一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法技术

本发明专利技术提供一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法，该方法解决了不同辐射环境下光电图像传感器瞬态响应典型特征及规律实验测试的问题，实现对瞬态响应快速、准确测试与分析，为应用于辐射环境下光电图像传感器辐射噪声处理、辐射信号识别提供技术支撑。为避免器件本底噪声的影响，本发明专利技术方法在开展测试时通过采集多帧暗场图像求均值，随后在数据处理过程中采用减去本底噪声的方法。为避免测试过程中器件发热对结果的影响，在开展瞬态响应测试时，首先对测试系统进行预热处理并进行监测，待温度稳定后开展测试。为避免辐射噪声对测试结果的影响，通过定期将光电图像传感器瞬态响应测试系统移出辐射场，或更换光电图像传感器。感器。感器。

【技术实现步骤摘要】
一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法


[0001]本专利技术属于辐射效应测试领域，具体涉及一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法。

技术介绍

[0002]辐射瞬态响应是指辐射粒子或射线穿过器件敏感区域时产生的电子
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空穴对被器件收集而在输出图像中产生亮点或亮线的现象。与累积辐照损伤相比，辐射瞬态响应为非永久性损伤，成像探测系统在辐射场环境下时产生，而离开辐射场后即可恢复，且每帧图像中瞬态信号随机出现。
[0003]光电图像传感器的辐射瞬态响应影响主要分为以下两方面：应用于辐射环境下的光电图像传感器(如电荷耦合器件、CMOS图像传感器等)将受到辐射粒子或射线的影响，产生瞬态噪声，干扰或降低了器件的成像、探测性能；应用于辐射探测环境下的光电图像传感器将辐射粒子或射线产生的瞬态响应当作信号，进而对辐射环境参数进行探测。因此，开展不同粒子或射线辐射环境下光电图像传感器辐射瞬态响应研究具有重要意义。
[0004]开展光电图像传感器辐射瞬态响应研究过程中必须实现对其瞬态响应的快速准确测量。在开展光电图像传感器瞬态响应测试过程中，器件本底噪声、工作过程中的热噪声对测试结果将产生一定的影响。此外工作在辐射环境中的光电图像传感器将受到粒子或射线的累积辐照损伤，从而产生辐射噪声。上述噪声均会对光电图像传感器的瞬态响应测试造成一定的影响。目前需要实现对光电图像传感器瞬态响应快速、准确测试与分析。

