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CCD/EMCCD光电参数测试系统的设计与应用

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中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 693-703页

作者：沈吉 VIACHESLAV V.Zabudsky 常维静那启跃简云飞 OLEG V.Rikhalsky OLEKSANDR G.Golenkov VOLODYMYR P.Reva 华东光电集成器件研究所江苏苏州215263 乌克兰科学院V.E.Lashkaryov半导体物理研究所乌克兰基辅01001 乌克兰科学院Bogomoletz生理学研究所乌克兰基辅01001

本文开发了一种用于测量CCD和EMCCD(电子倍增CCD)芯片光电参数的测试系统。该测试系统通过自动模式或手动模式间的切换,测量器件的暗电流、读出放大器的响应度、电荷转移效率、电荷容量和其他参数。该测试系统可以针对不同规格和结构的C... 详细信息

本文开发了一种用于测量CCD和EMCCD(电子倍增CCD)芯片光电参数的测试系统。该测试系统通过自动模式或手动模式间的切换,测量器件的暗电流、读出放大器的响应度、电荷转移效率、电荷容量和其他参数。该测试系统可以针对不同规格和结构的CCD/EMCCD器件,实现CCD晶圆或封装好的成品的参数测试,实现576×288、640×512、768×576、1024×1024、1280×1024 CCD/EMCCD的测试和筛选。

关键词： CCD EMCCD 测试系统光电参数

星载微光成像仪CCD像元异常响应动态检测与校正

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光谱学与光谱分析 2023年第4期43卷 1175-1182页

作者：江军姚志刚地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 北京应用气象研究所北京100029

地球的夜间微光信号强度是白天反射的可见光强度的百万分之一,星载微光CCD成像载荷像元响应特性的微小变化将显著影响成像质量。针对CCD推扫式载荷在轨响应特性的分析表明,异常响应导致微光图像中出现多条强弱不一的沿轨亮线,且具有数... 详细信息

地球的夜间微光信号强度是白天反射的可见光强度的百万分之一,星载微光CCD成像载荷像元响应特性的微小变化将显著影响成像质量。针对CCD推扫式载荷在轨响应特性的分析表明,异常响应导致微光图像中出现多条强弱不一的沿轨亮线,且具有数量时变性、位置随机性和响应非线性的特征。针对异常响应校正中无统一参考目标以及像元响应差异的非线性问题,提出了一种空间域松弛匹配而辐射域严格映射的修正方法。通过计算沿轨方向像元辐射均值的相对偏差,利用直方图分析确定亮线检测阈值并实现自动检测。在此基础上,针对每一条亮线采取先建立参考辐射值、后排序映射的方法实现亮线校正。为验证算法效果,分别选取包含海表、沙漠、湖冰、大雾和冰川等5种典型均匀场景的微光观测数据进行测试。测试结果表明,校正处理后图像中亮线基本消失,整体非均匀性相对改进44%、强亮线非均匀性相对改进60%,典型暗背景图像的信噪比由2提升至4.2。该方法具有逐像元实时检测与校正的特点,适用于无星上定标装置的推扫式CCD光学遥感卫星业务化辐射校正处理。

关键词：微光 CCD 非均匀性辐射校正

质子辐照诱发CCD片上放大器单管性能退化实验与仿真研究

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原子能科学技术 2024年

作者：晏石兴王祖军唐宁吕玉冰王小东李传洲蒋镕羽重庆光电技术研究所湘潭大学材料科学与工程学院强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西北核技术研究所

辐照诱发电荷耦合器件(CCD)图像传感器性能退化与CCD片上放大器中的金属氧化物半导体(MOS)管性能退化密切相关。本文以国产CCD片上放大器中的MOS管为研究对象，开展了3种不同注量的质子辐照实验，测试了辐照前后性能参数的退化规律。采... 详细信息

