高光谱紫外辐照度仪CCD电路系统的设计及测试

为了在地面获得高信噪比的太阳直射紫外光谱辐照度,选用紫外敏感型线阵CCD探测器,研发了高光谱紫外辐照度仪原理样机。设计了CCD电路系统,讨论了电源电路、驱动电路、模拟前端电路以及CCD驱动时序的工作原理与设计方法,并在实验室利用标准灯光源测试了CCD电路系统的非线性和信噪比。结果表明,在340 nm波段下,CCD探测器接收信号约为饱和信号的80%时,系统信噪比超过400。最终,将测试好的CCD电路系统与光机模块装调并进行了波长定标,光谱范围覆盖280~400 nm,实现了对室内光源的紫外高光谱测量,验证了CCD电路系统设计的合理性和可行性。

基于CCD的太阳EUV射线成像探测系统

文中针对太阳日冕及色球层活动的EUV波段成像观测,采用E2V公司的CCD47-20光敏传感器,基于FPGA设计了一套读出电路系统,准确的还原并保持CCD采样图像。该系统模拟信号传输速率达到1 MHz,图像噪声低于10 e-,可以满足空间应用需求。

基于时序相关双采样的紫外光谱CCD信号采集

目前采集CCD信号通常是使用双采样器来实现,仅适用于高频采样。为扩大采样频率范围和提高采集精度,采用了一种基于时序相关双采样的采集方法。时序相关双采样是在时序上分别选取CCD输出信号复位电平和信号电平中的2小段进行AD转换,转换后的数据上传到上位机上相减得到像素的实际灰度值。用紫外光源配合紫外滤色片进行了相应实验,结果表明,该方法能在不同频率下对紫外光谱CCD信号进行正确采集并成像。分析采集结果可知,该方法能消除信号电平和复位电平整体漂移产生的误差,抑制系统噪声。

基于FPGA的全帧紫外CCD驱动时序设计

文章介绍了槟松紫外全帧背照式面阵CCD(S7171-0909)的结构和工作特点,分析了该芯片驱动时序要求;采用可编程逻辑器件EP2C8作为硬件平台,在Quartus II 9.1软件环境下,用基于状态机的算法对时序电路进行了描述,设计产生了芯片正常工作所需的时序脉冲信号,并选用EL7202作为CCD驱动器对时钟脉冲进行功率放大。调用第三方软件进行仿真,并给出实际工作输出波形,结果表明,设计的时序电路满足CCD对各驱动信号的要求。

紫外CCD在电晕检测系统中的应用

介绍了一种帧转移型面阵紫外CCD—CCD180—512-SFT,在对它的驱动时序进行分析的基础上,设计了驱动时序电路并完成了仿真。认为将其应用于紫外电晕检测可简化系统结构。

紫外面阵CCD驱动时序设计

对帧转移型面阵CCD的驱动时序进行了分析,设计了紫外CCD-CCD180-512-SFT的驱动时序电路。在QuartusⅡ软件设计环境下,使用硬件描述语言VHDL对驱动时序电路进行了硬件描述,选用Altera公司的可编程逻辑器件EPM7128SLC-84-10进行适配。电路仿真结果表明,所设计的驱动时序电路满足CCD180-512-SFT的驱动要求。

利用普通视频CCD作为紫外激光和软X射线探测器的研究

介绍了利用价格便宜的普通视频CCD来获取紫外激光和软X射线图像的方法和应用结果,以代替价格昂贵的紫外CCD、使用不方便的X光胶片或者昂贵的X光CCD,其关键点是:(1)去除CCD相机的自动增益校正;(2)将相机的校正系数γ值设置为1;(3)去除CCD相机前面的保护窗。作为一种简易的装置,可以用于紫外激光测量及激光与等离子体相互作用研究。结果表明,采用改造后的普通视频CCD测量紫外激光光斑,准确可靠,其灵敏度比科学级紫外CCD的低一个量级,它还可以测量软X射线的二维分布,作为X光针孔相机使用非常方便。

紫外CCD敏感器头部电路系统的研究

介绍了我国探月工程之嫦娥一号卫星的紫外CCD敏感器系统的CCD电路的软硬件的开发研究．紫外CCD敏感器由光学结构、 CCD及处理线路、数据处理单元及其软件组成．入射光经光学系统后,照射在 CCD敏感元件,经视频处理电路处理后形成数字图像信号．数字图像信号保存在数据存储器中,由数据处理器进行分析处理．计算得到月球的中心并转换为探测器对月姿态角,其中紫外CCD敏感器头部电路包括CCD电路、时序电路、驱动电路、视频处理电路和电源电路．核心器件CCD采用E2V公司的CCD48-20芯片,文中重点介绍该CCD的时序、驱动和Smear等难点问题．