技术实现思路

[0005]为实现对瞬态响应快速、准确测试与分析，本专利技术提供一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法，该方法解决了不同辐射环境下光电图像传感器瞬态响应典型特征及规律实验测试的问题，为应用于辐射环境下光电图像传感器辐射噪声处理、辐射信号识别提供技术支撑。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、选择产生瞬态响应的辐射粒子或射线的种类，确定辐射粒子或射线的入射注量率、入射角度、积分时间和数据采集频率，或者，确定辐射粒子或射线的入射剂量率、入射角度、积分时间和数据采集频率；
[0009]步骤二、搭建光电图像传感器的瞬态响应测试系统，对光电图像传感器进行遮光处理，随后，瞬态响应测试系统持续采集图像数据，直至图像数据的平均输出值达到稳定；
[0010]步骤三、在非辐射场、不同积分时间条件下采集暗场图像数据，随后将光电图像传感器放置在辐射场内，依次采集不同入射注量率、不同入射角度、不同积分时间条件下输出的辐射图像数据，或者依次采集不同入射剂量率、不同入射角度、不同积分时间条件下输出的辐射图像数据；
[0011]步骤四、在设定时间内将光电图像传感器的瞬态响应测试系统移出辐射场，随后返回步骤三，再次在设定时间内将光电图像传感器的瞬态响应测试系统移出辐射场，返回步骤三，重复该过程多次，获取多个暗场图像数据和辐射图像数据；该过程中，若辐射粒子或射线对光电图像传感器产生较为严重损伤，则更换光电图像传感器，返回步骤二；
[0012]步骤五、将获取的暗场图像数据和辐射图像数据进行数据处理，获得瞬态响应图像和瞬态响应实验规律；
[0013]对辐射场外的多帧暗场图像数据每个像素点处的输出值进行求平均，获得光电图像传感器的背景噪声图像，将辐射场下的辐射图像数据减去背景噪声图像即可获得瞬态响应图像；
[0014]对瞬态响应图像进行边缘检测获得瞬态响应的形貌特征，绘制不同条件下的多帧瞬态响应信号分布曲线，获得瞬态响应实验规律。
[0015]进一步地，步骤一中，积分时间根据辐射粒子或射线的入射注量率或入射剂量率确定，最大积分时间设置判断标准为光电图像传感器输出瞬态响应信号的像素单元占比不超过50％。
[0016]进一步地，步骤二中，图像数据的平均输出值达到稳定的具体判断方法为：连续采集图像数据一段时间后，光电图像传感器内部温度在1分钟内变化小于0.1℃或输出平均暗信号变化小于2％。
[0017]进一步地，步骤二中，对光电图像传感器进行遮光处理具体为：采用遮光材料完全遮挡光电图像传感器的感光面，遮光材料为不透光的遮光纸。
[0018]进一步地，步骤三中，在相同辐照状态下，采集的辐射图像数据帧数不小于20帧，辐射图像数据一般保存为8位、12位或16位raw格式。
[0019]进一步地，步骤三中，非辐射场下，暗场图像数据的采集数据帧数不小于50帧。
[0020]进一步地，步骤四中，射线对光电图像传感器产生较为严重损伤的判断方法为：辐射场环境下，光电图像传感器的输出信号统计分布图中的最高点对应的信号值增大；辐射粒子对光电图像传感器产生较为严重损伤的判断方法为：辐射场环境下，输出图像中存在超过设定阈值的热像元。
[0021]进一步地，所述光电图像传感器为电荷耦合器件或CMOS图像传感器。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0023]1.本专利技术方法对光电图像传感器瞬态响应进行测试并进行数据处理，获得瞬态响应典型特征和规律，为应用于辐射场环境下的光电图像传感器瞬态响应评估、瞬态响应噪声处理、抗瞬态响应加固设计提供数据支撑。
[0024]2.本专利技术方法能够实现对瞬态响应的准确测量。为避免器件本底噪声的影响，本专利技术在开展测试时通过采集多帧暗场图像求均值，随后在数据处理过程中采用减去本底噪声的方法。为避免测试过程中器件发热对结果的影响，本专利技术方法在开展瞬态响应测试时，首先对测试系统进行预热处理并进行监测，待温度稳定后开展测试。为避免累积辐射噪声对测试结果的影响，通过定期将光电图像传感器瞬态响应测试系统移出辐射场，或更换光电图像传感器。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例中光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法流程图；
[0026]图2为本专利技术实施例中CMOS图像传感器Co
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60γ射线瞬态响应典型输出图像；
[0027]图3为本专利技术实施例中剂量率为0.05rad(Si)/s时连续三帧CMOS图像传感器Co
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60γ射线瞬态响应输出分布示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例中剂量率为0.1rad(Si)/s时未减暗场和减去暗场后CMOS图像传感器Co
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60γ射线瞬态响应输出分布图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本专利技术的技术原理，目的并不是用来限制本专利技术的保护范围。
[0030]本专利技术提出一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法，光电图像传感器主要包括电荷耦合器件(CCD)和CMOS图像传感器等，该方法实现了对光电图像传感器辐射瞬态响应的实验测量，为光电图像传感器辐射瞬态响应研究提供了技术支撑。
[0031]本专利技术提供的光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法具体包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选择产生瞬态响应的辐射粒子或射线的种类，确定辐射粒子或射线的入射注量率、入射角度、积分时间和数据采集频率，或者，确定辐射粒子或射线的入射剂量率、入射角度、积分时间和数据采集频率；步骤二、搭建光电图像传感器的瞬态响应测试系统，对光电图像传感器进行遮光处理，随后，瞬态响应测试系统持续采集图像数据，直至图像数据的平均输出值达到稳定；步骤三、在非辐射场、不同积分时间条件下采集暗场图像数据，随后将光电图像传感器放置在辐射场内，依次采集不同入射注量率、不同入射角度、不同积分时间条件下输出的辐射图像数据，或者依次采集不同入射剂量率、不同入射角度、不同积分时间条件下输出的辐射图像数据；步骤四、在设定时间内将光电图像传感器的瞬态响应测试系统移出辐射场，随后返回步骤三，再次在设定时间内将光电图像传感器的瞬态响应测试系统移出辐射场，返回步骤三，重复该过程多次，获取多个暗场图像数据和辐射图像数据；该过程中，若辐射粒子或射线对光电图像传感器产生较为严重损伤，则更换光电图像传感器，返回步骤二；步骤五、将获取的暗场图像数据和辐射图像数据进行数据处理，获得瞬态响应图像和瞬态响应实验规律；对辐射场外的多帧暗场图像数据每个像素点处的输出值进行求平均，获得光电图像传感器的背景噪声图像，将辐射场下的辐射图像数据减去背景噪声图像即可获得瞬态响应图像；对瞬态响应图像进行边缘检测获得瞬态响应的形貌特征，绘制不同条件下的多帧瞬态响应信号分布曲线，获得瞬态响应实验规律。2.根据权利要求1所述的光电图像传感器辐射瞬态响应的测试方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祖军，薛院院，陈伟，刘敏波，姚志斌，何宝平，盛江坤，马武英，缑石龙，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：