CCD エリアイメージセンサ S7030/S7031 シリーズ 裏面入射型 FFT-CCD S7030/S7031シリーズは 微弱光検出用に開発された計測用 FFT-CCDエリアイメージセンサです ビニング動作を行うことにより 受光面の高さ方向に長いリニアイメージセンサとして使用できるため 分光光度

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1 裏面入射型 FFT-CCD S73/S73シリーズは 微弱光検出用に開発された計測用 FFT-CCDエリアイメージセンサです ビニング動作を行うことにより 受光面の高さ方向に長いリニアイメージセンサとして使用できるため 分光光度計の検出器に適しています ビニング動作は 外部回路で信号をデジタル的に加算する従来の方法と比べると S/Nや信号処理速度において非常に優れています S73/S73シリーズは 低ノイズ 低暗電流 広ダイナミックレンジのため 蓄積時間を長くすることによって微弱光の検出が可能になります S73/S73シリーズの有効画素サイズは24 24 μmで 受光面サイズは2.288 (H).392 (V) mm 2 (52 58 画素 ) から (H) (V) mm 2 (24 25 画素 ) まで用意されています 特長 用途 常温型 : S73シリーズ 段電子冷却型 : S73シリーズ画素サイズ : μm ライン / ピクセルビニングが可能量子効率 : ピーク時 9% 以上広い感度波長範囲低読み出しノイズ広いダイナミックレンジ MPP 動作紫外感度が高く 紫外線照射に対して特性が安定 蛍光分光測光 ICP 工業製品の検査半導体検査 DNAシーケンサ微弱光検出 セレクションガイド 型名 冷却 全画素数 有効画素数 イメージサイズ [mm (H) mm (V)] S S 非冷却 S S S73-96S S73-97S 段電子冷却 S73-6S S73-7S 注 ) 2 段電子冷却型 (S732-6/-7) も対応が可能です ( 受注生産品 ) 適合マルチチャンネル検出器ヘッド C74 C74 浜松ホトニクス株式会社

2 構成 項目 S73 シリーズ S73 シリーズ 画素サイズ (H V) µm 垂直クロック 2 相 水平クロック 2 相 出力回路 段 MOSFET ソースフォロア パッケージ 24 ピンセラミック DIP ( 外形寸法図を参照 ) 窓材 石英ガラス 2 反射防止コーティングサファイア 3 : 仮付け窓タイプ ( 例 : S73-96N) も対応が可能です 2: 樹脂封止 3: 気密封止 絶対最大定格 (Ta=25 C) 項目 記号 Min. Typ. Max. 単位 動作温度 4 Topr C 保存温度 Tstg C 出力トランジスタドレイン電圧 VOD V リセットドレイン電圧 VRD V 垂直入力ソース電圧 VISV V 水平入力ソース電圧 VISH V 垂直入力ゲート電圧 VIGV, VIG2V V 水平入力ゲート電圧 VIGH, VIG2H V サミングゲート電圧 VSG V 出力ゲート電圧 VOG V リセットゲート電圧 VRG V トランスファーゲート電圧 VTG V 垂直シフトレジスタクロック電圧 VPV, VP2V V 水平シフトレジスタクロック電圧 VPH, VP2H V 注 ) 絶対最大定格を一瞬でも超えると 製品の品質を損なう恐れがあります 必ず絶対最大定格の範囲内で使用してください 4: パッケージ温度 (S73シリーズ) チップ温度 (S73シリーズ) 動作条件 (MPP モード, Ta=25 C) 項目 記号 Min. Typ. Max. 単位 出力トランジスタドレイン電圧 VOD V リセットドレイン電圧 VRD V 出力ゲート電圧 VOG 3 5 V 基板電圧 VSS - - V 垂直入力ソース VISV - VRD - V テストポイント 水平入力ソース VISH - VRD - V 垂直入力ゲート VIGV, VIG2V V 水平入力ゲート VIGH, VIG2H V 垂直シフトレジスタクロック電圧 High VPVH, VP2VH Low VPVL, VP2VL V 水平シフトレジスタクロック電圧 High VPHH, VP2HH Low VPHL, VP2HL V サミングゲート電圧 High VSGH Low VSGL V リセットゲート電圧 High VRGH Low VRGL V トランスファーゲート電圧 High VTGH Low VTGL V 外部負荷抵抗 RL kω 2

