A series of articles on “Nobel Prizes in Science & Technology” - Part 5 

Williard S Boyle và George E Smith và Imaging CCD

Trần Trí Năng
 (University of Minnesota & Ecosolar International)

"A cursory inspection will reveal the juries that pick the laureates have often shown bias, lapses of judgment, and bitter infighting,"
Burton Feldman in The Nobel prize: A history of genius, controversy and prestige.

So I raise the following issues and invite and welcome comments. 1. Do you think the citation should be changed to eliminate reference to invention of an imaging semiconductor circuit? 2. If the citation is not changed should it be awarded to Tompsett instead of Smith and Boyle? It cannot be awarded to all three.”
(Eugene I. Gordon)

CCD và giải Nobel Vật Ly năm 2009

Giải Nobel Vật Ly năm 2009 trao cho Charles K Kao "for groundbreaking achievements concerning the transmission of light in fibres for optical communication.” và Willard S. Boyle andGeorge E.Smith "for the invention of an imaging semiconductor circuit, the CCD sensor.” (Royal Swedish Academy of Sciences)

Giải thưởng Nobel chẳng những là vinh dư lớn cho cá nhân người lănh giải mà lại c̣n niềm hănh diện cho cộng đồng và là công cụ tuyên truyền hữu hiệu có lợi cho chính phủ, trường học, viện nghiên cứu , hăng xưởng trong việc phát triển sản phẩm, tuyển dụng người tài, củng cố thế lực và tăng lợi nhuận trên thương trường. V́ thế, hoạt động “lobby” cũng càng ngày càng trở nên khốc liệt hơn. “Lobby” người đề cử. “Lobby” hội viên chính có quyền quyết định của Hàn Lâm Viện Hoàng Gia về Khoa Học của Thụy Điển hay Royal Swedish Academy of Sciences (xin gọi tắc là Hàn Lâm Viện Khoa Học Thụy Điễn-HLVKHTĐ). Chỗ nào “lobby” được là người ta “lobby”! Và số tiền “đầu tư” vào công tác này không phải là ít. Về lănh vực khoa học và kỹ thuật, “những người được chọn nhận giải Nobel phần lớn đều có những đóng góp quan trọng trong lănh vực chuyên môn của họ; nhưng không phải ai đóng góp nhiều đều được có vinh dự này”. Cũng như những giải thưởng khác, việc được chọn nhận giải Nobel tùy thuộc vào nhiều yếu tố chẳng hạn như : công tŕnh & thành tích đóng góp, lănh vực đóng góp, thời điểm được chọn, thành phần hội viên có quyền quyết định của Hàn Lâm Viện Thụy Điển , người đứng ra đề cử, và yếu tố “may mắn” nữa. Nói chung, việc được chọn lựa để lănh giải thưởng Nobel là kết quả của sự phán đoán “chính xác/hay thiếu chính xác” và điều may mắn đúng thời cơ. Tiêu chuẩn để chọn người lănh giải Nobel càng ngày càng mơ hồ , mâu thuẫn với nhau và đôi khi trở nên “chọn lựa tùy tiện” , “thiếu sự điều tra kỷ lưỡng” của các Hội Viên thuộc Hàn Lâm Viên Khoa học Thụy Điển. Họ trích dẫn công trạng đóng góp trong 21 chữ hay ít hơn để biện hộ   cho việc chọn lựa của họ. Như tên “Hàn Lâm Viện Khoa Học” ám chỉ, theo truyền thống, giải Nobel về vật lư chỉ  dành cho những phát minh khoa học có tầm đóng góp quan trọng lớn trong sự phát triển và thịnh vượng của xă hội loại người. Trong chiều hướng này, những người phát minh (khoa học) sẽ nhận giải và những người hoàn thiện phát minh thành sản phẩm (kỹ thuật)  sẽ không được hân hạnh này. Thường th́ phải đợi ít nhất vài chục năm sau khi phát minh ra đời để xem ảnh hưởng của phát minh này như thế nào trước khi được chọn . Giải thưởng Nobel Vật lư 2000 về mạch tích hợp phát cho Jack Kilby (Robert Noyce lúc đó đă qua đời) đă phá vỡ tiền lệ này. Nhưng Kilby (Texas Instruments) và Noyce đều bắt đầu từ phát minh và tiếp tục phát triển khái niệm cho đến khi thành sản phẩm với quy mô khổng lồ. Trường hơp của giải Nobel về đèn LED vào năm 2014 th́ khác! GS. Isamu Akasaki (Meijo Univ.), GS Hiroshi Amano (Nagoya Univ. ) và GS Shuji Nakamura (Univ. California, Santa Barbara) được Hàn Lâm Viện Khoa Học Thụy Điển chọn nhận giải Nobel vật lư năm 2014 về thành công mang đến quần chúng hàng loạt đèn LED với citation: “for the invention of efficient blue light-emitting diodes which has enabled bright and energy-saving white light sources.”. ( Ghi chú: để biện hộ cho ly do họ chọn ba GS nói trên, họ đă thêm vào câu tḥng trong citation “…which has enabled bright and energy-saving white light sources.” V́ nếu không có câu này th́ giải Nobel 2004 về LED sẽ phải dành cho GS. Nick Holonyak Jr và TS Herb Maruska!)