辐照诱发电荷耦合器件(CCD)图像传感器性能退化与CCD片上放大器中的金属氧化物半导体(MOS)管性能退化密切相关。本文以国产CCD片上放大器中的MOS管为研究对象，开展了3种不同注量的质子辐照实验，测试了辐照前后性能参数的退化规律。采用SENTAURUS TCAD软件建立了CCD片上放大器中MOS管的工艺模型，在SiO2层引入固定正电荷，在Si/SiO2界面处引入界面态进行了辐射效应仿真模拟，仿真结果与辐照实验测试结果吻合较好。结合辐照实验和仿真模拟结果，对CCD片上放大器中MOS管的质子辐照损伤效应进行了深入分析，结果表明：阈值电压与饱和输出电流等辐照特性参数的变化主要由辐射感生氧化层陷阱电荷和界面态导致，辐照感生陷阱电荷量与质子辐照注量大小相关，辐照注量越大特性参数变化越大。最后开展了室温退火测试，测试结果表明：随着退火时间的延长，阈值电压与饱和电流出现一定程度的恢复。

关键词： CCD 质子辐照辐照注量辐照损伤退火测试

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大功率激光对CCD探测器损伤研究

激光与红外 2023年第11期53卷 1743-1749页

作者：程相正邵铭曲卫东邵俊峰李武周范瑜中国人民解放军63891部队河南洛阳471003 光电对抗测试评估技术重点实验室河南洛阳471003 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

针对大功率激光辐照可见光成像探测器损伤机理,开展了1080 nm波段大功率连续激光对CCD探测器损伤模型仿真与实验研究。首先,基于CCD典型结构及各层材料特性,建立了连续激光对CCD探测器热效应损伤模型,仿真模拟了CCD各层瞬态温度场和应力... 详细信息

针对大功率激光辐照可见光成像探测器损伤机理,开展了1080 nm波段大功率连续激光对CCD探测器损伤模型仿真与实验研究。首先,基于CCD典型结构及各层材料特性,建立了连续激光对CCD探测器热效应损伤模型,仿真模拟了CCD各层瞬态温度场和应力场,分析了连续激光损伤CCD多层结构的时间演化规律;其次,开展了连续激光对CCD探测器损伤实验,获取了CCD损伤阈值,并利用金相显微镜、扫描电镜对CCD探测器各层熔融情况进行了分析;最后,对模型仿真与损伤实验结果进行了对比,并分析了损伤阈值存在差异的原因。结果表明,1080 nm连续激光辐照可见光CCD探测器400 ms时的仿真损伤阈值为1.45×10^(6)W/cm^(2),实验损伤阈值2.13×10^(6)W/cm^(2),误差约为31.9%。仿真与实验结果对探究大功率激光辐照CCD探测器损伤机理、评估干扰效果具有一定的参考意义。

关键词：大功率连续激光 CCD 损伤模型仿真实验

EAST装置磁场条件下的辉光放电清洗实验研究

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真空科学与技术学报 2022年第11期42卷 835-839页

作者：曹红梅余耀伟周德泽曹斌左桂忠胡建生中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

开展了EAST装置磁场条件下的辉光放电清洗实验。对比和分析了有无磁场条件下辉光放电击穿气压的区别,结果表明放电击穿气压随着磁场强度增加而降低。对单个电极和多个电极磁场下的辉光放电清洗分别进行了研究。其结果显示磁场下放电主... 详细信息

开展了EAST装置磁场条件下的辉光放电清洗实验。对比和分析了有无磁场条件下辉光放电击穿气压的区别,结果表明放电击穿气压随着磁场强度增加而降低。对单个电极和多个电极磁场下的辉光放电清洗分别进行了研究。其结果显示磁场下放电主要发生在电极附近的壁表面,分散布置的多个电极可以实现整个外侧壁表面的清洗。此外辉光放电清洗适用不同磁场强度的运行环境,且清除率受磁场强度的影响很弱。

