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EMCCD成像性能参数测试方法研究

刘婧婧  
【摘要】:作为一种新型的全固态微光成像器件,EMCCD具有体积小、寿命长、光电转换效率高等优点。它的出现大大提高了微光成像器件的性能,甚至可以进行单光子的检测,在光子技术成像领域具有广阔的发展空间。但是,与普通CCD相比,EMCCD所采集的微光图像对比度较低、动态范围较小,并且伴随各种噪声的干扰,使EMCCD成像系统所采集的图像信噪比下降,图像的分辨率也受到较大影响。然而,EMCCD相机生产厂商提供的产品手册是针对电视广播的工业标准,缺乏科学成像应用所需要的指标。同时,设计和制造EMCCD也需要经常性地测试EMCCD'性能参数。因此,精确测试EMCCD性能参数具有十分重要的意义。本文在研究EMCCD的工作原理的基础上,对EMCCD各成像性能参数进行了详细的讨论。依据EMCCD工作原理及其性能参数特点,模拟了EMCCD工作环境,设计并搭建了EMCCD成像性能参数测试系统,实现了各个成像性能参数及噪声的分离测试,包括读出噪声、暗电流、噪声因子、时钟感生电荷噪声、非均匀性、满阱和动态范围。测试结果表明,本文测参数测试值与相机生产商提供的技术手册基本一致。为了保证测试结果的完整性,本文依据测量不确定度理论,对测试结果进行了不确定度分析。不确定度分析结果在2%左右,表明EMCCD相机工作状态良好,本文设计的测试方案切实可行,搭建的测试系统基本符合设计要求。


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