DE1944736C

DE1944736C - IR-sensitive MOS receiver with variable spectral sensitivity

Info

Publication number: DE1944736C
Authority: DE
Inventors: Kiichi Tokorozawa Komatsubara (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Publication date: 1971-12-02

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur spektra- eine Einrichtung zur Kühlung der Elementplatte aiii len Erfassung von Infrarotstrahlung durch Verwendung eine solche Temperatur, daß die Elemente scharfeThe invention relates to a device for spectra a device for cooling the element plate aiii len detection of infrared radiation by using a temperature such that the elements become sharp

dei phoroelektrischen Konversion eines MOS-LIe- Inframtabsorptionskarten infolge Resonanzelektro-the phoroelectric conversion of a MOS-LIe infrared absorption map as a result of resonance electro-

menti, insbesondere ein Infrarotspektrometer mit neniibergängen zwischen quantisierten Energieniveausmenti, in particular an infrared spectrometer with transitions between quantized energy levels

llochgeschwindigkeitsahtastung. 5 in den Inversionsschichten der Elemente aufweisen;hole speed probing. 5 in the inversion layers of the elements;

LIm das Spektrum von Infrarotstrahlung mit hoher durch eine Einrichtung zur Leitung von Infrarot-Geschwindigkeit in einem großen Wellenlängen- strahlung auf die Elemenlplatte, um die p.iotoelekbereich zu analysieren, wird bereits ein Abtastinfrarot- trische Konversion zwischen der Infrarotstrahlung spektrometer verwendet, in dem ein Prisma oder Gitter und den Kanalstiömen der Elemente über die Regedreht wird. Bei einer derartigen Einrichtung, in der io sonanzelektronenübrrgänge zu verursachen; und durch das Dibpersionselement mechanisch schwingt, kann eine an die Elementpli-tte angeschlossene elektrische die Abtastgeschwindigkeit nicht sehr hoch gemacht Schaltung mit einer Einrichtung zum Zuordnen und werden, so daß sie auf höchstens einige 10 Hz oder Anlegen einer Anzahl von Gatterspannungen an die weniger beschränkt ist. Elemente, so daß die Elemente in eine Anzahl vonLIm the spectrum of infrared radiation at high speed through a device for directing infrared in a large wavelength radiation on the element plate in order to reach the p.iotoelekbereich to analyze, a scanning infrared conversion between the infrared radiation is already performed Spectrometer is used in which a prism or grating and the channel currents of the elements are rotated over the direction will. In such a device to cause sonance electron transitions in the io; and through the dispersion element vibrates mechanically, an electrical one connected to the element split can be the scanning speed is not made very high circuit with a device for mapping and so that they are limited to a few tens of Hz or a number of gate voltages applied to the is less restricted. Elements, so that the elements in a number of

Fs ist ferner eine Einrichtung bekannt, die einen 15 Gruppen mit unterschiedlichen Infrarotabsorptions-Fs a device is also known that a 15 groups with different infrared absorption

BandclLktronenübergang in einem Halbleiter bei kantenwcllenlängeii unterteilt sind, mit einer Lin-Band electron transition in a semiconductor are divided at edge lengthii, with a line

InfraivibestrahluPti ausnutzt. Bei dieser Einrichtung richtung zur Korrektur eines aus dem Kanalstrom desExploits infraivi irradiation. In this device direction to correct one from the channel current of the

wird beispielsweisi die Infrarotstrahlung spektral- zu jeder Gruppe gehörenden Elements gewonnenenfor example, the infrared radiation is obtained spectrally for each group belonging element

mäßig erfaßt, indem ein hoher hydrostatischer Druck Signals, um die Abhängigkeit der photoelektrischenmoderately detected by a high hydrostatic pressure signal to the dependence of the photoelectric

auf einen Halbleiter ausgeübt wird, um die Infrarot- ao Konversion von der Gatierspannung zu kompen-is exerted on a semiconductor in order to compensate for the infrared ao conversion of the gate voltage

absorpionskante entsprechend dem ausgeübter. Druck sieren, mil einer Einrichtung zur Gewinnung einesabsorption edge corresponding to the exercised. Pressure sate, with a device for obtaining a

zu variieren. In einer derartigen Einrichtung ist natur- Diffcrenzsignals aus den Signalen von zwei Gruppento vary. In such a device there is a natural difference signal from the signals of two groups

gemäß eine Hochgeschwindigkeitsabtastung nur mit benachbarten Absorptionskantenwellenlängen, umaccording to a high speed scan with only adjacent absorption edge wavelengths, µm

schwierig zu erreichen. Entsprechend dem bekannten ein Signal entsprechend der Infrarotintensität in demdifficult to get to. According to the known, a signal corresponding to the infrared intensity in the

Stand der Technik ist es unmöglich, eine schnelle 35 Bereich zwischen den benachbarten Absorptionskan-With the state of the art it is impossible to establish a rapid 35 area between the adjacent absorption channels.

AnJm.ng in der Intensilätsvcrtcilung von Infrarot- tenwcllenlän^cn zu erziebn, und mit einer Schaltein-Start to produce in the intensity variation of infrared wave length, and with a switch

Mrahlung zu '»erfolgen um! spektral zu erfassen. richtung zum aufeinanderfolgenden und wiederholtenRadiation to '»take place around! to capture spectrally. direction to successive and repeated

Es ist bereits vorschlagen worden (vgl. deutsche Anlegen der Differenzsignale und der Gatterspannun-It has already been proposed (see German application of the differential signals and the gate voltage

OffenleguniZN.schrift 1 907 919), ein" die photoelek- gen an einen Oszillographen., so da2 die Intensiiäis-OffenleguniZN.schrift 1 907 919), a "the photoelectrons to an oscillograph., So that the intensities

trische Konversion ausnutzende Einiichtung ;ui ver- 3·' verteilung der Infrarotstrahlung auf dem Schirm einerTrical conversion utilizing device; ui distribution of infrared radiation on the screen of a

wendei:. d. h. ein Infrarotspektromc' τ, das die Ab- Kathodenstrahlröhre erscheint.wendei :. d. H. an infrared spectrometer that appears from the cathode ray tube.

h.ingigkeit von quantisierten Energieniveaus in der Wenn Hochspannung an einem MOS-Elcmenti.e. the dependence of quantized energy levels in the high voltage at a MOS element

Inversionsschicht eine: MOS-Elements von der Gatter- angelegt wird, bei dem eine Oberfläche eines p-Halb-Inversion layer a: MOS element is applied from the gate, in which a surface of a p-half-

Kpannung ausnutzt. Dieses Spektrometer, das auf der leiterkörpers mit einer Metallschicht über eine zwi-Tension exploits. This spectrometer, which is on the conductor body with a metal layer over an intermediate

Tatsache beruht, daß die Absorptionskantenv.eilen- 35 schenliegende Isolierschicht so beschichtet ist, daß dieThe fact is that the insulating layer lying on the edge of the absorption edge is coated in such a way that the

länge von lnfrarotabsorplio·. infolge kesor.anzelek- Metallschicht positiv und der Halb/eiterkörper negativlength of infrared absorplio ·. as a result of the kesor.anzelek metal layer positive and the semi-pus negative

tronenubergängen zwischen den obenerwähnten isi, bammelt sich eine große Anzahl von £Jektronen antransitions between the above-mentioned isi, a large number of jectrons accumulates