关键词：辉光放电清洗磁场 EAST托卡马克 CCD

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CCD电荷转换因子通用测试方法研究

半导体光电 2023年第2期44卷 199-203页

作者：唐遵烈李博乐周建勇涂戈江宇祺李晓力重庆光电技术研究所重庆400060

通过分析电荷耦合器件(CCD)图像传感器光电转换、电荷转移、电荷输出的工作原理,提出了一种通用高效的电荷转换因子(CVF)测试方法。该方法采用在CCD感光区域施加直流偏压,水平区施加连续转移的驱动时序的方式,使CCD光敏区以电荷溢出方... 详细信息

通过分析电荷耦合器件(CCD)图像传感器光电转换、电荷转移、电荷输出的工作原理,提出了一种通用高效的电荷转换因子(CVF)测试方法。该方法采用在CCD感光区域施加直流偏压,水平区施加连续转移的驱动时序的方式,使CCD光敏区以电荷溢出方式往水平区转移电荷,水平区以固定频率不间断转移输出电荷包,从而让CCD输出强度恒定的响应信号;然后通过复位漏电流与输出信号强度的对应关系计算出CCD器件的CVF值。根据该方法的原理设计了一种适应各种CCD器件的通用测试装置,并对多款CCD进行测试验证。结果表明,该方法有效提高了CCD电荷转换因子的测试效率、测试精度和稳定性。

关键词： CCD 电荷转换因子测试方法测试装置

超声铣削对镁合金在模拟体液中腐蚀性能的影响

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表面技术 2021年第10期50卷 309-321页

作者：李甜马保吉边建潇屈锋程杰西安工业大学机电工程学院陕西省特种加工重点实验室西安710021

目的研究超声振动铣削加工参数对镁合金(AZ31B)腐蚀性能的影响规律,降低表面粗糙度,提高耐蚀性。方法基于响应曲面法(RSM)的中心复合试验(CCD),对镁合金进行超声铣削试验,并在模拟体液(PBS)中进行电化学腐蚀试验。试验建立了工艺参数(... 详细信息

目的研究超声振动铣削加工参数对镁合金(AZ31B)腐蚀性能的影响规律,降低表面粗糙度,提高耐蚀性。方法基于响应曲面法(RSM)的中心复合试验(CCD),对镁合金进行超声铣削试验,并在模拟体液(PBS)中进行电化学腐蚀试验。试验建立了工艺参数(主轴转速n、进给量f、铣削深度a_(P)和振幅A)和响应目标(表面粗糙度Ra、表面硬度HB和腐蚀速率V_(W))之间的预测模型,之后对模型进行显著性分析,并探讨了4个因素与3个响应之间的变化规律,确定了最佳工艺参数组合。结果通过方差分析Ra、HB和V_(W)的回归模型,发现其对应的F值分别为11.45、9.20和9.58,均大于2.424,P值均小于0.0001,因此对于Ra、 HB和V_(W),影响最大的因素分别为I、a_(P)和n。超声铣削工艺参数对Ra的影响次序为I >a_(P) >n >f,对HB影响最大的因素为a_(P),对V_(W)影响最大的因素为n,通过分析超声铣削4因素与3响应之间的影响规律,得到不同参数下较为一致的表面粗糙度与腐蚀速率的变化曲线,且随振幅的增大,V_(W)值增大。通过验证试验,得到最佳工艺条件下Ra和HB的预测值与试验值的误差均小于5%,V_(W)的误差小于15%。结论 Ra、 HB和V_(W)的预测模型精度较高,可作为其相应的预测模型。超声铣削的4个工艺参数中,对Ra影响最大的因素为I,对HB影响最大的因素为a_(P),对V_(W)影响最大的因素为n。镁合金的腐蚀性能与表面粗糙度的变化规律密切相关,振幅增大导致表面粗糙度增大,加剧了已加工表面的腐蚀。Ra、HB和V_(W)的预测值与试验值的一致性较好。

