今天是：2023年08月28日
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EMCCD技術介紹
2000年E2V與Andor公司聯(lián)合推出世界上第一款EMCCD相機。相對于普通CCD相機，其最大的特點在于芯片上增加了一個片上電子增益寄存器。在高電場環(huán)境下電子經(jīng)過上千次撞擊，使電荷倍增千倍，極大地提高了芯片信噪比。由于其出色的性能參數(shù)，她一經(jīng)問世就成為科學成像領域的寵兒。
EMCCD芯片結構圖 雖然目前全世界有數(shù)十家相機廠商能夠提供EMCCD相機，例如：PI,ANDOR,QIMAGING,PHOTOMETRICS,HAMAMASTU,PHOTONIC,PCO,APOGEE,HITACHI KOKUSAI等品牌，但是EMCCD芯片核心技術卻一直牢牢地掌握在E2V與TI兩家公司手中，兩家公司的產品特性各有千秋，E2V在噪聲控制做到精益求精，而TI在處理速度上卻更勝一籌。
盡管EMCCD相機性能卓越，但為了更好地體現(xiàn)其在科學成像領域的價值，制冷技術及背照減薄技術也相繼被引入到EMCCD相機中，制冷的目的就是為了降低相機的工作溫度，從而降低相機的噪聲，提高信噪比，這對于需要在暗環(huán)境下進行長時間曝光采集具有極其重要的意義。而背照減薄技術是通過化學工藝，將整個硅片減薄到15um左右，從而保證整個深度具有高電場。同時將光線從CCD背面照入，使電極對光子沒有阻擋作用，這樣極大地提高量子效率，比普通前照式CCD相機則相對提高了靈敏度。
鑒于EMCCD相機的功能特性以及運用的領域，人們很容易將其與ICCD相機做一個比較。在老化問題上，ICCD相機在強光環(huán)境下曝光極容易老化，甚至損壞，而EMCCD則免疫。在運行可靠性上，EMCCD芯片是由惰性氣體保護封裝的，大大提高了芯片的可靠性，而ICCD的感光部分則是裸露在光纖錐子下。盡管EMCCD在上述方面具有很大的優(yōu)勢，但是ICCD相機具有不可替代的超高速優(yōu)勢，在超高速曝光可以達到ns級，而EMCCD則望塵莫及。所以盡管EMCCD相機在慢慢蠶食以前ICCD的市場份額，但是在超高速曝光方面，ICCD的地位還是沒有辦法撼動。
此外，EMCCD相機的性能如此出色，是不是就可以取代普通的CCD相機呢？答案是否定的，首先價格就是一個巨大的挑戰(zhàn)，其次EMCCD并不是適合在所有的光環(huán)境下成像。從上圖中，我們可以清晰地看到，只有在1～100個光子環(huán)境下，EMCCD才具有最好的信噪比，而當隨著光子數(shù)不斷增加，普通CCD相機卻具有最好的信噪比。所以從另外一個側面再一次說明了EMCCD在低照度的科學成像領域的巨大優(yōu)勢。
