CN110687423A - 一种emccd倍增增益测试方法 - Google Patents

一种emccd倍增增益测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110687423A
CN110687423A CN201910956340.4A CN201910956340A CN110687423A CN 110687423 A CN110687423 A CN 110687423A CN 201910956340 A CN201910956340 A CN 201910956340A CN 110687423 A CN110687423 A CN 110687423A
Authority
CN
China
Prior art keywords
multiplication
gain
pixel
dynode
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910956340.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110687423B (zh
Inventor
焦贵忠
孙丽丽
田波
秦盼
卜令旗
李苏苏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Original Assignee
No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by No 214 Institute of China North Industries Group Corp filed Critical No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Priority to CN201910956340.4A priority Critical patent/CN110687423B/zh
Publication of CN110687423A publication Critical patent/CN110687423A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110687423B publication Critical patent/CN110687423B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2601—Apparatus or methods therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开一种EMCCD倍增增益测试方法，包括以下步骤：a、选择EMCCD的待测像元，对待测像元施加电源与时钟信号，在无光条件下，测试得到像元输出Udark；在对应的光照条件下，逐级增加倍增电压，得到有光条件下的像元输出Vout；根据公式MRG=（Vout‑Udark）/Udark计算倍增增益，公式中MRG为倍增增益；b、计算出白缺陷、暗缺陷与盲元像素，剔除缺陷像元；c、拟合倍增电极与倍增增益的关系曲线；通过不断地施加倍增电极电压，记录倍增电压值与此时倍增增益计算值，描绘倍增增益曲线图，可以清晰给出倍增电极电压与倍增增益的关系，填补了国内外的空白。

Description

一种EMCCD倍增增益测试方法
技术领域
本发明涉及光电器件测试技术领域，具体是一种EMCCD倍增增益测试方法。
背景技术
倍增增益，是EMCCD的特征参数，表征了EMCCD 电子倍增寄存器倍增能力。而如何对EMCCD的倍增增益进行准确可靠评估一直是难题，国内外都无对倍增增益令人信服的测试方法，同时也无相关的国标和行业标准可依据。
目前，关于EMCCD的相关专利，例如《一种EMCCD的正弦倍增信号参数提取方法》（申请号201410074701.X）、《一种用于EMCCD的数控高压倍增电路》（申请号201510065348.3）等，也都没有涉及到对EMCCD倍增增益的测试。
现有技术中，关于对CCD的测试方法却不能够应用于EMCCD的测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种EMCCD倍增增益测试方法，该方法填补了国内外空白，能够对EMCCD的倍增增益进行测试。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种EMCCD倍增增益测试方法，包括以下步骤：
a、选择EMCCD的待测像元，对待测像元施加电源与时钟信号，在无光条件下，测试得到像元输出Udark；在对应的光照条件下，逐级增加倍增电压，得到有光条件下的像元输出Vout；
根据公式MRG =（Vout-Udark）/Udark计算倍增增益，公式中MRG为倍增增益；
b、计算出白缺陷、暗缺陷与盲元像素，剔除缺陷像元；
c、拟合倍增电极与倍增增益的关系曲线。
进一步的，步骤a的倍增增益测试包含第一阶段、第二阶段与第三阶段，每个阶段下的输出倍增均对应设定极限阈值，极限阈值从第一至第三阶段由小变大。
本发明的有益效果是，通过不断地施加倍增电极电压，记录倍增电压值与此时倍增增益计算值，描绘倍增增益曲线图，可以清晰给出倍增电极电压与倍增增益的关系，填补了国内外的空白。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的示意图；
