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CCD与CID检测器的原理

andrew-zhang

2013/03/26

目前较成熟的主要是电荷注入器件Charge-Injection Detector（CID）、电荷耦合器件Charge-Coupled Detector （CCD）。
　　在这两种装置中，由光子产生的电荷被收集并储存在金属-氧化物-半导体（MOS）电容器中，从而可以准确地进行象素寻址而滞后极微。这两种装置具有随机或准随机象素寻址功能的二维检测器。可以将一个CCD看作是许多个光电检测模拟移位寄存器。在光子产生的电荷被贮存起来之后，它们近水平方向被一行一行地通过一个高速移位寄存器记录到一个前置放大器上。最后得到的信号被贮存在计算机里。
　　CCD器件的整个工作过程是一种电荷耦合过程，因此这类器件叫电荷耦合器件。对于CCD器件，当一个或多个检测器的象素被某一强光谱线饱和时，便会产生溢流现象。即光子引发的电荷充满该象素，并流入相邻的象素，损坏该过饱和象素及其相邻象素的分析正确性，并且需要较长时间才能便溢流的电荷消失。为了解决溢流问题，应用于原子光谱分析的CCD器件，在设计过程中必须进行改进，例如：进行分段构成分段式电荷耦合器件（SCD），或在象表上加装溢流门，并结合自动积分技术等。
　　CID是一种电荷注入器件（Charge-Injected Device），其基本结构与CCD相似，也是一种MOS结构，当栅极上加上电压时，表面形成少数载流子（电子）的势阱，入射光子在势阱邻近被吸收时，产生的电子被收集在势阱里，其积分过程与CCD一样。

　CID与CCD的主要区别在于读出过程，在CCD中，信号电荷必须经过转移，才能读出，信号一经读取即刻消失。而在CID中，信号电荷不用转移，是直接注入体内形成电流来读出的。即每当积分结束时，去掉栅极上的电压，存贮在势阱中的电荷少数载流子（电子）被注入到体内，从而在外电路中引起信号电流，这种读出方式称为非破坏性读取（Non-Destructive Read Out）,简称：NDRO．CID的NDRO特性使它具有优化指定波长处的信噪比（S/N）的功能。
同时CID可寻址到任意一个或一组象素，因此可获得如“相板”一样的所有元素谱线信息。

以下是光从物理角度述说的。
类型 CCD CID

光谱响应范围 nm 0.1~1000 200~1000

量子效率 600nm 84% 37%

量子效率 300nm 50% 19%

暗电流 e-/s 0.001 0.008

读数噪音 e- 5 60

分
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砂锅粥

第1楼2013/03/26

应助达人

物理角度那些参数越大越好还是越小越好？

0

yiyiustb

第2楼2013/10/14

楼主，我可以理解成用CCD的光谱比用CID的光谱检出限更低吗？

0

依风1986

第3楼2013/10/14

应助达人

不见得啊!具体看什么元素
yiyiustb(yiyiustb) 发表:楼主，我可以理解成用CCD的光谱比用CID的光谱检出限更低吗？

0

lailai

第4楼2014/01/05

不是说CID的是一种专利技术吗，只有少数厂家有这种技术，比CCD的要好吗，这怎么看刚好相反呢

0

依风1986

第5楼2014/01/05

应助达人

CID是热电专利，不过很多厂家检测器都是CCD的
lailai(lailai) 发表:不是说CID的是一种专利技术吗，只有少数厂家有这种技术，比CCD的要好吗，这怎么看刚好相反呢

0

lailai

第6楼2014/01/06

利曼不也是有CID的吗？楼主是不是把两种参数搞返了呢
依风1986(xurunjiao5339) 发表:CID是热电专利，不过很多厂家检测器都是CCD的

0

依风1986

第7楼2014/01/07

应助达人

印象中记得是这样
lailai(lailai) 发表:利曼不也是有CID的吗？楼主是不是把两种参数搞返了呢

0

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