随机亮点对电荷耦合器件的影响研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 随机亮点对电荷耦合器件的影响研 究 摘要： 针对电荷耦合器件工作 过程中出现的随机亮点，通过与国外先 进仪器公司的产品以及不同型号探测器 的比对分析，确认了宇宙射线为随机亮 点产生的原因。进一步的研究表明，由 宇宙射线产生的随机亮点对探测器不产 生伤害，且可以通过数据处理予以消除。 中国论文网 /8/view-12746358.htm 关键词：电荷耦合器件；随机亮 点；宇宙射线 中图分类号：TP732 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2015）31- 0211-02 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1 引言 电荷耦合器件（Charge Coupled Devices， CCD）作为地面及太空仪器 设备主流的探测元件，具有低噪声、高 量子效率、宽响应波段、重量轻、低功 耗等优点。实际应用中，CCD 各项优 点的实现还受到应用背景、软件开发以 及使用条件的限制，从而存在一些明显 的不足。随机亮点正是 CCD 使用过程 中出现的一种不符合原理的现象，本文 针对该现象形成的原因及其之于电荷耦 合器件的影响展开研究【1】 。 2 随机亮点 2.1 现象描述 在本项目组研制的紫外临边探测 载荷暗背景图像中，在帧与帧图像之间， 间或有几帧图像出现随机亮点，如图 1 所示，其出现位置、所占像素大小和亮 度都不固定。 图 1 像素出现随机亮点现象示例 为了查看该随机亮点是否与电路 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 设计或者探测器本身有关，依次对美国 普林斯顿公司生产的 PI 相机以及不同 批次、不同型号的 CCD 探测器进行比 对试验，发现其均有类似的现象出现， 如图 2 所示。 图 2 普林斯顿 PI 相机、不同批 次及不同型号 CCD 随机亮点现象示例 进一步的试验表明，不同批次、 不同型号探测器以及美国普林斯顿公司 高性能 PI 相机之间，随机亮点各自出 现的频率均约 2%3% ，且 99.8%的随 机亮点图像中，随机亮点信号约高出周 围信号 23 倍，只有 0.2%的随机亮点 高出周围信号 510 倍。 2.2 原因分析 由上述现象描述可知，随机亮点 与探测器本身、电路设计以及使用环境 并没有直接联系。通过与 CCD 探测器 生产厂家交流知道，自然环境中的宇宙 射线等高能辐射，更容易被大面阵 CCD 探测器接收，从而对其正常工作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 产生干扰，这种影响尤其在微弱信号探 测时更为明显2-4。 此外，本项目组自行研发的 CCD 探测器驱动电路与美国普林斯顿 公司研制的高性能相机电路在随机亮点 水平上接近一致，可见随机亮点乃 CCD 探测器弱信号探测下的共性问题， 目前国际上的技术水平也无法彻底根治， 除非将 CCD 探测器、相关电路等置于 很厚的铅密闭室内才能隔绝无处不在的 宇宙射线。 3 数据处理 随机亮点不可避免，尤其在外太 空，这种宇宙射线可能会更多，众多在 轨仪器的成功运行表明，宇宙射线对于 探测器的这种干扰不是致命的，并不会 造成 CCD 探测器的损坏。 由于在轨观测时目标信号的连续 性、宇宙射线的随机性以及 CCD 探测 器相邻位置的响应均匀性，为随机亮点 的处理提供了一种可行之法。 在出现随机亮点的图像中，可直 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 接剔除该随机亮点的信号，并以其周围 信号的平均值代替该像素处的信号水平， 该处理方法能将随机亮点与相邻像素之 间成倍的信号差异缩小到 5%以内，从 而大大消除这种随机亮点引起的数据粗 大测量误差。 4 结论 本文针对 CCD 探测器使用过程 中出现的随机亮点进行了比对分析，明 确了其出现的规律及特点。通过与 CCD 探测