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浅析科学级CCD相机的关键技术支持
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时间:2014-08-22 14:53:18

        科学级CCD相机相比其他成像器件来说,具有高动态范围、低噪音、高灵敏度、高线性度等优点。是因为科学级CCD相机在CCD芯片和驱动电路的设计上都采用了一些先进的技术来保证它的高性能。下面就这些技术做简单的介绍。

1.   埋沟技术。对CCD器件来说,影响CCD性能的一个关键过程就是点荷包在器件内的转移。早期的CCD器件电荷的产生和转移都是在器件表面进行的。这种结构的CCD器件的电荷在转移过程总很容易受到界面态的影响,是信号电荷在转移过程中有部分损失,结果会大大降低电荷转移效率。对于大面阵的CCD器件来说,电荷的转移距离很长,这种影响就更大突出。埋沟技术就是把电荷的产生和转移都放置在器件的表面以下,这样就不会受到界面态的影响,可以最大限度的降低转移过程中电荷的损失。

2.   MPP技术。采用MPP结构的CCD器件是为最大限度的降低器件的热噪声而设计的。这种热噪声主要产生于二氧化硅和外延层之间的界面处。MPP技术采用硼离子注入到硅外延层形成电子陷阱,并利用适当的不同时钟使暗电流远离像素陷阱,这样可以减少像素内收集暗电流电子的速率,从而降低热噪声的影响。

3.   PPD技术。PPD技术是为降低CCD相机的读出噪声设计的。这项技术的思想就是把CCD相机的数字化电路尽可能的放在靠近CCD模拟处理信号输出的位置。这种结构可以降低相机的读出电路的噪声,增强微光灵敏度和动态范围。

4.   制冷技术。制冷方法是降低CCD器件热噪声的主要手段。实验表明,在室温时,CCD器件的温度每降低10度,热噪声就会降低一个数量级。因此,在科学级CCD相机中都采用制冷技术。目前制冷技术发展很快iai,这为制冷CCD相机的实用化奠定了基础。有两种主要的制冷方法:即半导体制冷和低温制冷。半导体制冷可以使温度降低到零下50度左右,而低温制冷可以使器件的温度降低到零下100多度。

        从技术上讲,科学级CCD相机发展到今天已经十分成熟,并在许多的科学研究领域里获得广泛的应用。请关注本站。

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