能为CCD电荷转换因子计算提供基础数据的测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于检测CCD电荷转换因子的测试装置，所述测试装置由光源、电流表、驱动电路板和处理模块组成；本发明专利技术的有益技术效果是：提供了一种用于检测CCD电荷转换因子的测试装置，该测试装置结构简单，操作简便，只需对装置中的驱动电路板作细微改变就能适应各种CCD的测试需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种CCD电荷转换因子检测技术，尤其涉及一种用于检测CCD电荷转换因子的测试装置。
技术介绍
在CCD的众多性能参数中，电荷转换因子(CVF)是衡量CCD器件性能的一项重要指标，它可以表征CCD将采集到的电荷转换为电压的能力，与CCD的饱和电压、响应度、暗电流密度等性能参数密切相关。Gordon R.Hopkinson等人在其著作中介绍过一系列的测量电荷转换因子的方法(A Guide to the Use and Calibration of Detector Array Equipment，Gordon R.Hopkinson,Teresa M.Goodman,Stuart R.Prince，SPIE Press,2004)，这些方法被国内外论文等文献资料引用，包括：①复位漏电流法：依照电荷转换因子的定义，通过测量CCD的复位漏电流、输出信号幅度、积分时间和有效像元数来计算；②X射线法：在特定温度下通过外部放射源的X射线照射CCD器件，产生一定数量的自由-空穴电子对，再对工作于积分状态下的输出节点电压进行测量，求出CVF值；③均值-方差法：通过输出信号所带噪声的统计学规律进行计算。前述方法在实际操作中存在诸多问题：方法②和方法③的测试结果均存在较大误差；方法②需要复杂的测试装置和较苛刻的测试环境；方法③过程繁琐，测试工作量大；而其中最大的不足在于三种方法均不具备通用性：例如方法①要求CCD工作在正常成像的状态，其中的积分时间须根据正常成像时的时序来确定，然而每种CCD的工作时序都不相同，在对不同种类的CCD进行测试时，须为每种CCD都单独设计驱动电路，工作量大，耗时耗力，且通用性差；方法②和③则严重依赖CCD自身的物理特性参数，这样不但增加了工作量，同时还增加了器件参数的测试周期，消耗了大量的人力物力。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种用于检测CCD电荷转换因子的测试装置，其创新在于：所述测试装置由光源、电流表、驱动电路板和处理模块组成；所述光源的光照强度能够调节；所述驱动电路板上设置有多个驱动插口和输出插口，CCD的驱动引脚插接在驱动插口内，CCD的输出引脚插接在输出插口内；所述光源设置在驱动电路板的上方，驱动电路板上用于设置CCD的区域位于光源的照射范围内，CCD的受光面与光源相对；所述电流表分别与输出插口和处理模块连接；处理模块与输出插口连接；所述驱动电路板能通过驱动插口使CCD的光积分区持续保持在光积分状态(即将CCD上对应抗晕栅的引脚持续置于低电平状态，在此条件下，若CCD受到光照，光积分区就会连续不断地产生电荷)，同时，驱动电路板能通过驱动插口使CCD的光积分区和垂直转移区之间的电荷通道持续保持在导通状态(即将CCD上对应第一转移控制栅的引脚持续置于高电平状态，本专利技术所定义的第一转移控制栅用于控制电荷从CCD的光积分区转移至垂直转移区，这就使得CCD内部持续存在能够存储电荷的势阱，并且这些势阱相互连通，如此一来形成了贯通CCD内部的恒定电场，由光积分产生的电荷能够均匀地分布在CCD的内部，只要光照条件不发生变化，CCD在单位时间内的输出就会保持稳定)，同时，驱动电路板能通过驱动插口使CCD的垂直转移区和水平转移区之间的电荷通道持续保持在导通状态(即将CCD上对应第二转移控制栅的引脚持续置于高电平状态，本文所定义的第二转移控制栅用于控制电荷从CCD的垂直转移区转移至水平转移区，在此状态下，电荷就能够持续不断地从垂直转移区转移至水平转移区)，同时，驱动电路板能通过驱动插口向CCD的输出控制栅和复位栅周期性地施加控制脉冲(输出控制栅和复位栅用于控制电荷从水平转移区向外输出)，使CCD周期性地向外输出信号，同时，所述驱动电路板能通过输出插口将CCD的输出信号向外输出；本自然段所阐述的CCD内部各个功能部分所处的状态，后文简记为待测状态；所述电流表能对输出插口处的电流进行检测，并将检测结果输出至处理模块；所述处理模块能对CCD的输出信号进行采样，并将采样到的信号转换为数字图像，获得数字图像后，处理模块对数字图像的像素平均值进行提取，然后将像素平均值转换为相应的CCD信号幅值。