Sdílení poplatků - Charge sharing

Sdílení poplatků je účinek degradace signálu přenosem poplatků z jedné elektronické domény do druhé.

Sdílení náboje v detektorech záření polovodičů

V pixelovaném polovodiči detektory záření - jako počítání fotonů nebo detektory hybridních pixelů „sdílení náboje“ označuje šíření elektrických nábojů s negativním dopadem na kvalitu obrazu.

Vznik sdílení poplatků

V aktivní vrstvě detektoru fotonových detektorů jsou dopadající fotony převedeny na páry elektron-díra přes fotoelektrický efekt. Výsledný oblak náboje je urychlován směrem k elektronice odečtu pomocí zkreslení aplikovaného napětí. Kvůli tepelné energii a odpuzování v důsledku elektrických polí uvnitř takového zařízení se nábojový mrak rozptyluje a efektivně se zvětšuje v boční velikosti.^[1] U pixelových detektorů může tento efekt vést k detekci částí oblaku počátečního náboje v sousedních pixelech. Vzhledem k tomu, že se pravděpodobnost tohoto vzájemného hovoru zvyšuje směrem k okrajům pixelů, je výraznější u detektorů s menší velikostí pixelů.^[2] Kromě toho může fluorescence materiálu detektoru nad jeho hranou K vést k dalším nosičům náboje, které zvyšují účinek sdílení náboje. Zejména v detektorech počítání fotonů může sdílení náboje vést k chybám v počtu signálů.

Problémy se sdílením poplatků

Zejména v detektorech počítání fotonů je energie dopadajícího fotonu v korelaci s čistým součtem náboje v oblaku primárního náboje. Tento druh detektorů často používá prahové hodnoty, aby mohl působit nad určitou hladinu hluku, ale také rozlišovat dopadající fotony různých energií. Pokud určitá část mraku náboje difunduje do čtecí elektroniky sousedního pixelu, vede to k detekci dvou událostí s nižší energií než primární foton. Kromě toho, pokud je výsledný náboj v jednom z ovlivněných pixelů menší než prahová hodnota, událost se zahodí jako šum. Obecně to vede k podcenění energie dopadajících fotonů. Registrace jednoho dopadajícího fotonu v několika pixelech zhoršuje prostorové rozlišení, protože informace o primární interakci jsou rozmazané. Dále tento účinek vede ke zhoršení energetického rozlišení v důsledku obecného podcenění. Zejména v lékařských aplikacích sdílení náboje snižuje účinnost dávky, což znamená, že se snižuje užitečný podíl dopadající dávky pro zobrazovací aplikace.

Oprava sdílení poplatků

Existuje několik přístupů ke korekci sdílení poplatků.^[3] Jedním z přístupů je zanedbání všech událostí, kdy ve stejném časovém okně je odezva detektoru ve více než jednom odpovídajícím pixelu - což výrazně snižuje účinnost detektoru a omezuje možný maximální počet. Dalším přístupem je přidání nízké úrovně signálu korelovaných událostí v sousedních pixelech a přiřazení pixelu s největším signálem. Další korekční přístupy se v zásadě spoléhají na dekonvoluci v signální doméně, přičemž se bere v úvahu kalibrovaná odezva detektoru.

Sdílení poplatků v digitální elektronice

V digitální elektronice je sdílení poplatků nežádoucí integrita signálu jev pozorovaný nejčastěji v EU Domino logika rodina digitální obvody. Problém se sdílením náboje nastává, když je náboj, který je uložen na výstupním uzlu ve fázi před nabíjením, sdílen mezi výstupní nebo spojovací kapacity tranzistorů, které jsou ve fázi vyhodnocení. Sdílení poplatků může snížit úroveň výstupního napětí nebo dokonce způsobit chybnou hodnotu výstupu^[4]

Reference