图2是本发明倍增电极电压与倍增增益关系图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种EMCCD倍增增益测试方法，包括以下步骤：
a、选择EMCCD的待测像元，对待测像元施加电源与时钟信号，在无光条件下，测试得到像元输出Udark；在对应的光照条件下，逐级增加倍增电压，得到有光条件下的像元输出Vout；
根据公式MRG =（Vout-Udark）/Udark计算倍增增益，公式中MRG为倍增增益；
具体来说，本步骤包含三个阶段，
第一阶段：
a1、按照EMCCD工作点的直流条件与交流时序条件施加电源与时钟信号，测试数据选择EMCCD特定某个像元输出（例如选行100，列100的像元）；
a2、设置第一阶段的光照值light1，使EMCCD在 light1照度条件下像元输出信号幅度小于增益峰值输出信号的1/15；
a3、在初始条件下，分别测试有光条件和无光条件下第一阶段的第一组像元输出Uout1_1与Udark1_1，二者差值Usig1_1= Uout1_1- Udark1_1，差值 Usig1_1会显示在数据曲线上，以此差值作为倍增输出单位1，即 gain1_1=1；
a4、设置第一阶段的步进电压值，按照步进电压值增加倍增电压值，继续分别测试有光条件和无光条件下第一阶段第二组的像元输出Uout1_2 与 Udark1_2，二者做差值计算得到Usig1_2，Usig1_2与本阶段倍增输出单位1 相比，计算当前倍增电压下的输出倍增值gain1_2= (Usig1_2/ Usig1_1 )* gain1_1；
a5、按照步进电压值重复逐级增加倍增电压值，直至当前倍增电压HV1下的输出倍增gain1_N大于第一阶段设定的极限阈值，例如8 倍；
第二阶段：
a6、倍增测试转入第二阶段，设置第二阶段的光照值light2，使EMCCD在 light2照度条件下、以及在第一阶段最后一个倍增电压数值下，像元输出信号幅度小于增益峰值输出信号的1/15；
a7、在a6的条件下，分别测试有光条件和无光条件下第二阶段第一组的像元输出Uout2_1与Udark2_1，二者差值计算得到 Usig2_1，Usig2_1作为第二阶段倍增输出单位 1，且该单位1 等效倍增数值 gain1_N，即 gain2_1 = gain1_N；
a8、设置第二阶段的步进电压值，按照步进电压值增加倍增电压值，继续分别测试有光条件和无光条件下第二阶段第二组的像元输出Uout2_2 与 Udark2_2，二者做差值计算得到 Usig2_2，Usig2_2与本阶段倍增输出单位1相比再乘以等效倍增值， 计算当前倍增电压下的输出倍增值；
即gain2_2 = (Usig2_2/ Usig2_1)* gain1_N
或gain2_2 = (Usig2_2/ Usig2_1)* gain2_1；
a9、按照步进电压值重复逐级增加倍增电压值，直至当前倍增电压HV2下的输出倍增gain2_N大于第二阶段设定的极限阈值，例如80倍；gain2_N = (Usig2_N/ Usig2_1)*gain1_N；
a10、倍增测试转入第三阶段，设置第三阶段的光照值light3，使EMCCD在 light3照度条件下、以及在第二阶段最后一个倍增电压数值下，像元输出信号幅度小于增益峰值输出信号的1/15；
a11、在a10条件下，分别测试有光条件和无光条件下第三阶段第一组的像元输出Uout3_1与Udark3_1，二者做差值计算 Usig3_1，Usig3_1作为第三阶段倍增输出单位 1，且该单位1 等效倍增数值 gain2_N，即 gain3_1 = gain2_N；
a12、设置第三阶段的步进电压值，按照步进电压值增加倍增电压值，继续分别测试有光条件和无光条件下第三阶段第二组的像元输出Uout2_2 与 Udark2_2，二者做差值计算得到 Usig2_2，Usig2_2与本阶段倍增输出单位1相比再乘以等效倍增值， 计算当前倍增电压下的输出倍增值；
即gain3_2 = (Usig3_2/ Usig3_1)* gain2_N
或gain3_2 = (Usig3_2/ Usig3_1)* gain3_1；
a13、按照步进电压值重复逐级增加倍增电压值，直至当前倍增电压HV3下的输出倍增gain3_N大于第三阶段设定的极限阈值，例如1000 倍；Gain3_N = (Usig3_N/ Usig3_1)*gain2_N；
a14、当输出倍增值大于第三阶段设定的极限阈值或者达到了总步进的限制值时，停止测试，并记录增益倍数500倍时的工作点；
b、计算出白缺陷、暗缺陷与盲元像素，剔除缺陷像元；
具体来说，缺陷像元包括白像元和暗像元，对于白像元缺陷，按以下步骤执行：
b11、测试基于步骤a过程记录的500倍时的工作点数据；
b12、关闭光源，提供全暗环境，即照度<10-4LX；
b13、根据b11，选择使得输出倍增增益为500倍时的倍增电压数值作为施加条件，在无光倍增条件下测量所有输出像元输出幅度；
b14、根据阈值公式，判定输出幅度超过阈值的像元为白像元缺陷，阈值公式及参数定义如下：
阈值=POVhgm*(WhiteDefectLimit/100)/(GAIN/1000)*x，
freq(test) = freq(max)/x,
公式中POVhgm为来自倍增条件下测试得到的饱和输出电压， WhiteDefectLimit为白像元缺陷门限；GAIN 为增益倍数；
b15、计算所有像元的白缺陷，并进行标记；
对于暗像元缺陷，按以下步骤执行：
b21、给EMCCD施加工作点激励，提供均匀的光照；
