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EMCCD技術(shù)的增益
點(diǎn)擊次數(shù)：2057 更新時(shí)間：2021-06-09
EMCCD技術(shù)，有時(shí)也被稱作“片上增益”技術(shù)，是一種全新的微弱光信號(hào)增強(qiáng)探測(cè)技術(shù)，由Andor Technology Ltd. 首先應(yīng)用于他們?cè)?001年發(fā)布的iXon系列超高靈敏相機(jī)上，有用于成像的iXon系列和光譜領(lǐng)域的Newton型。它與普通的科學(xué)級(jí)CCD探測(cè)器的主要區(qū)別在于其讀出（轉(zhuǎn)移）寄存器后又接續(xù)有一串“增益寄存器”，它的電極結(jié)構(gòu)不同于轉(zhuǎn)移寄存器，信號(hào)電荷在這里得到增益。
在增益寄存器中，與轉(zhuǎn)移寄存器不同的是其中的一個(gè)電極被兩個(gè)電極取代，其中電極1被加以適當(dāng)?shù)碾妷憾姌O2提供時(shí)鐘脈沖，但該電壓比僅僅轉(zhuǎn)移電荷所需要高很多（約40~60V）。在電極1與電極2間產(chǎn)生的電場(chǎng)其強(qiáng)度足以使電子在轉(zhuǎn)移過(guò)程中產(chǎn)生“撞擊離子化”效應(yīng)，產(chǎn)生了新的電子，即所謂的倍增或者說(shuō)是增益；每次轉(zhuǎn)移的倍增倍率非常小，多大約只有×1.01~×1.015倍，但是當(dāng)如此過(guò)程重復(fù)相當(dāng)多次（如陸續(xù)經(jīng)過(guò)幾千個(gè)增益寄存器的轉(zhuǎn)移），信號(hào)就會(huì)實(shí)現(xiàn)可觀的增益—可達(dá)1000倍以上。
EMCCD無(wú)法取代ICCD之處是它無(wú)法實(shí)現(xiàn)門控，以及納秒級(jí)門寬帶來(lái)的高時(shí)間分辨率，使ICCD在對(duì)高時(shí)間分辨的動(dòng)態(tài)測(cè)量領(lǐng)域仍是有效的手段。
還有值得指出的一點(diǎn)是對(duì)于光子水平的極微弱信號(hào)探測(cè)，在所有造成信號(hào)衰減的環(huán)節(jié)上都要采取盡可能的措施來(lái)把信號(hào)損失減到低，比如，如果探測(cè)器的入射通道只有一層入射窗，其窗口反射造成的光子損失必然比多層窗要少（見圖5）；但要注意的是，這需要以高真空密封性為前提，因?yàn)橐话鉉CD芯片為防止水汽凝結(jié)及其它氣體成分對(duì)其表面的損害，都覆有一層保護(hù)窗，如果不能保證高品質(zhì)的真空密封，探測(cè)器制造商是不敢拿掉這層保護(hù)窗的，所以一般的探頭都至少有2層窗，只有少數(shù)制造商憑借其過(guò)硬的真空密封制造工藝將這層窗去掉而實(shí)現(xiàn)了單窗。
由此我們可見，探頭的真空密封性對(duì)任何一款科學(xué)級(jí)探測(cè)器尤其是EMCCD的性能品質(zhì)起著多么至關(guān)重要甚至可以說(shuō)是決定性的影響。
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