TDI CCD视频响应性能的高精度检测

TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中。为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够、检测方法不够准确等问题,提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。实验结果表明,暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度是以往测量方法的1/10,其他视频响应性能的不确定度也仅为以往测量方法的1/5。该测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。

CCD位移辐射效应损伤机理分析

研究了电荷耦合器件(CCD)位移辐射效应的损伤机理。分析了位移损伤诱发的体缺陷对CCD工作性能的影响。研究了位移损伤导致CCD电荷转移效率降低、体暗电流密度增大、暗电流尖峰以及随机电码信号(RTS)出现的规律和机理。

TDI CCD视频响应性能的高精度检测

TDI CCD主要应用于空间遥感和科学实验中,为了解决TDI CCD性能检测过程中精度不够高、检测方法不够准确等问题,提出了一套更为科学而准确的高精度TDI CCD性能检测方法。首先,增加TDI CCD视频信号的增益可调范围和视频AD的量化位数,尽可能高地提取出TDI CCD的噪声;其次,改变TDI CCD接收的辐照度,制定TDI CCD各项视频响应性能的检测方法;最后,提出TDI CCD各项视频响应的准确计算方法,确定测量不确定度。实验结果表明:和以前测量方法相比,暗电流信号和CCD噪声的测量不确定度减小了10倍,其他视频响应性能的不确定度也减小了5倍多,因此,现有测量方法提高了TDI CCD视频响应的检测精度和准确性。

科学级CCD相机的噪声分析及处理技术

为了降低科学级CCD相机的噪声,提高相机的成像质量,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路。应用于选用DALSA IL-E2型TDI-CCD图像传感器自己开发的科学级CCD相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了复位噪声对真正信号的影响,使相机的成像质量得到提高。通过实验证明,该科学级CCD相机的输出信噪比能达到50 dB。

利用相关系数对信噪比进行估计

本文介绍了一种利用两个数字信号序列的相关系数对数字信号信噪比的估计方法。从相同条件下的两个信号序列的互相关函数着手 ,导出了信号序列的相关系数与数字信号的信噪比之间的关系。通过实例介绍了该方法在图像噪声分析中的应用 。

正交相关的双光束分光光度计控制系统

采用一套光电转换系统并增加一个正交信号发生器,设计了正交相关的双光束分光光度计.光电转换系统包括一个光电二极管、一个信号滤波放大和一个AD转换;正交信号发生器是一个部分直通的旋转圆盘,每一个周期它将参考信号和样品信号以正交相关的编码形式同时投射到光电转换系统上,转换得到的复合信号除了参考信号和样品信号,还包括光电二极管的暗电流信号.主控制系统按照三个信号各自的编码将它们分别分离并还原出来供后续分析计算用.由于正交相关的双光束分光光度计只采用一套光电转换系统且正交信号发生器每一个旋转周期都可以检测参考信号、样品信号、暗电流信号,避免了由于转换器件个体差异和检测时间的不同而产生的测量误差.实验验证了正交相关的双光束分光光度计在稳定性和测量精度上具有一定的优势.

CCD电离辐射效应损伤机理分析

研究了CCD电离辐射引起总剂量效应和瞬态电离效应的损伤机理。分析了总剂量效应导致CCD平带电压和阈值电压漂移、表面暗电流密度增大以及饱和输出电压下降的规律和机理。研究了单粒子瞬态电离辐射导致CCD单粒子瞬态电荷产生的机理;研究了瞬态脉冲电离辐射导致CCD信号电荷损失的机理。

40GPIN/TIA光电探测器接收组件的噪声分析

从理论上分析了40GPIN/TIA的各种噪声源,并通过各个噪声源产生噪声的机理,推导出了各种噪声的计算公式,从而可量化探讨探测器组件的噪声。根据仪器性能,采用测试噪声功率测试方法,对光电探测器接收组件的噪声进行了测试,测试结果与理论能很地好吻合。

科学级CCD相机的降噪技术研究

为了降低科学级CCD相机的噪声,提高相机的成像质量,针对不同的噪声源,根据相应的噪声产生原理,设计了实用的噪声抑制电路和处理电路。,应用于选用ISD029AP型CCD图像传感器自己开发的微光CCD相机,有效地降低了暗电流噪声,消除了复位噪声对真正信号的影响,使相机具有良好的成像质量.为了进一步提高该相机的信噪比,提出了相应的校正算法,进一步降低了暗电流噪声,降低了CCD像素间光响应的不一致性带来的噪声,使相机的成像质量得到提高.

一种基于FPGA控制的新型CCD驱动电路设计

设计出一种新型的FPGA编程控制CCD驱动电路方法。通过仿真与实验结果表明,该方法能实现CCD的驱动时序、采样和信号输出。该方法采用VHDL语言,电路设计简单化、直观化、稳定性高,容易修改;采用PCI总线,电路能迅速完成采集和传输。该设计具有较好的性价比和抗噪声性能。

用于可见光通信的多层次量子点光电器件

设计了一种用于可见光通信的多层量子点光电器件,该器件响应波长为400~900nm,偏压为0.1V,暗电流可以达到1×10^(-12)A。器件的响应速度很快,实验测试为6ns,满足器件响应的频率带宽。同时,设计了一套微光电信号测试系统,用以测试微光(p W级别)下的光电信号传输的可靠性。

电子辐照导致CMOS图像传感器性能退化

对国产科学级4T-CMOS图像传感器进行电子辐照实验,考察了暗电流、饱和输出灰度值、暗信号非均匀性等参数,分析了器件的电子辐照效应损伤机理。实验结果显示,随着辐照总吸收剂量的增加,器件的饱和输出灰度值下降,并且暗电流显著增加。分析认为,器件的饱和输出灰度值退化机制与电离总剂量效应引起的退化物理机理一致,辐照使转移栅沟道电势势垒下降是饱和输出灰度值下降的主要原因,而暗电流的增长主要由浅槽隔离界面缺陷和体缺陷造成。10MeV电子辐照后暗电流退化表现出一定的偏置效应,这是由10 MeV电子辐照引起的位移损伤所致。

辐射导致CMOS图像传感器暗电流随机电报信号

针对空间和核工业应用中辐射引起CMOS图像传感器产生暗电流随机电报信号(DC-RTS)问题,对0.18μm CMOS图像传感器进行不同能量质子、γ射线的辐照试验,辐照后对DC-RTS特征参数进行分析。试验结果表明:由于位移损伤和电离总剂量效应产生的RTS缺陷不同,两种DC-RTS在台阶、最大跳变幅度、平均时间等参数存在差异。相比于位移损伤产生的DC-RTS,电离总剂量产生的DC-RTS具有跳变幅度小、平均时间长的波动特点,导致此类DC-RTS难以检测分析。像素积分期间传输栅电压会对电离总剂量诱发的DC-RTS产生影响。上述工作为深入认识CMOS图像传感器DC-RTS现象、探索相关抑制技术提供重要参考。

Radiation effects on scientific CMOS image sensor

A systemic solution for radiation hardened design is presented. Besides, a series of experiments have been carried out on the samples, and then the photoelectric response characteristic and spectral characteristic before and after the experiments have been comprehensively analyzed. The performance of the CMOS image sensor with the radiation hardened design technique realized total-dose resilience up to 300 krad（Si） and resilience to singleevent latch up for LET up to110 Me V cm^2/mg.