуют ли двумерные детекторы электронов (фотонов), основанные на принципах иных, чем накопление заряда?
В частности приходит на ум такая мысль: а нельзя ли просто считать электроны с хорошим пространственным и временным разрешением? Что-то типа быстрого двумерного счетчика Гейгера....

В принципе ПЭМ - это одноэлектронный прибор: посчитано, что при нормальных токах пучка, расстояние между последовательными электронами в колонне составляет около 10 микрон, а плотности тока порядка сотен электронов в секунду на квадратный ангстрем - вполне счетная величина.
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
DSIoffe
Бывалый

Сообщения: 122
Зарегистрирован: 02.04.2004
Откуда: Санкт-Петербург
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 11:06    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
Дискуссия по поводу ПЗС камер возбудила шевеление мозгов (или что там позади рта находится)

Ой, спасибо за формулировку!
Цитата:
а нельзя ли просто считать электроны с хорошим пространственным и временным разрешением?

Есть такая штука: электронно-оптический преобразователь (ЭОП), по-забугорному - Image Intensifier. Мне вот эта ссылка нравится : http://www.bnti.ru/scripts/showart.asp?lvl=&tbl=&aid=490, хотя их вообще море, и по этим ключевым словам можно нарыть другие по вкусу. В двух словах: оно "умножает" свет, пришедший на входное окно, и на выходном окне видна "умноженная" картинка. Наверняка Вы о них слышали, они используются в приборах ночного видения.
Зная, сколько электронов и с какой вероятностью вырабатывается из данного количества входных электронов, можно примерно посчитать, сколько упало.
Но конечной целью мероприятия является всё-таки получение изображения? Тогда за ЭОП ставится матрица ПЗС с оптоволоконной шайбой, а к матрице приделывается камера. За бугром такие камеры часто называют ICCD camera.
Годится?

_________________
- Маманька!.. Штаны!.. Помочь пришей!.. В хате тишина. (C)
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail Посетить сайт автора ICQ Number
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 11:51    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Годится?

Нет Sad
Я с такими штуками работал. В конце 80-х на наш старый JEM-100 ребята из ИКАНа поставили такую систему, самопальную, с матрицей от подводной инфракрасной камеры Very Happy , откуда ЭОП выдрали - не знаю. Опять же на гатановской телекамере (622) стоит усилитель яркости.
Увидеть один электрон - не проблема, хорошие камеры сейчас без ЭОПов имеют сигнал/шум для одного электрона порядка 5, это я своими глазами видел.

Не годится, потому что принцип так и остался принципом ПЗС - копим электроны и с некоторой периодичностью считываем накопленные заряды.
Я предлагал не копить, а считать каждый электрон в момент его прилета. То есть прилетел электрон - появился элемент данных (x,y,t). Некоторое время покопили такие данные и можно усредненную картинку построить (x,y,<t>), можно временные срезы делать (x,y,<deltat>(t)) - видео с произвольной длительность кадра, можно усреднять, например, с компенсацией дрейфа.
Как идея?
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
injener
Дед

Сообщения: 3196
Зарегистрирован: 21.12.2004
Откуда: Московская область
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 12:21    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Я предлагал не копить, а считать каждый электрон в момент его прилета. То есть прилетел электрон - появился элемент данных (x,y,t). Некоторое время покопили такие данные

Извините, что вмешиваюсь, но копить все же или не копить? Если Вы хотите считать каждый электрон, то копить нельзя - нужно эти данные немедленно передавать на анализатор, а там уже строить картинки, диаграммы или все, что потребуется... В этом суть идеи?
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 12:43    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Если Вы хотите считать каждый электрон, то копить нельзя

Копить данные, а не заряды.
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
injener
Дед

Сообщения: 3196
Зарегистрирован: 21.12.2004
Откуда: Московская область
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 12:53    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Но пока Вы будете копить данные, налетят электроны, и Вы их не успеете зарегистрировать! Я бы все же данные передавал немедленно, т.е. с наиболее коротким временем, а копил бы их в другом месте.
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 15:08    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Но пока Вы будете копить данные, налетят электроны, и Вы их не успеете зарегистрировать! Я бы все же данные передавал немедленно, т.е. с наиболее коротким временем, а копил бы их в другом месте.

Так а я о чем? Как Вы предполагаете копить данные там, куда электроны прилетели? Туда компутер не вместится Mr. Green
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
injener
Дед

Сообщения: 3196
Зарегистрирован: 21.12.2004
Откуда: Московская область
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 15:23    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Так а я о чем?

Ну, извините! Не понял формулировки!
Цитата:

Туда компутер не вместится

Компутер не вместится, а какой-нибудь предварительный блок из одного-двух чипов вместится.
Смотря что называть компутером... Smile
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 15:34    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

а какой-нибудь предварительный блок из одного-двух чипов вместится.
Смотря что называть компутером...

