Le test en production des imageurs CMOS est réalisé avec des testeurs qui utilisent des sources de lumière précises, aussi bien au niveau du test de plaquettes qu'au niveau du test de boîtiers. Ce besoin rends le test de ces produits plus compliqué et coûteux . En outre, ces types de tests ne peuvent pas être réalisés directement sur l'imageur afin d'incorporer des fonctions d'auto test. Celles-ci sont intéressantes pour la réduction des coûts du test de production et pour le diagnostic de l'imageur. Le diagnostic est très important lors de la production des imageurs et aussi lors de leur utilisation dans certaines applications, en particulier quand ils sont soumis à des sources de stress importantes. En général, les utilisateurs des imageurs possèdent rarement l'équipement nécessaire pour vérifier leur fonctionnalité. Dans cette thèse, nous étudions et évaluons une technique d'auto test (BIST) pour les capteurs de vision CMOS. Cette technique réalise un test structurel de l'imageur. Le test structurel est basé sur des stimuli électriques appliqués dans l'anode de la photodiode et dans les transistors du pixel. La qualité de l'auto test est évaluée en fonction de métriques de test qui tiennent en compte des déviations du process et la présence de fautes catastrophiques et paramétriques. La technique d'auto test est validée pour deux imageurs, l'un utilisant des pixels à intégration et l'autre des pixels logarithmiques. Une validation expérimentale est réalisé pour le cas de l'imageur logarithmique.

Ce travail vise à démontrer la faisabilité d'un dosimètre opérationnel neutrons basé sur la technologie CMOS. Le capteur utilisé (MIMOSA-5) doit pour cela être transparent aux γ et pouvoir détecter les neutrons sur une large gamme d'énergie en gardant évidemment une bonne efficacité de détection. La réponse du système de détection, constitué du capteur CMOS adjoint d'un matériau convertisseur (polyéthylène pour les neutrons rapides, 10B pour les neutrons thermiques), a été confrontée à des si-mulations Monte Carlo effectuées avec MCNPX et GEANT4. Un travail de validation de ces codes a préalablement été effectué pour justifier leur utilisation dans le cadre de notre application. Les expériences nous permettant de caractériser le capteur ont été menées au sein de l'IPHC ainsi qu'à l'IRSN/LMDN (Cadarache). Les résultats de l'exposition du capteur à des sources de photon pures et à un champ mixte n/γ (source 241AmBe) montrent la possibilité d'obtenir un système transparent aux γ par application d'une coupure appropriée sur le dépôt d'énergie (aux alentours de 100 keV). L'efficacité de détection associée est très satisfaisante avec une valeur de 10-3, en très bon accord avec MCNPX et GEANT4. La réponse angulaire du capteur a été étudiée par la suite à l'aide de la même source. La dernière partie de cette étude traite de la détection des neutrons thermiques (de l'ordre de l'eV). Les expériences ont été menées à l'IRSN sur une source de 252Cf modérée à l'eau lourde. Les résultats ob-tenus ont montré une très bonne efficacité de détection (allant jusqu'à 6×10-3 pour un convertisseur do-pé au 10B) en très bon accord avec GEANT4.

Ce travail de recherche propose une nouvelle approche et la topologie d'un récepteur hétérodyne en ondes millimétriques intégré à deux pixels fonctionnant à la température ambiante, dédié aux sciences planétaire et de l'atmosphère. Des récepteurs hétérodynes multi-pixels à diode Schottky aux longueurs d'onde millimétriques et submillimétriques peuvent permettre une cartographie plus rapide et plus cohérente tout en évitant d'utiliser des systèmes cryogéniques. Des micro-composants intégrés permettent de construire des récepteurs hétérodynes à grand nombre de pixels. Une solution consiste aussi à intégrer plusieurs fonctions: un multiplicateur de fréquence et un ou plusieurs mélangeurs dans une même structure et créer une sous-unité compacte. Dans notre configuration, une seule source d'oscillateur local pompe deux mélangeurs simultanément en utilisant un diviseur de puissance en guide d'onde. Les mélangeurs et le multiplicateur de fréquence sont intégrés dans la même structure afin de réduire les pertes supplémentaires. Cette topologie compacte peut être appliquée aux plus hautes fréquences et étendue linéairement pour des récepteurs aux plus grand nombre pixels.

