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高靈敏相機是指成像器件能探測到光子數(shù)小于500個，對微弱光進行成像。可以分為進行單光子探測的ICCD，在10個光子數(shù)下有優(yōu)勢的EMCCD，在高分辨率高速度且高靈敏下的SCMOS，為降低熱噪聲提高靈敏度的制冷型CCD。
即使在光線不佳的條件下也希望獲得高品質(zhì)、低噪聲的視頻圖像，那么高靈敏度圖像處理相機是不可少的選擇。高靈敏度機器視覺相機適用于各種領(lǐng)域，包括在光線條件不佳的夜間時段所執(zhí)行的高速應(yīng)用和任務(wù)。此類相機均配有CCD或CMOS芯片。
高靈敏相機內(nèi)的電子元件可增強較弱的信號，使其能夠有效地數(shù)字化并傳輸：
?。?）EM增益——高靈敏度
EMCCD技術(shù)，有時也被稱作“片上增益”技術(shù)，是一種全新的微弱光信號增強探測技術(shù)。它與普通的科學(xué)級CCD探測器的主要區(qū)別在于其讀出寄存器后又接續(xù)有一串“增益寄存器”，它的電極結(jié)構(gòu)不同于轉(zhuǎn)移寄存器，信號電荷在這里得到增益。
EMCCD也可采用背照式結(jié)構(gòu)，把高達90%的效率與電荷倍增向結(jié)合，提高靈敏度，從而提供高幀速率情況下好的低照度響應(yīng)。溫度對片上倍增增益的影響明顯。溫度越低，由依次電子產(chǎn)生的二次電子越多，則片上倍增增益越高。研究表明把探測器制冷到-30攝氏度或更低時，片上增益可以超過1000倍。EMCCD良好的性能取決于CCD溫度的選擇以及溫度隨環(huán)境波動的控制。
（2）ICCD成像技術(shù)
ICCD是新一代增強型相機，靈敏度非常高，可進行單光子探測，適用于UV、VS、NIR等多種波段。具有納秒級門控和相關(guān)控制模塊為微光及時間分辨提供可靠的性能保證。ICCD主要由像增強器和CCD耦合而成，包括像增強器，CCD和中繼耦合組件等幾部分；
入射光經(jīng)過物鏡打到像增強器的光陰極上，由于光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電子圖像，電子圖像耦合到微通道板，在微通道板的每個光纖通道內(nèi)電子不斷撞擊，產(chǎn)生約100倍的電子，放大的電子從微通道板射出撞擊熒光屏，重新激發(fā)出光子圖像，再經(jīng)過中繼器投射在CCD上成像。
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