拉曼光谱分析用热电制冷CCD探测器研究
发布时间：2021-08-29 04:25
由于只需采用一种激发波长且在一次检测操作之内即可获得几乎所有样品分子的信息,近年来拉曼光谱技术越来越受到人们重视,并逐渐发展成为一种重要的实验研究方法和标准的物质成分分析手段。但拉曼散射的截面小,产生的信号弱,这给拉曼散射信号的探测带来了极大的挑战。随着半导体和电子技术的飞速发展,CCD探测器的量子效率、灵敏度、动态范围、信噪比等性能不断提升,在拉曼光谱技术中得到了广泛应用。然而,自发拉曼散射信号的探测通常需要较长的曝光时间,尤其是探测微量的气体成分,故需要对CCD采取低温制冷的措施降低暗电流噪声的影响,以避免在长时间曝光的情况下,较大的暗电流噪声淹没被探测信号。另一方面,当暗电流噪声通过低温制冷的措施减小到一定程度后,CCD探测器的读出噪声就会占据主导地位,成为影响探测器信噪比和探测限的关键因素,因此还需要采取措施降低读出噪声。本文以实现具有较低暗电流噪声和较低读出噪声的CCD探测器为目标,围绕CCD探测器的低噪声的硬件系统和便捷的软件系统展开重点讨论,并对自制CCD探测器的基本功能、噪声特性和探测自发拉曼散射信号的能力做出了测试和评估。在硬件方面:基于实验室自制的真空制冷结构,采用...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
eROSITA的制冷结构和LCS(latentcoldstorage)单元[lfi]
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文由于暗电流的产生还与温度有关，温度每降低 5 ~ 6℃暗电流降低至原来因此一般采用低温制冷和 MPP 结合的方式降低 CCD 的暗电流。 读出噪声读出噪声主要由复位噪声、1/f 噪声和白噪声组成，与信号的读出方式、读出速率有关。电荷的读出方式主要包括浮置扩散放大器[47]（floating difier，FDA）和浮置栅放大器[48]（floatinggateamplifier, FGA）两种，但是 都采用 FDA 的读出方式。图 1-2 给出了 FDA 读出结构的原理图，下面依D 的读出噪声进行分析。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文2 热电制冷 CCD 探测器的硬件设计自制热电制冷 CCD 探测器主要由硬件和软件两个部分组成，其中硬件部分包括机械结构、散热结构和电路等，软件部分则由应用程序和下载到芯片中的程序组成本章主要对热电制冷 CCD 探测器的整体结构和硬件部分的设计进行介绍。2.1 热电制冷 CCD 探测器的整体设计自制热电制冷 CCD 探测器由 CCD、真空制冷腔室、内部驱动电路、外部控制电路和应用软件等五部分组成，如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CCD与CMOS国内外技术发展综述[J]. 王世和,陈远金,刘彬. 内燃机与配件. 2017(13)
[2]机载成像光谱仪CCD制冷系统设计与实现[J]. 张泉,黄书华,赵欣,司福祺,周海金,王煜,刘文清. 光子学报. 2017(03)
[3]复合面阵CCD摄影相机的实验室辐射定标[J]. 李晶,赵建科,昌明,呼新荣. 光学精密工程. 2017(01)
[4]微型光谱仪增益及读出噪声的测量方法[J]. 夏果,黄禅,吴骕,金施群,邢金玉. 光学学报. 2017(01)
[5]利用普通CCD实现百万帧/秒超高速成像的时序驱动技术[J]. 杨少华,李斌康,郭明安,刘璐,罗通顶,李刚,高帅. 光学精密工程. 2016(08)
[6]高信噪比星载CCD成像电路系统[J]. 郑亮亮,金光,曲宏松,吴勇. 光学精密工程. 2016(08)
[7]气体拉曼光谱检测系统中热电制冷CCD研究[J]. 赵俊,左都罗,王新兵. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[8]大口径光谱系统狭缝弯曲的分析与矫正[J]. 李哲,余安澜,左都罗,王新兵. 光学学报. 2015(06)
[9]高分辨率大面阵CCD相机高帧频设计及其非均匀性的校正[J]. 任航. 红外与激光工程. 2013(06)
[10]超高分辨率CCD成像系统的设计[J]. 许文海,吴厚德. 光学精密工程. 2012(07)
博士论文
[1]科学级CCD成像系统关键技术研究[D]. 林胜钊.中国科学技术大学 2016
[2]面阵CCD高速成像电路技术研究[D]. 余达.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
硕士论文
[1]光谱分析用CCD探测器热电制冷技术及暗噪声研究[D]. 赵俊.华中科技大学 2016
[2]基于驱动时序的CCD曝光时间控制技术研究[D]. 刘慧.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2015
[3]基于CCD的超高速扫描成像技术研究[D]. 靳晶.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2015
[4]高速高清CCD系统设计[D]. 王士绅.南京理工大学 2013
[5]半导体制冷USB3.0高速相机的研究[D]. 王兵.浙江大学 2013
[6]基于背照式CCD的微弱目标成像系统设计[D]. 张鑫.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[7]面阵CCD图像采集处理系统的设计与实现[D]. 杜培强.重庆大学 2011
[8]低照度CCD驱动及信号数字化电路的设计与实现[D]. 张世璇.华中科技大学 2010
[9]高速CCD信号采集处理系统的设计与实现[D]. 楼维中.西安电子科技大学 2009
本文编号：3369904
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
eROSITA的制冷结构和LCS(latentcoldstorage)单元[lfi]
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文由于暗电流的产生还与温度有关，温度每降低 5 ~ 6℃暗电流降低至原来因此一般采用低温制冷和 MPP 结合的方式降低 CCD 的暗电流。 读出噪声读出噪声主要由复位噪声、1/f 噪声和白噪声组成，与信号的读出方式、读出速率有关。电荷的读出方式主要包括浮置扩散放大器[47]（floating difier，FDA）和浮置栅放大器[48]（floatinggateamplifier, FGA）两种，但是 都采用 FDA 的读出方式。图 1-2 给出了 FDA 读出结构的原理图，下面依D 的读出噪声进行分析。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文2 热电制冷 CCD 探测器的硬件设计自制热电制冷 CCD 探测器主要由硬件和软件两个部分组成，其中硬件部分包括机械结构、散热结构和电路等，软件部分则由应用程序和下载到芯片中的程序组成本章主要对热电制冷 CCD 探测器的整体结构和硬件部分的设计进行介绍。2.1 热电制冷 CCD 探测器的整体设计自制热电制冷 CCD 探测器由 CCD、真空制冷腔室、内部驱动电路、外部控制电路和应用软件等五部分组成，如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CCD与CMOS国内外技术发展综述[J]. 王世和,陈远金,刘彬. 内燃机与配件. 2017(13)
[2]机载成像光谱仪CCD制冷系统设计与实现[J]. 张泉,黄书华,赵欣,司福祺,周海金,王煜,刘文清. 光子学报. 2017(03)
[3]复合面阵CCD摄影相机的实验室辐射定标[J]. 李晶,赵建科,昌明,呼新荣. 光学精密工程. 2017(01)
[4]微型光谱仪增益及读出噪声的测量方法[J]. 夏果,黄禅,吴骕,金施群,邢金玉. 光学学报. 2017(01)
[5]利用普通CCD实现百万帧/秒超高速成像的时序驱动技术[J]. 杨少华,李斌康,郭明安,刘璐,罗通顶,李刚,高帅. 光学精密工程. 2016(08)
[6]高信噪比星载CCD成像电路系统[J]. 郑亮亮,金光,曲宏松,吴勇. 光学精密工程. 2016(08)
[7]气体拉曼光谱检测系统中热电制冷CCD研究[J]. 赵俊,左都罗,王新兵. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[8]大口径光谱系统狭缝弯曲的分析与矫正[J]. 李哲,余安澜,左都罗,王新兵. 光学学报. 2015(06)
[9]高分辨率大面阵CCD相机高帧频设计及其非均匀性的校正[J]. 任航. 红外与激光工程. 2013(06)
[10]超高分辨率CCD成像系统的设计[J]. 许文海,吴厚德. 光学精密工程. 2012(07)
博士论文
[1]科学级CCD成像系统关键技术研究[D]. 林胜钊.中国科学技术大学 2016
[2]面阵CCD高速成像电路技术研究[D]. 余达.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
硕士论文
[1]光谱分析用CCD探测器热电制冷技术及暗噪声研究[D]. 赵俊.华中科技大学 2016
[2]基于驱动时序的CCD曝光时间控制技术研究[D]. 刘慧.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2015
[3]基于CCD的超高速扫描成像技术研究[D]. 靳晶.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2015
[4]高速高清CCD系统设计[D]. 王士绅.南京理工大学 2013
[5]半导体制冷USB3.0高速相机的研究[D]. 王兵.浙江大学 2013
[6]基于背照式CCD的微弱目标成像系统设计[D]. 张鑫.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[7]面阵CCD图像采集处理系统的设计与实现[D]. 杜培强.重庆大学 2011
[8]低照度CCD驱动及信号数字化电路的设计与实现[D]. 张世璇.华中科技大学 2010
[9]高速CCD信号采集处理系统的设计与实现[D]. 楼维中.西安电子科技大学 2009
本文编号：3369904
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