<p>An integrated circuit for evaluation of APS technology has been implemented in a 0.35 um process. The APS features snapshot operation and the readout circuitry can carry out: CDS, DS, and analog summing all in one circuit that is fully programmable. The output from the chip is a differential analog signal, intended to be connected to a high-speed ADC on an evaluation board. The sensor is fully compatible with current IVP camera systems, hence, the evaluation board should be easy to design. </p><p>Several small code snippets that illustrate different modes of readout have been outlined, to aid the evaluation of the chip. It should be fairly straightforward to convert these code snippetsinto actual camera code. Furthermore, some code to illustrate a possible application and a faster mode of CDS have been indicated. </p><p>Six types of APs have been implemented. They differ regarding diode type and implementation of the sampling capacitor. Design instructions and models for hand calculation have been described. The models have in most cases been validated by simulations and it has been shown that a readout speed of 8 MHz is possible to obtain, even for a larger sensor than this test chip. The desired resolution of 8 bits cannot be obtained for high levels of illumination. However, for low levels of illumination a resolution as high as 10 bits is possible. </p><p>The chip layout has been validated to a large extent and should result in a fully functional chip, if manufactured. However, in the eventuality that IVP decides to manufacture this chip it is recommended to use the newer CAD tools, not available to the author at the time of implementation, to check the chip design for DRC and LVS errors.</p>

<p>The development of digital detectors for X-ray imaging in medical diagnostics receives an increasing amount of attention. The detector under development at the Department of Radiation Sciences at Uppsala University is a hybrid pixel detector, which consists of a semiconductor sensor mounted onto a readout chip. The readout chip is capable of performing photon counting and has an externally adjustable threshold.</p><p>A simulation tool for the detector and a model applying the linear-systems transfer theory to X-ray hybrid pixel detectors have been developed. Also a characterization of the readout chip has been done. In order to estimate the potential of the detector for diagnostic radiology, we investigate the image quality using the spatial frequency dependent detective quantum efficiency (DQE). By means of the detector simulations, the influence of threshold setting, noise sources, level of exposure and charge sharing on the DQE have been studied. By means of the linear-systems theory, a single analytical expression is provided to obtain the DQE of a hybrid pixel detector.</p><p>The method developed in this thesis will make it possible to optimize a detector design according to a particular medical application. It will also permit modifications and new features to be included without having to construct a full detector system.</p>

<p>Medical X-ray imaging is an important tool in diagnostic radiology. The ionising-radiation dose to the patient is justified by the clinical benefit of the examination. Nonetheless, detectors that operate at even lower doses and provide more information to the radiologist are desired. A hybrid pixel detector has the potential to provide a leap in detector technology as it incorporates a more advanced signal-processing capability than currently used detectors.</p><p>The DIXI digital detector is a hybrid pixel detector developed for X-ray imaging. It consists of a readout chip and a semiconductor sensor. The division in two parts makes it possible to optimise each part individually. The detector is divided into square pixels with a size of 270 x 270 μm2. DIXI has the ability to count single photons and every readout pixel has two embedded counters to allow the acquisition of two images close in time. A discriminator enables the selection of photons with energies above a preset threshold level.</p><p>The readout chip Angie has been developed and its performance has been evaluated in terms of noise, threshold variation and capability to perform energy weighted counting. Silicon sensors have been fabricated, and a control system for DIXI has been designed and built. An electroless process for deposition of Ni/Au bumps on the chip and sensor has been optimised as a preparation for the assembly of a complete detector, which is being assembled by flip-chip bonding using anisotropic conductive film.</p><p>A simulation library for the DIXI detector has been set up and results on the image quality are reported for different exposures and working conditions. A theoretical model for hybrid pixel detectors based on the cascaded linear system theory has been developed. The model can be used to investigate and optimise the detector for different detector configurations and operating conditions.</p>