Ba vị giáo sư này được giải Nobel v́ đă phát minh đèn blue LED dựa trên chất GaN  có hiệu xuất tốt và một nguồn ánh sáng trắng sáng dựa trên đèn LED này và tiết kiệm được năng lượng. Chiều hướng chọn lựa cũng đă khác với tiêu chuẩn chọn lựa truyền thống là giải thưởng trao cho người hoàn thiện phát minh mà không cho người phát minh, ngay cả không “đá động” ǵ đến phát minh và công tŕnh đóng góp về LED của GS Holonyak và những nhà nghiên cứu khác như Maruska. HLVKHTĐ c̣n nói “ lịch sử của blue LED vừa mới tṛn 20 tuổi”; thực ra “lịch sử có từ 1960” và bắt nguồn từ RCA- New Jersey (Mỹ) chớ không phải từ Nhật. GS Nick Holonyak Jr. của University of Illinois at Urbana -Champaign (UIUC) phát minh đèn LED với ánh sáng nh́n thấy (màu đỏ) lần đầu tiên vào năm 1962 khi ông làm việc ở General Electric, Syracuse, New York. Kỹ thuật về LEDs tiếp tục cải tiến và nhiều năm sau GE chế tạo đèn LED có công xuất 100 W – tương đương với đèn incandescent light bulb- và tiêu thụ khoảng 2/3 năng lượng ít hơn. Sau đó, Holonyak rời GE về dạy UIUC và tiếp tục nghiên cứu về đèn LEDs. Có nhiều người cùng nghiên cứu chung với ông ở UIUC đáng kể nhất là Cradford, mở đầu cho một số sản phẩm LEDs màu cam, đỏ và xanh với độ sáng cao (chỉ thiếu màu xanh blue thôi!). Sau khi rời UIUC, Cradford tiếp tục nghiên cứu ở Monsanto và chế tạo sản phẩm LED đầu tiên trên thị trường. Một thời gian sau, Cradford đổi sang làm việc ở Hewlett- Packard (HP). Vào năm 1987, AlGaAs LEDs sản xuất bởi HP đủ sáng để thay thế bóng đèn dùng trong thắng xe hơi và những áp dụng khác như đng hồ, tín hiệu giao thông và hiển thị điện tử (electronic displays). Đèn LEDs dựa trên AlInGaP chế tạo vào năm 1990 cung cấp độ sáng gấp đôi AlGaAs. HP cũng đă thành công với GaP, đầu tiên là bright green LEDs vào năm 1993, và một năm sau đó với reddish – orange AlInGaP LEDs . Riêng về đèn LED màu blue, Maruska đă chế tạo thành công dẻn GaN màu xanh blue vào năm 1972 khi ông c̣n làm việc ở RCA.
Năm 2009, Hàn Lâm Viện Khoa Học  Thụy Điễn (Royal Swedish Academy of Sciences)
đă dành  Giải thưởng Nobel về Vật l‎y  cho TS Willard S. Boyle và TS George E Smith của Bell Labs. Việc chọn lựa này lại càng mâu thuẩn hơn v́ khái niệm về CCD (charged coupled device)  mà hai vị này đề cử thuộc về memory CCD và không liên quan trực tiếp đến imaging CCD. Đây không hẵn là một phát về khoa học v́ những khái niệm căn bản góp phần vào cấu trúc CCD của hai ông  đều được biết trong cộng đồng khoa học vào thời cuối thập niên 60’s. Trong khi đó, Mike Tompsett , người đă chế tạo imaging CCD từ concept đến prototype th́ không được thừa nhận. Trong bài viết này, chúng tôi xin chia xẻ với quy bạn đọc những dữ kiện liên quan và góp y về công tŕnh đóng góp của Boyle và Smith dựa trên hai điểm chính: (i) có thực sư Boyle và Smith phát minh ra imaging CCD và (ii) citation “for the invention of an imaging semiconductor circuit- the CCD sensor”của Hàn Lâm Viện Khoa Học Thụy Điễn có thích hợp và chính xác hay không?

