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    [分享]传统光谱仪器设计中为什么选择CCD作为探测器? [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-01-10
    在现代工业检测中,大量的光电转换器件被应用在各个探测领域中,取代了原来的感光材料。目前主要的光电转换器件有SSPDA(自扫描光电二极管阵列),CCD(光电耦合器件),CMOS(互补金属氧化物半导体)等。 bLUyZ3m!  
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    PDA在紫外波段有着很好的响应,早期的PDA的暗电流较大,信噪比低,但是随着技术的发展,高信噪比的PDA不断出现,再加上其本身在紫外波段的高灵敏度,其已经成为比较理想的紫外信号探测器。商用的PDA其成本也比较高,目前广泛应用于紫外可见信号测量,以及颜色测量等领域。 ,;yaYF 6|/  
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    CMOS的感光元件也是光电二极管作为光敏元。目前大多数CMOS是有源型的APS,每个像元都有一个放大器可以直接读取光电信号。而且大多数CMOS都集成了AD转换,信号放大的功能模块,另外大多数大规模集成电路产线可以直接用于CMOS的生产和制造,所以CMOS的成本相对较低。但是CMOS存在着灵敏度低,暗电流和噪声等问题。在现代工业检测中,大量的光电转换器件被应用在各个探测领域中,取代了原来的感光材料。目前主要的光电转换器件有SSPDA(自扫描光电二极管阵列),CCD(光电耦合器件),CMOS(互补金属氧化物半导体)等。 &cf_?4  
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    PDA在紫外波段有着很好的响应,早期的PDA的暗电流较大,信噪比低,但是随着技术的发展,高信噪比的PDA不断出现,再加上其本身在紫外波段的高灵敏度,其已经成为比较理想的紫外信号探测器。商用的PDA其成本也比较高,目前广泛应用于紫外可见信号测量,以及颜色测量等领域。 p(A[ah_  
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    CMOS的感光元件也是光电二极管作为光敏元。目前大多数CMOS是有源型的APS,每个像元都有一个放大器可以直接读取光电信号。而且大多数CMOS都集成了AD转换,信号放大的功能模块,另外大多数大规模集成电路产线可以直接用于CMOS的生产和制造,所以CMOS的成本相对较低。但是CMOS存在着灵敏度低,暗电流和噪声等问题。 2-:`lrVd  
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    CCD的工作原理是电荷的存储和转移,当电极上通正向电压时,电极半导体中的多数多数载流子空穴被移出,形成耗尽区,该区域存在电势梯度可以收集电荷,CCD的电荷输出是按照探测器的列输出,当要求的读写频率较高而且探测器的像元很多的情况下,有可能导致电荷转移效率大大降低从而影响测量精度和准确度。所以如果使用CCD作为探测器件的时候需要额外的注意时钟频率的设计。 ]jV1/vJ-!  
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    相比PDA,CCD和CMOS应用要广泛很多,由于这两种器件的高度集成化,可以将大量的像元集中在一个很小的器件上,而且由于工艺成熟各种CCD,CMOS的成本也相对较低。CCD和CMOS由于其可测量的光谱范围大、精度高、速度快等特点,在工业领域得到了很大规模的应用。CMOS功耗小、外围电路简单、使用方便使得其在家用摄影器材方面取得了很大成功。二者相比,CCD有较高的信噪比,使得CCD成为了科研和工业领域高品质探测器的首选。根据我们的需要,我们决定采用线阵CCD作为我们的探测器,因为在光谱仪中,需要线性度好,灵敏度高的探测器,而对于功耗和集成AD没有要求,所以CCD是我们理想的探测器。 Z FIgKWZ'  
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    CCD特点总结如下: oSP^ .BJ$  
    1)CCD器件具有质量轻、体积小、功耗低、寿命长等优点; Qq\hD@Z|  
    2)CCD器件具有较高的空间分辨率: Rz33_ qA  
    3)具有较为理想的“扫描”线性,可以达到行像素寻址的目的; ~bfjP2 g  
    4)具有较强的数字扫描能力: kqLpt  
    5)具有精确的光敏元问距,可以获得良好的测量精度和定位精度; 9A}nZ1Y  
    6)CCD数据可以调节; 5 ~"m$/yE  
    7)具有较高的光电灵敏度和较大的动态范围。 Q>\9/DjUp  
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    CCD的工作原理是电荷的存储和转移,当电极上通正向电压时,电极半导体中的多数多数载流子空穴被移出,形成耗尽区,该区域存在电势梯度可以收集电荷,CCD的电荷输出是按照探测器的列输出,当要求的读写频率较高而且探测器的像元很多的情况下,有可能导致电荷转移效率大大降低从而影响测量精度和准确度。所以如果使用CCD作为探测器件的时候需要额外的注意时钟频率的设计。 #}8gHI-9%  
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    相比PDA,CCD和CMOS应用要广泛很多,由于这两种器件的高度集成化,可以将大量的像元集中在一个很小的器件上,而且由于工艺成熟各种CCD,CMOS的成本也相对较低。CCD和CMOS由于其可测量的光谱范围大、精度高、速度快等特点,在工业领域得到了很大规模的应用。CMOS功耗小、外围电路简单、使用方便使得其在家用摄影器材方面取得了很大成功。二者相比,CCD有较高的信噪比,使得CCD成为了科研和工业领域高品质探测器的首选。根据我们的需要,我们决定采用线阵CCD作为我们的探测器,因为在光谱仪中,需要线性度好,灵敏度高的探测器,而对于功耗和集成AD没有要求,所以CCD是我们理想的探测器。 S?Uvt?  
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    CCD特点总结如下: smX&B,&@  
    1)CCD器件具有质量轻、体积小、功耗低、寿命长等优点; fJn4'Q*U  
    2)CCD器件具有较高的空间分辨率: i\\,Z L  
    3)具有较为理想的“扫描”线性,可以达到行像素寻址的目的; SuA`F|7?P  
    4)具有较强的数字扫描能力: `e5f69"  
    5)具有精确的光敏元问距,可以获得良好的测量精度和定位精度; ?gS~9jgcd  
    6)CCD数据可以调节; 1@`mpm#Y  
    7)具有较高的光电灵敏度和较大的动态范围。
     
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    离线chengzheng
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    光券
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    只看该作者 1楼 发表于: 2021-11-24
    很经典的书
    离线06benn
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    只看该作者 2楼 发表于: 2023-01-06
    了解了解