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The development of digital detectors for X-ray imaging in medical diagnostics receives an increasing amount of attention. The detector under development at the Department of Radiation Sciences at Uppsala University is a hybrid pixel detector, which consists of a semiconductor sensor mounted onto a readout chip. The readout chip is capable of performing photon counting and has an externally adjustable threshold. A simulation tool for the detector and a model applying the linear-systems transfer theory to X-ray hybrid pixel detectors have been developed. Also a characterization of the readout chip has been done. In order to estimate the potential of the detector for diagnostic radiology, we investigate the image quality using the spatial frequency dependent detective quantum efficiency (DQE). By means of the detector simulations, the influence of threshold setting, noise sources, level of exposure and charge sharing on the DQE have been studied. By means of the linear-systems theory, a single analytical expression is provided to obtain the DQE of a hybrid pixel detector. The method developed in this thesis will make it possible to optimize a detector design according to a particular medical application. It will also permit modifications and new features to be included without having to construct a full detector system.

This thesis is written for the Bachelor of Arts degree in Game Design and Graphics at Gotland University in Sweden. A method used in graphic design for games with low-pixel density was initially studied in the course Advanced Game Project and has in this work been further developed. In general, since regular size-reduction of pictures often results in visually incomplete bitmaps, the goal of this thesis is to provide a better overview on the process of reduction where the important features of the original picture are maintained throughout the reduction phase.