Energieniveaus von der Gatterspannung abhängt, der Obeiilüche an, um eine sogenannte Inversions-Energy level depends on the gate voltage, the obeiiluche to a so-called inversion

tastet (ii·; Gatterspannung ab und differenziert gleich- schicht zu bilden. Die Dicke der Inversionsschicht ;siscans (ii ·; gate voltage and differentiates to form the same layer. The thickness of the inversion layer; si

zeilig den KanaLstrom synchron mit der Abtastung, 40 sein klein, nämlich größenordnungsmäßig gleich derline the channel stream synchronously with the scanning, 40 be small, namely on the order of magnitude equal to that

ίο daß ein großer Bereich von Infrarotstrahlung de-Breglie-Welicnlänge des Elektrons, und ein steiler ίο that a large range of infrared radiation de Breglie wavelength of the electron, and a steep one

spektral mit einer Abtastgeschwindigkeit von einiger Potentialgiadient ist in ihr vorhanden Aus diesemspectrally with a scanning speed of some potential energy is present in it for this

H)² kHz analysiert werden kann. Grund werden die Elektronenenergieniveaus i . eierH) ² kHz can be analyzed. The reason are the electron energy levels i. eggs

Diese- Spektrometer ist jedoch auf einige H)² kHz Inversionsschicht zum Innern des HalbleiterkörperHowever, this spectrometer is on some H) ² kHz inversion layer to the inside of the semiconductor body

in seiner Abtastgeschwindigkeit beschränkt, da es die 45 hin quantisiert.limited in its scanning speed, since it quantizes the 45.

UaUersp iimung abtastet, die an ein Element nut be- Da die Anzahl der angesammelten Elektronen vonUaUerspiimung scans, which is attached to an element only Since the number of accumulated electrons of

Irächtlicher Kapazität angelegt wild. der Gattcrspannung abhängt, hängt auch der Poten-Large capacity laid out wild. depends on the gate voltage, the potential

[•'erner zeigt das Spektrometer eine Hysterese bei tialgradicnt in der Inversionsschicht von der Gatter-[• 'erner the spectrometer shows a hysteresis at tialgradicnt in the inversion layer of the gate-

hohf.n Abtaslgeschwip Jigkeiten, da das Antasten der spannung ab. Entsprechend ändern sich die eben er··hohf.n Abtaslgeschwip Jitäten, since the probing of the voltage. The just he ··

ί jiittcrsp,inniing von einer Änderung der Anrihl der 5« wähnten qu:intisir;ien Energieniveaus mit der Gattei-ί jiittcrsp, inniing of a change in the number of 5 «mentioned qu: intisir; ien energy levels with the partner

Ladungslriigcr begleitet ist, die in der Inversionsschicht spannung, da diese quatitisierten Er.ergietiiveauj vomCharge transfer is accompanied by the voltage in the inversion layer, since this quatitized energy level from

itnp.L-sami.ielt sitvl. und die Ladungsträger, die in den PotcnliiilfirsdicHen abhängen.itnp.L-sami.ielt sitvl. and the charge carriers that depend in the potential walls.

Obcrflädicnnivea'.is zum Zeitpunkt der Wanderung Wenn ·:ιη rviOS-EIcment auf t-itie niedrigere Temper in der Inversionsschicht angesammelten Ladungs- peratui wie die von flüssigem Helium abgekühlt wird, träger eingefangen sind, haben eine relativ große 55 werde:! elic riuantisiertcn Energieniveaus scharf r> 111 Relaxationszeit. schmalen Linienbreiten, um eine Gruppe von deutlichObcrflädicnnivea'.is at the time of migration if ·: ιη rviOS-EIcment on t-itie lower temper charge peratui accumulated in the inversion layer such as that of liquid helium is cooled, carriers are trapped, have a relatively large 55 going to :! elic riuantized energy levels sharply r> 111 relaxation time. narrow line widths to make a group of clearly

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Empfän- diskreten Energieniveaus E₀, /T₁, E„ ... entsprechendIt is therefore the object of the invention to provide a sensible discrete energy level E ₀ , / T ₁ , E " ... correspondingly

ger zu schaffen, der Infrarotstrahlung eines großen der angelegten Gatterspatmung zu bilden.ger to create the infrared radiation of a large created gate respiration.

Wellenlängenbcreichs mit einer hohen Abtastgcschwin- Durch vom Erfinder vorgenommene versuche istWavelength range with a high scanning speed is through experiments carried out by the inventor

digkeit von einigen MHz spektral erfaßt. 60 festgestellt worden, daß bei Auffall von Inirarot-A speed of a few MHz is spectrally recorded. 60 has been found that when Auffall of Inirarot-

D-id'.irr.ii wird es möglich, ein einfaches Spcktro- strahlung auf eine Inversionsschicht mit einer der-D-id'.irr.ii it becomes possible to apply a simple Spcktro-radiation to an inversion layer with one of the

meter herzustellen, das leicht handzuhaben sowie riiuit artigen Gruppe von Encrgieniveaus die ElektronenTo produce a meter that is easy to use and a riiuit-like group of energy levels, the electrons

kostspielig ist. im Grundnivcau E_n auf ein höheres Niveau E₁ durchis costly. in the basic level E _n to a higher level E ₁

Ein IK-empfindlichcr MOS-Empfängcr mit ver- Infran'tphotonen angeregt werden, deren EnergieAn IK-sensitive MOS receiver can be excited with infrared photons whose energy

inderlichcr spektraler Empfindlichkeit ist gemäß der «5 größer ils die Energiedifferenz E₁ — E₀ is'., was vonWith respect to the different spectral sensitivity, the energy difference E ₁ - E ₀ is, according to FIG. 5, which is greater than that of

Filindung gekennzeichnet durch mindestens eine einer deutlichen Änderung des durch die Inversions·Filing characterized by at least one of a clear change in the inversion

Elemcntplatte, die eine große Anzahl von mit ihr schicht fließenden Kanalstroms begleitet ist.Element plate which is accompanied by a large number of channel currents flowing with it.

MOS-.Struktur-Elementcii trägt; durch Es ii| auch festgestellt worden, daß die WellenlängeMOS .Struktur-Elementcii carries; by It ii | also been found to be the wavelength

der Infpirolabsurptionskanle, die der Energiediffeieiiz /;'; h'_o entspricht, sich deutlich mit der Gatierspannung ändert.the Infpirolabsurptionskanle, which der Energiediffeiiz /; '; h ' _o , changes markedly with the gate voltage.

