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PCCD和PPCCD的结构及制备技术的探讨
引言
CCD（Charge-CoupledDevice）是一种具有高灵敏度、宽动态范围以及快速响应时间等特点的光电传感器件。PCCD(ProportionalCounterCCD)和PPCCD(PixellatedProportionalCounterCCD)是CCD的一种变种，它们分别通过添加探测气体以及微型放电结构增强了电子信号的放大和位置重建能力。本文将探讨PCCD和PPCCD的结构及制备技术。
PCCD的结构及制备技术
PCCD提供了灵敏度更高的能力，以捕捉极端能谱事件，例如X射线暴和γ闪烁计数器所提供的暴增光子。PCCD的结构是通过将气体放电结构集成到CCD中制造而成。尽管规模小，但这些放电结构提供了明显的增益和能谱响应。
制备PCCD的过程主要包括以下步骤：
1.制造PCCD传感器下一层的CCD控制芯片以及表示像素的钽层（TantalumLayer）。
2.使用光刻技术制造出微细的加速板和集电板。它们的宽度约为几毫米，厚度约为0.5毫米。并使用金属化学反应在微加速板上生成氧化钨层。
3.用氢等离子体刻蚀技术将钨氧化层转化为微型放电结构。这些结构是由若干个几十微米高的“小柱子”组成的。在芯片的表面上几十个这样的列。每个小柱子的距离小于10微米。
4.在CCD(Charge-CoupledDevice)设计中，通过在气体间形成暴击电场，电离或激发气体分子和原子的过程会产生大量的二次电子。这些二次电子将被加速到PCCD的微型放电结构上，并进一步调制电荷转移过程和电荷扩散，这导致了对微细电位变化的增强检测。这使得PCCD特别适用于捕获散射和衰变事件等分析信号弱和分散的位置。
5.将PCCD与CCD控制芯片和钽层组合在一起。
PPCCD的结构及制备技术
PPCCD是PCCD的进一步改进，它是在微型放电结构旁边增加了若干微型气体放大管（Micromegas）结构，使得信号生成后可以被高效地放大，实现高空间分辨率的同时，还可通过获得特定频段的信号进行谱学分析。
制备PPCCD的过程主要包括以下步骤：
1.将微型放电结构、微型气体放大管结构和CCD芯片层叠在一起，使得气体放电管充入一定的混合气体。微型气体放大管的结构由微型孔和附在孔边上的荧光光纤组成，形成了气体放大区域和光子转换区域。
2.在工艺过程中，将CCD控制芯片和微型放电结构的复合体制成了一个二维阵列。每个阵列都包含超过一百万个像素，每个像素大约50微米，集电效应器在一侧，而微小再生器和放电结构在另一侧。
3.微型气体放大管可以根据反应性物理气相沉积技术搭配特制的掩模加工在不同的区域进行制造。
4.将这些结构通过精细的电子束退火技术和电蚀技术进行表面加工和组装，形成完整的PPCCD。
结论
本文简要介绍了PCCD和PPCCD的结构及制备技术。这些技术的涌现使CCD成为检测空间和射线中的粒子的有效手段。从不同方面，它们都极大地提高了像素分辨率、位置重建和信号放大能力。由于在粒子探测器中的重要性，PCCD和PPCCD可能会在高能物理、生物医学和光子学等领域发挥重要作用。