La humedad del suelo es la variable que regula los intercambios de agua, energía, y carbono entre la tierra y la atmósfera. Mediciones precisas de humedad son necesarias para una gestión sostenible de los recursos hídricos, para mejorar las predicciones meteorológicas y climáticas, y para la detección y monitorización de sequías e inundaciones. Esta tesis se centra en la medición de la humedad superficial de la Tierra desde el espacio, a escalas global y regional. Estudios teóricos y experimentales han demostrado que la teledetección pasiva de microondas en banda L es optima para la medición de humedad del suelo, debido a que la atmósfera es transparente a estas frecuencias, y a la relación directa de la emisividad del suelo con su contenido de agua. Sin embargo, el uso de la teledetección pasiva en banda L ha sido cuestionado en las últimas décadas, pues para conseguir la resolución temporal y espacial requeridas, un radiómetro convencional necesitaría una gran antena rotatoria, difícil de implementar en un satélite. Actualmente, hay tres principales propuestas para abordar este problema: (i) el uso de un radiómetro de apertura sintética, que es la solución implementada en la misión Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) de la ESA, en órbita desde noviembre del 2009; (ii) el uso de un radiómetro ligero de grandes dimensiones y un rádar operando en banda L, que es la solución que ha adoptado la misión Soil Moisture Active Passive (SMAP) de la NASA, con lanzamiento previsto en 2014; (iii) el desarrollo de técnicas de desagregación de píxel que permitan mejorar la resolución espacial de las observaciones. La primera parte de la tesis se centra en el estudio del algoritmo de recuperación de humedad del suelo a partir de datos SMOS, que es esencial para obtener estimaciones de humedad con alta precisión. Se analizan diferentes configuraciones con datos simulados, considerando (i) la opción de añadir información a priori de los parámetros que dominan la emisión del suelo en banda L —humedad, rugosidad, temperatura del suelo, albedo y opacidad de la vegetación— con diferentes incertidumbres asociadas, y (ii) el uso de la polarización vertical y horizontal por separado, o del primer parámetro de Stokes. Se propone una configuración de recuperación de humedad óptima para SMOS. La resolución espacial de los radiómetros de SMOS y SMAP (40-50 km) es adecuada para aplicaciones globales, pero limita la aplicación de los datos en estudios regionales, donde se requiere una resolución de 1-10 km. La segunda parte de esta tesis contiene tres novedosas propuestas de mejora de resolución espacial de estos datos: • Se ha desarrollado un algoritmo basado en la deconvolución de los datos SMOS que permite mejorar la resolución espacial de las medidas. Los resultados de su aplicación a datos simulados y a datos obtenidos con un radiómetro aerotransportado muestran que es posible mejorar el producto de resolución espacial y resolución radiométrica de los datos. • Se presenta un algoritmo para mejorar la resolución espacial de las estimaciones de humedad de SMOS utilizando datos MODIS en el visible/infrarrojo. Los resultados de su aplicación a algunas de las primeras imágenes de SMOS indican que la variabilidad espacial de la humedad del suelo se puede capturar a 32, 16 y 8 km. • Un algoritmo basado en detección de cambios para combinar los datos del radiómetro y el rádar de SMAP en un producto de humedad a 10 km ha sido desarrollado y validado utilizando datos simulados y datos experimentales aerotransportados. Este trabajo se ha desarrollado en el marco de las actividades preparatorias de SMOS y SMAP, los dos primeros satélites dedicados a la monitorización de la variación temporal y espacial de la humedad de la Tierra. Los resultados presentados contribuyen a la obtención de estimaciones de humedad del suelo con la precisión y la resolución espacial necesarias para un mejor conocimiento del ciclo del agua y una mejor gestión de los recursos hídricos. / Soil moisture is a key state variable of the Earth's system; it is the main variable that links the Earth's water, energy and carbon cycles. Accurate observations of the Earth's changing soil moisture are needed to achieve sustainable land and water management, and to enhance weather and climate forecasting skill, flood prediction and drought monitoring. This Thesis focuses on measuring the Earth's surface soil moisture from space at global and regional scales. Theoretical and experimental studies have proven that L-band passive remote sensing is optimal for soil moisture sensing due to its all-weather capabilities and the direct relationship between soil emissivity and soil water content under most vegetation covers. However, achieving a temporal and spatial resolution that could satisfy land applications has been a challenge to passive microwave remote sensing in the last decades, since real aperture radiometers would need a large rotating antenna, which is difficult to implement on a spacecraft. Currently, there are three main approaches to solving this problem: (i) the use of an L-band synthetic aperture radiometer, which is the solution implemented in the ESA Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission, launched in November 2009; (ii) the use of a large lightweight radiometer and a radar operating at L-band, which is the solution adopted by the NASA Soil Moisture Active Passive (SMAP) mission, scheduled for launch in 2014; (iii) the development of pixel disaggregation techniques that could enhance the spatial resolution of the radiometric observations. The first part of this work focuses on the analysis of the SMOS soil moisture inversion algorithm, which is crucial to retrieve accurate soil moisture estimations from SMOS measurements. Different retrieval configurations have been examined using simulated SMOS data, considering (i) the option of adding a priori information from parameters dominating the land emission at L-band —soil moisture, roughness, and temperature, vegetation albedo and opacity— with different associated uncertainties and (ii) the use of vertical and horizontal polarizations separately, or the first Stokes parameter. An optimal retrieval configuration for SMOS is suggested. The spatial resolution of SMOS and SMAP radiometers (~ 40-50 km) is adequate for global applications, but is a limiting factor to its application in regional studies, where a resolution of 1-10 km is needed. The second part of this Thesis contains three novel downscaling approaches for SMOS and SMAP: • A deconvolution scheme for the improvement of the spatial resolution of SMOS observations has been developed, and results of its application to simulated SMOS data and airborne field experimental data show that it is feasible to improve the product of the spatial resolution and the radiometric sensitivity of the observations by 49% over land pixels and by 30% over sea pixels. • A downscaling algorithm for improving the spatial resolution of SMOS-derived soil moisture estimates using higher resolution MODIS visible/infrared data is presented. Results of its application to some of the first SMOS images show the spatial variability of SMOS-derived soil moisture observations is effectively captured at the spatial resolutions of 32, 16, and 8 km. • A change detection approach for combining SMAP radar and radiometer observations into a 10 km soil moisture product has been developed and validated using SMAP-like observations and airborne field experimental data. This work has been developed within the preparatory activities of SMOS and SMAP, the two first-ever satellites dedicated to monitoring the temporal and spatial variation on the Earth's soil moisture. The results presented contribute to get the most out of these vital observations, that will further our understanding of the Earth's water cycle, and will lead to a better water resources management.