Die Erfindung macht von den then beschriebenen Phänomenen Gebrauch und schafft ein Spektrometer, bei dem Infrarotstrahlung gleichzeitig auf eine Anzahl von MOS-Elemenlen geworfen wird, an denen untereinander verschiedene Gatterspannungen angelegt sind, so daß sie unterschiedliche Absorptionskantenwellenlängen haben, und wobei die. Differenz /wischen den Kanalströmen von jedem Paar MOS-Llemente, deren Absorptionskantenwellenlängen etwas voneinander unterschiedlich sind, nacheinander erfaßt wird, um eine Intensitätsverteilung der auffallenden Infrarotstrahlung zu gewinnen.The invention makes use of the phenomena then described and creates a spectrometer, in which infrared radiation is thrown simultaneously onto a number of MOS elements, one below the other different gate voltages are applied so that they have different absorption edge wavelengths have, and where the. Difference / between the channel currents of each pair of MOS elements, whose absorption edge wavelengths are slightly different from each other are detected one after the other in order to obtain an intensity distribution of the incident infrared radiation.

Ein Ausführungsbeispic! der Erfindung soll an 1 land der Zeichnung näher erläutert werden. Ee zeigtAn execution example! of the invention is to 1 land the drawing will be explained in more detail. Ee shows

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht lies Aufbau* der in einem Ausführungsbc-ispiel gemäß der Erfindung verwendeten Elemente,F i g. 1 a perspective view of the structure * the elements used in an embodiment according to the invention,

F i g. 2 ein Schaltbild einer für das Ai-iJiihrungsbeispiei von F i g. ! verwendeten Schaltung.F i g. 2 a circuit diagram of a for the Ai-iJiihrungsbeispiei from F i g. ! circuit used.

F i g. 3 ein Schaltbild einer anderen elektrischen Schaltung, die für das Ausführungsbeispiel von F i g. 1 verwendet wird, undF i g. 3 is a circuit diagram of another electrical Circuit suitable for the embodiment of FIG. 1 is used, and

F i g. 4 einen Querschnitt, teilweise in Blockform, durch ein Ausführungsbeispie! gemäß der Ei findung.F i g. 4 shows a cross section, partly in block form, through an exemplary embodiment! according to the egg finding.

Es soll jetzt ein Ausfiihrungrbeiip'el U-sch; ionen werden, das eine¹ Elementplatte aus einer p-inSb·· K.iihtalhvaffel verwendet, auf der eine Anzahl MOS-I. leiiiente integriert ist.There is now to be an execution document U-sch; ions are used, the ¹ element plate made of a p-inSb ·· K.iihtalhvaffel, on which a number of MOS-I. leiiiente is integrated.

F ι g. I zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils tiiier Eiemrjntplaüe, die n-MOS-Elcmente ha', die ti .;::h eine Masken- und I'hoiowiden.iiin'ht'.viinik ;■■■.. dgl. hergestellt sind, im fcig.jnderi wird \ c. JtV₁ i.iüS-Flcmentcn das /-te Element ι betrat:.'■?.·.. Fig. Fig. I shows a perspective view of a part of the Eiemrjntplaüe, the n-MOS elements ha ', which are made ti.; :: h a mask and I'hoiowiden.iiin'ht'.viinik; ■■■ .. the like , in fcig.jnderi \ c. JtV ₁ i.iüS-Flcmentcn the / -th element ι entered :. '■?. · ..

Eine Aliiminiumschicht 3(i) ruht auf Uc■ I';;,IaII-■■*■■:! fff¹! I über eine is·: !!erschient 2(7), z.B. cifu SiIi-/!i'.rndioxydschicht, ν.Γ,ύ di"nt als Gitterelektrode des i ten Elements. Ein Zuieitungsdniht 4(;) auf der Waffe! 1 verbindet die Gatterelektroae 3(0 mit einem Anschluß 5(/). In an sich bekannter Weise sind eine Quellenelektrode 6(() und eine Senkenelektrode 9(/) «■η MOS-Eleinent angebracht wobei dit Qucllent !;:ktrode 6(;) un-i die Senkenelektiode 9(/) mit einer Sammelleitung 8 brv. einem Anschluß 11(/) über Zuleitungsdrähte 7(0 bzw. 10(/) verbunden sind.An aluminum layer 3 (i) rests on Uc ■ I ';;, IaII- ■■ * ■■ :! fff ¹ ! I over an is ·: !! appears 2 (7), e.g. cifu SiIi - /! I'.rndioxydschicht, ν.Γ, ύ di "nt as a grid electrode of the i th element. A lead wire 4 (;) on the weapon! 1 connects the gate electronics 3 (0 to a connection 5 (/). In a manner known per se, a source electrode 6 (() and a sink electrode 9 (/) «■ η MOS elements are attached where the source!;: Ctrode 6 ( ;) un-i the sink electiode 9 (/) are connected to a collecting line 8 brv. a connection 11 (/) via lead wires 7 (0 or 10 (/).

Andere Sammelleitungen 12 Iviinden sich an der entgegengesetzten Oberfläche der Kristallwaffel 1. Auffallende Infrarotstrahlung ist mit dem Hc-.ugsj'cichcn 13 versehen.Other manifolds 12 are found on the opposite surface of the crystal wafer 1. Striking infrared radiation is marked with the Hc-.ugsj'cichcn 13 provided.

Im folgenden sollen Ausfiihrungsbeispicle der an die } ' mentplatte anzuschließenden Schalii!"g und die iVbeitsweise des Elements erläutert werden:The following are examples of the implementation of the } 'ment plate to be connected Shalii! "g and the How the element works are explained:

'■' i g. 2 zeigt eine elektrische Schaltung, in der die ftn die Elemente Tiigelcgicn Gniiersp'inniingcn und lli!.· durch die Elemente (licßcnden Kanalströmc synchron und nacheinander mit vorbestimmten Zeitintcrvalien abgeleitet werden, wobei die Differenz zwischen den Kanalströmcn der Elemente zusmnmen mit den Gattcrspanming^n den Anschlüssen eines Oszillographen zugeführt wird.'■' i g. 2 shows an electrical circuit in which the ftn the elements Tiigelcgicn Gniiersp'inniingcn and lli!. · through the elements (licensing channel currents synchronously and sequentially derived with predetermined time intervals, the difference between the channel currents of the elements together with the gate clamps at the connections of a Oscilloscope is supplied.

Der Anschluß H(O der Elcmcritplattc, der mit der Senkenelektrode 9((' wie oben beschrieben verbunden ist, ist in Serie mit einer Qucllcn-Senken-Stromversorgung 13(0 ^l|nd einem Lastwiderstand 14(0 geschaltet, von denen tier Vrrbindurigspunkt 15(0 πι it einem UND-Glied I6(i) verbunden ist. UND-GlitdcrThe terminal H (O the Elcmcritplattc connected as described above with the drain electrode 9 (( 'is in series with a Qucllcn-sink current supply 13 (0 ^{l |} nd a load resistor 14 (0 switched from which animal Vrrbindurigspunkt 15 (0 πι it is connected to an AND element I6 (i) . AND element

16(i), ..., 16((), ..., 16(;/) werden nachemande wiederholt durch Giiitcrimpxise von einem Hing zähler 41 geöffnet, der durch Taktiinpulsu von emery Takiimpulsgenerator 42 betätigt wird16 (i), ..., 16 ((), ..., 16 (; /) are used after repeated by crimping a hing counter 41 opened, which is activated by clock pulse from emery Taki pulse generator 42 is operated

Die Ausgänge der UND-Glieder 16(7), ..., I6(// sind über ein ODER-Glied 18 mit einer verstärkenden korrij.'ieiend'*n und differenzierenden .Sduilt'iiig 4." verbunden. Da die UND-Glieder 16(1), ..., !<·(// nacheinander durch die.· Gatterimptihe wie oben he schrieben geöffnet werden, werden dir Kanalslröim der Elemente ebenfalls nacheinander der verstärken den, korrigierenden und differenzierenden Schaltung.· zugeführt, und diesel Vorgang wird periodisch wiederh./lt.The outputs of the AND gates 16 (7), ..., I6 (// are via an OR gate 18 with a reinforcing korrij.'ieiend '* n and differentiating .Sduilt'iiig 4. " connected. Since the AND gates 16 (1), ...,! <(// one after the other through the. · Gate series as above written to be opened, you will Kanalslröim of the elements also one after the other of the amplifying, correcting and differentiating circuit. and this process is periodically repeated / lt.

