圖像傳感器常見參數(shù)解讀，美國防部被禁止向中企采購電池

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傳感新品

【濟南大學：研發(fā)雙重放大電化學發(fā)光免疫分析傳感器檢測CA19-9！】

近日， 濟南大學魏琴和范大偉 以三元化合物CdSSe納米粒子為發(fā)光體，構建了一種超靈敏檢測CA19-9的電化學發(fā)光免疫傳感器。免疫傳感器采用Cu 2 S和金摻雜的三氧化二銦(Au-In 2 O 3 )納米立方體作為核心作用加速器，實現(xiàn)雙重擴增策略。所構建的免疫傳感器具有較寬的線性范圍(100 μU mL -1 至100 μU mL -1 )和80 μU mL -1 的低檢測限，表明其在CA19-9的靈敏檢測中具有較高的潛力和實用價值。

研究要點

要點1. 作者使用模板法制備了In 2 O 3 納米立方體作為ECL陰極共反應劑促進劑。在制備過程中，以單寧酸為模板，引入AuCl 4 - ，成功合成了Au-In 2 O 3 材料。在納米立方體表面摻雜Au納米粒子消除了對涉及用Au納米粒子固定抗體的傳統(tǒng)步驟的需要，從而產生了更堅固的抗體附著和增強的免疫傳感器的靈敏度。

要點2. 作者選擇具有大表面積的六邊形楓葉形Cu 2 S作為模板，使用水熱法在其表面原位生長三元金屬化合物CdSSe納米晶體。Cu 2 S的存在不僅抑制了CdSSe納米顆粒的聚集以降低其表面能，而且作為ECL陰極共反應促進劑，促進了SO 4 ? - 的產生，增強CdSSe的ECL信號。

要點3. 所構建的免疫傳感器具有較寬的線性范圍(100 μU mL -1 至100 μU mL -1 )和80 μU mL -1 的低檢測限，表明其在CA19-9的靈敏檢測中具有較高的潛力和實用價值。

研究圖文

圖1.（A）Cu 2 S/CdSSe的原位合成和（B）ECL免疫傳感器的構建過程。

圖2.（A）CdSSe的XRD。（B）Cu 2 S、CdSSe和Cu 2 S/CdSSe的XRD。（C）XPS測量光譜、（D）S 2p、（E）Se 3d和（F）Cd 3d XPS。

圖3. Cu 2 S（A）、CdSSe NPs（D）和Au-In 2 O 3 （F）的SEM。（B，C）Cu 2 S/CdSSe的TEM。（E）Cu 2 S/CdSSe的HRTEM。

圖4.（A）Cu 2 S修飾的電極在5.0 mmol L -1 的[Fe(CN) 6 ] 4-/3- 中，在掃描速率為25-225 mV s -1 的范圍內的CV和線性關系。（B）Cu 2 S和Cu 2 S修飾的電極在40 mmol L -1 PBS中的CV。（C）不同條件下的ECL強度：（a）GCE/Cu 2 S/CdSSe/Au-In 2 O 3 ，（b）GCE/Cu 2 S/CdSSe，（C）GCE/CdSSe，（d）GCE/Cu 2 S和（e）GCE在含有40 mM K 2 S 2 O 8 的PBS(pH 7.4)中和（f）GCE/Cu 2 S/CdSSe和(g) GCE/CdSSe在不含K 2 S 2 O 8 的PBS(pH 7.4)中。（D）ECL系統(tǒng)詳細發(fā)光過程中的電子轉移示意圖。

圖5.（A）所構建的用于CA19-9檢測的免疫傳感器在寬濃度范圍(0.0001-100 U mL -1 )下的相應ECL強度-時間曲線和（B）校準曲線。（C）免疫傳感器在11次連續(xù)循環(huán)電位掃描下的ECL強度穩(wěn)定性。（D）免疫傳感器的特異性實驗在不同干擾物質的存在下進行，包括神經元特異性烯醇化酶(NSE)、癌胚抗原(CEA)和Cyfra21-1。（E）七種不同電極的重復性。（F）連續(xù)儲存7天的免疫傳感器的ECL強度。

文獻詳情

傳感動態(tài)

【共進微和西安電子科大共建"傳感器與汽車電子封測關鍵技術聯(lián)合實驗室"正式揭牌】

2024年1月19日，共進微電子和西安電子科技大學共建的"傳感器與汽車電子封測關鍵技術聯(lián)合實驗室"正式揭牌，該實驗室旨在促進封測領域的科研合作，推動封測技術的創(chuàng)新和產業(yè)的發(fā)展。同時，西安電子科技大學博士生導師、封裝系首任主任田文超教授也將擔任共進微電子首席科學家。

