科研顯微鏡CCD簡介,用于訊號較高的影像量測
常見科學 CCD 包含一般彩色 / 灰階 CCD、影像強化 CCD(intensified CCD,ICCD)、電子倍增CCD(Electron-multiplying CCD,EMCCD) 、X-rayCCD 等。一般彩色 / 灰階 CCD 可達相當高畫數,
不過訊號靈敏度較低,多用于訊號較高的影像量測,例如于光學顯微術中結合成像鏡組 ( 顯微鏡 ) 觀測生物樣本之明視野、相位差、差分干涉對比(Differentialinterference contrast,DIC)、
螢光等影像,
另外亦可用于各式干涉術的干涉條紋檢測,進行相位影像重建等。ICCD 及 EMCCD 分別經過影像強化管或電子倍增暫存器的訊號放大機制,大幅放大訊號。
影像強化管之作用是將在強化管陰極吸收的光子轉換成光電子,光電子再通過強化管,經由外加電場增加其電子能量,再撞擊強化管陽極屏幕轉換成光子,
較后因電子能量增加的增益,使其照射在 CCD 的光子數遠高于原入射光子數。電子倍增暫存器則是增加于原 CCD 讀取暫存器之后,
經由具電壓差的兩個電極產生的電場使原移動電荷產生撞擊游離化效應 (impact ionization) 以倍增訊號電子,如此重複移動電荷倍增,
使得增益大幅增加,因其增益放大具線性,可直接計算出訊號光子數。此外,背照式CCD 偵測方式也使得訊號量子產率 (quantum yield)大幅提昇,
再者,冷卻方式(水冷、氣冷或致冷片等)也提高 CCD 的訊躁比。因此,ICCD 或 EMCCD 多用于微弱影像、光譜訊號偵測,例如單分子影像偵測等等