3 電気的特性 (Ta=25 C) 項目 記号 Min. Typ. Max. 単位 信号出力周波数 fc -.25 MHz S73* 垂直シフトレジスタ容量 S73*-97/-6 CPV, CP2V pf S73* 水平シフトレジスタ容量 S73*-96/-97 CPH, CP2H - S73*-6/ pf サミングゲート容量 CSG pf リセットゲート容量 CRG pf トランスファゲート容量 S73*-96/ CTG - S73*-6/ pf 電荷転送効率 5 CTE DC 出力レベル 6 Vout V 出力インピーダンス 6 Zo kω 消費電力 6 7 P mw 5: 飽和出力の半分のときに測定した 画素当たりの転送効率 6: 負荷抵抗により変わります (Typ. VOD=2 V, 負荷抵抗 =22 kω) 7: オンチップアンプと負荷抵抗を合わせた消費電力 電気的および光学的特性 ( 指定のない場合は Ta=25 C) 項目 記号 Min. Typ. Max. 単位 飽和出力電圧 Vsat - Fw CE - V 飽和電荷量 垂直 Fw 水平 ke - 変換効率 CE µv/e - 暗電流 9 (MPPモード) 25 C - DS C - e - /pixel/s 読み出しノイズ Nread e - rms ダイナミックレンジ ラインビニング Drange エリアスキャン 感度不均一性 2 PRNU - ±3 ± % 感度波長範囲 λ - 2 to - nm 白キズポイント欠陥 黒キズ キズ - クラスタ欠陥 コラム欠陥 : 直線性 =±.5% 9: 暗電流は温度が 5~7 C 上昇すると約 2 倍になります : 当社製デジタル CCD カメラ C488 を使用 (CDS 回路付 素子温度 : -4 C, 動作周波数 : 5 khz) : ダイナミックレンジ = 飽和電荷量 / 読み出しノイズ 2: LED 光 ( ピーク波長 : 56 nm) を用いて飽和出力の半分のときに測定 (peak to peak) = [%] 3: 白キズ冷却温度 C で 秒間蓄積したときに 暗電流が ke - を超える画素黒キズ平均出力画素に比べて感度が半分以下の画素 ( 測定条件 : 飽和電荷量の /2 の出力になる均一光 ) 4: 2~9 個の連続した画像欠陥 5: 個以上の連続した画像欠陥 3

4 分光感度特性 ( 窓なし時 )* 6 9 (Typ. Ta=25 C) CCD 8 7 (%) CCD (UV) CCD (nm) KMPDB58JB 6: 石英ガラスまたは反射防止コーティングサファイアの透過率特性により分光感度は低下します 窓材の分光透過特性 暗電流ー温度 (Typ. Ta=25 C) (Typ.) 9 (%) (nm) KMPDBJA ( C) KMPDB256JA 4

5 デバイス構造 ( 外形寸法図において上面からみた CCD チップ概念図 ) Thinning bevel V Thinning H 4-bevel 2 n 2 2 V=58, 22 H=52, n 4 6-bevel 6-bevel ) Si () Si KMPDC6JE 5

6 タイミングチャート ラインビニング ( ) PV Tpwv ( ) Tovr ( ) (bevel): S73*-96/ (bevel): S73*-97/-7 P2V, TG PH Tpwh, Tpws : S73*-96/-97 44: S73*-6/-7 P2H, SG RG Tpwr OS D D D2..D, S..S52, D.. D9 D2..D, S..S24, D..D9 D2 : S73*-96/-97 D2 : S73*-6/-7 KMPDC7JD 項目 記号 Min. Typ. Max. 単位 S73* PV, P2V, TG 7 パルス幅 S73*-97/-6 Tpwv µs S73* 上昇 / 下降時間 Tprv, Tpfv - - ns PH, P2H 7 上昇 / 下降時間 Tprh, Tpfh - - ns パルス幅 Tpwh ns デューティ比 % パルス幅 Tpws ns SG 上昇 / 下降時間 Tprs, Tpfs - - ns デューティ比 % RG パルス幅 Tpwr - - ns 上昇 / 下降時間 Tprr, Tpfr ns TG PH オーバーラップ時間 Tovr µs 7: 最大パルス振幅の5% のところに対称クロックパルスをオーバーラップさせてください 6

