На базеЦентра «Перспективные технологии в микроэлектронике»Томского государственного университета разработаны три программных решения для повышения эффективности тестирования и обработки сигналов в сенсорах. Программы помогают улучшить качество и надежность считывающих устройств, которые центр ПТМ ТГУ разрабатывает для разных областей – от медицины и промышленности до научных исследований. В октябре ТГУ получил три патента, подтверждающих исключительное право университета на изобретения.
– Одна из программ предназначена для цифровой фильтрации импульсных сигналов, – объясняет научный сотрудник Центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУАнтон Тяжев. – Проще говоря, программа позволяет лучше выделить полезный сигнал на фоне помех, что важно для повышения информативности и точности измерений. Это может быть использовано в системах регистрации излучения, где нужно высокое быстродействие и высокое энергетическое разрешение.
Научный сотрудник Центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ Антон Тяжев
В малоканальных системах есть задачи, когда нужно посмотреть интенсивность излучения и спектральный состав. Если очень интенсивный поток, то есть кванты летят слишком быстро, то сектор иногда не определяется. В данном случае проблему решает программа, разработанная в ТГУ.
Второй патент получен на программу для построения амплитудного спектра сигналов сенсоров рентгеновского излучения в режиме реального времени. Этот IT-инструмент предназначен для рутинной оценки характеристик датчиков, в частности, эффективности сбора заряда.
Эффективность сбора заряда, по словам разработчиков, является аналогом коэффициента полезного действия сенсора. Она показывает, какую часть энергии, попавшей на сенсор, удается преобразовать в полезный сигнал. Чем выше эффективность сбора заряда, тем более качественным и эффективным является сенсор.
Следующий важный шаг в тестировании считывающих устройств – извлечение электрофизических характеристик материала сенсора. Для этого разработана программа, позволяющая определить произведение подвижности на время жизни носителей заряда – ключевой параметр для оценки качества и пригодности детекторного материала. Эта программа позволяет глубже изучить внутренние процессы в материале, выявить зависимости и взаимосвязи, необходимые для оптимизации характеристик сенсора.
Важно отметить, что, хотя аналогичные программы и существуют, решение ТГУ отличается удобством использования. Оно может быть установлено непосредственно на цифровой осциллограф, работающий под управлением операционной системы Windows, и обработка данных идет в режиме реального времени без использования дополнительного оборудования.
– Программа обрабатывает сигналы непосредственно с сенсора, после его оцифровки, – рассказывают разработчики. – Это позволяет анализировать интенсивность излучения и спектральный состав даже в условиях очень высокой скорости потока квантов.
Добавим, что Центр «Перспективные технологии в микроэлектронике» создан в ТГУ по инициативе профессора радиофизического факультетаОлега Толбанова. Научная группа под его руководством разработала детекторы, которые были инсталлированы в эксперимент на Большом адронном коллайдере (ЦЕРН), а также используются в источниках синхротронного излучения в США, Европе и Японии.
Кроме того, ученые Томского государственного университета и ИЯФ СО РАНсобрали и протестировалидля Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») первый координатный детектор на полупроводниках – GINTOS, способный выдерживать очень высокие потоки энергии. Им оснастят исследовательскую станцию для изучения быстропротекающих процессов. Строительство ЦКП «СКИФ» под Новосибирском – один из самых масштабных проектов в российской науке за последние десятилетия.
В настоящее время на базе Центра ПТМ ТГУ разрабатываются и производятся сенсоры, которые могут быть использованы в промышленном оборудовании, медицинской аппаратуре, например, МРТ, и на исследовательских установках.