[发明专利]CCD芯片性能参数的测量系统

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及对CCD芯片性能参数的测量，用于实现CCD芯片性能的评价。

背景技术

CCD作为一种重要的光电探测元件，其各项性能参数在很大程度上决定了探测系统的性能，因此，在研制探测系统时，需要选择合适性能参数的CCD芯片。而CCD生产厂家提供的性能参数指标并不等于CCD应用中所需要的参数指标，因此，在研制CCD成像系统时，为了确保其选型的合理性、成像系统探测的稳定性及精确性，需要研制一套可以对CCD芯片各项性能参数进行精确标定的科学仪器。

目前，在国内随着CCD的广泛应用，一些科研单位相继开发出具有特定功能CCD参数测量系统，但仍未形成统一的测量标准。其中，中国科学院长春精密仪器研究所于1994年研制了国内第一套CCD光电参量测试系统，并于2001年设计了一种新型的光路可伸缩的CCD器件光电参数测试装置。合肥工业大学、大连理工大学、电子科技大学、清华大学、中国科学院西安光学精密机械研究所和中国科学院空间科学与应用研究中心等都根据各自的需求设计了具有针对性的CCD性能参数测量系统。但是，以上系统普遍存在以下几个不足之处：未能实现低温测量，使测量不够精确，暗电流、噪声等受环境温度影响较大；通用性不够，各自系统只能实现特定型号CCD的测量；光谱测量范围较窄、光谱分辨率较低；测量的参数不够全面，只测量了自己需要的参数。这些不足都严重影响了CCD性能参数测量的精度、通用性和全面性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种CCD芯片性能参数的测量系统，以在较宽的光谱范围300-1500nm内实现对不同类型的CCD芯片性能参数的全面测量，提高其测量的通用性和全面性。

为实现上述目的，本发明的测量系统包括：可调单色光源系统、积分球、暗室、主控电路系统和主控计算机，主控计算机分别与可调单色光源系统和主控电路系统双向连接，可调单色光源系统通过积分球与暗室连接，其特征在于：

暗室与主控电路系统之间设有杜瓦瓶温控室，待测CCD、标准探测器和PID温控仪放置在该杜瓦瓶温控室内；

主控电路系统包括：CCD通用驱动电路和USB通信电路，该CCD通用驱动电路，由时序模块、电压模块和接口模块构成，时序模块用于提供不同CCD芯片成像所需的驱动时序，电压模块用于提供不同CCD芯片所需的驱动电压，接口模块用于连接不同CCD芯片的输入和输出。

待测CCD与CCD通用驱动电路连接；

标准探测器通过皮安表与USB通信电路连接。

所述的可调单色光源系统，由光谱范围为200nm-2500nm、功率为500瓦的氙灯光源和单色仪组成，单色仪与主控计算机相连，其输出光谱分辨率为10nm并且连续可调。

所述的积分球，采用直径为20英寸的漫反射球体，其入口直径为2英寸，出口直径为4英寸，内表面涂层为Spectralon，辐射均匀度＞98％。

所述的暗室，采用木质结构，形状为一个长方体，内部涂有黑色涂层，具有良好的不透光性，其顶端设有能够活动的盒盖，两端各有一个开孔，分别密闭连接积分球出口和杜瓦瓶温控室。

所述的待测CCD和标准探测器并行放置在杜瓦瓶温控室中，同时接受均匀光照射，通过皮安表对标准探测器输出的监测，保证测量条件相同和稳定。

所述的主控计算机，设有控制模块和图像处理模块，该控制模块由串口驱动子模块和USB驱动子模块组成，串口驱动子模块控制单色仪，调节其输出波长和分辨率，USB驱动子模块控制主控计算机与USB通信电路之间相互通信，传输控制命令；该图像处理模块获取图像信息后计算出待测CCD的性能参数。

利用本发明系统进行CCD芯片性能参数测量的方法，包括如下步骤：

(1)将待测CCD安放在杜瓦瓶温控室中，使其与标准探测器等高，通过调节PID温控仪，设置好测量所需要的温度，同时，密闭杜瓦瓶温控室，并将其抽成真空；

(2)通过主控计算机，选择需要测量的CCD性能参数，对可调单色光源系统输出光谱波长等参数进行设定，产生需要的均匀单色光；

(3)待CCD温度、标准探测器温度以及均匀单色光稳定后，主控电路系统通过皮安表获得标准探测器测得的输出电流值，同时，控制待测CCD的曝光时间并读取CCD的输出信号，并通过USB总线将CCD响应的信号、皮安表测得的结果和CCD温度信息上传到主控计算机；

(4)主控计算机根据获取的信息，计算出待测CCD的性能参数。

本发明具有如下优点：