本专利技术的原理是：电荷转换因子的定义较为简单，即输出电压与存储在输出节点处的电子数之间的比值，单从定义来看，如果可以获取到CCD的输出电压和存储在输出节点处的电子数，就能方便地计算出该CCD的电荷转换因子；但实际情况中，在现有技术条件下，无法对存储在输出节点处的电子数进行直接测量，这就导致无法直接利用电荷转换因子的定义来计算电荷转换因子；为了解决电荷转换因子的测量问题以及测量手段的通用性问题，专利技术人对不同种类的CCD进行了深入研究，在研究过程中，专利技术人发现，现有的CCD，无论其种类如何，他们都存在如下两个共同点：1)现有CCD的工作流程一般都遵循“接受光照-光积分产生电荷-电荷转移-输出”的步骤，2)对于同一CCD而言，在其响应范围内，不同光照强度条件下，其输出是不同的；对于第2)共同点，本领域技术人员应该清楚，通常情况下，CCD的输出与光照强度大小存在线性关系，即光照强度越大，单位时间内CCD输出的电量就越大，而电量可以换算成电子数，那么完全可以根据不同光照强度条件下CCD输出电量的差异来间接反映电荷转换因子定义中的电子数，进而求得电荷转换因子，顺着这一思路，专利技术人作了如下推导：设光照强度1条件下CCD输出信号的信号幅度为Vo1，对应的输出节点电荷量为Q1，光照强度2条件下CCD输出信号的信号幅度为Vo2，对应的输出节点电荷量为Q2；用q代表单个电子的电荷量(1.6×10-19库伦)，ΔVo＝Vo2-Vo1，ΔQ＝Q2-Q1，则按电荷转换因子的定义，其值可以表示为： C V F = ΔV o Δ Q / q ]]>设单个像元的输出周期为t，则根据电流电量公式Q/t＝I可知，ΔQ＝ΔIRD×t，ΔIRD＝IRD１-IRD2，则上式可变形为如下式子： C V F = ΔV o ΔI R D × t / q ]]>由现有理论可知，单个像元的输出周期的倒数就是像元的输出频率，若用f代表像元的输出频率，则有f＝1/t，于是上式可改写为： C V F = ΔV o ΔI 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测CCD电荷转换因子的测试装置，其特征在于：所述测试装置由光源（1）、电流表（2）、驱动电路板（3）和处理模块（4）组成；所述光源（1）的光照强度能够调节；所述驱动电路板（3）上设置有多个驱动插口和输出插口，CCD的驱动引脚插接在驱动插口内，CCD的输出引脚插接在输出插口内；所述光源（1）设置在驱动电路板（3）的上方，驱动电路板（3）上用于设置CCD的区域位于光源（1）的照射范围内，CCD的受光面与光源（1）相对；所述电流表（2）分别与输出插口和处理模块（4）连接；处理模块（4）与输出插口连接；所述驱动电路板（3）能通过驱动插口使CCD的光积分区持续保持在光积分状态；同时，驱动电路板（3）能通过驱动插口使CCD的光积分区和垂直转移区之间的电荷通道持续保持在导通状态；同时，驱动电路板（3）能通过驱动插口使CCD的垂直转移区和水平转移区之间的电荷通道持续保持在导通状态；同时，驱动电路板（3）能通过驱动插口向CCD的输出控制栅和复位栅周期性地施加控制脉冲，当CCD受到光照时，CCD就能周期性地向外输出信号；同时，所述驱动电路板（3）能通过输出插口将CCD的输出信号向外输出；所述电流表（2）能对输出插口处的电流进行检测，并将检测结果输出至处理模块（4）；所述处理模块（4）能对CCD的输出信号进行采样，并将采样到的信号转换为数字图像，获得数字图像后，处理模块（4）对数字图像的像素平均值进行提取，然后将像素平均值转换为相应的CCD信号幅值。...

【技术特征摘要】
1.一种用于检测CCD电荷转换因子的测试装置，其特征在于：所述测试装置由光源（1）、电流表（2）、驱动电路板（3）和处理模块（4）组成；所述光源（1）的光照强度能够调节；所述驱动电路板（3）上设置有多个驱动插口和输出插口，CCD的驱动引脚插接在驱动插口内，CCD的输出引脚插接在输出插口内；所述光源（1）设置在驱动电路板（3）的上方，驱动电路板（3）上用于设置CCD的区域位于光源（1）的照射范围内，CCD的受光面与光源（1）相对；所述电流表（2）分别与输出插口和处理模块（4）连接；处理模块（4）与输出插口连接；所述驱动电路板（3）能通过驱动插口使CCD的光积分区持续保持在光积分状态；同时，驱动电路板（3）能通过驱动插口使CCD的光积分区和垂直转移区之间的电荷通道持续保持在导通状态；同时，驱动电路板（3）能通过驱动插口使CCD的垂直转移区和水平转移区之间的电荷通道持续保持在导通状态；同时，驱动电路板（3）能通过驱动插口向CCD的输出控制栅和复位栅周期性地施加控...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂戈，周建勇，陈红兵，李金，袁世顺，李博乐，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50