Не, вряд ли даже это, речь же идет еще и о пространственном разрешении. То есть электрон будем ловить в клетку размером в 5-10 микрон и таких клеток плотно упакуем 1000х1000.
Не влезет компутер под каждую, только передатчик - пара проводков Mr. Green

Есть идеи, как такое организовать? Question
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Stirlitz
Бывалый

Сообщения: 61
Зарегистрирован: 13.01.2004
Откуда: Hermsdorf, Deutschland
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 15:47    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Ya konechno, izvinyayus'... Smile
No ne mogli by vy ob''yasnit' diletantu, chego Vy hotite etim dobit'sya? Ili Vy predpolagaete, chto absolyutno kazhdyj prishedshij na detektor elektron budet nesti poleznuyu informaciyu?
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 16:10    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Не понял?
Естественно каждый электрон несет свою порцию информации, как может быть бесполезный электрон? Но для интерпретации конечно нужна статистика.
Разница в двух подходах будет в следующем: ПЗС (да и подумав, я пришел к выводу, что любая известная мне двумерная регистрирующая среда) сохраняет пространственную информацию, но усредняет временнУю; тот подход, который мы обсуждаем, сохраняет и ту и ту.
Во многих случаях одна связана с другой, например объект меняется во времени, движется. В этом случае накопление в ПЗС дает смазываение. А имея полную (x,y,t) информацию в принципе можно попытаться определить закон движения (x,y)=f(t) и усреднить уже с этой поправкой - получится четкая картинка.
Это только один из примеров.
А мне так просто интересно, можно ли построить двумерные детекторы, основанные на других принципах. Может даже более простой прибор получится.
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
injener
Дед

Сообщения: 3196
Зарегистрирован: 21.12.2004
Откуда: Московская область
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 16:10    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

в клетку размером в 5-10 микрон и таких клеток плотно упакуем 1000х1000

Но ведь принято считать, что распределние электронов внутри пучка Гауссово, т.е. неравномерное. А если так, то как же сортировать-то их? При такой геометрии нет уверенности в том, что в одну ячейку в одно и то же время попадет только один электрон.
Мне бы видилась другая система - на входе перед регистрирующим устройством нужно поставить каллиматор. Например (первое, что пришло на ум), микроканальную пластину. Канал длинный, но малого диаметра. Т.е. "криволетящие" электроны будут резаться, а прямолетящие - нет. Что-то вроде каналирования. Если в сути идеи лежит регистрация КАЖДОГО электрона, то нужно подумать. А если нужно регистрировать ТОЛЬКО ОДИНОЧНЫЕ, то можно считать заряд, например. Если один - то регистрировать, а если больше, то отбрасывать эти данные... Shocked
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
DSIoffe
Бывалый

Сообщения: 122
Зарегистрирован: 02.04.2004
Откуда: Санкт-Петербург
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 16:18    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:
сигнал/шум для одного электрона порядка 5

Как же это? Шум в 1/5 электрона? Или это среднеквадратичное что-то?
Цитата:
Некоторое время покопили такие данные и можно усредненную картинку построить

То есть всё равно сначала накопили, а потом построили? Чем же камера не подходит? При глубине потенциальной ямы в 300 000 электронов можно долго копить.

_________________
- Маманька!.. Штаны!.. Помочь пришей!.. В хате тишина. (C)
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail Посетить сайт автора ICQ Number
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 16:40    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Но ведь принято считать, что распределние электронов внутри пучка Гауссово, т.е. неравномерное. А если так, то как же сортировать-то их? При такой геометрии нет уверенности в том, что в одну ячейку в одно и то же время попадет только один электрон.

Не понял? Распределение по чему? По углам? По энергиям? По плотности тока?
Не понял, зачем для регистрации электронов должен быть параллельный пучок? Sad

Речь идет именно про регистрацию КАЖДОГО электрона. Для этого мы, естественно, должны принять гипотезу о том, что электроны - это частицы и их в принципе можно считать. Mr. Green
Цитата:

в одно и то же время

А здесь мы должны принять гипотезу о том, что время неквантовано Mr. Green
В этом случае понятие абсолютной одновременности теряет смысл и будет определяться только мертвым временем детектора (временем на регистрацию одного события), поэтому я выше и писал "быстрый детектор".
Оценить быстроту можно наверное так:
задавшись соотношением сигнал/шум в одной ячейке достижимым за 1сек, допустим 1%, можно посчитать кол-во электронов для того потребное, в данном случае 10000 (по опыту, на экране это будет уже хорошая яркость, если эти 10000 электронов падают на 25х25 микрон - размер ячейки). Т.о. средний интервал прилета электронов в ячейку будет 1 десятитысячная секунды. Т.о. мертвое время должно быть порядка 1 миллисекунды или лучше, тогда вероятность прилета двух электронов в этот интервал будет достаточно мала, чтобы ей пренебречь.
Забавная вещь в том, что длительность экспозиции нас больше не волнует, можем копить хоть полчаса, потом вычислим дреф и усредним. Т.е. можно интенсивность снизить до 100 эл/сек (слабо различимо глазом на экране), тогда требования к скорострельности соответственно снижаются.
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 16:48    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Шум в 1/5 электрона?