1. “Tản mạn” với vài câu chuyện bên lề

Tháng năm. Tôi cùng gia đ́nh về thăm Nhật. Tháng này khí hậu ở Nhật tương đối dễ chịu hơn với vài cụm gió nồm và vài cơn mưa nhẹ vào buổi chiều. Yurakucho. Shinagawa. Korakuen. Akihabara. Shinagawa, Yokohama. Namba. Kiyomizudera. … Đi qua những con đường, những thành phố cũ. Đó đây “rải rác”  vài kỷ niệm c̣n sót lại. Khu Dontobori vẫn rộn rịp như ngày nào với làn sóng người lại qua như ngày hội, với ḍng sông Dontobori đèn choochin đỏ sáng về đêm . Akihabara giờ tấp nập hơn với hàng ngàn quán.về games, computers. “Cái thuở xa xưa” chợt hiện về rối chợt tắt đi như ngọn nến “lắc ” trong gió.  

“…Mưa tháng năm
Vuốt chải làn tóc rối
Chiều Namba
Gió nhẹ mát ḷng người… 

Văng vẵng đâu đây
Giọng nói , tiếng cười
Như chào đón khách xa
Về dự hội…”
 

 

H́nh 1. Trở lại Kodokan sau hơn 40 năm.
Ṭa nhà trở nên khang trang hơn với tám tầng lầu và nhiều thiết bị.
 

 

      

H́nh 2. Với hai sinh viên Nhật sau buổi seminar về y học điện tử của tôi ở Osaka.
Nh́n những khuôn mặt trẻ trung, ḿnh chợt nhớ lại ngày nào
cũng bận rộn “nghiên cứu, luận văn” và đấu tranh t́m sống (bên trái)
Với chồng dĩa sau “chiến trường thu dọn” tại một quán Sushi ở Tokyo (bên phải). 

Umeda, Nakamozu. Sân ga, con tàu với người đi, kẻ đón. Đợi chờ, hy vọng dù một chút rất mong manh. Tôi chợt nhớ lại mấy câu thơ trong bài “Bóng người trong sân ga” của Nguyễn Bính: 

“...Tôi đă từng chờ những chuyến xe
Đă từng đưa đón kẻ đi về

Sao nhà ga ấy, sân ga ấy
Chỉ để cho ḷng dấu biệt ly...”
 

2. Sơ lược về cơ cấu tổng quát của CCD.

Khi ánh sáng chiếu trên bề mặt của CCD, quang tử (photons) biến đổi sang tích điện (electronic charge) nằm ở những vị trí riêng rẽ  như  là điểm ảnh (pixels), vùng quang tử (photo sites), quang điốt (photodiodes) hay hay bộ tụ điện (capacitors). Theo hiệu ứng quang điện (photoelectric effect), số lượng tích điện tùy thuộc vào lượng ánh sáng chiếu vào. H́nh ảnh sáng tương đương với  lượng tích điện lớn trong khi đó h́nh ảnh tối th́ ngược lại sinh ra do lượng tích điện thấp. Lượng tích điện sau đó được di chuyển qua nhiều giai tầng nằm kế tiếp nhau bằng bộ ghi dịch (shift registers) và đồng hồ tín hiệu (clock signal). Điểm ảnh cuối cùng trong dăy pixels sẽ chuyển di điện tich vào bộ khuếch đại điện tích (charge amplifier) và biến đổi điện tích sang điện áp (voltage). Tín hiệu analog dược đổi sang dạng thức digital (0’s hay 1’s). H́nh ảnh của CCDs có thể thực hiện theo ba dạng thức: hoặc từng pixel một, từng hàng một hoặc từng vùng (H́nh 3) .