Wie noch genauer im i-in/ehicn hc.ichrieben werden soll, werden nacheinander geringfügig unterschiedliche Gatlerspannungen an die Elemente angelegt. Dit Differenz zwischen den GatkTspannungen fühn /l ein.'rn Unterschied zwischen den Atsorptionskiinteii der Elemente ebenso \v,' zu einem Unterschied zwischen den LichtempfmdÜLfikeiten der Elemente, die Infrarotstrahlung in Kanalströme umwandeln, sowie der Differenz zwischen den Vofströmen, d. h. den Ouiikeiströmen. die :ii Abwesenheit von iiuffüllcnueiü Licht fließen.As described in more detail in the i-in / ehicn hc.i. should, slightly different gate voltages are applied to the elements one after the other. Dit Difference between the gate voltages fühn / l a difference between the atsorption units of the elements also leads to a difference between the light sensitivity of the elements, convert the infrared radiation into channel currents, as well as the difference between the upstream flows, d. H. the Ouiikei rivers. the: ii absence of iiuffüllcnueiü Light flow.

Daii'iii die· Kanalstrom; genau der auffallenden Infrarotstrahlung entsprechen, muß der Kanalstrom jedes FU-mentes korrigiert v. rden, so daß die Beeinflussung durch Schwankungen der Lichtempfindlichkeit und des Dunkelstromes untetdriickt werden. Diese Kor^rek;ur wird in folgender Weise vorgenommen. Daii'iii the · channel stream; correspond exactly to the incident infrared radiation, the channel current of each FU-mentes must be corrected v. so that the influence of fluctuations in the sensitivity to light and the dark current are suppressed. This Cor ^r ek; ur is made in the following manner.

Der der Gaüerspannung entsprechende Dunkelstroih wird vom Kanalstrom subtrahiert, und der Rest wird düich die der Gitterspannung entsprechende Lichtempfindlichkeit dividiert (da eine Schaltung für diesen Zweck in der obenerwähntvn anhängigen P/itcntanmeldung beschrieben ist, soll diese Schaltung hier nicht genauer angegeben werden). Der so korrigierte Kanuistrom entspricht einem Integral der Komponenten der auffallenden Infrarotstrahlung üb<:r den Bereich von Wellenlängen, uic kin/er als die Absorptionskante sind.The dark straw corresponding to the Gaüer tension is subtracted from the channel current and the remainder becomes that corresponding to the grid voltage Light sensitivity divided (as a circuit for this purpose in the above-mentioned pending P / itcntanmeldung is described, this circuit is intended cannot be specified here). The canoe flow corrected in this way corresponds to an integral of the components the incident infrared radiation over the range of wavelengths, uic kin / er as the absorption edge are.

Daher entspricht die Differenz zwischen den korrigierten Kanalströmen von zwei Elementen, die belnchtarte Absorptionskanten haben, der Intensität der Infrarotstrahlung innerhalb des Wellenlängenbereichs zwischen den beiden Absorptionskantcnwellcnlängen. Hence the difference between the corrected Channel flows from two elements that belnchtarte Have absorption edges, the intensity of infrared radiation within the wavelength range between the two absorption edge wavelengths.

Dcra^rtige narheinander gewonnene Differenzen liefern die fntensitätsvertcjlung der auffallenden Infrarotstrahlung. DCRA ^r term narheinander differences gained deliver the fntensitätsvertcjlung the incident infrared radiation.

Wenn eine große Anzahl von Elementen auf der FlciTu; !!platte vorhanden ist und die gleiche Anzahl von Absorptionskantcnwellcnlängen verwendet werden kann, '.<ann die atii'cinandcrfcilgcnde Gewinnung von Differenzen wie eben beschrieben durch die Differentiation der überstrichenen Kanalströmc nach der Absorptionskantcnwellenlänge, d. h. der Gatterspannung, ersetzt werden.If a large number of items are on the FlciTu; !! plate exists and the same number of absorption edge wavelengths can be used can, '. <can the atii'cinandcriminatory extraction of differences as just described by the differentiation of the swept channel currents the absorption edge wavelength, d. H. the gate voltage.

Dic:.c Operation wird durch die verstärkende, korrigierende und differenzierende Scluiltung43 von F i g. 2 vorgenommen. Die Schaltung 43 hat einen solchen Aufbau, daß sie synchron zur Gatterspannung arbeitet, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Der Ausgang der Schaltung 4.1 ist mit dem Sigiialanschluß eines Oszillographen 44 verbinden, und Signale entsprechend der IniensitätsverteikiiiE der auffallenden InfrnmRfr.-ili-Dic: .c operation is supported by the reinforcing, corrective and differentiating cleavage43 of F i g. 2 made. The circuit 43 has such a structure that it is synchronous with the gate voltage works as shown in FIG. 2 is shown. The outcome of the Circuit 4.1 is connected to the signal connection of an oscilloscope 44 connect, and signals according to the IniensitätsverteikiiiE of the conspicuous InfrnmRfr.-ili-

lung werden nrclieinander und periodisch in den Absorplionskantenwellenlängen nacheinander undment are linearly and periodically in the absorption edge wavelengths one after the other and

Signalanschluß eingespeist. periodisch dem Signalanschluß des Oszillographen 44Signal connection fed in. periodically to the signal connection of the oscilloscope 44

Wi; bereits beschrieben wurde, entspricht die Gatter- zugeführt werden. Auf diese Weise wird die Infrarot-Wi; has already been described, corresponds to the gate-fed. In this way the infrared

spannung der Absorptiunskan.tenwellenlänge äqui- intensitätr-vertcilung iiher der Wellenlänge genau aufVoltage of the absorption channel wavelength equi-intensity distribution across the wavelength exactly

valerit zu der Differenz zwischen den Energieniveaus 5 dem Schirm d?r Kathodenstrahlröhre des Oszillo-valerit to the difference between the energy levels 5 the screen of the cathode ray tube of the oscilloscope

E₁ und E₀, diese Bemühung ist jedoch nicht linear. graphen 44 aufgezeichnet. E ₁ and E ₀ , however, this effort is not linear. graph 44 recorded.

