กล้องจุลทรรศน์โฮโลแกรมที่เล็กที่สุดต้องการ LED ซิลิคอนที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา

อัปเดต: 12 สิงหาคม 2023
กล้องจุลทรรศน์โฮโลแกรมที่เล็กที่สุดต้องการ LED ซิลิคอนที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา

กล้องจุลทรรศน์รูปแบบนี้ไม่มีเลนส์ธรรมดา (ดูไดอะแกรม) แต่ใช้คณิตศาสตร์เพื่อสร้างภาพของวัตถุจากรูปแบบการรบกวน ในกรณีนี้ SMART ได้สร้างสถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาทเทียมระดับลึกเพื่อทำการสร้างใหม่ – ของตัวอย่างเมล็ดพืชและเนื้อเยื่อในกรณีนี้

 

LED อุณหภูมิห้องประดิษฐ์ขึ้นบนแผ่นเวเฟอร์ขนาด 300 มม. โดยใช้กระบวนการ CMOS ขนาดใหญ่ 55 นาโนเมตรเชิงพาณิชย์ที่ยังไม่ได้แก้ไข พร้อมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และส่วนประกอบโทนิคอื่นๆ และปล่อยอินฟราเรดขนาด 1.1 ไมครอนที่มากกว่า > 50 เมกะวัตต์/ซม.2 จากพื้นที่ต่ำกว่า 0.14μm2 (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 400 นาโนเมตร)

ในกล้องจุลทรรศน์ จะเผชิญกับเซ็นเซอร์รับภาพ CMOS ขนาด 10 x 12 มม. 9.5 เมกะพิกเซล สามารถถ่ายภาพลูกปัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง20μmได้

การเคลือบผิวด้วยพื้นผิวได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญสำหรับ LED เนื่องจากการรวมตัวกันอีกครั้งที่ไม่ใช่การแผ่รังสีเนื่องจากข้อบกพร่องของพื้นผิวกลายเป็นปัญหามากขึ้นเมื่อขนาดลดลง พาหะถูกกักไว้ด้วยชั้นเกตออกไซด์และสนามไฟฟ้าของหน้าสัมผัสบนที่ฉีดพาหะ ซึ่งทำจากโพลีซิลิคอนโปร่งใสแทนโลหะทึบแสงเพื่อปรับปรุงการปล่อยก๊าซ

ในการสร้างภาพใหม่ SMART กล่าวว่า "วิธีการสร้างภาพแบบดั้งเดิมนั้นต้องการความรู้โดยละเอียดเกี่ยวกับการตั้งค่าการทดลองสำหรับการสร้างภาพใหม่ที่ถูกต้องแม่นยำ และมีความละเอียดอ่อนต่อตัวแปรที่ยากต่อการควบคุม เช่น ความคลาดเคลื่อนทางแสง สัญญาณรบกวน และปัญหา 'ภาพแฝด'"

โครงข่ายประสาทเทียมของทีมคำนึงถึงตัวแปรของระบบ และสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องมีความรู้มาก่อนเกี่ยวกับสเปกตรัมหรือโปรไฟล์ลำแสงของแหล่งกำเนิดแสง ไม่ต้องการข้อมูลการฝึกอบรม แต่มีแบบจำลองทางฟิสิกส์ฝังอยู่ในอัลกอริทึมแทน

“นอกเหนือจากการสร้างภาพโฮโลแกรมขึ้นมาใหม่แล้ว เครือข่ายที่เป็นกลางยังเสนอการกู้คืนสเปกตรัมแหล่งที่มาแบบตาบอดจากรูปแบบความเข้มแบบเลี้ยวเบนเดียว ซึ่งเป็นการออกจากเทคนิคการเรียนรู้ภายใต้การดูแลก่อนหน้านี้ทั้งหมด” ตามรายงานของ SMART ซึ่งเห็นกล้องจุลทรรศน์เครือข่ายประสาทเทียมแบบ LED ที่คล้ายกันที่ใช้สำหรับ การติดตามเซลล์ที่มีชีวิตหรือการถ่ายภาพด้วยสเปกโทรสโกปีของเนื้อเยื่อชีวภาพ เช่น พืชที่มีชีวิต

จาก LEDs นั้นกล่าวว่า: "การใช้งานเพิ่มเติมรวมถึงการจัดเรียง LED เหล่านี้ใน CMOS เพื่อสร้างการส่องสว่างที่สอดคล้องกันที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น"

รายละเอียดทั้งหมดของ LED ได้รับการเผยแพร่ในเอกสาร Nature Communications ที่มีให้อ่านฟรี 'A sub-wavelength Si LED integrated in a CMOS platform' และรายละเอียดของโครงข่ายประสาทเทียมใหม่ที่ได้รับการฝึกฝนสามารถพบได้ใน 'Simultaneous spectral recovery and CMOS micro-LED ภาพโฮโลแกรมด้วยโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกที่ไม่ได้รับการฝึกฝน' ซึ่งเผยแพร่ใน Optica และพร้อมให้บริการโดยไม่ต้องชำระเงิน

รูปภาพ: Singapore-MIT Alliance for Research and เทคโนโลยี (ปราดเปรื่อง)

ดูเพิ่มเติม : โมดูล IGBT | จอแสดงผล LCD | ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์