 

H́nh 3. CCD’s chế tạo trên một tấm nền silíc (tài liệu từ Don Groom LBNL, [1])

 

H́nh 4. CCD gồm có nhiếu đơn vị nhận tín hiệu riêng rẽ (photo sites, capacitors, pixels [2-3].  

 

3.. Đóng góp của William Boyle và George Smith vào sự phát minh imaging CCD

3-1 Nghiên cứu về bubble memory ở Bell Labs vào cuối thập niên 60s

Vào cuối thập niên 60’s , Bells Labs ( trung tâm nghiên cứu chánh  của AT &T , nay thành Lucent Technologies*) có nhiều nghiên cứu về the picture phone  và semiconductor bubble memory làm nền tảng cho việc phát sinh CCD sau này. . Lúc đầu  CCD được thiết kế để dùng trong bộ nhớ  CCD (memory CCD ); và  sau này cấu trúc được biến đổi để dùng trong imaging CCD vào đầu thập niện 70’s. .

Vào cuối thập niên 60’s, Bell Labs phát minh bong bóng từ (magnetic bubble). như là một phương án  mới và độc đáo để xử ly thông tin (information) bằng cách di động các miền từ (magnetic domain) từ một nơi này đến nơi khác trong bán dẫn chất rắn ; c̣n mạch điện th́ được  tạo nên để dẫn ḍng điện và điện thế từ những pixels.  Jack Morton, phó tổng giám đốc  phụ trách  Khoa Kỹ Thuật Bán Dẫn (Semiconductor Technologies)  rất quan tâm đến bong bóng từ (magnetic bubbles)  và ông này cảm thấy phải có một phương pháp  tương tự để thực hiện điều này với kỹ thuật bán dẫn chất rắn. Đây cũng là ly do mà phần lớn các nghiên cứu ở Bell Labs lúc bấy giờ đều chú tâm  đến bong bóng từ. Làm việc dưới quyền của Morton có William Boyce với chức giám đốc điều hành, trong khi đó Eugene Gordon là manager dưới quyền của Boyle; báo cáo trực tiếp đến Gordon có George Smith, Mike Tompsett và nhiều nhân viên nghiên cứu khác.  Sau này Tompsett lănh đạo trực tiếp công tŕnh nghiên cứu CCD. Morton giao phó Boyle trách nhiệm t́m phương cách đưa kỹ thuật bán dẫn vào những ứng dụng liên quan đến bộ nhớ . Đậy cũng là ly do mà Boyle và Smith gặp mặt nhau để brainstorming trong buổi “họp mặt lịch sử” mà sau này Boyle và Smith “chủ trương ” rằng họ đă  t́m được giải pháp căn bản của imaging CCD’s, dẫn đến giải Nobel của hai người sau này. Câu hỏi nên được đặt ra ở đây là liệu chỉ có y tưởng  căn bản của Boyle và Smith thảo luận với “phấn và bảng đen”  mà không có thí nghiệm sau đó có thực sư đủ để đưa đến sự thành công của imaging CCD hay không? Ngay cho dù Boyce và Smith có nghĩ ra khái niệm ǵ tuyệt vời đi nữa sau một giờ brainstorming và sau đó không tham gia ǵ vào các hoạt động liên quan đến CCD và không có kết quả ǵ về thí nghiệm và tính toán, liệu hai người cỏ đủ thành tích nghiên cứu   để nhân giải Nobel hay không? Và ai chính là người thực sự phát minh imaging CCD ở Bell Labs?


3-2 Khái niệm trong buổi brainstorming của Boyle và Smith thiết lập nền tảng căn bản cho imaging CCD: Điếu này có đúng không?
 

