Wyprodukowane w Europie urządzenia obrazujące CMOS
Matryce światłoczułe przekształcają światło rejestrowane podczas misji związanych z obserwacją Ziemi i eksploracją planet na sygnał cyfrowy, który po przetworzeniu pozwala na odtworzenie obrazu. Od pewnego czasu podejmowane są próby wykorzystania technologii komplementarnych struktur metal-tlenek-półprzewodnik (CMOS) w tych zastosowaniach. Zarówno Europejska Agencja Kosmiczna (ESA), jak i Komisja Europejska dostrzegają potrzebę opracowania nadających się do zastosowania w kosmosie matryc CMOS (CIS), wytwarzanych wyłącznie w oparciu o europejskie zasoby produkcyjne. Naukowcy rozpoczęli realizację projektu EUROCIS (Platform for European CMOS imagers), finansowanego ze środków UE, który ma doprowadzić do realizacji tego celu. Do niedawna matryce światłoczułe były oparte o technologie przyrządów ze sprzężeniem ładunkowym, dostępnych w Europie. Naukowcy określili projekt CIS odpowiadający wyśrubowanym wymaganiom dotyczącym zastosowań kosmicznych i odporny na ekstremalne warunki panujące w przestrzeni kosmicznej. Kluczem do sukcesu była pasywacja części tylnej przy pomocy wygrzewania laserowego. Przeprowadzono liczne eksperymenty na pojeździe testowym, zawierającym fotodiody o różnej wielkości, aby określić optymalne warunki dla zwiększenia stabilności chemicznej płytek krzemowych. Zespół ocenił również zastosowanie powłok końcowych w celu zmniejszenia odbić i zmaksymalizowania przenoszenia na powierzchniach krzemowych. Aby poddać walidacji nową konstrukcję, wytworzono jej komponenty oraz zbudowano i przetestowano próbne CIS. Wśród testowanych urządzeń znalazł się elektryczny i optyczny naziemny sprzęt wspomagający. Zadaniem tego pierwszego było zapewnienie zasilania dla czujnika oraz odczyt sygnału analogowego, natomiast drugi dostarczał bodźców optycznych z różnych źródeł, w zależności od mierzonych parametrów. Przeprowadzono także testy wibracyjne. Dzięki wykorzystaniu nowoczesnej infrastruktury i wspólnej wiedzy uczestnicy projektu EUROCIS zaproponowali innowacyjne koncepcje oparte na prototypowaniu i produkcji na małą skalę. Nowe CIS mogą znaleźć też zastosowanie w obrazowaniu medycznym i w sektorze bezpieczeństwa.
Słowa kluczowe
Systemy obrazowania, przemysł kosmiczny, struktura komplementarna metal-tlenek-półprzewodnik, matryca światłoczuła