7 エリアスキャン : 大飽和電荷量モード ( ) PV Tpwv ( ) (bevel): S73*-96/ (bevel): S73*-97/ P2V, TG PH P2H, SG RG OS P2V, TG PH Tovr Tpwh, Tpws P2H, SG RG OS Tpwr D D2 D3 D4 S..S52 D8 D9 D2: S73*-96/-97 D5..D, S..S24, D..D7 : S73*-6/-7 KMPDC27JB 項目 記号 Min. Typ. Max. 単位 S73* PV, P2V, TG* 8 パルス幅 S73*-97/-6 Tpwv µs S73* 上昇 / 下降時間 Tprv, Tpfv - - ns PH, P2H* 8 上昇 / 下降時間 Tprh, Tpfh - - ns パルス幅 Tpwh ns デューティ比 % パルス幅 Tpws ns SG 上昇 / 下降時間 Tprs, Tpfs - - ns デューティ比 % RG パルス幅 Tpwr - - ns 上昇 / 下降時間 Tprr, Tpfr ns TG - PH オーバーラップ時間 Tovr µs 8: 最大パルス振幅の 5% のところに対称クロックパルスをオーバーラップさせてください 7

8 外形寸法図 ( 単位 : mm) S73-96/-97 S73-6/-7 6.3* 28.6* * A 22.4 ± ± ± ±.44 2 No. No ± ± ± ± S73-6: A=.392 S73-7: A= ± ± ± ±.49 (24 ).5 ±.5 * KMPDA47JF KMPDA46JF S73-96S/-97S 6.3* * A ± ±.3 8.2* A 22.4 ± ± ± ±.34 S73-96: A=.392 S73-97: A=2.928 (24 ).5 ±.5 * ± ± ±.3 No. 3. S73-96S: A=.392 S73-97S: A=2.928 (24 ).5 ± ± ± ± ±.68 * KMPDA48JH 8

9 S73-6S/-7S 28.6* * A ± ± ± ± ±.3 No. 3. S73-6S: A=.392 S73-7S: A= ± ± ± ±.68 (24 ).5 ±.5 * KMPDA49JI ピン接続 ピン S73シリーズ S73シリーズ 備考 No. 記号 機能 記号 機能 ( 標準動作 ) RD リセットドレイン RD リセットドレイン +2 V 2 OS 出力トランジスタソース OS 出力トランジスタソース RL=22 kω 3 OD 出力トランジスタドレイン OD 出力トランジスタドレイン +2 V 4 OG 出力ゲート OG 出力ゲート +3 V 5 SG サミングゲート SG サミングゲート P2Hと同タイミング P2H CCD 水平レジスタクロック -2 P2H CCD 水平レジスタクロック -2 9 PH CCD 水平レジスタクロック - PH CCD 水平レジスタクロック - IG2H テストポイント ( 水平入力ゲート-2) IG2H テストポイント ( 水平入力ゲート-2) -8 V IGH テストポイント ( 水平入力ゲート-) IGH テストポイント ( 水平入力ゲート-) -8 V 2 ISH テストポイント ( 水平入力ソース ) ISH テストポイント ( 水平入力ソース ) RDに接続 3 TG 9 トランスファーゲート TG 9 トランスファーゲート P2Vと同タイミング 4 P2V CCD 垂直レジスタクロック -2 P2V CCD 垂直レジスタクロック -2 5 PV CCD 垂直レジスタクロック - PV CCD 垂直レジスタクロック Th サーミスタ 7 - Th2 サーミスタ 8 - P- 電子冷却素子 (-) 9 - P+ 電子冷却素子 (+) 2 SS 基板 (GND) SS 基板 (GND) GND 2 ISV テストポイント ( 垂直入力ソース ) ISV テストポイント ( 垂直入力ソース ) RDに接続 22 IG2V テストポイント ( 垂直入力ゲート-2) IG2V テストポイント ( 垂直入力ゲート-2) -8 V 23 IGV テストポイント ( 垂直入力ゲート-) IGV テストポイント ( 垂直入力ゲート-) -8 V 24 RG リセットゲート RG リセットゲート 9: 垂直レジスタと水平レジスタ間の分離ゲート 標準動作ではTGにP2Vと同じパルスを入力してください 9