封裝測試在傳感器和汽車電子芯片性能和可靠性方面扮演著至關重要的角色。聯(lián)合實驗室將在傳感器與汽車電子芯片的相關結構設計、材料研究、應力、熱、電磁仿真和可靠性驗證等方面展開合作。此外，聯(lián)合實驗室還將成為為學生提供實習和培訓機會的平臺，促進人才培養(yǎng)和技術交流。

共進微電子總經理張文燕表示：“共進微電子一直致力于封測技術的研發(fā)與創(chuàng)新，而西安電子科技大學在封裝領域具有豐富的研究經驗和優(yōu)秀的學術背景。通過合作，我們期待能夠取得更多突破性的研究成果，并將其應用于實際生產中?！?/p>

西安電子科技大學田文超教授也表示：“西安電子科技大學的封裝專業(yè)是2009年國家首批電子封裝技術本科專業(yè)，同時也是全國唯一的電子封裝類國家級特色專業(yè)。通過與共進微電子建立聯(lián)合實驗室，我們將充分發(fā)揮雙方的優(yōu)勢，推動封裝技術的創(chuàng)新，促進企業(yè)技術進步和生產力提升?！?/p>

未來，共進微電子將充分利用聯(lián)合實驗室的優(yōu)勢，夯實并增強共進微電子在傳感器與汽車電子芯片的封裝能力，為客戶提供高質量的封測一體化服務！

【大灣區(qū)智能傳感器工程中心即將成立】

為服務大灣區(qū)智能制造升級，聚集傳感器產業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)，這一全新平臺將助推大灣區(qū)智能傳感器產業(yè)協(xié)同發(fā)展。記者今日從松山湖材料實驗室獲悉，首屆大灣區(qū)智能傳感工程技術研討會暨大灣區(qū)智能傳感器工程中心成立大會，將于本月23至24日在位于東莞松山湖科學城的松山湖材料實驗室舉行，屆時該領域的國內外專家、企業(yè)家將深度探討智能傳感器技術和產業(yè)發(fā)展趨勢，并進一步加強產業(yè)系統(tǒng)合作。

智能傳感器是國家數(shù)字經濟轉型和高質量發(fā)展的基礎，隨著近年來人工智能、物聯(lián)網技術的發(fā)展，基于新型功能材料、MEMS工藝、半導體和先進封裝等技術的高精度智能傳感器芯片、模組及系統(tǒng)解決方案的市場需求越來越迫切。而粵港澳大灣區(qū)是我國電子產品制造產業(yè)聚集地，在智能傳感器產業(yè)方面如何實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展？

本次活動得到了東莞市科技局指導，由松山湖材料實驗室主辦、大灣區(qū)智能傳感器工程中心承辦。在為期兩天的活動中，除了參觀實驗室展廳、歡迎晚宴、頒證儀式外，大灣區(qū)智能傳感器工程中心將正式揭牌成立。該中心將以松山湖材料實驗室為依托，充分利用東莞和大灣區(qū)成熟的智能裝備產業(yè)條件，補足創(chuàng)新鏈、延長產業(yè)鏈，為我國智能傳感器產業(yè)的國際競爭能力貢獻大灣區(qū)力量。在嘉賓演講和主題對話環(huán)節(jié)，來自該領域的國內外專家、企業(yè)家將深度探討智能傳感器技術和產業(yè)發(fā)展趨勢，并進一步加強產業(yè)系統(tǒng)合作，從而推動大灣區(qū)智能傳感器產業(yè)協(xié)同發(fā)展。

【軍工背景的慣性傳感器研發(fā)商「原極科技」獲數(shù)千萬元A輪融資】

1月22日消息，慣性傳感器研發(fā)商原極（上海）科技有限公司（以下簡稱“原極科技”）日前完成數(shù)千萬元A輪融資，投資方為順融資本，老股東原子創(chuàng)投進一步追加投資。本輪融資資金將用于產品研發(fā)、團隊建設和新的MEMS IMU標測工廠建設。

原極科技成立于2019年，主攻陣列式的MEMS（ Micro-Electro-Mechanical System，微電子機械系統(tǒng)）慣性傳感器及其組合導航系統(tǒng)的軟硬件產品研發(fā)與生產。原極科技切入慣性組件導航行業(yè)，產品應用于石油勘測、農業(yè)泛自動駕駛、機器人自動化和乘用車自動駕駛等多個領域。

