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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。 G~fM!F0   
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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。 NB[(O#  
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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。 @ZTsl ?  
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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。 QGM@m:O  
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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。 r~U/t~V=D  
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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。 :UDT! 5FNO  
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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。 yo@S.7[/  
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    CCD特点总结如下: 5y%-K=d  
    1)CCD器件具有质量轻、体积小、功耗低、寿命长等优点; [9>h! khs  
    2)CCD器件具有较高的空间分辨率: ic]b"ItD  
    3)具有较为理想的“扫描”线性,可以达到行像素寻址的目的; (@"5:M  
    4)具有较强的数字扫描能力: ]31UA>/TI  
    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; _)6N&u8  
    6)CCD数据可以调节; D<:J6W7]  
    7)具有较高的光电灵敏度和较大的动态范围。 `7mRUDz  
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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。 02F[4c~  
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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 B# Y^!  
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    CCD特点总结如下: fu]mxGPc  
    1)CCD器件具有质量轻、体积小、功耗低、寿命长等优点; jJOs`'~Q\  
    2)CCD器件具有较高的空间分辨率: cN(Toj'`  
    3)具有较为理想的“扫描”线性,可以达到行像素寻址的目的; -IF3'VG  
    4)具有较强的数字扫描能力: U81--'@y  
    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; cEc_S42Z  
    6)CCD数据可以调节; J jp)%c#_  
    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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    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