Nobel-díj a digikameráért

2009.10.06. 18:18

Valójában csak egy fél: a 2009-es fizikai Nobel-díjat Charles K. Kao kapta az optikai szálért, illetve Willard S. Boyle és George E. Smith a képalkotó félvezető áramkörért, magyarul a CCD detektorért, még magyarabbul a digitális kameráért.

 

Boyle és Smith, a CCD megalkotói

 

Nem akarok mindenféle elcsépelt jelzőket használni, de a csillagászatban és űrkutatásban hihetetlen mértékű fejlődést eredményezett a digitális képrögzítés elterjedése. A nyolcvanas évekig gyakorlatilag a fotólemez volt az egyetlen detektor a távcsövek mögött, ami ugyanúgy működött, mint a Pajtás fényképezőgépekbe fűzött film (esetleg jobban), csak nem műanyag szalagra volt felhordva az emulzió, hanem nagy üveglapokra. Nehézkes volt a kezelése, nagy hűtőládákban kellett tárolni a felhasználás előtt, használat közben a vezetőtávcsőnél kellett lennie az észlelőnek, hogy a több perces-órás expozíció alatt a távcső pontatlan mozgását korrigálja, aztán elő kellett hívni sötétkamrában, és csak azután derült ki, megérte-e fagyoskodni mondjuk a hosszú januári éjszaka alatt. Ja és mindenféle elvi problémája is volt, alacsony volt a kvantumhatásfoka, azaz sok fényt kellett vele gyűjteni, a dinamikai tartomány nem volt a legjobb és nem is volt lineáris az érzékenysége.

Az űreszközök hasonló gondokkal küzdöttek. A korai szondákon komplett automata fotólabort építettek fel, a Földről elküldött űrszonda fotózott, előhívott majd beolvasott minden egyes képet, amíg a filmszalag tartott. Ha elfogyott, akkor nem volt tovább, ha valami elakadt, akkor sem volt tovább. A Föld körül keringő eszközök meg időnként lepottyantottak egy-egy filmkazettát.

 

 

Ezt váltotta fel a nyolcvanas évektől kezdve a CCD. Boyle és Smith a Bell Laboratóriumban dolgozták ki a CCD-t (Charge Coupled Device - töltéscsatolt eszköz) 1969-ben, először egydimenziós változatban (ilyen van pl. faxgépekben), majd 2D-ben is. A CCD-ben sok kis elektróda található fényérzékeny félvezetőbe ágyazva. A beérkező fotonok elektronokat gyűjtenek ki ebből a fotoelektromos jelenség segítségével (-> Nobel-díj Einsteinnek), ami elektronok mennyiségét megmérve megkapjuk, hogy az adott pixelre mennyi fény esett. Nyilvánvaló előnye a CCD-nek, hogy digitális, azaz egyből kiolvasható és tárolható a kép számítógépen, ergo egyből látjuk, hogy jó lett-e a felvétel. Linearitásban, kvantumhatásfokban verte a fotólemezt, az egyetlen kerékkötője sokáig kis mérete volt, a párszázszor párszáz pixeles érzékelők nem versenyezhettek egy 15x15 centis fotólemezzel. A '90-es évekre ezt is maga mögött hagyta a megapixeles érzékelők, illetve mozaikba rendezett csipek idején. Az SDSS egy további újítást is behozott, a drift-scan módot: nem mozgatják a távcsövet, hagyják, hogy a csillagok szépen vándoroljanak a Föld forgása szerint, csak magát a képet léptetik szép lassan az érzékelőn. Így egy csillagot addig mér a detektor, amíg az áthalad egyik végétől a másikig A végeredmény egy folyamatos, hosszú kép, egy csík lesz az égről.

A CCD még hosszú időre az uralkodó detektor lesz a látható (és a röntgentől a közeli infravörösig terjedő) fény rögzítésében. A díj pedig hasonlóságokat mutat Penzias és Wilsonéra (szintén Bell Labs!) a CMB detektálásával: nem csillagászati kutatás eredménye lett a csillagászat nagy felforgatója.

 

A Sloan Digital Sky Survey fő detektora, 30 darab 2kx2k detektor, ~120 megapixel. Manapság már a gigapixeles tervek a menők.

 

Szerző: lacalaca

Szólj hozzá!

Címkék: nobel ccd

A bejegyzés trackback címe:

https://cydonia.blog.hu/api/trackback/id/tr691432270

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.
süti beállítások módosítása