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EMCCD的特殊设计
点击次数:338 发布时间:2019-09-24
双重放大器
由于动态范围有限,低照度成像设计的一个制约是不能用固定帧频既采集强信号又采集弱信号。为了保持较宽的动态范围,倍增增益可采用双重放大器设计,一个为传统放大器,其输出可拓展输出动态范围的上限,另一个为经过倍增增益的放大器,可提高探测灵敏度,二者结合使用CCD能够用于宽的动态范围照度场。
EMCCD的不足是与读出放大器相关的倍增寄存器通常设计在较高的工作效率,导致较大的读出噪声。尽管倍增增益可以克服增加的读出噪声,但影响系统的成像动态范围,因此双重放大器对EMCCD是一种有效的补偿措施。
背照式
EMCCD也可采用背照式结构,把高达90%的量子效率与电荷倍增向结合,提高灵敏度,从而提供高帧速率情况下好的低照度响应。背照式EMCCD也可配置双重放大器。
致冷的影响
温度对片上倍增增益的影响明显。温度越低,由依次电子产生的二次电子越多,则片上倍增增益越高。研究表明把探测器制冷到-30摄氏度或更低时,片上增益可以超过1000倍。EMCCD良好的性能取决于CCD温度的佳选择以及温度随环境波动的控制。
CCD制冷可提高器件的倍增增益,减小器件像素暗电流的产生,但也会增加赝电荷的出现。赝电荷是指电子进入倍增寄存器像素时,时钟波形成产生明显失真而导致凭空产生的二次电子。赝电荷随着温度降低有轻微的增加。EMCCD总的暗信号等于赝电荷加上暗电荷。
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