10 内蔵電子冷却素子の仕様 (Typ.) 項目 記号 条件 S73-96S/-97S S73-6S/-7S 単位 内部抵抗 Rint Ta=25 C Ω 最大電流 2 Imax Tc 2 =Th 22 =25 C.5 3. A 最大電圧 Vmax Tc 2 =Th 22 =25 C V 最大熱吸収 23 Qmax W 放熱側の最高温度 C 2: 電流値がImax 以上になると ジュール熱によって熱吸収率が低下し始めます この最大電流 Imaxは冷却器を損なわないためのしきい値 ではありませんので注意してください 電子冷却素子を保護し 安定した動作を維持するために 供給電流をこの最大電流の6% 以下に 設定してください 2: 電子冷却素子の冷却側の温度 22: 電子冷却素子の放熱側の温度 23: 最大電流をセンサに供給したときに 電子冷却素子に生じる温度差を補正する理論的な熱吸収レベルです S73-96S/-97S S73-6S/-7S 7 6 CCD (Typ. Ta=25 C) CCD (Typ. Ta=25 C) (V) CCD ( C) (V) CCD ( C) (A) (A) KMPDB78JA KMPDB79JA 内蔵温度センサの仕様 CCDチップと同じパッケージにサーミスタチップが内蔵されており 動作中のCCDチップ温度をモニタします このサーミスタの抵抗値と絶対温度の関係は次式で表されます MΩ RT = RT2 exp BT/ T2 (/T /T2) (Typ.) RT: 絶対温度 T [K] のときの抵抗値 RT2: 絶対温度 T2 [K] のときの抵抗値 BT/ T2: B 定数 [K] kω 使用しているサーミスタの特性は以下のとおりです R298= kω B298/323=345 K kω (K) KMPDBJB

11 使用上の注意 ( 静電対策 ) センサは 素手あるいは綿の手袋をはめて扱うようにしてください さらに 摩擦で生じる静電気によるダメージを避けるため 静電防止服やアース付きリストバンドを身に着けてセンサを取り扱ってください 静電気を帯びる可能性のある作業台やフロアの上にセンサを直接置かないでください 作業台や作業フロアには 静電気を放電させるためのアース線を接続してください センサを取り扱うピンセットやはんだごてなどの道具にもアースをとるようにしてください 上記の静電対策は必ずしもすべて行う必要はありません 発生する障害の程度に応じて対策を施してください 素子の冷却 昇温時の温度勾配速度 外付け冷却器で冷却する場合は 素子の冷却 昇温時の温度勾配速度を 5 K/ 分以下になるように設定してください 関連情報 注意事項 製品に関する注意事項とお願い イメージセンサ / 使用上の注意 技術情報 FFT- / 技術資料 イメージセンサ / 用語の解説 特長 マルチチャンネル検出ヘッド C74, C74 C74: S73シリーズ用 C74: S73シリーズ用エリアスキャンまたはラインビニング動作読み出し周波数 : 25 khz 読み出しノイズ : 2 e-rms DT=5 C (DT は冷却方法により異なります ) 入力 記号 定格値 印加電圧 VD VA+ VA- VA2 VD2 Vp VF +5 Vdc, 2 ma +5 Vdc, + ma -5 Vdc, - ma +24 Vdc, 3 ma +5 Vdc, 3 ma (C74) +5 Vdc, 2.5 A (C74) +2 Vdc, ma (C74) マスタースタート φms HCMOSロジックコンパチブル マスタークロック φmc HCMOSロジックコンパチブル, MHz

12 マルチチャンネル検出器ヘッド用コントローラ C7557- 特長 マルチチャンネル検出器ヘッドの制御とデータ収集を行うためのコントローラ 付属のソフトウェアを使用することにより USB インターフェースを通して簡易に制御およびデータ収集が可能 接続図 * AC ( 24 V, C7557- ) Trig. (C7557-) USB (C7557-) + C7557- PC (USB 2./3.) [Windows 7 (32-bit, 64-bit)/ Windows 8 (64-bit)/ Windows 8. (64-bit)] * KACCC42JD 2

13 関連情報 注意事項 製品に関する注意事項とお願い 安全上の注意 イメージセンサ / 使用上の注意 技術情報 イメージセンサ / 用語の説明 本資料の記載内容は 平成 3 年 4 月現在のものです Cat. No. KMPD23J2 Apr. 29 DN 3