In F i g. 2 ist ein Potentiometer 20 mit mehreren Eint anders verwertete Schaltung ist in F i g. 3In Fig. 2 is a potentiometer 20 with multiple inputs, the circuit used in a different way is shown in FIG. 3

Anschlüssen 19(1), ..., 19(0, ..., 19(/i) mit einer abgebildet.Connections 19 (1), ..., 19 (0, ..., 19 (/ i) are shown with one.

Gatterspannungsquelle 45 verbunden, wobei jeder Die Lichtem' Hnclli ' ^l'■■· i'u-iss Elements hängt nicht Λ'19ChlUH so eiugesLl.t ist, daß die Absorptior.skanttn- ;o nur von -> . r.-!r. .. _;! ..·,;. sondern auch von der wellenlänge jedes tiements um die gleiche Wellen- Zueilen St: . ·^; '■ ι·· ■■ ;■:'; ib. Dahc ka.sn die DiffelängendilT.rcnz ver-'-h _·^ΐι ist. Dar Anschluß 19(0 ist ren? /'viscli-' ■' ;..<i.^Tet«pnndlichkeiten von F.lemenmit dem Anschluß 5\<) avJ der Flementplattc zum ; n. an <ίίκ'-ιι u^i^rsrhiedliche Gatterspannungen anAnlegen einer Gatterspannung am /'-!en Element uau liegen, kompensiert weiden, indem die an den Elemcnmit einem UND-Glied 21(0 verbunden. UND Glieder «5 ^ten anliegende Quellen-Senken-Spannung eingestellt 21(/), ..., 2I(/i) sind mit dem Ringzähler41 verbun- wird. Wenn den Elementen durch diese Einstellung den, so daß der gleiche Gatterimpuls wie der in das die gleiche Lichtempfindlichkeit G verliehen wird, UND-Glied 16(/) eingespeiste dem UND-Glied 21 (/) wird der Kanalstrom lsd(i) des Men Elements dargezugeführt wird. Mit anderen Worten, die UND-Glie- stellt durch
der 16(/) und 21(0 werden gleichzeitig geöffnet. 20Gate voltage source 45 connected, each of which is connected to the light em 'Hnclli' ^l '■■ · i'u-iss elements does not depend Λ'19ChlUH so eiugesLl.t that the absorptior.kanttn-; o only from ->. r .-! r. .. _;! .. ·,;. but also on the wavelength of each element by the same wave- allocation St:. · ^; '■ ι ·· ■■; ■:'; ib. Dahc ka.sn the DiffelängendilT.rcnz ver -'- h _ · ^ ΐι is. The connection 19 (0 is ren? / 'Viscli-' ■ '; .. <i. ^T et «pnnditäten of F.lemen with the connection 5 \ <) avJ the Flementplatte to the; n. an <ίίκ'-ιι u ^ i ^ rsrhiedige gate voltages to apply a gate voltage to the / '-! en element are compensated by the fact that those connected to the elements with an AND element 21 (0. AND elements "5 ^{th are} applied Source-sink voltage set 21 (/), ..., 2I (/ i) are connected to the ring counter 41. If the elements are given the same light sensitivity G by this setting, the same gate pulse as the in the is, AND element 16 (/) is fed into the AND element 21 (/), the channel current lsd (i) of the menu element is shown. In other words, the AND element is through
the 16 (/) and 21 (0 are opened at the same time. 20

Die Ausgänge der UND-Glieder 21(1), ..., 21(n) ^l'J> The outputs of the AND gates 21 (1), ..., 21 (n) ^l 'J>

sind über ein ODER-Glied 22 mit der verstärkenden, fsd(i) ^ GJ f(X)dX + [Id + β {λ{ΐ) - λ nun}]
korrigierenden und differenzierenden Schaltung 43 ^Xmia
und dem Kippanschluß des Oszillographen 44 verbunden. Durch eine derartige Verbindung werden der 25 wobei /(A) und X min die Intensitätsverteilung der auf-Kanalstrom und die Gatterspannung des gleichen fallenden Infrarotstrahlung bzw. die minimale Wellen-Elements gleichzeitig in die differenzierende Schal- länge, X(i) die Absorptionskantcnwellenlänge, β ein tung43 ciigespeist, so daß die erwähnte Differentia- Koeffizient, der die Abhängigkeit des Dunkelstroms tion vorgenommen wird. Durch eine derartige Ver- von der Absorptionskantenwellenlänge darstellt, und bi.idung wird auch eine Folge von Gatterimpulsen 30 Id -}■ β {X(i) — X min] der Vor- oder Dunkelstrom des entsprechend einer Folge von Absorptionskanten- /-ten Elements bei Annahme, daß die Beziehung zwiwellenlängen mit der gleichen Wellenlängendifferenz sehen dem Dunkelstrom und der Absorptionswellennacheinander und periodisch dem Kippanschluß des länge linear ist, sind. Daher wird die Differenz zwi-Oszillographen 44 zugeführt, während Signale ent- sehen den Kanalströmen des /'-ten und (1 + l)-ten Eiesprechend der Infrarotintensität in der Nähe der 35 ments dargestellt durchare via an OR gate 22 with the reinforcing, fsd (i) ^ GJ f (X) dX + [Id + β {λ {ΐ) - λ nun}]
corrective and differentiating circuit 43 ^Xmia
and the tilt terminal of the oscilloscope 44 connected. Such a connection converts the 25 where / (A) and X min the intensity distribution of the on-channel current and the gate voltage of the same falling infrared radiation or the minimum wave element into the differentiating sound length, X (i) the absorption edge wavelength, β a device43 is fed so that the aforementioned differential coefficient, which determines the dependence of the dark current, is made. By such a variation of the absorption edge wavelength, and also a sequence of gate pulses 30 Id -} ■ β {X (i) - X min], the forward or dark current of the corresponding to a sequence of absorption edges Elements assuming that the relationship between wavelengths with the same wavelength difference see the dark current and absorption waves successively and periodically the toggle connection of the length is linear. Therefore, the difference between oscilloscope 44 is supplied, while signals result from the channel currents of the /'th and (1 + 1) -th represented by the infrared intensity in the vicinity of the 35 ments

A(- + I)A (- + I)

Isdd + 1) - Isd(i) = G [βλ)άλ + β{λ (/ 4 1) - λ(ΐ)} = Gf[Xi)Ak + βΑΧ, Isdd + 1) - Isd (i) = G [βλ) άλ + β {λ (/ 4 1) - λ (ΐ)} = Gf [Xi) Ak + βΑΧ,

λ',0λ ', 0

wobei Δ λ = Χ{ί 4- 1) — λ U) ist.where Δ λ = Χ {ί 4- 1) - λ U) .

