本文件规定了科学级制冷电荷耦合器件(CCD)探测器相关的基本术语、定义、符号及缩写。其目的在于统一用户与供应商在评估或讨论此类仪器时的通用表述,消除商业倾向性,仅采用行业公认的通用术语。
本文件所述术语基于CCD技术在200 nm至1100 nm光谱范围内的探测特性制定,并随该技术的成熟度进行修订。文件中所有数值均采用国际单位制(SI),该单位制被视为标准单位,未包含其他计量单位。
| 术语 | 描述 |
|---|---|
| 先进反相模式操作 Advanced Inverted Mode Operation (AIMO) | 一种减少暗电流产生速率的商业商标方法,也称为多针相操作。 |
| 模数转换器 Analog-to-Digital (A/D) Converter | CCD 探测器中的电子电路,将模拟信号转换为数字值,这些值以位为单位指定,可由计算机处理。 |
| 抗晕结构 Anti-Blooming Structure | 构建在像素中的结构,用于防止超过满阱容量的信号电荷溢出到相邻像素。 |
| 抗反射涂层 Antireflective (AR) Coating | 涂覆在 CCD 前表面或真空窗表面上的涂层,用于最小化反射能量(或电磁辐射),从而最大化透射能量。 |
| 背照式 CCD Back-Illuminated CCD (BI CCD) | 一种 CCD 类型,其远离栅极结构的一侧厚度均匀减。庾釉诟貌啾幻览逵锹既肟诠偻。也称为背减薄 CCD。 |
| 合并 Binning | 在读出之前将 CCD 中相邻像素的电荷合并的过程。 |
| CCD 偏置 CCD Bias | 在读出前添加到信号中的最小模拟偏移量,以确保每次读出信号时 A/D 转换器都有正数字输出。 |
| 电荷 Charge | 包含在像素势阱中的电子数量的度量。 |
| 电荷耦合器件 Charge-Coupled Device (CCD) | 一种基于硅的半导体芯片,由二维光电传感器或像素矩阵组成。 |
| 电荷转移 Charge Transfer | CCD 将电子或电荷从一个像素移动到下一个像素的过程。 |
| 电荷转移效率 Charge Transfer Efficiency (CTE) | 衡量 CCD 将电荷从产生点转移到器件输出端的能力。 |
| 列 Column | CCD 图像区域中垂直于水平寄存器的一行像素。 |
| 互补金属氧化物半导体 Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) | 广泛用于制造类似 CCD 的电子美利体育官网首页网址和图像传感器的技术。在 CMOS 传感器中,每个像素都有自己的电荷到电压转换电路。 |
| 相关双采样 Correlated Double Sampling | 一种读出采样技术,用于实现更高的 CCD 读出精度。 |
| 宇宙事件 Cosmic Event | 由宇宙射线或粒子撞击 CCD 传感器引起的虚假信号,通常表现为来自单个像素或小像素组的高强度信号。 |
| 暗电流 Dark Current | 由半导体材料中热产生的电子自然产生的电流。 |
| 暗噪声 Dark Noise | 与给定曝光时间的暗电流相关的散粒噪声,约等于暗电流乘以曝光时间的平方根。 |
| 深耗尽 CCD Deep Depletion CCD | 一种设计具有较厚活性区域的 CCD,以在近红外和硬 X 射线区域提供增强的灵敏度。 |
| 动态范围 Dynamic Range | 满阱饱和电荷与系统噪声水平的比率,代表探测器在单次测量中可测量的最亮和最暗信号的比率。 |
| 电子倍增 CCD Electron-Multiplying CCD (EMCCD) | 一种具有双向读出寄存器(移位寄存器和增益寄存器)的 CCD 类型,通过增益寄存器读出时,电荷会进行放大。 |
| 干涉条纹 Etaloning | 背照式 CCD 中由两个平行表面之间的内部反射产生的建设性和破坏性干涉条纹现象。 |
| 曝光时间 Exposure Time | CCD 积累电荷的时间长度。 |
| 帧 Frame | 从 CCD 读出的一幅完整图像。 |
| 帧转移 CCD Frame-Transfer CCD | 一种 CCD 类型,其活性图像区域分为两部分:图像区域和存储区域。 |
| 前照式 CCD Front-Illuminated CCD (FI CCD) | 一种光子通过位于半导体硅材料前面的栅极结构进行美利体育登录入口官网的 CCD 类型。 |
| 全帧 CCD Full-Frame CCD | 一种使用整个硅活性区域进行光子美利体育登录入口官网的 CCD 类型。 |
| 满阱容量 Full Well Capacity | CCD 图像区域或水平寄存器中单个像素可收集的最大光电子数。 |
| 栅极结构 Gate Structure | 创建像素并移动电荷的多晶硅电极排列。 |
| 水平合并 Horizontal Binning | 在读出之前允许 CCD 芯片上某行像素的电荷合并的过程。 |
