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  朋愛洋 2018-03-03 10:50:14

  固態(tài)成像器件 固態(tài)成像器件是新一代的光電轉(zhuǎn)換檢測器，它是一類以半導(dǎo)體硅片為基材的光敏元件制成的多元陣列集成電路式的焦平面檢測器，屬于這一類的成像器件，目前較成熟的主要是電荷注入器件（CID）、電荷耦合器件（CCD）。 Denton與其同事們是將電荷耦合與電荷注入檢測器（Charge-Coupled Detector and Charge-Injection Detector，簡稱CCD與CID）用于原子光譜分析的主要推動者。在這兩種裝置中，由光子產(chǎn)生的電荷被收集并儲存在金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）電容器中，從而可以準(zhǔn)確地進(jìn)行象素尋址而滯后極微。這兩種裝置具有隨機或準(zhǔn)隨機象素尋址功能的二維檢測器?？梢詫⒁粋€CCD看作是許多個光電檢測模擬移位寄存器。在光子產(chǎn)生的電荷被貯存起來之后，它們近水平方向被一行一行地通過一個高速移位寄存器記錄到一個前置放大器上。Z后得到的信號被貯存在計算機里。 CCD器件的整個工作過程是一種電荷耦合過程，因此這類器件叫電荷耦合器件。對于CCD器件，當(dāng)一個或多個檢測器的象素被某一強光譜線飽和時，便會產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。即光子引發(fā)的電荷充滿該象素，并流入相鄰的象素，損壞該過飽和象素及其相鄰象素的分析正確性，并且需要較長時間才能便溢流的電荷消失。為了解決溢流問題，應(yīng)用于原子光譜分析的CCD器件，在設(shè)計過程中必須進(jìn)行改進(jìn)，例如：進(jìn)行分段構(gòu)成分段式電荷耦合器件（SCD），或在象表上加裝溢流門，并結(jié)合自動積分技術(shù)等。 CID是一種電荷注入器件（Charge-Injected Device），其基本結(jié)構(gòu)與CCD相似，也是一種MOS結(jié)構(gòu)，當(dāng)柵極上加上電壓時，表面形成少數(shù)載流子（電子）的勢阱，入射光子在勢阱鄰近被吸收時，產(chǎn)生的電子被收集在勢阱里，其積分過程與CCD一樣。 CID與CCD的主要區(qū)別在于讀出過程，在CCD中，信號電荷必須經(jīng)過轉(zhuǎn)移，才能讀出，信號一經(jīng)讀取即刻消失。而在CID中，信號電荷不用轉(zhuǎn)移，是直接注入體內(nèi)形成電流來讀出的。即每當(dāng)積分結(jié)束時，去掉柵極上的電壓，存貯在勢阱中的電荷少數(shù)載流子（電子）被注入到體內(nèi)，從而在外電路中引起信號電流，這種讀出方式稱為非破壞性讀?。∟on-Destructive Read Out），簡稱：NDRO。CID的NDRO特性使它具有優(yōu)化指定波長處的信噪比（S/N）的功能。 CID是電荷注入式固體檢測器(主要熱電的在用) CCD是電荷偶合固體檢測器(Varian，Leman，SPECTRO都用的這個) SCD是CCD的一種，分成小塊，形成陣列(PE獨有) 它們的區(qū)別主要是電荷的讀取方式不一樣而已，上面也已經(jīng)說得很詳細(xì)了 量子效率從光電效應(yīng)上講是指被光照射后，在半導(dǎo)體硅片上產(chǎn)生的電子數(shù)和入射的光子數(shù)之比值乘以。 因為在檢測器的前期過程就是一個光電轉(zhuǎn)換的過程:分光后光子照射到檢測器上，發(fā)生了光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，產(chǎn)生的電荷被收集并儲存在金屬-氧化物-半導(dǎo)（MOS）電容器中。電荷被貯存起來之后，它們通過一個高速移位寄存器記錄到一個前置放大器上，Z后得到的信號就被貯存在計算機里。 所以量子效率和暗電流(無光照條件下，檢測器產(chǎn)生的電流，即相當(dāng)于背景噪音)，和檢測器的靈敏度有很大的關(guān)系 ICCD工作原理 ICCD(Intensified CCD)，帶有像增強功能的CCD相機，如上圖所示一般由像增強器和CCD相機組成。像增強器由光陰極、微通道板、熒光屏組成。在熒光屏-微通道板、微通道板、微通道板 -熒光屏之間存在高電壓。光子打到光陰極后產(chǎn)生光電子，光電子進(jìn)入微通道板后被倍增，放大后的電子束打在熒光屏上成像。此時的像為增強后的影像，然后經(jīng)光纖錐耦合到CCD上對像進(jìn)行記錄。

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