Das heißt, die Differenz zwischen den beiden Kanal- bildeten gekoppelt ist. Die UND-Glieder 16(1), .... strömen ist gleich der Infrarotintensität der Wellen- 16(0, ···- 16(") werden nacheinander und periodisch Iängenkomponenten in der Nähe der Absorptions- wie in der Schaltung von F i g. 2 geöffnet. Die Auskantenwellenlänge des /-ten Elements, multipliziert 45 gänge der UND-Glieder 16(1), ..., 16(n) sind über mit einer Konstanten, und einem dazu addierten be- das ODER-Glied 18 und einen Verstärker 46 mi. dem stimmten Dunkelstromterm. Wenn also die Differen- Signalanschluß des Oszillographen 44 verbunden. 7en zwischen den Kanalströmen von je zwei Elementen Durch eine derartige Verbindung liefern Gattermit benachbarten Absorptionskanten nacheinander impulse vom Ringzähler 41, der durch die Impulse gewonnen werden, können die Intensitäten der 50 vom Taktimpulsgenerator 42 weitergeschaltet wird. Wellenlängenkomponenten der auffallenden Infrarot- nacheinander und periodisch die Differenzen zwischen Strahlung nacheinander erhalten werden. den Kanaiströmen von je zv/ei MOS-EIementen mitThat is, the difference between the two channels formed is coupled. The AND gates 16 (1), .... stream is equal to the infrared intensity of the waves- 16 (0, ··· - 16 (") become one after the other and periodically Length components in the vicinity of the absorption as in the circuit of FIG. 2 open. The edging wavelength of the / -th element, multiplied 45 turns of the AND gates 16 (1), ..., 16 (n) are over with a constant and an added to the OR gate 18 and an amplifier 46 mi. to the agreed dark current term. So when the differential signal terminal of the oscilloscope 44 is connected. 7s between the channel currents of two elements each. Through such a connection, Gattermit adjacent absorption edges successively pulses from the ring counter 41, which by the pulses are obtained, the intensities of the 50 is switched on by the clock pulse generator 42. Wavelength components of the incident infrared successively and periodically the differences between Radiation can be obtained one after the other. the channel currents from two / one MOS elements

F i g. 3 zeigt eine Schaltung für diesen Zweck. Der benachbarten Absorptionskanten an den Signal-Anschluß 11(/) an der Elementplatte ist in Serie mit anschluß des Oszillographen 44. In den KippanschluG einer regelbaren Quellen-Senken-Stromquelle 23{;) und 55 des Oszillographen 44 werden nacheinander und peridem Lastwiderstand 14 geschaltet. Die regelbaren odisch Gatterspannungen von einer Gatterspannungs-Quellen-Senken-Stromquellen 23(1), ..., 23((')_: .·., schallung ähnlich der von F i g. 2 eingespeist. Die 23(/() sind so eingestellt, daß alle MOS-EIemente die Impuisschaltung ist mit der Gatterspannungsschaltung gleiche Lichtempfindlichkeit haben. Der Verbindungs- und den Subtrahierern so verbunden, daß im Zeitpunkt 15(0 ist mit einem Anschluß eines Subtrahierers 60 punkt, zu dem die an einem bestimmten Element an-24(0 und der Verbindungspunkt 15(/4-1) für das gelegte Gatterspannung in den Kippanschluß des (;'4-l)-te Element mit dem anderen Anschluß des Oszillographen eingespeist wird, die Differenz zwischen Subtrahierers 24(0 verbunden. Daher wird die Diffe- den Kanalströmen des Elements und des benachbarter renz zwischen den Kanalströmen des /-ten und Elements dem Signalanschluß des Oszillographen zu-(/ I 1 )-ten Elements vom Ausgang des Subtrahierers 65 geführt wird. Daher wird die Intensitätsverteilung dei 24(0 abgenommen. Der Ausgang des Subtrahieren auffallenden Infrarotstrahlung auf dem Schirm dci 24(0 ist mit dem UND-Glied 16(0 verbunden, das mit Kathodenstrahlröhre des Oszillographen genau auf· einer Impulsschallung ähnlich der in F i g. 2 abge- gezeichnet.F i g. 3 shows a circuit for this purpose. The adjacent absorption edge to the signal connection 11 (/) on the element plate is in series with the connection of the oscilloscope 44. In the tilt connection of a controllable source-sink current source 23 (;) and 55 of the oscilloscope 44 are connected one after the other and peridem load resistor 14 . The adjustable gate voltages from a gate voltage source-sink current source 23 (1), ..., 23 ((') _:. ·., Sound similar to that of Fig. 2. The 23 (/ () are set so that all MOS elements, the pulse circuit and the gate voltage circuit, have the same light sensitivity -24 (0 and the connection point 15 (/ 4-1) for the applied gate voltage is fed into the toggle connection of the (; '4-l) -th element with the other connection of the oscilloscope, the difference between subtractor 24 (0 connected. Therefore, the difference between the channel currents of the element and the neighboring element between the channel currents of the / -th element and the signal connection of the oscilloscope to - (/ I 1) -th element is fed from the output of the subtracter 65. Therefore, the intensity distribution is dei 24 (0 down taken. The output of the subtracting incident infrared radiation on the screen dci 24 (0 is connected to the AND element 16 (0, which is drawn with the cathode ray tube of the oscilloscope precisely on an impulse sound similar to that in FIG.

In der vorangegangenen Beschreibung siiul elektrische Schaltungen angegeben worden, die die Intensilätsvcrtcilung der auffallenden Infrarotstrahlung auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre aufzeichnen. Ein« Schaltung zur kontinuierlichen Erfassung und Aufzeichnung der Intensität einer gewünschten Wcllenlängenkomponente allein kann leicht durch Abwandiiing der Schaltung von l·' i g 3 erhalten werden. ihdcm die Impulsschaltung mit den UND-GliedernIn the preceding description, we refer to electrical Circuits have been specified which change the intensity Record the incident infrared radiation on the screen of a cathode ray tube. A circuit for the continuous acquisition and recording of the intensity of a desired length component alone can easily be obtained by modifying the circuit of l · 'i g 3. ihdcm the pulse circuit with the AND gates

• und 7. ...,16(/i I) sowie 21(1) 21 (« M. den• and 7. ..., 16 (/ i I) and 21 (1) 21 («M. den

©DER-Glicdern 18 und 22. dem TaktimpulsgencialUr 22 und dem Rmg/ähler41 sowie der Oszillograph 44 weggelassen werden und dafür ein Umschalter© DER-Glicdern 18 and 22. das TaktimpulsgencialUr 22 and the Rmg / ähler41 as well as the oscillograph 44 can be omitted and a toggle switch instead

«wischen die Ausgänge der Subtrahieren 24(1) «Wipe the outputs of the subtract 24 (1)

l4(/» 1) und den Verstärker 46 eingesetzt und ferner <cr Ausgang ties Verstärkers 46 mit einem MeH- und An/cigeinslrumeni verbunden wird.14 (/ »1) and the amplifier 46 are used and further <cr output ties amplifier 46 with a MeH and An / cigeinslrumeni is connected.