| 水平寄存器 Horizontal Register | 位于 CCD 图像采集区域下方的一行对光不敏感的像素,像素列的电荷被时钟驱动至此,随后传递到输出节点读出。 |
| 氧化铟锡 Indium Tin Oxide (ITO) | 一种透明导电材料,用于某些 CCD 设计,以增加光谱蓝绿区域的量子效率。 |
| 增强型 CCD Intensified CCD (ICCD) | 一种在前方附有增亮器的 CCD 相机,用于在不改变图像大小的情况下放大入射信号,提供单光子灵敏度。 |
| 间行转移 CCD Interline Transfer CCD | 一种设计有像素列与掩蔽存储寄存器交替排列的 CCD,以提高采集速率。 |
| 线性阵列 CCD Linear Array CCD | 一种由单行像素组成的 CCD,用作捕获入射光子的活性区域。 |
| 多针相 Multi-Pinned Phase (MPP) | 一种减少暗电荷的 CCD 操作模式。 |
| 噪声 Noise | 添加到真实信号中且不可减去的无用随机输出信号变化。 |
| 开电极 CCD Open Electrode CCD (OE CCD) | 一种前照式 CCD,其电极图案化使得传感器上每个像素的一部分保持开放,直接接收入射光子。 |
| 放气 Outgassing | 真空室中气体分子的逐渐释放,会降低长期真空性能。 |
| 输出放大器 Output Amplifier | CCD 中的电子结构,在信号传递到 A/D 转换器之前放大来自输出节点的信号。 |
| 输出节点 Output Node | 电子区域,通常位于水平寄存器末端的单个像素,电荷在此收集并呈现给输出放大器。 |
| 并行移位 Parallel Shift | 电荷在 CCD 列中从一行或多行像素移动到下一行,朝向串行寄存器的运动。 |
| 珀耳帖冷却器 Peltier Cooler | 利用珀耳帖效应冷却 CCD 的固态器件。 |
| 像素 Pixel | 图像元素的缩写,光学器件中收集电荷作为信号的最小单元。 |
| 像素非均匀性 Pixel Non-Uniformity | 每个像素在暴露于均匀光强时的响应程度,也称为固定模式噪声。 |
| 势阱 Potential Well | 在 CCD 曝光期间,入射光电子暂时存储在每个像素中的半导体结构,其深度决定了像素可存储的电子数量。 |
| 量子效率 Quantum Efficiency (QE) | 衡量 CCD 芯片将光子转换为光电子的灵敏度指标。 |
| 读出噪声 Read Noise | 在读出过程中由 CCD 探测器的输出放大器产生的噪声类型。 |
| 读出速率 Readout Rate | 水平寄存器的时钟频率,或像素电荷从水平寄存器转移到 A/D 转换器的速率。 |
| 感兴趣区域 Region of Interest (ROI) | 用户定义的图像区域部分,数据将在此部分采集,其余部分将被丢弃。 |
| 行 Row | CCD 探测器图像区域中平行于水平寄存器的一行像素。 |
| 串行寄存器 Serial Register | 位于 CCD 传感器图像区域之外的一行对光不敏感的像素,行在此处被时钟驱动并传递到输出节点读出。 |
| 散粒噪声极限 Shot Noise Limit | 美利体育登录入口官网水平,其中最小可测信号受散粒噪声限制,而非受 CCD 探测器电子相关噪声源限制。 |
| 信噪比 Signal-to-Noise Ratio (SNR) | 衡量信号质量的指标,表示为测量信号与均方根噪声水平的比率。 |
| 硅 Silicon | 一种四价半导体元素,其晶体用于包括 CCD 在内的集成电路的制造。 |
| 慢扫描 CCD Slow-Scan CCD | 一种使用特殊电路进行读出的 CCD 类型,以降低读出噪声并通过将读出速率降低到 30 帧/秒以下来优化电荷转移效率。 |
| 光谱速率 Spectral Rate | 描述 CCD 每秒可产生的完全垂直合并光谱数量的值。 |
| 热电冷却 Thermoelectric Cooling | 通过与珀耳帖冷却美利体育官网首页网址直接接触或近接触来降低 CCD 温度的方法。 |
| 减薄 Thinning | 均匀减小 CCD 芯片厚度的过程,以便图像可以聚焦在芯片背面,将其转换为背照式 CCD。 |
| 垂直合并 Vertical Binning | 允许在读出之前将 CCD 芯片上某一列像素的电荷合并的过程。 |
| 电子倍增 CCD 双读出寄存器 | 一种具有移位寄存器和增益寄存器的 CCD,通过增益寄存器读出时电荷会放大,适用于低光环境。 |
| 科学级冷却电荷耦合器件探测器 26 x 26 ?m 像素,6 x 6 ?m 至 50 x 50 ?m 像素 | 一种硅基半导体芯片,由二维光电传感器或像素矩阵组成,用于科学探测,对 200 至 1100 纳米区域的光敏感。 |
| 背照式 CCD 背减薄型 | 一种 CCD 类型,其远离栅极结构的一侧厚度均匀减。庾釉诟貌啾幻览逵锹既肟诠偻,具有更高的灵敏度。 |
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