Kính hiển vi ba chiều nhỏ nhất cần đèn LED silicon nhỏ nhất từ ​​​​trước đến nay

Dạng kính hiển vi này không có hệ thống quang học thông thường (xem sơ đồ), nhưng sử dụng toán học để tái tạo lại hình ảnh của vật thể từ các mẫu giao thoa. Trong trường hợp này, SMART đã tạo ra một kiến ​​trúc mạng lưới thần kinh sâu để thực hiện việc tái tạo – hạt giống cây trồng và các mẫu mô trong trường hợp này

Đèn LED ở nhiệt độ phòng được chế tạo trên một tấm bán dẫn 300mm sử dụng quy trình CMOS số lượng lớn 55nm thương mại chưa sửa đổi cùng với các thiết bị điện tử và các thành phần quang tử khác và phát ra tia hồng ngoại 1.1μm với tốc độ trên >50mW/cm² từ khu vực dưới 0.14μm² (đường kính ~ 400nm).

Trong kính hiển vi, nó phải đối mặt với cảm biến hình ảnh CMOS 10 x 12 mm 9.5Mpixel. Có thể chụp ảnh các hạt có đường kính 20μm.

Sự thụ động bề mặt tỏ ra quan trọng đối với đèn LED, vì sự tái hợp không bức xạ do khuyết tật bề mặt trở thành vấn đề lớn hơn khi kích thước co lại. Các chất mang bị giới hạn bởi một lớp oxit cổng và điện trường của phần tiếp xúc trên cùng bơm chất mang, được làm từ polysilicon trong suốt thay vì kim loại mờ để cải thiện sự phát xạ.

Về tái tạo hình ảnh, SMART cho biết: “Các phương pháp tái tạo truyền thống đòi hỏi kiến ​​thức chi tiết về thiết lập thử nghiệm để tái tạo chính xác và nhạy cảm với các biến số khó kiểm soát như quang sai quang học, sự hiện diện của nhiễu và vấn đề 'hình ảnh đôi'."

Mạng nơ-ron của nhóm tính đến các biến hệ thống và có thể được sử dụng mà không cần có kiến ​​thức trước về quang phổ cũng như cấu hình chùm tia của nguồn sáng. Nó không cần dữ liệu huấn luyện và thay vào đó có một mô hình vật lý được nhúng trong thuật toán của nó.

“Ngoài việc tái tạo hình ảnh ba chiều, mạng trung tính còn cung cấp khả năng phục hồi phổ nguồn mù từ một mẫu cường độ nhiễu xạ duy nhất, đánh dấu sự khác biệt so với tất cả các kỹ thuật học có giám sát trước đây”, theo SMART, cho thấy các kính hiển vi mạng thần kinh LED tương tự đang được sử dụng cho theo dõi tế bào sống hoặc chụp ảnh quang phổ của các mô sinh học như thực vật sống.

Về đèn LED, hãng cho biết: “Các ứng dụng khác bao gồm việc sắp xếp các đèn LED này trong CMOS để tạo ra ánh sáng kết hợp có thể lập trình cho các hệ thống phức tạp hơn”.

Chi tiết đầy đủ về đèn LED đã được công bố trên bài báo Nature Communications có sẵn miễn phí 'Đèn LED Si bước sóng phụ được tích hợp trong nền tảng CMOS' và thông tin chi tiết về mạng thần kinh mới chưa được đào tạo có thể được tìm thấy trong 'Phục hồi quang phổ đồng thời và CMOS micro-LED ảnh ba chiều với mạng lưới thần kinh sâu chưa qua đào tạo', được xuất bản trên Optica và cũng có sẵn mà không cần thanh toán.

Hình ảnh: Liên minh nghiên cứu và phát triển Singapore-MIT Công nghệ (THÔNG MINH)

Xem thêm : Mô-đun IGBT | Màn hình LCD | Linh kiện điện tử