旋涂法和热蒸发制备紫外CCD用晕苯薄膜的性能对比

晕苯是一种用于真空紫外光致发光重要的下转换材料。本文研究旋涂法和热蒸发法制备紫外CCD用晕苯薄膜的工艺方法,并对所制备的两种薄膜的性能进行了表征和对比。测试结果表明:旋涂方式成膜工艺简单,材料利用率较高,并且保持了荧光材料本身固有的晶体结构,但是膜面粗糙度较大;热蒸发方式成膜后紫外吸收较强,荧光发射强度相对较高,成膜后膜面粗糙度较小;热蒸发工艺在加热过程中改变了晕苯的晶体结构并形成了新的结晶态;相比于旋涂法,热蒸发的整个制备工艺相对复杂,并且生产成本较高。此外,该对比性研究工作为实现不同要求(如荧光发射强度、表面粗糙度、生产成本等)的荧光下转换薄膜的制备提供了理论指导。

科学级紫外CCD电路系统设计

为了获取高质量高帧频紫外图像数据,设计了一套基于科学级紫外CCD的成像电路系统。系统以CCD57-10图像探测器为核心,以FPGA-A3PE3000L为逻辑控制单元进行展开。首先,给出了设计方案,分析了CCD57-10的工作特性,设计了一套性能可靠的硬件电路;分析了CCD探测器的时序关系并确定了时序参数,采用了CCD开窗工作模式以提高帧频;在FPGA内完成了不同曝光时间的自适应。实验结果表明,在200 k Hz读出频率,256×256开窗条件下,系统帧频可达3 frame/s,读出噪声10个电子。

线阵CCD紫外光谱仪的波长定标研究

波长定标的精度是衡量光谱仪的重要指标之一。鉴于其重要性,研究了线阵电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)紫外光谱仪的波长定标,并完整地给出了一种波长定标方法(包括噪声扣除、谱峰定位和波长拟合三部分)。针对暗噪声影响光谱信号的问题,提出了一种利用非曝光像元扣除暗噪声的方法;针对谱峰漂移的问题,提出了一种基于权重窄窗差分的谱峰定位方法;针对单一光源特征谱线数量不足的问题,提出了一种多波段波长拟合方法。实验结果表明,本文方法的波长定标精度在0.6nm之内,关键波长点上的定标精度在0.01 nm之内,具有定标精度高、复杂度低等优点,因此可用于紫外光谱仪的波长定标。

紫外CMOS/可见光CCD相机信息融合技术研究

紫外CMOS/可见光CCD相机在海洋污染监测、大气臭氧探测方面具有十分重要的实用价值,相机研发的重点之一在于将相机内的紫外通道CMOS与可见光CCD通道的光电信息进行有效融合。对于获取高质量的图像信息具有十分重要的意义。通过对紫外CMOS/可见光CCD相机中3个通道探测器驱动时序与图像数据流程的合理设计,采用FPGA和Verilog作为硬件和软件平台,实现了相机多通道信息融合的目的。通过外景成像实验,获得了细节清晰、层次丰富完整的紫外和可见光融合图像,验证了此技术在相机中应用的可行性。

星点设计-效应面优化法优选连钱草中总黄酮超声提取工艺

目的星点设计-效应面优化法优选连钱草中总黄酮的提取工艺。方法以甲醇浓度、超声时间和溶剂用量为考察因素,以连钱草总黄酮的含量为评价指标,借助紫外分光光度法,运用效应面法优化超声波提取连钱草总黄酮的工艺条件。结果连钱草的最佳提取条件为甲醇浓度55%、超声90min及8倍量溶剂。结论星点设计-效应面优化法可用于连钱草总黄酮提取工艺的优化,模型预测性良好,提取条件稳定,实验设计方法有较高的可靠性。

MgF_2薄膜对荧光薄膜紫外响应灵敏度的增强特性研究

在光敏面上镀制荧光薄膜将紫外光转变为可见光，是提高CCD和CMOS图像传感器紫外响应灵敏度的一种有效方法。针对荧光薄膜入射界面的散射和反射损耗降低荧光发光强度的分析，研究在荧光薄膜上镀制增透膜和阻隔膜的灵敏度增强特性。采用真空热阻蒸发的镀膜方法分别制备了单层Lumogen荧光薄膜和MgF2/Lumogen复合膜。利用原子力显微镜，紫外可见近红外分光光度计，荧光光谱仪对两种样品的表面粗糙度，漫反射和透射光谱以及荧光发光光谱分别进行对比测试分析。结果表明：M g F2保护层降低了表面粗糙度，减小了入射界面的漫反射损耗，对500～700 nm的可见波段具有明显增透作用，也增强了Lumogen薄膜对紫外波段受激发射的荧光强度；同时，MgF2薄膜的抗损伤及水汽隔离性能对荧光薄膜紫外响应能力具有保护作用，为延长紫外CCD薄膜及器件的工作寿命提供了有效手段。