I i g. 4 zeigt cm Ausführungsbeispiel gemäß der lirlinMiing im Querschnitt mit einem Blockschaltbild *cr elektrischen Schaltung. Tine Elcmentplattc 35 mit toOS-l lementen, die jeweils eine Isolierschicht 2(/). tine Gitterelektrode 3(0. eine Quellenelektrode 6(0 lind eine Senkenelektrode 9(0 haben, mit Anschlüssen 5(1) und 11(0 sowie Zuleitungsdrähten 4(0. 7(0- 8, l0(/) und 12 ist von einem Halter 25 getragen und in flüssigem Helium 28 eingebettet, das in einem Dcwai-¹ "icfäß 27 enthalten ist. das durch flüssigen Stickstoff 26 vor der Umgebungstemperatur abgeschirmt ist. Mit ilem Halter 25 ist ein Lichtkanal 29 gekuppelt, der einen Reflektor 30 und ein Lichtfilter 31 aufweist und einfallende Infrarotstrahlung 13 auf die Elemcntplalte 35 richtet. Der Reflektor 30 lenkt das einfallende Licht ab. während das I illcr 31 die Wellenlängen absorbiert, die kurzer als das obenerwähnte λ min sind. Um ferner spektral die Infrarotabsorption einer Probe messen zu können, die auf einer niedrigen oder einer beliebigen Temperatur gehalten wird, sind Probcnhaltcr 32 bzw. 33 am Halter 25 bzw. Lichtkanal 29 vorhanden. I i g. FIG. 4 shows an exemplary embodiment according to the LinlinMiing in cross section with a block diagram of the electrical circuit. Tine Elcmentplattc 35 with toOS-l elements, each with an insulating layer 2 (/). tine grid electrode 3 (0. have a source electrode 6 (0 and a sink electrode 9 (0, with connections 5 (1) and 11 (0 as well as lead wires 4 (0. 7 (0- 8, 10 (/) and 12 is from a Holder 25 carried and embedded in liquid helium 28 which is contained in a dcwai- ¹ "ic vessel 27 which is shielded from ambient temperature by liquid nitrogen 26. With this holder 25 a light channel 29 is coupled, which has a reflector 30 and a light filter 31 and directs incident infrared radiation 13 onto the element 35. The reflector 30 deflects the incident light, while the I illcr 31 absorbs the wavelengths which are shorter than the above-mentioned λ min . which is kept at a low temperature or at any desired temperature, sample holders 32 or 33 are provided on holder 25 or light channel 29.

Die Elementplatle 35 ist elektrisch an ein Kabel 34 von Zuleitungsdrähten angeschlossen, über die die Sammelleitungen 8 und 12 der Elementplatte 35 außerhalb des Kryostaten geerdet sind. Die Gruppe der Anschlüsse 5(0 und die Gruppe der Anschlüsse 11(0 sind an einen Gatterspannungskreis 47 bzw. eine Schaltung 48 einer Kanalstromquelle und eines Lastkreises angeschlossen. The element board 35 is electrically connected to a cable 34 connected by lead wires through which the collecting lines 8 and 12 of the element plate 35 outside of the cryostat are grounded. The group of connections 5 (0 and the group of terminals 11 (0 are connected to a gate voltage circuit 47 and a circuit 48 connected to a channel power source and a load circuit.

Line von der Kanalstromqucllen- und I.astkreis-Ichaltung48 stammende Signalspannung wird in eine Verstärkende, korrigierende und differenzierende Schaltung 43 synchron mit der entsprechenden Gatterspannung mittels eines Schaltkreises 49 eingespeist, und das Ausgangssignal der verstärkenden, korrigierenden und differenzierenden Schaltung 43 wird in den Signaljinschluß eines Oszillographen 44 eingespeist, während die Gatterspannungen dem Kippanschluß des Oszillographen zugeführt werden. Auf diese Weise wird die Intensitätsverteilung der auffallenden Infrarotstrahlung auf den Schirm der Kathodenstrahlröhre angezeigt. Line from the duct power source and branch circuit 48 The resulting signal voltage is passed into an amplifying, correcting and differentiating circuit 43 fed in synchronously with the corresponding gate voltage by means of a circuit 49, and that The output of the amplifying, correcting and differentiating circuit 43 becomes the signal terminal of an oscilloscope 44, while the gate voltages are fed to the tilting terminal of the oscilloscope are fed. In this way the intensity distribution of the incident infrared radiation displayed on the screen of the cathode ray tube.

Aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiclc der Erfindung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein Spektrometer geschafTen wird, bei dem Infrarotstrahlung auf die Inversionsschicht einer größeren Anzahl von integrierten MOS-Elementen gerichtet wird, an denen solche Cjaltcrspannungcn anliegen, daß die Infrarolabsorptionskantcn infolgeFrom the description of the preferred embodiment of the invention it can be seen that the invention provides a spectrometer the infrared radiation on the inversion layer of a large number of integrated MOS elements is directed, to which such Cjaltcrspanncn are applied that the infrared absorption edge as a result

in den lnversion>schichten zueinander unterschiedlich sind, wobei die Kanalslröme der Elemente die Inlcnsilätsvcrtcilung der Infrarotstrahlung mit Hilfe einer elektrischen Schaltung liefern.in the inversion> layers are different from one another, the Channel currents of the elements, the integration of infrared radiation with the help of an electrical Supply circuit.

Dabei wird wegen des Anlegens fester Gattcrspannungcn an die MOS-Elcmcnle und der aufeinanderfolgenden Gewinnung von Kanalströmcn der Elemente der ganze Wellenlängenbcrcich der auffallenden Infrarotstrahlung mit einer hohen GeschwindigkeitBecause of the application of fixed gate voltages to the MOS Elcmcnle and the successive Extraction of channel currents of the elements of the whole wavelength range of the striking ones Infrared radiation at a high speed

ι·) \oi\ einigen MIIz abgetastet. Daher kann durch kurzlebige Phänomene emittierte Infrarotstrahlung, z. B. von einer Explosion, leicht verfolgt und analysiert werdenι ·) \ oi \ some MIIz scanned. Therefore, infrared radiation emitted by short-lived phenomena, e.g. From an explosion, can be easily tracked and analyzed

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist du.· (intti'rspannung so eingestellt, daß die Absorptionskantenwcllenlängcn der Elemente gleiche WeI-lenianguKlifTerenzcn haben, um eine Inlcnsttälsvcrtcilung der Infrarotstrahlung über der Wellenlänge zu ergeben. Die Anschlüsse 19(0 des Potentiometers 20In the embodiments described above is you the elements have the same white-lenianguKlifterenzcn in order to increase the distribution of the infrared radiation over the wavelength result. The connections 19 (0 of the potentiometer 20

to können jedoch auch so eingestellt werden, daß die Wcllcnzahlen. die die reziproken Werte der Absorplionskantcnwcllenlänge darstellen, gleiche Abstände voneinander haben. Durch diese Einstellung kann ehe Inteiisitätsvcrtcilung der Infrarotstrahlung über der Wellcnzahl direkt auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre angezeigt werden. Durch die Erfindung können also verschiedene Arten von Intcnsilätsvcrteilungcn der Infrarotstrahlung direkt angezeigt werden. However, to can also be set so that the toilet numbers. which represent the reciprocal values of the absorption edge length are equally spaced from one another. With this setting, the gradient of the infrared radiation over the wave number can be displayed directly on the screen of a cathode ray tube. Various types of intensity distributions of the infrared radiation can thus be displayed directly by the invention.

Ferner haben, da die Elcmcntplatte auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt ist. die quantisicrten Energieniveaus in den Inversionsschichten der I Icmentc schmale Linienbreiten ebenso wie cmc geringe Energiedifferenz E₁- E₀. Infolgedessen hat jedes EIcment eine scharfe Absorptionskantc.Furthermore, since the element plate has cooled to a lower temperature. the quantized energy levels in the inversion layers of the Icmentc narrow line widths as well as cmc small energy difference E ₁ - E ₀ . As a result, every element has a sharp absorption edge.