b22、计算选择使得像元输出幅度约为0.5倍常规模式峰值输出信号的光照值，在此光照条件下测量所有输出像元输出幅度；
b23、计算所有小于均值DarkDefectLimit的像元点，标记为缺陷像元，DarkDefectLimit为暗缺陷门限；
剔除缺陷像元后重新进行步骤a的倍增增益计算；
c、拟合倍增电极与倍增增益的关系曲线。
结合图2所示，采集倍增增益计算后的数据，拟合倍增电极RH2HV与倍增增益的关系曲线，曲线图可以反应出EMCCD倍增寄存器增益能力，同时也可以看出倍增电极RH2HV逐级电压与倍增的关系曲线。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种EMCCD倍增增益测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、选择EMCCD的待测像元，对待测像元施加电源与时钟信号，在无光条件下，测试得到像元输出Udark；在对应的光照条件下，逐级增加倍增电压，得到有光条件下的像元输出Vout；
根据公式MRG =（Vout-Udark）/Udark计算倍增增益，公式中MRG为倍增增益；
b、计算出白缺陷、暗缺陷与盲元像素，剔除缺陷像元；
c、拟合倍增电极与倍增增益的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的一种EMCCD倍增增益测试方法，其特征在于，步骤a的倍增增益测试包含第一阶段、第二阶段与第三阶段，每个阶段下的输出倍增均对应设定极限阈值，极限阈值从第一至第三阶段由小变大。
CN201910956340.4A 2019-10-10 2019-10-10 一种emccd倍增增益测试方法 Active CN110687423B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910956340.4A CN110687423B (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种emccd倍增增益测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910956340.4A CN110687423B (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种emccd倍增增益测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110687423A true CN110687423A (zh) 2020-01-14
CN110687423B CN110687423B (zh) 2021-11-23

Family

ID=69111768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910956340.4A Active CN110687423B (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种emccd倍增增益测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110687423B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111256958A (zh) * 2020-03-11 2020-06-09 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Ccd的电子倍增增益测量标定方法
CN112540247A (zh) * 2020-11-04 2021-03-23 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 预先老化方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090231456A1 (en) * 2007-09-07 2009-09-17 E2V Technologies (Uk) Lmited Determining the multiplication of emccd sensor
CN102769723A (zh) * 2012-04-13 2012-11-07 南京理工大学 快速高精度电子倍增ccd自动增益系统及方法
CN103852708A (zh) * 2014-03-26 2014-06-11 中国科学院光电技术研究所 一种电荷耦合器件的电子增益倍数测量方法
CN104954696A (zh) * 2014-03-27 2015-09-30 南京理工大学 一种emccd增益自动调节方法
CN105589092A (zh) * 2015-12-11 2016-05-18 沈阳东软医疗系统有限公司 一种探测器增益调整方法、装置及一种探测器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090231456A1 (en) * 2007-09-07 2009-09-17 E2V Technologies (Uk) Lmited Determining the multiplication of emccd sensor
CN102769723A (zh) * 2012-04-13 2012-11-07 南京理工大学 快速高精度电子倍增ccd自动增益系统及方法