Khái niệm dùng bộ ghi dịch dựa trên mạch tích hợp tuyến tính silíc (silicon IC linear shift register) để di chuyển thông tin đă được biết trong cộng đồng khoa học vào thời điểm đó. Nhóm của Gordon phụ trách về ống ghi h́nh mục tiêu dựa trên silíc (silicon target vidicon) lúc đó muốn áp dụng khái niệm này cho những ứng dụng liên quan đến hiển thị (displays). Vào năm 1969, Boyle, lúc đó đang làm việc trong lănh vực silicon, lo sơ là với cái đà này những hoạt động liên quan đến nghiên cứu về silicon sẽ chuyển sang làm những đề tài liên quan đến bộ nhớ với magnetic bubble memory- một phát minh chính của Bell labs. Nên Boyle nhờ George Smith suy nghĩ một hướng ứng dụng khác để đối phó. Đây là ly do chính Boyle và Smith gặp nhau trong buổi họp một giờ như đă tŕnh bày ở trên (một điều thú vị ở đây là Gordon không được mời tham dự buổi họp này mặc dù Goron là boss của Smith và làm việc dưới quyền Boyle!). Theo Gordon, ngay cả trước khi Smith đến gặp Boyle , sau một buổi họp của nhóm displays do Gordon chủ tŕ , Gordon đă đề cập với Smith khái niệm mà ông đang suy nghĩ về dùng silicon linear shift register trong ứng dụng hiển thị để Smith hiểu rơ hơn và đề nghị Smith làm công tác tính toán các dữ liệu dưa vào ly luận đang có. Thâm chí, Gordon c̣n đưa cho Smith một bài báo cáo của nhóm nghiên cứu ở Burroughs dùng khái niệm tương tự với shift register. Bài báo cáo của Burroughs tŕnh bày bộ shift register để di chuyển điểm ánh sáng dựa trên khái niệm three-phase clock. Khi khái niệm này combined với điều mà nhóm Gordon đă học và t́m dược trong việc khai phát video camera target dựa trên silíc điốt, khả năng “nhảy vọt/leap” từ khái niệm của Burroughs đến khái niệm về imaging CCD trở nên một tiến tŕnh họp ly đối với những người nghiên cứu cùng ngành. Gordon phát biểu như sau: ” chúng tôi đă biết cách tích trữ điện tích trong khoảng không gian nằm giữa lớp oxide và phần rỗng không trong tấm nền silíc (undepleted semiconductor substrate), nơi mà điện tích tích trữ có thể di động khoảng vài centi-mét.” .. Rồi Gordon tiếp tục: “ việc chỉ cần làm là áp đạt điện áp theo dạng thức “phase clock” để chuyển di điện tích.” Tompsett cũng có xác nhận điều là có thấy bài báo cáo về three-phase shift register của nhóm Burroughs mà Gordon đề cập trên bàn làm việc của Smith. Tompsett cũng đề cập điều này trong bản thảo của quyển sách về CCD của ông; nhưng Smith đ̣i hỏi ông phải rút sự kiện này ra khỏi quyển sách và ông làm theo. Tại sao phải rút sự kiện này ra? Có lẽ để bảo vệ chủ trương của Smith và Boyce là họ là hai người độc nhất đă nghĩ ra khái niệm shift register này?! 

4. Citation của Hàn Lâm Viện Thụy Diễn có thích hợp hay không?

Như đă tŕnh bày ở những số trước trong bài viết, việc chọn giải Nobel tùy thuộc nhiều yếu tố : lobby, chính trị, marketing để quăng bá trong cộng đồng và thiếu khả năng chuyên môn của những người trong Hội đồng chọn lựa, nên nhiều trường họp, HLVKHTĐ phải thay đổi citation để phù họp với việc chọn lựa của ḿnh. Kỳ này, citation về việc trao giải Nobel cho Boyle và Smith ““for the invention of an imaging semiconductor circuit- the CCD sensor”. Câu hỏi then chốt ở đây là Boyle và Smith có “phát minh” cái “ imaging semiconductor circuit –the CCD” hay không?. Câu trả lời là “Không”. Người phát minh và làm ra imaging CCD là Mike Tompsett. 