據傳感器專家網了解，原極科技的創(chuàng)始人兼CEO杭義軍博士，擁有南京航空航天大學的博士學位，并曾擔任J16殲擊機首款MEMS航姿參考系統(tǒng)算法工程師。公司的研發(fā)團隊擁有軍工背景，并擁有近30項專利和軟件著作權。

【美國防部被禁止向中企采購電池】

1月21日報道據彭博新聞社網站1月20日報道，美國國會已禁止國防部購買中國最大的幾家電池制造商生產的電池，這一規(guī)定將作為2023年12月通過的最新國防授權法案中的一部分實施。

報道稱，相關規(guī)定將從2027年10月開始阻止從寧德時代、比亞迪和其他四家中國公司采購電池。

但該規(guī)定并不適用于企業(yè)的商業(yè)采購，福特汽車公司正從寧德時代獲得技術許可，以便在密歇根州生產電動汽車電池。此外，特斯拉公司也從比亞迪采購部分電池。

報道稱，美國共和黨參議員特德·克魯茲和馬爾科·魯比奧上月致信國防部長奧斯汀，聲稱使用寧德時代的電池會帶來安全風險。

報道指出，世界十大電池供應商中，大多數(shù)為中國企業(yè)。最近的數(shù)據顯示，寧德時代和比亞迪占有的全球市場份額不斷增加。

【圖像傳感器常見參數(shù)解讀】

概述

典型圖像傳感器的核心是CCD單元（Charge-coupled Device，電荷耦合器件）或標準CMOS單元（Complementary Meta-oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）。CCD和CMOS傳感器具有類似的特性，它們被廣泛應用于商業(yè)攝像機上。不過，現(xiàn)代多數(shù)傳感器均使用CMOS單元，這主要是出于制造方面的考慮。傳感器和光學器件常常整合在一起用于制造晶片級攝像機，這種攝像機被用在類似于生物學或顯微鏡學等領域，整合了光學器件和顏色過濾器的圖像傳感器的常用排列如下圖所示。圖像傳感器是為滿足不同應用的特殊目標而設計的，它提供了不同級別的靈敏度和質量。

感光材料

硅制圖像傳感器應用最廣，當然也會使用其他材料，比如在工業(yè)和軍事應用中會用鎵（Ga）來覆蓋比硅更長的紅外波長。不同的攝像機，其圖像傳感器的分辨率會有所不同。從單像素光電晶體管攝像機，到普通攝像機上的二維長方形陣列，都有可能用到。普通成像傳感器采用CCD、CMOS、BSI和Foveon方法進行制造。硅制圖像傳感器具有一個非線性的光譜響應曲線，這會很好地感知光譜的近紅外部分，但對藍色、紫色和近紫外部分就感知的不好，幾種硅光電二極管的典型光譜響應如下圖所示

可以注意到，光電二極管在900納米附近的近紅外范圍內具有高的敏感度，而在橫跨400～700nm的可見光范圍內具有非線性的敏感度。由于標準的硅響應的緣故，從攝像機中去掉IR濾光片可以增加近紅外的靈敏度。當讀入原始數(shù)據，并將該數(shù)據離散化成數(shù)字像素時，會導致硅光譜響應。傳感器制造商在這個區(qū)域做了設計補償。所以，根據應用標定攝像機系統(tǒng)并設計傳感器處理方法時，應該考慮傳感器的顏色響應。

光電二極管

圖像傳感器的關鍵在于光電二極管的大小。使用小光電二極管的傳感器元件所捕獲的光子數(shù)量沒有使用大的光電二極管多。如果光電二極管尺寸小于可捕獲的可見光波長（如長度為400納米的藍光），那么為了校正圖像顏色，在傳感器設計中必須克服各種問題。傳感器廠商花費大量精力來設計優(yōu)化元件大小，以確保所有的顏色能同等成像，基本顏色的波長分配如下圖所示。

注意，基本顏色區(qū)域相互重疊，對所有的顏色而言，綠色是一個很好的單色替代品

結構

下圖顯示了多光譜傳感器的不同結構設計，包括堆疊（Foveo，左圖）和馬賽克（右圖）方法。在馬賽克方法中，不同的濾波器（濾光片）被裝在每個光電二極管上。堆疊方法依賴于不同顏色（波長）滲透到半導體材料的深度，從而對各自的顏色進行成像，每個光電二極管可適用于所有顏色。