CN103852708A (zh) * 2014-03-26 2014-06-11 中国科学院光电技术研究所 一种电荷耦合器件的电子增益倍数测量方法
CN104954696A (zh) * 2014-03-27 2015-09-30 南京理工大学 一种emccd增益自动调节方法
CN105589092A (zh) * 2015-12-11 2016-05-18 沈阳东软医疗系统有限公司 一种探测器增益调整方法、装置及一种探测器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAVI K. GUNTUPALLI ET AL.: ""New ultrahigh-speed CCD camera achieves sub-electron read noise using on-chip multiplication gain (EMCCD) technology"", 《PROCEEDINGS OF SPIE》 *
卢家莉等: ""一种电子倍增ＣＣＤ电子倍增增益的确定方法"", 《兵工学报》 *
张闻文等: ""电子倍增CCD性能参数测试方法研究"", 《红外与激光工程》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111256958A (zh) * 2020-03-11 2020-06-09 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Ccd的电子倍增增益测量标定方法
CN111256958B (zh) * 2020-03-11 2021-11-09 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Ccd的电子倍增增益测量标定方法
CN112540247A (zh) * 2020-11-04 2021-03-23 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 预先老化方法
CN112540247B (zh) * 2020-11-04 2022-08-02 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） 预先老化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110687423B (zh) 2021-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110687423B (zh) 一种emccd倍增增益测试方法
CN106920496B (zh) 显示面板的检测方法和检测装置
CN102971782B (zh) 显示装置以及显示装置的驱动方法
JP5010814B2 (ja) 有機ｅｌ表示装置の製造方法
CN111383566A (zh) Mura校正系统
CN107423212B (zh) 虚拟现实设备屏幕响应延时的测评方法及装置
JPH1126785A (ja) 太陽電池特性の測定方法
CN109819245B (zh) 基于aoi平台的色度亮度数据的在线测量方法及装置
EP1912060A1 (en) Light intensity measuring method and light intensity measuring device
CN106097972A (zh) 一种oled pwm数字驱动方法及电路
CN1574916A (zh) 固态成像设备，驱动该成像设备的方法以及照相机装置
DE102010060375A1 (de) Inspektionsverfahren
CN111383610A (zh) Mura校正驱动器
WO2000019711A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur belichtungsabhängigen rausch-korrektur bei zeilen- und spaltenadressierbaren bildsensoren
CN104007332B (zh) 开关管的衬底漏电测试方法
CN109781693B (zh) 监视光伏电池的质量的方法和系统
KR20010060316A (ko) 영상 신호에서 가우스 노이즈 검출 방법
DE69106488T2 (de) Gerät zur unterscheidung von beleuchtungsarten, mit verbesserten kriterien.
EP3203734A2 (en) Camera calibration
JP2008098057A (ja) パネル電流測定方法およびパネル電流測定装置
JPH07104934B2 (ja) 画像処理装置
CN105259404A (zh) 一种基于漏控产生电流提取mosfet的阈值电压的方法
CN104458759A (zh) 一种灰度不匀自矫正系统的自动验布机
US20020030616A1 (en) Method of determining measuring time for an analog-digital converter
CN112345909B (zh) 一种检测方法、检测电路及复位电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant