摘要：导航相机是深空探测领域中关键的导航敏感部件,本文通过提高导航相机的灵敏度来提高导航相机的综合性能,特别是提高时间分辨率,解决高动态条件下的目标探测问题。首先,根据导航相机的工作模式和EMCCD的性能特点,分析了影响导航相机成像质量的多个因素,建立了目标信噪比理论分析模型;然后,在理论计算基础上,重点研究EMCCD导航相机的样机设计技术,说明了EMCCD高频高幅驱动、模拟前端设计、TEC真空制冷、时序控制与数据处理等关键技术的实现方法;最后,介绍了相关实验工作,并分析实验数据。实验结果表明:样机最大目标信噪比在倍增增益M=10时达到68.6dB,在口径13mm条件下,可在积分时间1ms内实现对月球成像。基本满足深空探测导航相机高动态条件下短积分时间成像的要求。

摘要：提出了基于水下自主航行器的EMCCD微光照相机驱动系统设计方法。首先,分析了EMCCD输出噪声的组成,根据暗电流噪声和时钟感生噪声的关系,给出了常规功率驱动的器件选型原则和设计方法;讨论了使用图腾柱电路实现电子倍增驱动的功耗问题,并给出了改进方案;使用高频系统时钟实现了驱动相位和脉宽的微调,解决了驱动时序波形幅度重叠率不足的问题;最后,给出了使用CCD201-20搭建的水下相机结构和实验结果。实验结果表明,系统产生的常规驱动信号频率为时钟频率10 MHz,串行转移时钟的幅度重叠率优于50%,并行转移时钟的幅度重叠率优于90%,驱动信号的相位调整精度为18°,脉宽调整精度为5 ns,驱动波形稳定、平整,电子倍增驱动信号高电平可调,功耗相较于优化前降低7.2%。本文所介绍的EMCCD驱动系统设计方法充分兼顾了驱动系统的噪声、体积和功耗问题,可以广泛应用在水下微光成像乃至常规CCD领域。

摘要：电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)相机在使用过程中,需要校正其电子倍增增益。根据EMCCD的结构特征和单级倍增寄存器的电荷倍增特性,分析了已有电子倍增模型在实际应用中的局限性。针对特定的EMCCD器件,通过仿真计算,得到原有增益计算模型的关键参数与EMCCD工作电压、温度的数据表,并用多元回归分析的方法建立该参数与工作电压、温度的数学方程,利用该方程,代入原有增益计算模型,可以突破原增益计算模型的限制,得到了一种普遍适用且较为简单的EMCCD电子倍增增益计算方法。仿真计算所得结果与实际EMCCD器件的倍增曲线比较,数据吻合良好。该结果表明,这种确定增益的方法可以较方便地计算电子倍增器件的平均增益,在EMCCD相机设计和实际使用中有着良好的应用价值。

摘要：随着科学技术的不断发展,以EMCCD作为微光探测器的成像系统得到了广泛应用。微光相机成像系统中应用了某款EMCCD作为微光通道的探测器,文章结合这款探测器的结构特点,对EMCCD的时序设计进行研究。通过对微光相机成像系统的介绍,并比较不同EMCCD时序设计方案的基础上,提出了微光探测器的时序控制和高压信号控制等关键时序设计方案。通过设计、测试和验证,证明作为微光相机影响成像品质的重要因素,EMCCD时序设计逻辑正确,为成像系统的图像品质提供了基础保障。

摘要：文章介绍了一种以EMCCD为探测器件的星载遥感器焦面电路实现方案。利用FPGA基于VHDL语言设计了驱动时序发生模块,运用直接数字频率合成技术、LVDS总线传输技术和大幅值信号放大技术构建了EMCCD硬件驱动电路。为满足卫星在线配置的需求,电路设置了遥控遥测接口模块。在EMCCD读出模块和焦面电源模块设计中提出了一定的降噪方法。最后,对EMCCD焦面电路样机进行测试,证实了该设计的有效性和可行性。

摘要：为满足流式细胞分析仪对多荧光波长同时快速分析、小体积的需求,通过分析Dyson分光结构的特点,给出了流式细胞光谱分析系统的设计方法。并据此方法设计了一种Dyson型流式细胞光谱分析系统,工作光谱范围为400nm^800nm,在工作光谱范围内的弥散斑基本都在24mm的像素尺寸之内,在空间截止频率21lp/mm处的传递函数值都在0.8以上,光谱分辨率小于3nm,且整体尺寸为83.54mm×85.60mm,具有良好的光学性能和较小的体积,满足流式细胞荧光光谱分析的需要。该系统的突出创新点是Dyson分光结构和高速高灵敏度EMCCD探测器在流式细胞光谱分析中的应用。

摘要：微光成像技术在国防军事、科学研究等多方面有着不可替代的作用,已经成为各国竞相发展的战略高新技术。目前,空间用EMCCD芯片的设计与制造均由美国公司完全掌握,但美国政府对EMCCD技术进行严格的技术封锁和产品出口管制。而我国全天时相机对地观察等系统需要采用EMCCD,因此,急需针对国产化EMCCD开展倍增增益老化分析与评价。主要针对EMCCD的衰减特性,制定了3种不同的老化测试方法。通过对器件衰减曲线数据进行记录和分析,得出了器件在同一工作温度、不同和起始倍增倍数下,以及调节和不调节倍增电压情况下的衰减情况。为EMCCD在生产完成后能够快速地进入增益稳定期提供了一定的数据支撑,同时为其老化测试的方法提供了一定的指导。