4-1 Cả hai Boyle và Smith không có cộng tác và hoạt động ǵ về silicon target vidicon Silicon target vidicon là tiền thân của imaging CCD và là nền tảng để chế tạo dữ kiện điện tử này.

Thêm vào đó patent quan trọng của Boyle và Smith có tựa đề là “ Charge coupled memory with storage sites” US 3654499 A mà HLVKHTĐ căn cứ để trao giải Nobel chỉ nói về memory CCD và không đề cập ǵ đến imaging CCD. Khi hỏi về điều này, Smith nói rằng v́ đây là điều đương nhiên nên không cần đề cập đến. Thực ra trong buổi họp nói ở phần trước, họ phát họa một mô h́nh và khái niệm  giống như bubble memory nhưng dùng điện tích (charge) thay v́ miền từ (magnetic domains). Trong khi đó patent “Charge transfer imaging devices US 4085456 A của  Tompsett th́ cắt nghĩa rơ ràng về imaging CCD. Điều mới lạ là Mike Tompsett đă t́m cách thực hiện area imaging device dựa vào linear CCD registers. V́ thế, nếu theo kết quả thí nghiệm của Tompsett và dựa theo patent US US 4085456A, và những bài báo cáo khoa học của Tompsett th́ Tompsett mới đúng ra là người xứng đáng để  lănh giăi Nobel v́ ông chính là người đầu tiên đă triển khai và phát minh và chế tạo thành công imaging CCD.  Một điểm nữa là , theo Gordon, mặc dù không có quy tắc rơ rệt nhưng ở Bell Labs và nhiều cơ quan nghiên cứu khác, hầu hết the boss có tên trong các bằng sáng chế bất luận là họ có trực tiếp góp phần vào đề tài nghiên cứu hay không. Nếu đúng như vậy th́ chẳng những Boyle mà Gordon cũng  sẽ có tên trong bằng sáng chế của Smith & Boyce  v́ Gordon là boss của Smith & Tompsett và đă cho Smith idea về linear shift register?  

4-2 Mike Tompsett mới chính là người phát minh ra imaging CCD

Magnetic bubble memory: do Bell Labs R&D ra. Với kỹ thuật này, thông tin được tồn trữ dưới dạng tuyến tính với nhiều pixels  từ rất nhỏ gọi là bong bóng từ trên một tấm băng ni-lôn . Ḍng điện chạy qua tấm băng ni-lôn sẽ đẩy những bong bóng từ dọc theo hướng mà những tín hiệu có thể đọc và viết liên tục . Ư tưởng là thiết lập một hàng giếng  điện thế (a line of potential wells) dùng silíc bằng cách tạo thành những bộ tụ điện với silíc , silicon oxide và điện cực bằng kim loại. Điện tích sẽ tích tụ trong những chiếc giếng điện thế này và điện tích sẽ di chuyển từ một giếng sang giếng bên cạnh bằng điện thế áp đặt cho đến khi điện tích đến mép cạnh (edge) của con chip để gửi ra hệ thống read out bên ngoài. Mặc dù Smith & Boyle nói rằng họ có imaging application trong đầu nhưng không đề cập trong patent và không truy cập ứng dụng này. Trong khi đó, Tompsett tiếp tục công việc nghiên cứu CCD imaging.
CCD imager là chính  do Tompsett phát minh và triển khai ra. Chẳng những Tompsett đề cập mà patent của ông cũng ủng hộ điều này. Trong patent US 4085456 với Tompsett là người phát minh độc nhất, Tompsett dùng khái niệm frame transfer trong việc thực hiện việc chuyển tải điện tích trong imaging devices. Y tưởng này đă giải quyết vấn đề trong việc dùng CCD as an imager nhất là area imager: CCD tiếp tục cảm biến ánh sáng và thu nhặt điện tích ngay cả trong lúc tín hiệu từ các hàng pixels được đọc ra (read out) dùng phương pháp chuyển tải điện tích (charge transfer). Tompsett t́m ra phương án để chuyển tải điện tích nhanh hơn bằng cách chuyển tải điện tích thu nhận được đến một vùng CCD dấu kín (hidden CCD). Tín hiệu từ pixels  của vùng CCD ẩn (hidden CCD) được đọc ra , trong khi CCD tiếp tục phơi sáng để tiếp nhận và thu thập điện tích từ những quang tử mới. Điện tích được  chuyển di từ trên đi xuống dọc theo từng cột (columns) từ hàng (rows) này sang hàng kế tiếp cho đến khi được dọc ra từ shift registers nằm ở phía dưới của con chip. Với phương thức và cấu trúc này, có nghĩa là CCD sẽ phơi sáng, rồi đóng lại với màn chắn sáng , chuyển di điện tích , rồi mở màn chắn sáng  để phô bày con chip ra ánh sáng trở lại. Có nghĩa là cứ hai frame có một frame dùng để chuyển di điện tích và v́ thế thời gian đọc tín hiệu sẽ dài hơn . Để giải quyết vấn đề này, Tompsett tăng gấp đôi kích cỡ của bộ cảm ảnh (image sensor). Có nghĩa là một khung (frame) của bộ cảm biến quang  sẽ phơi sáng , rồi khung phơi sáng kế tiếp sẽ dùng trong khi điện tích  di chuyển . Tóm lại, Tompsett là người đầu tiên phát minh, triển khai và chế tạo thành công CCD imager. Chẳng những ông có bằng sáng chế đầu tiên về image CCD mà c̣n đăng báo, phát biểu ở hội nghị khoa học và nhất là thực hiện  thành công image CCD. Ngay cả Boyle (một trong hai người lănh giải Nobel) cũng công nhận điều này!