Электрона на входе.
Это достигается за счет высокого квантового выхода люминофора. На сайте, который я Вам давал есть цифры.
Цитата:

То есть всё равно сначала накопили, а потом построили? Чем же камера не подходит? При глубине потенциальной ямы в 300 000 электронов можно долго копить.

Выше я уже написал, наверное, Вы не видели, когда постили.
И вообще вопрос не в подходящести. Просто интересно, возможны ли другие подходы.
Кто знает, что может дать дополнительная (временная) координата в данных с хорошим разрешением .....
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Serg
Бывалый

Сообщения: 204
Зарегистрирован: 19.01.2003
Откуда: Нижний Новгород
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 17:20    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Dusha писал(а):
Не понял?
А мне так просто интересно, можно ли построить двумерные детекторы, основанные на других принципах.


Построить можно, но легче от этого не будет. Например, японцы (Hamamatsu, так кажется они называются) делают резистивные детекторы - разрешение 60 мкм, есть еще гребенчатые, не лучше, - 100 мкм. А позади любой микроканалки все равно надо ставить ПЗС.
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 17:30    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

А если к примеру сделать что-то вроде счетчика Гейгера?
Протянуть перпендикулярно с некоторым зазором две системы проволочек, верняя под положительным потенциалом, нижняя под отрицательным , давление газа сделать небольшое, меньше паскаля надо, я думаю. Электрон пролетел - между соотв. проволочками разряд, время прилета - по переднему фронту импульса, координата - по пересечению.
Хотелось бы, конечно, что-то твердотельное и чтобы ячейки были независимые.
У описаной конструкции мертвое время должно быть в млн раз меньше, чем ранее приведенные оценки....
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
injener
Дед

Сообщения: 3196
Зарегистрирован: 21.12.2004
Откуда: Московская область
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 17:31    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Распределение по чему?

Ессно, по плотности. Мы же пытаемся мерять электроны поштучно.
Цитата:

100 эл/сек

Я думаю, что всяко-разно так снизить интенсивность невозможно. Если сначала у Вас было 10000 электронов, а вы взяли всего 1 процент от них то и количество информации будет резко уменьшено. Нет идеально "статичных" объектов в жизни... За 1 сек. много чего происходит с образцом. Следовательно, нужно ловить все электроны, а на каждый элемент матрицы или Вашей "клетки" приходит их целая куча, как Вы сами справедлливо заметили... Неувязочка-с... Neutral
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение Отправить e-mail
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 17:32    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

в млн раз меньше

Вру, всего в тысячу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Dusha
Дед

Сообщения: 2195
Зарегистрирован: 23.01.2003
СообщениеДобавлено: Пт 04 Март 2005 17:43    Заголовок сообщения: Ответить с цитатой

Цитата:

Я думаю, что всяко-разно так снизить интенсивность невозможно. Если сначала у Вас было 10000 электронов, а вы взяли всего 1 процент от них то и количество информации будет резко уменьшено. Нет идеально "статичных" объектов в жизни... За 1 сек. много чего происходит с образцом. Следовательно, нужно ловить все электроны, а на каждый элемент матрицы или Вашей "клетки" приходит их целая куча, как Вы сами справедлливо заметили... Неувязочка-с...

Не количество информации, а количество информации в единицу времени. Сигнал/шум изменится, кстати всего в 10 раз, т.е. станет 10%, что тоже неплохо. Речь шла об уменьшении освещенности образца, а не про отсечение лишних электронов.
Если считать, что с образцом много чего происходит за 1 сек, то смысла в 1 сек экспозициях, будь то ПЗС или пленка - нет. Они же усредняют за это время. А если интенсивность снизить в 100 раз, то по крайней мере температурные эффекты снизятся на много порядков (радиационные наверное от интенсивности не зависят, только от дозы), так что происходить с образцом станет намного меньше. Smile
То есть можно спокойно экспозицию увеличить в 100 раз и получить те же 10000 электронов, но с меньшими повреждениями объекта.
Да мы про "ловить все" и говорим. А куча - это слишком непределенно, я же выше привел оценки, где лежит грань между кучей и штукой.
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на темуОтветить
Страница 1 из 4 На страницу 1, 2, 3, 4  След.


о проекте || новости || публикации || оборудование || события
фотогалерея
|| форум || спонсоры || ссылки

©2002 - Microscopist.ru - портал микроскопистов
:главная :контакты :карта сайта :faq :помощь Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Powered by phpBB © 2001-2003 phpBB Group | Часовой пояс: GMT + 3