短波紫外反射法显现香烟外包装塑料薄膜表面潜在指印

短波紫外反射法广泛应用于潜在指印的显现,但对香烟盒外包装塑料薄膜上的潜在指印却无法得到较好的显现效果。香烟盒外包装塑料薄膜是一种无色透明且厚度薄的双轴拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜,薄膜上的潜在指印往往较为微弱。短波紫外反射方法直接显现薄膜上的潜在指印时,大部分短波紫外光穿透了薄膜并被薄膜后面的物体反射,反射后的短波紫外光再次穿透薄膜,无法形成客体与痕迹之间有效的反差。本文在实验基础上提出了相应的改进方法,利用强吸收短波紫外介质完全吸收穿透薄膜的短波紫外光,使得穿透薄膜的短波紫外光不被薄膜后的物体反射从而突出显现存在于薄膜上的潜在指印痕迹。该方法通过控制照射时间可以最大限度的保持物证检材的原始状态,减少对后续DNA检验的影响。

紫外增强Lumogen薄膜旋涂法制备及其性能表征

Lumogen薄膜用于固态硅基探测器件CCD紫外增强具有显著的成本和工艺优势。研究旋涂法制备Lumogen薄膜的CCD紫外增强技术,通过对薄膜的光谱分析得到优化的制备工艺。制备的薄膜在可见光波段透过率较高,对紫外波段的光具有较强的吸收,其发射峰位于525nm,并且激发谱较宽,涵盖200～400nm。实验结果表明使用旋涂法制备的紫外增强薄膜,能将紫外光转化为可见光,并且在增强紫外响应的同时,不削弱可见波段的响应,是一种有效增强固态检测器紫外响应的紫外增强薄膜。

便携式紫外-可见光谱仪设计及关键技术研究

随着紫外光谱探测技术的广泛应用,低成本便携式紫外-可见光谱仪成为该领域的研究热点。本文首先依据交叉型Czerny-Turner结构设计了便携式紫外光谱仪光路结构。其次,针对性研究了紫外光谱仪的关键器件:紫外探测器和闪耀光栅。利用Lumogen荧光材料和蒸镀成膜法制作镀膜紫外增强CCD,并分析了荧光薄膜在CCD表面的位置对分辨率的影响;从理论上分析了闪耀光栅对于紫外波段的多级衍射效率的影响,确定了紫外光谱仪对于闪耀光栅的选择。最后,研制的便携式紫外-可见光谱仪样机的性能测试结果表明,200 nm^900 nm波段、25μm狭缝宽度、600lp/mm、300 nm闪耀光栅配置下分辨率整体小于1.5 nm,200 nm^300 nm紫外波段的光谱响应度提高到20%,实现了便携式紫外-可见光谱仪的设计要求。

利用晕苯增强CCD紫外响应的实验研究

传统的电荷耦合器件(CCD),在400nm以下CCD的量子效率太低,而传统的基于CCD的紫外增强技术可以提高CCD对紫外波段的响应,但是存在光谱信号弱的缺点,并且系统分辨率也因此降低。一种自行研制的CCD紫外荧光增强技术,其创新在于去除CCD表面保护玻璃,通过真空镀膜的方法将晕苯直接沉积在CCD敏感元件表面,能有效地提高CCD的紫外响应度,并削弱薄膜对分辨率的影响。对于离散谱线,253.6nm波长的相对强度提高10倍。对于连续谱线,紫外波段的信号也得到明显增强,截止频率从290nm降至220nm。该种方法制作紫外CCD成本不高,可以实现批量生产,适合工业应用。

黑刺菝葜中6-酮型甾体皂苷含量测定方法

以黑刺菝葜为试材,应用紫外可见分光光度法,研究测定其6-酮型甾体皂苷类化合物含量的方法;以LG-C为标准品,依据显色剂对LG-C反应的专属性和灵敏度,确定紫外可见分光光度法的显色体系和最大吸收波长;在单因素试验的基础上,通过星点设计-响应面法,确定最适显色反应条件。结果表明:紫外可见分光光度法的显色体系为茴香醛-硫酸法Ⅱ,最大吸收波长为429nm;最佳显色温度82.4℃,反应时间24min,显色剂用量1.2mL。优化反应条件后,在7.51~50.90μg范围内,LG-C与吸光度值呈良好线性关系,r=0.996 9;平均加样回收率为103.37%,RSD 2.2%。该方法灵敏度高、专属性强,重复性好,可以作为黑刺菝葜中6-酮型甾体皂苷含量的测定方法。