电子倍增电荷耦合器件中多针相工作模式

针对微光条件下,电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)的暗电流噪声将会随信号一起在倍增寄存器中放大,信号仍会湮没于噪声中。该文提出将多针相(MPP)模式引入EMCCD,通过在栅极上加较大的负偏压,使得空穴填充Si-SiO2界面态,抑制电子的跃迁和传导,以减小暗电流的产生率。研究结果表明,T=300 K时,MPP模式下EMCCD的暗电流值为0.021 3 nA/cm2,而非MPP模式下EMCCD表面暗电流稳态值为1.79 nA/cm2。说明MPP模式的引入极大地降低了EMCCD的暗电流水平,同时提高了整个微光成像系统的探测灵敏度和信噪比。

基于遗传算法自整定和Smith预估的电子倍增电荷耦合器件温控系统设计

针对电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)温度控制过程的时间滞后特性,根据热力学理论建立整个系统的数学模型,利用有限元仿真方法得到其传递函数,在此基础上采用遗传算法实现PID控制参数的在线自适应整定,同时结合Smith预估控制补偿由滞后环节产生的时间迟滞。采用Matlab对控制算法进行仿真分析,结果表明该方法较常规PID控制方法具有调整时间短、超调量小、抗干扰能力强等优点。设计基于单片机和TEC驱动模块的硬件电路将控制算法应用于EMCCD温度控制系统,相机实际制冷温度可达(-12±0.1)℃,图像本底噪声方差仅为18。实际应用结果表明温度控制系统是提升EMCCD相机成像性能的有效方法。

电子元件知识讲座(九) 光耦合器与固体继电器

电子元件是"无源"元件的总称,是构成电子设备的重要组成部分,是从事电子元件设计、研发、生产、营销和应用人员应该熟悉的内容。本刊从今年4月份开始以"电子元件知识"为题开展讲座,以满足广大读者增长知识和用好这些元件的需求。欢迎厂家及用户的工程师们撰稿,并望提出宝贵意见。

低温下EMCCD电子倍增模型

了研究低温下电子倍增CCD(EMCCD)的电荷倍增特性,根据电子碰撞电离原理,建立了电离率模型;并依据雪崩倍增积分关系,针对所分析的EMCCD器件,建立了其低场强的倍增模型.通过倍增模型的理论计算结果与TI公司提供的实际器件TC285SPD和TC253SPD的倍增曲线比较,说明所提出模型的数据能够很好地拟合实际的倍增曲线.该模型可以方便地计算在固定栅极电压下的电子信号通过多级级联电子倍增寄存器后的总增益,进而可用于EMCCD相机的增益调整和校正.

电子倍增CCD在天基空间监视中的应用

天基空间监视是地基空间监视的延伸,需要高性能CCD作为成像器。首先回顾CCD的发展,并分析天基空间监视对CCD的技术需求。电子倍增CCD是超低读出噪声和高量子效率的新型器件。说明电子倍增CCD的原理,并介绍CCD97在天基空间监视中的应用分析。讨论电子倍增CCD在空间监视中的应用技术,如倍增增益的控制及器件格式拼接等。

基于电子倍增CCD的微光成像遥感器焦面电路设计

文章介绍了一种以EMCCD为探测器件的星载遥感器焦面电路实现方案。利用FPGA基于VHDL语言设计了驱动时序发生模块,运用直接数字频率合成技术、LVDS总线传输技术和大幅值信号放大技术构建了EMCCD硬件驱动电路。为满足卫星在线配置的需求,电路设置了遥控遥测接口模块。在EMCCD读出模块和焦面电源模块设计中提出了一定的降噪方法。最后,对EMCCD焦面电路样机进行测试,证实了该设计的有效性和可行性。

电子倍增CCD中电荷载流子倍增寄存器的分布式等效电路模型

为了研究电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)中电荷载流子倍增寄存器(CCM)内部电荷的倍增及转移特性,提出了一种适用于CCM的电荷传输机制仿真的分布式等效电路模型。利用泊松方程求解了均匀掺杂条件下CCM单元的电势分布,通过基尔霍夫电压定律(KVL)得到了该单元的最大电势表达式,从而得到了其分布式等效电路。同时,结合该单元内的电势分布求解,最终得到了分布式等效电路模型。通过对该模型的分析表明:CCM单元内电极间的间隙越小,电荷倍增率越大。CCM电荷传输主要受到自感生电场和热扩散电场作用,由于自感生电场的电荷迁移率作用,大部分电荷在时钟周期的初始阶段完成转移。

