12
EMCCD技術(shù)的增益
EMCCD技術(shù)，有時也被稱作“片上增益”技術(shù)，是一種全新的微弱光信號增強探測技術(shù)，由Andor Technology Ltd. 首先應(yīng)用于他們在2001年發(fā)布的iXon系列超高靈敏相機上，有用于成像的iXon系列和光譜領(lǐng)域的Newton型。它與普通的科學級CCD探測器的主要區(qū)別在于其讀出（轉(zhuǎn)移）寄存器后又接續(xù)有一串“增益寄存器”，它的電極結(jié)構(gòu)不同于轉(zhuǎn)移寄存器，信號電荷在這里得到增益。
在增益寄存器中，與轉(zhuǎn)移寄存器不同的是其中的一個電極被兩個電極取代，其中電極1被加以適當?shù)碾妷憾姌O2提供時鐘脈沖，但該電壓比僅僅轉(zhuǎn)移電荷所需要高很多（約40~60V）。在電極1與電極2間產(chǎn)生的電場其強度足以使電子在轉(zhuǎn)移過程中產(chǎn)生“撞擊離子化”效應(yīng)，產(chǎn)生了新的電子，即所謂的倍增或者說是增益；每次轉(zhuǎn)移的倍增倍率非常小，多大約只有×1.01~×1.015倍，但是當如此過程重復(fù)相當多次（如陸續(xù)經(jīng)過幾千個增益寄存器的轉(zhuǎn)移），信號就會實現(xiàn)可觀的增益—可達1000倍以上。
EMCCD無法取代ICCD之處是它無法實現(xiàn)門控，以及納秒級門寬帶來的高時間分辨率，使ICCD在對高時間分辨的動態(tài)測量領(lǐng)域仍是有效的手段。
還有值得指出的一點是對于光子水平的極微弱信號探測，在所有造成信號衰減的環(huán)節(jié)上都要采取盡可能的措施來把信號損失減到低，比如，如果探測器的入射通道只有一層入射窗，其窗口反射造成的光子損失必然比多層窗要少（見圖5）；但要注意的是，這需要以高真空密封性為前提，因為一般CCD芯片為防止水汽凝結(jié)及其它氣體成分對其表面的損害，都覆有一層保護窗，如果不能保證高品質(zhì)的真空密封，探測器制造商是不敢拿掉這層保護窗的，所以一般的探頭都至少有2層窗，只有少數(shù)制造商憑借其過硬的真空密封制造工藝將這層窗去掉而實現(xiàn)了單窗。
由此我們可見，探頭的真空密封性對任何一款科學級探測器尤其是EMCCD的性能品質(zhì)起著多么至關(guān)重要甚至可以說是決定性的影響。