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标题: 为CCD的发明者获2009年诺贝尔物理学奖而作 [打印本页]

作者: GUNDAM 时间: 2009-12-3 17:05
标题: 为CCD的发明者获2009年诺贝尔物理学奖而作
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诺贝尔物理学奖极少授予技术发明，而CCD成像器件为何能在2009年获此殊荣？初生牛犊的它当年如何在“哈勃”望远镜图像探测器的竞争中脱颖而出？它又是如何突破西方对华管制，来到中国天文界大显身手？这一切都要从一次“无心插柳柳成荫”的交流说起。

虽然诺贝尔1895年11月27日签署的遗嘱中规定其物理学奖应授予那些“在物理领域里作出最重要发现或发明之人士”，但从1901年开始颁奖以来，很少有技术类发明获此殊荣。终于，2009年的诺贝尔物理学奖授给了发明“两项革命性光学技术”的三位科学家。尽管是技术，而且还是应用技术，为此而获奖正说明他们成就的分量之重、影响之大。

   且不说光纤的发明造就了今天这个e时代，就是这些小得不起眼的CCD成像器件，从浩瀚的太空到深邃的海底，每时每刻至少有上亿片CCD在为人类的日常生活、社会活动、健康保障、娱乐休闲及科学探索提供服务。这完全符合A.诺贝尔想要奖励“使人类受惠最大之人士”的遗愿。因而，这三位科学家为此而获奖应该是当之无愧的。

   这两项发明都使现代天文学受益匪浅，尤以CCD为甚。可以说，CCD是天文望远镜发明以来天文领域最为重大的发明。现在，对CCD几乎是无人不晓，殊不知，它当时只是新存储器开发中的一个副产品。
上世纪60年代，由于存储器对电子计算机性能的提高起着至关重要的作用，围绕存储技术的研发活动十分活跃。贝尔实验室里就有两组人马在从事这方面的研发。其中一个小组还是按照当时主流的磁存储方法研制一种“磁泡”存储器。所谓“磁泡”就是外磁场在磁性薄膜上形成的一个圆柱形稳定磁化的区域。它在偏光显微镜下看起来像浮在水面上的水泡，故而得名。控制外磁场的变化，可使“磁泡”形成和消灭，以“有”或“无”来记录二进制信息的“1”与0”。也可用外磁场来控制“磁泡”在薄膜表面的运动，从而实现存储器所必须的信息写入、传输和读出等基本功能。磁泡存储器的存储密度较高且有非易失性，也无高速旋转的机械结构，从而可靠性高。缺点是它的存取速度较慢，差强人意。

   而另一个小组，以两位后来的诺贝尔物理学奖得主——威拉德•博伊尔和乔治•史密斯为首，从速度可能会更快的半导体材料入手开发新式存储器。他们惯性地沿着“磁泡”存储器的思路，开始模拟“磁泡”的思维。难题是怎样在半导体材料里形成一个“电荷泡”，并把它限制在一个很小的区域里（以达到高的存储密度），又怎样移动和读出它。经受着巨大困惑和竞争压力的他们，于1969年10月17日聚到博伊尔的办公室，站在黑板前绞尽脑汁。他们首先想到采取MOS电容器作为一个存储单元，在电容的一个电极上加上一定的电压形成一个电荷阱，利用光或电的手段将信号电荷注入到这个电荷阱里形成“电荷泡”。将这种存储单元大量制作在一片半导体材料上就成了一个存储阵列。剩下的问题是怎么在这些单元之间移动“电荷泡”并将之读出。他们认为如果两个存储单元靠得足够近时，就有可能使两个电荷阱耦合，使“电荷泡”移动到电压较高的电极下面的电荷阱里去。这就是“电荷耦合器件（CCD）”的最初概念，也是今天获奖发明的第一缕思想曙光。

   那次两个人的“头脑风暴”持续了不到一个小时，在半导体“电荷泡”存储器技术上终于有了重大突破。当然他们没有料到这个突破不仅仅是在存储器技术方面，而是为今后电子成像开辟了一个崭新的时代，将对人类生活的方方面面产生更为巨大的影响。这就是四十年前发明CCD的那一刻。能追溯到的最早的文字记录只有他们当时在实验室笔记本上记下的一些文字和草图。经过短短一个星期的设计，制作和测试，第一个实体CCD诞生了。....
由于版权问题，只能转载注明多了，图片根本不让转，原文地址：http://bbs.cnastro.cn/viewthread.php?tid=1384extra=page%3D1

作者: rednato 时间: 2009-12-4 11:58
有点长和抽象，能否总结性的描述

作者: GUNDAM 时间: 2009-12-7 16:30
总结性描述就是，有三个科学家因发明CCD而获2009年诺贝尔物理学讲

作者: 苏明 时间: 2009-12-9 16:54
呵呵，CCD我们现在的利器啊

作者: pingzhiai 时间: 2010-1-2 22:04
这些物理学家真的很强啊

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