一种电子倍增CCD电子倍增增益的确定方法

电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)相机在使用过程中,需要校正其电子倍增增益。根据EMCCD的结构特征和单级倍增寄存器的电荷倍增特性,分析了已有电子倍增模型在实际应用中的局限性。针对特定的EMCCD器件,通过仿真计算,得到原有增益计算模型的关键参数与EMCCD工作电压、温度的数据表,并用多元回归分析的方法建立该参数与工作电压、温度的数学方程,利用该方程,代入原有增益计算模型,可以突破原增益计算模型的限制,得到了一种普遍适用且较为简单的EMCCD电子倍增增益计算方法。仿真计算所得结果与实际EMCCD器件的倍增曲线比较,数据吻合良好。该结果表明,这种确定增益的方法可以较方便地计算电子倍增器件的平均增益,在EMCCD相机设计和实际使用中有着良好的应用价值。

电子倍增CCD多模式驱动设计

针对L3Vision电子倍增CCD图像传感器,设计了多工作模式的驱动方案,以实现微光环境下目标物体的精确识别与快速定位。通过电子倍增调节,降低读出噪声,提高图像信噪比;调节曝光时间,获取合适的图像灰度值,以帮助目标识别;通过开窗模式,选取感兴趣区域图像进行输出,提高帧频,实现快速定位;通过曝光同步,令图像采集系统与控制系统保持节奏一致。实验结果表明:通过多种方案的配合,可在低照度环境下快速获取清晰图像。

氢化物发生-等离子发射光谱法同时测定电子五金元件中汞铅镉铬

电子五金元件样品经酸消解后，样品溶液与氯化亚锡经自制简易氢化物装置混合产生氢化物，与样品溶液一起导入等离子体中，可同时测定汞、铅、镉、铬四元素。氢化物发生大大提高了汞的检测灵敏度，汞、铅、镉、铬检出限分别为0．002，0．006，0．002和0．005mg·L^-1，相对标准偏差为2．09％～3．12％。

光电子元件市场趋势

随着越来越多的移动电话和笔记本电脑配备短距离红外无线连接特性,随着更广范围的汽车车辆安装了由红外传感器实现的传感系统,以及随着交互式机顶盒和DVD播放机等消费类多媒体系统对综合遥控功能的要求越来越多,光电子元件行业的总体趋势是不断增长。光电子器件将趋向更小型的表面安装封装,更低的电压,以及某些应用场合下更长距离的传输能力。本文分析了几种应用比较广泛的光电子器件的技术和市场发展趋势。

4~6 GHz高谐波抑制MEMS环行耦合器

目前通信系统向小型化、高性能、集成化的趋势快速发展,对射频(RF)组件的体积和电性能提出苛刻要求。而环行器、耦合器等作为射频最前端的无源元件,直接影响射频组件的体积和电性能。利用微电子机械系统(MEMS)技术设计了一款环形耦合器,一方面将环行器和耦合器进行无源集成,具有内部匹配良好、易于装配、尺寸小等优势;另一方面发射损耗的主要谐波被抑制。环行耦合器的工作频率是4~6 GHz,尺寸为8 mm×10 mm×2.5 mm,带内插入损耗小于0.85 dB,带内隔离度大于17 dB,带内电压驻波比(VSWR)小于1.35,耦合度为(22±0.5)dB,8~8.5 GHz的抑制度大于9 dB,8.5~18 GHz的抑制度大于20 dB。

电子线路中的阻抗变换——《电子线路基础》教材研究

作电子线路的等效电路是分析讨论电子线路的基本环节,它在《电子线路基础》课程中属于基础内容.而等效电路中所涉及到的阻抗变换往往又是关键是难点.本文将对这部分教材作些粗浅的分析及讨论,摸索一下其中的规律.不同类型放大器的等效电路,从结构上可分为两种:一个是将相关的双回路(输入、输出回路)化为独立的两个回路,即单向化等效电路;另一个是将双回路化为一个独立回路即单一化等效电路.作等效电路时,关键问题是如何合理的处理耦合元件(有时也是反馈元件).所谓合理也就是必须满足一定的条件对耦合元件的阻抗进行变换.在有关电子线路方面的各种教材里,这些内容多是分散在各个章节里,均不作专题论述.在教学实践中我们觉得无论对教者还是学生,都有必要对这些问题有一个系统的认识,从而找出他们的特点及规律,这就是我们想通过对下面的分析讨论所要解决的问题.

