紫外攝像機(jī)的介紹及其應(yīng)用

1、紫外攝像機(jī)的介紹及其應(yīng)用紫外攝像機(jī)的介紹及其應(yīng)用[熱點(diǎn)技術(shù)]閱讀數(shù)：585錄入人：admin日期：20086514:35:43新型紫外技術(shù)是繼激光探測(cè)技術(shù)和紅外探測(cè)技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的又一新型探測(cè)技術(shù)。因此，紫外攝像機(jī)的開(kāi)發(fā)研究對(duì)于現(xiàn)代國(guó)防和人民生活都有著極其重要的意義。早在50年代，人們即開(kāi)始了對(duì)紫外探測(cè)技術(shù)的研究，因?yàn)樗卺t(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。但是，由于電子器件的靈敏度低，一直未能很好地發(fā)展。直到90年代，日本開(kāi)發(fā)出雪崩倍

2、增靶（HARP）攝像管、使得紫外攝像器件獲得了較高的靈敏度和較合適的光譜范圍，因此而獲得廣泛地應(yīng)用。但HARP靶攝像管本身體積大、功耗大、工作電壓高，所以由它組裝的紫外成像系統(tǒng)的體積也較大，而且功耗和成本高，因此限制了紫外成像系統(tǒng)的應(yīng)用?；谶@種情況，在紫外探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，人們一直在開(kāi)發(fā)和研究能滿(mǎn)足應(yīng)用需要的固體紫外攝像器件，現(xiàn)已取得了成功，目前已應(yīng)用有紫外CCD攝像機(jī)與GaN基紫外攝像機(jī)。近幾年，固體紫外攝像器件在皮膚病診斷方面有著獨(dú)特

3、的應(yīng)用效果。如在檢測(cè)診斷皮膚病時(shí)可直接看到病變細(xì)節(jié)，并可用它來(lái)檢測(cè)癌細(xì)胞、微生物、血色素、白血球、紅血球、細(xì)胞核等，其檢測(cè)不但迅速、準(zhǔn)確，而且直觀、清楚。在軍事上，它主要用于紫外告警、紫外通訊、紫外紅外復(fù)合制導(dǎo)和導(dǎo)彈跟蹤以及監(jiān)視天空、研究遠(yuǎn)距離星體等方面。由于紫外光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光短，因而它又叫做“黑光”，因?yàn)樗梢砸鹉承┎牧显诤诎抵邪l(fā)光。因此，這種紫外攝像機(jī)除在軍事與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域很有用外，它還在公安刑偵、紙幣與證件等防偽檢測(cè)等方面均有很好

4、地應(yīng)用（研究曾在紙幣防偽中應(yīng)用)。下面就介紹一下目前已應(yīng)用的兩種紫外攝像機(jī)，它們的工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)用，以及紫外探測(cè)與成像應(yīng)注意研究的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題等。一、紫外一、紫外CCDCCD攝像機(jī)攝像機(jī)1、紫外、紫外CCDCCD一般紫外輻射的波長(zhǎng)范圍為100nm～380nm，而常用的硅襯底的CCD是接收不到的，因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)范圍為400nm～1100nm。由于CCD是MOS型結(jié)構(gòu)器件，SiO2柵介質(zhì)和多晶硅（Poly－Si）柵對(duì)紫外（UV）光子均

5、有較高的吸收系數(shù)。因此，CCD用于UV光子的探測(cè)是非常困難的，因?yàn)閁V光子幾乎不能到達(dá)硅襯底。為了避免UV光子在CCD表面多層結(jié)構(gòu)中被吸收，目前采用以下的方法:在CCD表面淀積一層對(duì)UV光子敏感的磷光物質(zhì)，并通過(guò)適當(dāng)選擇磷光物質(zhì)，將紫外信息轉(zhuǎn)換成與CCD光譜響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。這種磷光物質(zhì)可以選擇暈苯。當(dāng)用波長(zhǎng)小于380nm的紫外輻射激發(fā)時(shí)，暈苯即發(fā)出熒光，其波長(zhǎng)在可見(jiàn)光譜的綠光波段，峰值接近500nm。因此，CCD可以接收，它在覆蓋暈苯

6、(即在CCD表面淀積一層磷光體)前后的光譜響應(yīng)如圖1所示。采用深耗盡CCD方法。即采用輕摻雜、高電阻率襯底，使CCD柵下的耗盡區(qū)擴(kuò)展至硅片背面，由背面入射的具有固體攝像器件的一般優(yōu)點(diǎn)，而且具有噪聲低，靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大的優(yōu)點(diǎn)。BTCCD是一種薄型背照式攝像器件，它主要由垂直CCD移位寄存器，水平CCD移位寄存器和鎖相（定）放大器等三部分組成。其工作原理是，在時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)下，信號(hào)電荷由垂直CCD移位寄存器一步一步地輸送到水平CCD移位寄

7、存器，然后再由鎖相（定）放大器變換成電壓信號(hào)輸出。其原理圖如圖3所示。BTCCD中的鎖相放大器作用比較重要，它有很高的電荷／電壓變換靈敏度和很低的噪聲，因而該攝像器件的信噪比和靈敏度都很高。BTCCD有很高的紫外光靈敏度，它在紫外波段的量子效率如圖4所示。由圖4可以看到，在紫外波段，量子效率超過(guò)40％，可見(jiàn)光部分超過(guò)80％，甚至可以達(dá)到90％左右。由此可見(jiàn)，BTCCD不僅可工作于紫外光，也可工作于可見(jiàn)光。因此，利用BTCCD可作成一種很

8、優(yōu)秀的寬波段攝像機(jī)。圖3BTCCD概圖圖4固體攝像器的量子效率BTCCD之所以有很高的靈敏度的原因，這主要是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。首先，與FI－CCD相比，硅層厚度從數(shù)百微米減薄到20μm以下其次，它采用背照射結(jié)構(gòu)，因此紫外光就不必再穿越鈍化層了。此外，濱松公司還開(kāi)發(fā)出了MOS（MetalOxideSemiconduct）攝像器件，這種紫外線MOS攝像器件的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造也相對(duì)容易，其量子效率如圖5所示。由圖5可知，紫外線MOS攝像器

9、件在紫外區(qū)的量子效率可達(dá)30％，并且也有較高的紫外光靈敏度。圖5紫外MOS攝像器量子效率3、紫外攝像用、紫外攝像用PtSiPtSi－SBIRFPASBIRFPA技術(shù)技術(shù)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室，在1990年研制成功了160244元硅化鉑肖特基勢(shì)壘紅外CCD（Ptsi－SBIRCCD），它的像元尺寸為4080μm2填充系數(shù)為39％探測(cè)器的有效面積為2550μm2。紫外、可見(jiàn)光和紅外光子產(chǎn)生的電子在PtSi電極積累后轉(zhuǎn)移到埋溝CCD溝道。電荷