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3d走势图: 梦溪EMCCD噪声特性小结

2014-08-09|来自:梦溪|发布:EMCCD噪声特性
在微光成像系统中,由于输入照度低和背景差,系统所获取的光学信息十分微弱,使得输出图像画面上叠加有明显的随机闪烁噪声,而且噪声随着照度的降低愈发严重。此外,随着图像亮度和对比度的下降,加上各种噪声的干扰,EMCCD成像系统获取的图像信号的信噪比随之下降,图像分辨率也受到较大影响。因此,对噪声特性进行深入研究,对于提高系统成像质量,提高信噪比,优化系统性能具有重要的价值。
 
EMCCD与普通CCD最大的不同在于增加了倍增寄存器,输入信号电荷在电子倍增的同时引入了额外的噪声。因此EMCCD的噪声具有自身的特点。在梦溪EMCCD系统中,对图像成像质量有较大影响的噪声包括暗电流噪声、读出噪声、光子散粒噪声、伪电荷噪声和倍增噪声。
 
(1)EMCCD暗电流噪声主要包括耗尽暗电流和扩散暗电流,它们都随着温度的降低而减少。因此,目前常用的减少暗电流噪声的办法就是对EMCCD进行制冷,包括热电冷却器或低温学制冷等,以最大限度的抑制暗电流,同时暗电流噪声属于加性噪声,与积分时间有着密切关系。(梦溪)
(2)EMCCD读出噪声包括白噪声、低频噪声和复位噪声,由于读出噪声不受倍增寄存器的影响,因此可以通过增大系统增益的方式减少读出噪声。另外,因为读出噪声与读出速率有关,因此实验时应适当控制读出速率。
 
(3)由于暗电流噪声和读出噪声都有着明确的抑制方法,因此,光子散粒噪声和时钟感生电荷噪声在EMCCD系统中有着较大影响。其中,前者大小与入射光信号成正比,而后者主要受倍增极偏置电压的影响,可以采用优化时钟设置进行抑制。
 
(4)一般来讲,只在输入电荷数很大的情况下才需要考虑电荷转移噪声。再加上埋层沟道器件具有较好的转移效率,因此实验时可以不考虑转移噪声的干扰。
 
(5)噪声因子F对暗电流噪声、光子散粒噪声和伪信号噪声有倍乘放大作用,它的大小与倍增寄存器的倍增级数和增益成正比。
 
(6)信号在进入倍增寄存器后光子散粒噪声,暗电流噪声和时钟感生电荷噪声会被倍增寄存器放大。
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