 

 

H́nh 5. First Light. TS  Margaret Tompsett (phu nhân của Tompsett )
làm h́nh mẫu cho CCD đầu tiên Tompsett chế tạo (tài liệu từ Mike Tompsett).  

Tompsett chế tạo thành công CCD đầu tiên vào năm 1970, và triển khai CCD imagers và CCD cameras dùng trên thị trường. H́nh ảnh màu với tấm h́nh của Margaret được đăng trong tạp chí Electronics Magazine vào tháng giêng năm 1973 (H́nh 5).  

4-3 HLVTD phải thay đổi citation lúc đầu để phản ảnh trung thực hơn!

Điểm chính ở đây, như đă tŕnh bày ở phần giới thiệu của bài viết,  là citation for the invention of an imaging semiconductor circuit- the CCD sensor”. của HLVKHTĐ khi quyết định trao giải Nobel về Vật 1ư cho Williard S. Boyle và George E. Smith không thích hợp

Gordon cho rằng citation này sai lầm và không chính xác. Ông nói: “I think they made a mistake” và “ That citation was totally wrong…They had nothing to do with the invention of imaging devices [4]”. Theo Tompsett, “ the real error in this case came from the Swedish academy, who did extremely poor research."[5].
Với sự phản đối của nhiều người trong cộng đồng khoa học nhất là Gordon và Tompsett, HLVKHTĐ sau này đă sửa đổi citation như sau:  'The motivation for the invention of an imaging semiconductor circuit-- the CCD sensor”. Cái citation này yếu hơn citation ban đầu khi phát giải Nobel cho Boyle và Smith khá nhiều với chữ “motivation” : motivation duy nhất của hai ông ở đây là thay thế bubble memory với CCD!

Trong số tới, người viết sẽ thảo luận về Mike Tompsett và quá tŕnh phát triển thành công imaging CCD.

 

5. Tài liệu tham khảo 
[1] http://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1318797
[2] http://www.wired.com/2009/10/ccd-inventors-awarded-nobel-prize-40-years-on/

[3] http://www.gutenberg.us/articles/Michael_Francis_Tompsett

[4] http://nobelprize.org/mediapla... http://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/devices/nobel-controversy-who-deserves-credit-for-inventing-the-ccd

[5] http://www.tech-faq.com/charge-coupled-device.shtml

 

*) Xin tham khảo nhiều bài viết về trung tâm nghiên cứu nổi tiếng  này đăng trong ERCT do cùng một người viết.