反向照明（Back-side Illuminated，BSI）傳感器結構具有更大的感光區(qū)域，使每個元件光電二極管能夠聚集更多的光子，因而在晶粒上重新布置了傳感器接線。傳感器濾波器的布置也影響到顏色響應。例如，下圖顯示了基本顏色（R、G、B）傳感器以及白色傳感器的不同排列，其中白色傳感器（W）有一個非彩色的濾波器。傳感器的濾波器排列考慮到了一定范圍的像素處理，如在傳感器對一個像素信息的處理過程中，會組合在鄰近元件的不同配置中所選取的像素，這些像素信息會優(yōu)化顏色響應或空間顏色分辨率。

動態(tài)范圍

圖像傳感器的每個顏色單元能一般能夠提供至少8個比特位，通常是12～14個比特位。光電二極管需要花費空間和時間來聚集光子，所以較小的光電二極管必須經過精心設計，以避免產生一些問題。

噪聲

噪聲可能來自于所用的光學元件、顏色濾波器、光電二極管、增益和A/D轉換器、后期處理過程或者壓縮方法等。傳感器的讀出噪聲也會影響到實際的分辨率，因為每個像素單元從傳感器中讀出再傳到A/D轉換器中，從而組成數(shù)字形式的行和列，以便用于像素轉換。越好的傳感器會產生越少的噪聲，同時會得到更高效的比特分辨率。

圖像處理

通常在每個成像系統(tǒng)中都有一個專用的圖像處理器，包括一個快速HW傳感器接口、優(yōu)化的超長指令集（Very Long Instruction Word，VLIW）、單指令多數(shù)據流（Single Instruction Multiple Data，SIMD）指令以及具有固定功能的硬件模塊，這些功能是為了解決大規(guī)模并行像素處理所造成的工作負載。通常，傳感器處理過程透明且自動化，并由成像系統(tǒng)的生產廠商設置，來自傳感器的所有圖像均以同樣的方式處理。也存在用于提供原始數(shù)據的其他方式，這些數(shù)據允許針對應用來定制傳感器處理過程，就像數(shù)字攝影一樣。

去馬賽克

馬賽克的一個主要挑戰(zhàn)之一是像素插值，其作用是將鄰近單元的顏色通道組合成單個像素。在給定傳感器元件排列的幾何形狀以及單元排列的縱橫比的條件下，這是一個重要的問題。一個與之相關的問題是顏色單元的加權問題，如在每個RGB像素中每種顏色應該占多少比例。因為在馬賽克傳感器中，空間元件分辨率大于最終組合的RGB像素分辨率，某些應用需要原始傳感器數(shù)據，以便盡可能利用所有的精度和分辨率，或者有些處理要么需要增強有效的像素分辨率，要么需要更好地實現(xiàn)空間精確的顏色處理和去馬賽克處理。

壞點校正

像LCD顯示器一樣，傳感器也可能會有壞像素。通過在攝像機模塊或驅動程序中提供需要校正的壞像素坐標，供應商可以在工廠校正傳感器，并為已知的缺陷提供一個傳感器缺陷圖。在某些情況下，自適應的缺陷校正方法會用在傳感器上，以便監(jiān)控鄰近像素點來發(fā)現(xiàn)缺陷，然后校正一定范圍內的缺陷類型，比如單像素缺陷、列或行缺陷以及類似2×2或3×3的塊狀缺陷。為了實時尋找瑕疵，攝像機驅動也可提供自適應的缺陷分析，在攝像機的啟動菜單中可能會提供一個特殊的補償控制。

顏色校正

有必要進行顏色校正以便平衡總的顏色精確度和白平衡。硅傳感器上對紅色和綠色這兩種顏色通常很敏感，但是對藍色卻不敏感，因此，理解和標定傳感器是得到最精確顏色的基本工作。

陰影校正

大多數(shù)圖像傳感器的處理器包含了用于光暈校正的幾何處理器，這在圖像的邊緣表現(xiàn)為光照更暗。校正基于幾何扭曲函數(shù)，可考慮可編程的光照功能來增加朝向邊緣的光照，這需要在出廠前進行標定，以便與光學的光暈模式相匹配。

畸變校正

鏡頭可能會有幾何相差或朝邊緣發(fā)生扭曲，產生徑向失真的圖像。為了解決鏡頭畸變，大多數(shù)成像系統(tǒng)具有專用的傳感器處理器，它有一個硬件加速的數(shù)字扭曲元件，類似于GPU上的紋理采樣器。在工廠就會針對光學器件的幾何校正進行校準并編程。

審核編輯 黃宇