Bildgebung mit DEPFET - Prof. Dr. Norbert Wermes - Universität Bonn

44 KAPITEL 3. DAS DEPFET PIXEL BIOSCOPE• Der Vorgang wird nun für die restlichen 63 Zeilen der Matrix wiederholt.• Entweder direkt im Anschluß oder nach einer einstellbaren Integrationszeit kannder nächste Auslesezyklus erfolgen.Die während der Integrationszeit in einem Pixel gesammelte Ladungsmenge ist proportionalzur Differenz des Signalstromes des (i+1)-ten Auslesezyklus und des Pedestalstromesdes i-ten Auslesezyklus. Die Ladungsmenge Q ges besteht aus Signalladungen Q sigund dem während der Integrationszeit integrierten Leckstrom Q Leck , so dass folgendeGleichung gilt:∆I = (I signal [i + 1] − I pedestal [i]) ∝ Q ges = Q sig + Q Leck (3.1)Bei solch einem Auslesezyklus können in den Pixeln einer Zeile nur in der Zeit keineSignale nachgewiesen werden, in der die Zeile gelöscht wird. Wie in Kapitel 4.4 genauerbeschrieben wird, liegt diese Totzeit in der Größenordnung von t tot ≈ 10µs. In Abhängigkeitvon der Integrationszeit (diese kann im Bereich ∆T ≈ 1 −100ms eingestellt werden,wobei die minimale Integrationszeit durch die Zeit gegeben ist, die benötigt wird, um alleZeilen der Matrix auszulesen) kann so ein Verhältnis von Aktiv- zu Totzeit von 10 2 : 1bis 10 4 : 1 erreicht werden 1 .Im Gegensatz hierzu wird die Totzeit größer, wenn alle Zeilen einer Matrix gleichzeitiggelöscht werden, wie dies in früheren Arbeiten teilweise der Fall war [Nee00a]. Dies liegtdaran, dass die Auslese einer Zeile und das Löschen der Zeile nicht mehr unmittelbaraufeinander folgen; in der dazwischen vergehenden Zeit können keine Signalladungengesammelt werden, so dass sich die Totzeit vergrößert. Dies ist in Abbildung 3.4 skizziert.Auf diesen globalen Löschmechanismus wird in dieser Arbeit nicht weiter eingegangen.3.3 Aufbau des DEPFET Pixel BioscopesIn Abbildung 3.5 ist das Blockschaltbild des DEPFET Bioscope Systems dargestellt. Dieeinzelnen Komponenten des Systems sollen hier kurz beschrieben werden:Das Hybrid (Abbildung 3.6) besteht aus einer Aluminiumoxid-Keramik, auf welche Leiterbahnenaus Silber-Palladium aufgebracht sind. Die 64×64 DEPFET Matrix ist in eineAussparung in der Keramik eingelassen; die Rückseite des Detektors ist frei zugänglich,so dass z.B. biologische Proben auf den Detektor gelegt werden können. Auf der rechtenSeite des Detektors befindet sich der Steuerchip SWITCHER, der die Gates der Transistorenansteuert und für das zeilenweise Ein- und Ausschalten der Matrixpixel sowie daszeilenweise Löschen über ihr Gate zuständig ist. Für den Fall, dass die Pixel nicht überdas Gate sondern über den Löschkontakt gelöscht werden, befindet sich auf der linken1 Für zukünftige Generationen von DEPFET Sensoren sind noch kürzere Löschdauern geplant, wodurchsich auch das Verhältnis zwischen Aktiv- und Totzeit weiter verbessert.