关键词：超声铣削 AZ31B CCD RSM 表面粗糙度腐蚀性能 PBS

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基于单细胞荧光成像技术的昼夜节律监测分析

电子显微学报 2023年第1期42卷 62-67页

作者：李森许钰铃王佳荣李佩瑶何春雨于希平李慧艳张宇程胡怀斌宋增庆王凯韩秋影涂海情国家生物医学分析中心北京100850

昼夜节律作为机体的无形时钟精密调控多种生理功能,包括睡眠、觉醒、大脑认知、免疫力等。下丘脑视交叉神经上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)作为昼夜节律系统的主起搏器,能够自主产生节律性输出信号,协调维持全身多个组织、器官的... 详细信息

昼夜节律作为机体的无形时钟精密调控多种生理功能,包括睡眠、觉醒、大脑认知、免疫力等。下丘脑视交叉神经上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)作为昼夜节律系统的主起搏器,能够自主产生节律性输出信号,协调维持全身多个组织、器官的时钟变化。同时,SCN通过神经元间的耦合作用,实现不同神经细胞节律性变化的步调一致性,产生强劲的振荡性规律,以维持机体内部节律稳定、抵抗外界环境因素干扰。为直观的研究SCN区在机体昼夜节律中的功能,实现单细胞尺度观测SCN神经元节律性变化,本研究搭建了单细胞荧光成像系统,通过深度制冷CCD相机,利用荧光素酶报告基因系统,对体外分离培养的SCN脑片进行长周期实时成像,原位观察SCN区不同细胞节律基因的振荡性表达规律。利用Eviews、IgorPro等软件,对荧光强度在单细胞尺度及时间尺度上进行量化分析,最终实现了在单细胞水平监测观察节律基因的振荡性变化。利用河豚毒素(TTX)能够可逆性的破坏SCN细胞间的耦合作用,验证了该系统的可行性。综上,本研究成功搭建了基于荧光素酶报告基因系统的单细胞实时荧光成像平台及分析技术,实现了对SCN神经元基因表达节律性变化的实时监测。

关键词：昼夜节律 SCN 荧光素酶 CCD 实时成像

固体进样-CCD光电直读发射光谱法测定地球化学样品中微量银、硼和锡

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中国无机分析化学 2023年第8期13卷 863-868页

作者：王顺祥龚仓吴少青夏鑫黄青春中国地质调查局军民融合地质调查中心成都611732 中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心呼和浩特010010

为获得样品全谱信息,提高了分辨率和灵敏度,节约材料和试剂,采用升级的CCD-1型光电直读发射光谱仪,以焦硫酸钾、氟化钠、氧化铝、碳和二氧化锗的混合物作为光谱缓冲剂,当样品与光谱缓冲剂比例为1∶1时混匀后在下电极中压实,并通过对下... 详细信息

为获得样品全谱信息,提高了分辨率和灵敏度,节约材料和试剂,采用升级的CCD-1型光电直读发射光谱仪,以焦硫酸钾、氟化钠、氧化铝、碳和二氧化锗的混合物作为光谱缓冲剂,当样品与光谱缓冲剂比例为1∶1时混匀后在下电极中压实,并通过对下电极开侧孔的方式解决摄谱过程中冒样的问题,同时对上电极规格选择问题进行了考察,并优化了激发电流和曝光时间,建立了固体进样-CCD光电直读发射光谱法测定地球化学样品中微量银、硼和锡的分析方法。结果表明,在预燃阶段选择激发电流为5 A,持续3 s,在激发阶段选择激发电流为14 A,持续35 s,利用自带SpecDirect软件可准确校正干扰谱线,自动扣除背景,并能实时观察样品基线波动。选用合成硅酸盐光谱分析标准物质绘制校准曲线,考察的6种国家一级标准物质中银、硼和锡的检出限(3 S)分别为0.01、0.55、0.12 mg/kg,相对标准偏差(n=12)依次为2.4%~8.7%、5.8%~9.4%、5.2%~8.7%,测定值与标准值相符,方法各项指标均满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T0130.4—2006)的要求。

关键词： CCD 光电直读发射光谱仪银硼锡地球化学样品固体进样