光电倍增管的噪声分析和建模

着重讨论光电倍增管的噪声来源、不同噪声源的噪声特征。为了便于实际应用,借助于光电子学和电子学分析方法,建立光电倍增管的噪声模型。这有利于应用光电倍增管探测更加微弱的信号,也有利于从微弱信号中提取研究对象的真实信息。

电子倍增电荷耦合器件的调制传递函数测量

基于傅里叶功率谱理论,提出应用随机白噪声图案透射靶标的测量方法分析倍增过程对系统调制传递函数的影响。通过建立系统综合模型,给出了倍增调制传递函数的分析方法,并利用实验测量获得了不同倍增增益时的倍增调制传递函数。实验结果表明,与无倍增时相比,倍增对系统调制传递函数的影响很大,尤其是在高倍增增益时,在Nyquist频率处,调制传递函数平均下降达30%。对实验中辅助成像光学系统的调制传递函数、混叠噪声和对焦判断的方法等也进行了讨论。

基于电子倍增电荷耦合器件的哈特曼-夏克波前传感器质心探测误差分析

哈特曼-夏克(Hartmann-Shack,H-S)波前传感器的探测误差是自适应光学系统中的一个主要误差源.本文分析了电子倍增电荷耦合器件(electron multiplying charge-coupled devices,EMCCD)的各种噪声源对H-S波前传感器质心探测误差的影响,推导了基于EMCCD的H-S波前传感器的质心探测误差的数学表达式,并进行了数值仿真和实验研究.结果表明,基于EMCCD的H-S波前传感器的质心探测误差与增益直接相关,在增益小于Pmax/(Q·Nmean)时质心探测误差随着增益的增大而减小,在增益大于Pmax/(Q·Nmean)时质心探测误差随着增益的增大而增大,其中Pmax是EMCCD的峰值电荷,Q是量子效率,Nmean是平均入射光强.

电荷载流子倍增输出概率分布对图像均匀性影响因素研究

为了研究电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)中电荷载流子倍增(CCM)结构的输出概率分布及其对图像均匀性的影响,建立了EMCCD中CCM结构的概率模型,利用概率生成函数(PGF)推导了多级CCM倍增结构的输出概率密度函数(PDF),讨论了PDF在提高图像均匀性中的应用。仿真及实验结果表明:当输入信号一定时,输出图像均匀性随倍增增益的增加而逐渐变差;当倍增增益一定时,输入信号越大则输出图像均匀性越差。因此,EMCCD在微光探测条件下图像均匀性较好,且适当地降低倍增增益有利于提高输出图像的均匀性。

EMCCD倍增增益老化分析与评价技术

微光成像技术在国防军事、科学研究等多方面有着不可替代的作用,已经成为各国竞相发展的战略高新技术。目前,空间用EMCCD芯片的设计与制造均由美国公司完全掌握,但美国政府对EMCCD技术进行严格的技术封锁和产品出口管制。而我国全天时相机对地观察等系统需要采用EMCCD,因此,急需针对国产化EMCCD开展倍增增益老化分析与评价。主要针对EMCCD的衰减特性,制定了3种不同的老化测试方法。通过对器件衰减曲线数据进行记录和分析,得出了器件在同一工作温度、不同和起始倍增倍数下,以及调节和不调节倍增电压情况下的衰减情况。为EMCCD在生产完成后能够快速地进入增益稳定期提供了一定的数据支撑,同时为其老化测试的方法提供了一定的指导。

介观耦合电路库仑阻塞效应研究综述

介绍了介观系统中库仑阻塞现象的基本特征和研究现状,分析了介观单元件和两元件耦合的电路中库仑阻塞效应的影响因素,最后展望了其应用及发展潜能,以期对全面了解介观耦合电路库仑阻塞效应提供参考。