Gegenwärtig können einige IfP bis K)¹ Ml)S-Elementc pro cm² leicht auf einer Elcmentplattc durch die Technik integrierter Schaltungen integriert werden. Daher kann durch eine solche Steuerung einer großen Anzahl von MOS-Elementen, die auf einer kleinen Elementplattc so integriert sind, daß ihre Absorptionskantenwellenlängen aufeinanderfolgend etwas unterschiedlich sind, eine hohe Auflösung erreicht werden. Eine derartige kleine Elementplatte mit einer ausreichenden Auflösung in einem großen Wcllenlängcnbereich hat den Vorteil, daß die Spektrometrie eines feinen Infrarotstrahls und die spektrale Erfassung der Infrarotabsorption durch einen sehr kleinen Bezirk einer Probe oder einer Mikroprobc ermöglicht werden.At present, some IfP to K) ¹ Ml) S elements per cm ² can easily be integrated on an element plate by means of the technology of integrated circuits. Therefore, by so controlling a large number of MOS elements integrated on a small element board so that their absorption edge wavelengths are successively slightly different, high resolution can be achieved. Such a small element plate having a sufficient resolution in a large wavelength range has the advantage that the spectrometry of a fine infrared ray and the spectral detection of infrared absorption by a very small area of a sample or a micro-sample are made possible.

Da die Llcmcntplattc eine große Anzahl Elemente aufweist, kann die Schaltung so vorgenommen werden, daß jede Gatterspannimg an mehreren Elementen angelegt wird, um die Lichtempfindlichkeit und die Nachweisgiciize zu erhöhen. Durch eine derartige Schaltung kann, wenn die Anzahl der Elemente auf der Elcmcntplatte geeignet gewählt ist, die Bclcuchtungsvcrteilung des auffallenden Lichts auf der Elementplattc kompensiert werden. Da feiner dasSince the Llcmcntplattc has a large number of elements, the circuit can be made so that each gate voltage is applied to several elements in order to reduce the light sensitivity and the Evidence to increase. By such a If the number of elements on the element plate is selected appropriately, the circuit can be used to distribute the cells of the incident light on the element plate can be compensated. Because that's fine

So Halbleitermaterial der Elementplattc gewöhnlich für Infrarotstrahlung transparent ist, ist leicht zu erreichen, daß die Infrarotstrahlung auf mehrere iibercinandergestapelte Elcmcntplattcn fällt, um auf diese Weise die Lichtempfindlichkeit und die Nachweisgrenze \on Infrarotstrahlung zu erhöhen.So element plate semiconductor material usually for Infrared radiation is transparent, it is easy to achieve that the infrared radiation is stacked on several Elcmcntplattecn falls in this way the photosensitivity and the detection limit \ on to increase infrared radiation.

Es soll auch darauf hingewiesen werden, daß die integrierte MOS-EIcmcnt-Plaltc leicht herzustellen und zu handhaben i>l. daher zu weniger SchwierigkeitenIt should also be noted that the integrated MOS-EIcmcnt-Plaltc easy to manufacture and to handle i> l. hence less trouble

109 ί 49'328109 ί 49,328

als die üblichen Dispcrsionselcmente wie Cjitter führt und iiuch billiger als diese ist.than the usual dispersion elements such as cjitter and it is also cheaper than this.

Claims

Patent claims:

1. IR-sensitive MOS receiver with changeable spectral sensitivity, characterized by at least one element plate (35), which has a large number of MOS structural elements integrated with it (Fig. 1) carries, through a device (28, 26) / ur cooling the element plate to such a temperature. that the elements have sharp infrared absorption edges due to resonance electron transitions between quantized energy levels in the inversion layers of the elements comprise: by means (29, 30, 31) for conducting infrared radiation on the element plate in order to carry out the photoelectric conversion between the infrared radiation and the channel currents of the elements to cause about the resonance electron transitions; and through one to the element plate Connected electrical 'circuit with a device (47) for assigning and creating a number of gate voltages to the EIemente, so that the elements in a number of Groups with different infrared absorption edge wavelengths are divided, with a device (43) for correcting one of the Channel current of the EIement belonging to each group signal obtained in order to determine the dependency to compensate for the photoelectric conversion of the gate voltage with a device (43) for obtaining a difference signal from the signals of two groups with adjacent absorption edge wavelengths, around a signal corresponding to the infrared intensity in the range between the adjacent absorption edge wavelengths to achieve, and with a switching device (49) for successive and repeated application of the difference signals and the Gate voltages to an oscilloscope (44), so that the intensity distribution of the infrared radiation appears on the screen of a cathode ray tube (Fig. 4).

2. Receiver according to claim 1, characterized in that a number of the element plates (35) is layered on top of each other so as to be permeable to infrared radiation.

3. Receiver according to claim 1, characterized in that the same gate voltage is one Number of elements assigned and applied to it, to the light sensitivity and Nachlveis border to increase.

4. Receiver according to claim 3, characterized in that that the elements to which the same gate voltage is applied. accordingly the light distribution of the infrared radiation are arranged on the element plate.

5. Receiver according to claim I, characterized in that the different gate voltages are set so that a sequence of Absorption wavelengths with the same WC length difference assigned to the groups so that the infrared spot is directly above the Wavelength is obtainable.

6. Receiver according to claim 1, characterized in that the different Gattcrspanntingen are set so that a sequence of absorption edge wavelengths with the same wavelength difference assigned to the groups so that the infrared spectrum is directly above the wavenumber is recoverable.

7. Receiver according to claim I, characterized in that the means for extraction a differential signal a differential circuit (43) for differentiating a sequence of having corrected signals according to the corresponding gate voltages (Fig. 4).

8. Receiver according to claim 1, characterized in that that the electrical circuit has a number of controllable source-sink power supplies (23 (1) 23 (/ i)] to correct the dependence of the photoelectric conversion on the gate voltage by regulating the source-sink voltages applied to the respective elements has (Fig. 3).

9. Receiver according to claim 8, characterized in that the means for extraction of a difference signal has a number of subtractors [24 (1), ..., 24 (n)] into each of the signals from two groups with an adjacent absorption edge length can be fed in (FIG. 3).

10. Receiver according to claim 1, characterized in that that the circuit has a number

logical members [16 (1) 16 (n P, 21 (1). ...,

21 (n -1), 18, 22] with a clock pulse generator (42, 41) are coupled so that high speed scanning is achieved (Fig. 3, 4).

11. Receiver according to claim 1, characterized in that that the element plate (35) consists of p-InSb (Fig. 3).

12. Receiver according to claim 1, characterized in that the means for conducting the infrared radiation on the element plate (35) is provided with sample holders (33, 31) to the Send infrared radiation through samples so that infrared absorption by the samples is spectrally measurable (Fig. 4).

13. Receiver according to claim 1, characterized in that instead of the switching device and the oscilloscope a switching device for selectively obtaining the difference signal and a device for detecting and recording the selected difference signal is provided, so that the infrared intensity can be measured continuously in a given wavelength range.

1 sheet of drawings