隨著EMCCD的快速發(fā)展,其已經(jīng)成為微光成像領(lǐng)域的核心器件之一,被廣泛應(yīng)用到軍事、天文等領(lǐng)域。EMCCD可以在固態(tài)級(jí)就實(shí)現(xiàn)電荷倍增的效果,特別適合在微光條件下工作。因其具有高分辨率、高幀頻、低讀出噪聲和高量子效率等特點(diǎn),在大口徑望遠(yuǎn)鏡的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中有著重要應(yīng)用。深入研究EMCCD傳感器的成像機(jī)理,完成其驅(qū)動(dòng)時(shí)序發(fā)生器的設(shè)計(jì),解決由于多抽頭讀出引起的成像質(zhì)量不均勻的問(wèn)題,對(duì)高性能EMCCD相機(jī)的整機(jī)國(guó)產(chǎn)化研發(fā)有著重要意義。首先本文對(duì)基本的EMCCD器件工作原理進(jìn)行分析,建立電子倍增CCD的光電轉(zhuǎn)換模型,重點(diǎn)研究其電子倍增部分的物理模型,得出EMCCD的通道傳輸方程。通過(guò)測(cè)量實(shí)際相機(jī)的電子倍增增益,確定了電子增益的測(cè)量方法,并驗(yàn)證了光電轉(zhuǎn)換模型能夠與實(shí)際器件的倍增曲線相吻合。光電轉(zhuǎn)換模型的正確搭建對(duì)指導(dǎo)后續(xù)的多抽頭驅(qū)動(dòng)時(shí)序發(fā)生器設(shè)計(jì)以及非均勻性校正研究具有重大意義。為保證多抽頭EMCCD相機(jī)能夠正常穩(wěn)定的工作,其極為關(guān)鍵的是驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生及輸出信號(hào)的處理。基于8抽頭的CCD220傳感器設(shè)計(jì)了2000幀/秒級(jí)高速、高精度、多路同步時(shí)序發(fā)生器,并通過(guò)時(shí)序控制的方法在CCD器件上實(shí)現(xiàn)了多種像... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 圖像傳感器簡(jiǎn)介
    1.2 電子倍增CCD國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 高速高靈敏度EMCCD圖像傳感器及相機(jī)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 高速高靈敏度EMCCD圖像傳感器及相機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 研究背景及意義
    1.4 論文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)
第2章 電子倍增CCD工作原理及特點(diǎn)分析
    2.1 EMCCD工作原理
    2.2 CCD220 基本特性
    2.3 電子倍增CCD的光電轉(zhuǎn)換模型
    2.4 倍增增益測(cè)量方法
        2.4.1 基于EMVA1288 標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法
        2.4.2 基于統(tǒng)計(jì)的測(cè)量方法
        2.4.3 Andor888 相機(jī)的電子倍增增益測(cè)試
    2.5 本章小結(jié)
第3章 多抽頭高精度時(shí)序發(fā)生器設(shè)計(jì)
    3.1 CCD220 時(shí)序過(guò)程
    3.2 CCD220 的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)
    3.3 CCD像元合并方法
    3.4 EMCCD相機(jī)像元合并的具體實(shí)現(xiàn)方式
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于CCD220 的非均勻性校正
    4.1 非均勻性基本特性
    4.2 傳統(tǒng)圖像傳感器非均勻性校正方法
        4.2.1 兩點(diǎn)校正法
        4.2.2 多點(diǎn)校正法
        4.2.3 多項(xiàng)式擬合校正算法
        4.2.4 基于場(chǎng)景的校正算法
    4.3 基于電子倍增模型的EMCCD非均勻性校正模型
    4.4 CCD220 校正實(shí)現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 EMCCD相機(jī)整機(jī)調(diào)試與測(cè)試
    5.1 驅(qū)動(dòng)電路調(diào)試
    5.2 測(cè)試平臺(tái)搭建
    5.3 測(cè)試方案、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
        5.3.1 測(cè)試指標(biāo)計(jì)算方法
            5.3.1.1 測(cè)試基本概念
            5.3.1.2 系統(tǒng)總增益
            5.3.1.3 讀出噪聲
            5.3.1.4 飽和容量
            5.3.1.5 動(dòng)態(tài)范圍
            5.3.1.6 信噪比
            5.3.1.7 非線性度
            5.3.1.8 暗電流
            5.3.1.9 暗場(chǎng)非一致性(DSNU)
            5.3.1.10 光子相應(yīng)非一致性PRNU
        5.3.2 測(cè)試結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]面向深空探測(cè)的CCD多像元合并設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J]. 周博,李春來(lái),李飛飛,王禮慶.  紅外. 2018(04)
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[6]多通道TDICCD成像系統(tǒng)的非均勻性校正[J]. 鄭亮亮.  紅外與激光工程. 2014(S1)
[7]基于USB3.0的EMCCD相機(jī)高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究[J]. 李達(dá)倫,李彬華,晏佳.  天文研究與技術(shù). 2014(03)
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博士論文
[1]科學(xué)級(jí)CCD成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 林勝釗.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]EMCCD相機(jī)致冷技術(shù)研究[D]. 何凱.中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2015
[3]電子倍增CCD的倍增機(jī)理研究[D]. 張燦林.南京理工大學(xué) 2015
[4]空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)共焦顯微技術(shù)研究[D]. 鞠洪偉.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014
[5]高精度全天時(shí)星敏感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 何家維.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2013
[6]星上成像均勻性及實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)光的研究[D]. 朱宏殷.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2012
[7]APD光子計(jì)數(shù)成像技術(shù)研究[D]. 寇松峰.南京理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]用于空間碎片監(jiān)測(cè)的科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)研制[D]. 徐藝靈.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[2]水下低照度相機(jī)電子學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 侯昱辰.大連海事大學(xué) 2017
[3]電子倍增CCD成像性能測(cè)試系統(tǒng)研究[D]. 余敏.南京理工大學(xué) 2017
[4]基于EMCCD成像器的信息采集處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[D]. 馮兆輝.北京工業(yè)大學(xué) 2016
[5]EMCCD成像系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)[D]. 程亮.南京理工大學(xué) 2016
[6]EMCCD成像性能參數(shù)測(cè)試方法研究[D]. 劉婧婧.南京理工大學(xué) 2015
[7]EMCCD相機(jī)數(shù)模電路與系統(tǒng)的優(yōu)化與測(cè)試[D]. 晏佳.昆明理工大學(xué) 2014
[8]EMCCD驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 黃強(qiáng)強(qiáng).南京理工大學(xué) 2014
[9]用于日光鬼成像的EMCCD驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)采集[D]. 肖鑫.西安電子科技大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3167506