【摘 要】
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CCD（charge-coupled devices）和sCMOS（scientific CMOS）探测器以其量子效率高、动态范围大、噪声低、线性好等特点广泛应用于天文观测。在探测器测试过程中我们发现,探测器不同像元之间存在着响应的不均匀性,且不均匀性会随波长变化,在部分探测器上这种变化非常明显。本文从CCD感光原理出发研究了像元间响应差异的来源,提出了一个具有物理意义的模型,用来预测像元响应差异
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CCD（charge-coupled devices）和sCMOS（scientific CMOS）探测器以其量子效率高、动态范围大、噪声低、线性好等特点广泛应用于天文观测。在探测器测试过程中我们发现,探测器不同像元之间存在着响应的不均匀性,且不均匀性会随波长变化,在部分探测器上这种变化非常明显。本文从CCD感光原理出发研究了像元间响应差异的来源,提出了一个具有物理意义的模型,用来预测像元响应差异随波长的变化。由于光电子随深度的分布与入射光波长相关,以及各像元不同位置、深度对光电子捕获能力不同,使得不同波长下的响应图像出现差异。基于这种考虑再加上各像元大小、厚度差异的因素研究了光子响应非均匀性与入射光波长的关系。为研究模型的有效性,我们选用Andor公司生产的背照式EMCCD相机i Xon Ultra DU-888U3-CS0-#BV和福州鑫图光电的sCMOS相机Dhyana 95,获取了从紫外到红外波段若干波长高信噪比的像元响应图像。用模型分别拟合两探测器各像元响应随波长的变化,发现拟合标准差接近光子噪声水平,说明该模型可以很好地解释光子响应不均匀性随波长的变化的现象。与常用的插值算法比较发现,此模型预测的响应图像在大部分波段和分段线性插值、分段三次厄米特插值的预测能力相当,并优于分段三次样条插值。当探测器的光子响应不均匀性随波长变化较大时,此模型的预测能力显著优于常用的插值算法。
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