科研用CCD基本参数概念

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灰阶:可以认为是表征CCD能够辨别明暗的能力,比如12bit表示从最暗到最亮等分为212=4096个级别,16bit即分为216个级别,灰阶值越高能分出的细微差别越大。值得一提的是,目前来说,科研级CCD多为16bit。灵敏度:表征探测器对辐射的灵敏程度。定义为输出信号和输入信号之比,数值越大越灵敏。量子效率(QE):探测器所能记录的光子数除以同样条件下一个理想探测器所能计录的光子数,以百分数计算。简单就是说,来的光是10,ccd输出的是8,那么QE就是80%。信噪比:因为暗电流是导致CCD噪音的重要因素,我们主要介绍暗电流的情况。暗电流指在没有曝光的情况下,在一定的时间内,CCD传感器中像素产生的电荷。如果曝光的时候比较长,就会导致CCD产生较多的暗电流,对图像的质量影响非常大。有的CCD是在图像最终生成后,通过软件去背景来扣除暗电流,对于信号远远强于背景的有一定效果,但是对于弱信号处理过程中会产生越来越多的错误。减小暗流的主要途径是降低CCD的工作温度,通常每降低5C~7℃暗流减少一半。在很低的温度下,暗流很小,很多时候可以忽略不计,在这种情况下冷CCD应运而生,比如AxioCam系产品,几乎全部消除了暗电流对成像质量的影响,从而获得清晰的图像。满阱电荷满阱电荷,反映了ccd容纳电荷的能力,不是有人说像素的大小好比下雨时接水用盆的大小么?那么满井电荷就是盆的容积。满井电荷越多,信噪比越高,画质也越好。一般满井电荷大概10万。AD转换有了电荷,当然还有转为信号,原来十几万个电子,转成信号也就是从0到65536,这个过程也产生噪声。CCD的线性线性好,ccd就好,现在科研级ccd的线性区域可以达到满井电荷的80%也就是说,在0到65536这个范围中,从1000到50000都可认为是线性的。试验科学家们高兴啊,正是因为ccd线性好,数据才能很好地定标ccd的噪声读出噪声所谓读出噪声,这个比较神奇,核心意思是,噪声和ccd读出速度有关,也和增益(dc中的iso)有关先说读出速度,读出越快,噪声越大。别老抱怨dc的读出慢,dc当然可以快读出,但会增加噪声,这里有意思了:dc的连拍模式和单张模式,出来照片的噪声一样么?理论上说是不一样的。再说增益(iso)的影响。在固定曝光时间,固定场景,固定光圈的情况下,ccd受到的光照强度不会改变,因此提高增益(iso)就是单纯地放大信号,在放大信号的同时也放大了噪声,这就是高iso噪声大的原因。但每一档增益为何有不同的噪声水平?而且变化规律并不严格按照增益的变化?因为这种放大不是数字放大,而用的是放大电路,因此噪声水平一般比数字放大要低一点。这就涉及到一个我们熟悉的事情:在夜里,用iso100,拍1/4秒,然后后期调亮度;或者用iso400,拍1/16秒,不调整亮度,哪个好?理论上是后者稍好。光谱响应光谱响应指光阴极量子效率与入射波长之间的关系光谱响应表示不同波长的光子产生电子-空穴对的能力Binning像素叠加Binning是一种图像读出模式,将相邻像元感应的电荷加在一起,以一个像素的模式读出。Binning分为水平方向Binning和垂直方向Binning,水平方向Binning是将相邻的行的电荷加在一起读出,而垂直方向Binning是将相邻的列的电荷加在一起读出,Binning这一技术的优点是能将几个像素联合起来作为一个像素使用,提高灵敏度,输出速度,降低分辨率,当行和列同时采用Binning时,图像的纵横比并不改变,当采用2:2Binning,图像的解析度将减少75%。漏光smear是指数码相机的CCD在拍摄强烈点光源照射下的景物时出现光散射形成条状光线影像的现象?一般称为漏光.数码相机和数码摄像机等使用CCD的影像机器上会产生称作漏光“Smear”的光散射现象这是由于CCD传感器的缺陷?从CCD的读取方向?即画面的垂直方向上入射的强光会穿透图像保护层产生多余影像而形成的?特别是没有使用机械快门的数码相机在拍摄时会有漏光现象。灵敏度它是反映摄像机光电转换性能高低的一个指标半导体致冷器(TE)也叫热电致冷器,是一种热泵,它的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无致冷剂污染的场合。半导体致冷器的工作运转是用直流电流,它既可致冷又可加热,通过改变直流电流的极性来决定在同一致冷器上实现致冷或加热,这个效果的产生就是通过热电的原理近红外光谱技术(NIR)是一种高效快速的现代分析技术,它综合运用了计算机技术、光谱技术和化学计量学等多个学科的最新研究成果,以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的应用。并已逐渐得到大众的普遍接受和官方的认可。

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