Measurement of pixel full-well parameters of detector used on spaceborne spectrometer

Zhen CHANG; Yu WANG; Fang LIN; Xin ZHAO; Shujua HUANG; Fuqi SI

doi:10.37188/OPE.20223013.1542

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Measurement of pixel full-well parameters of detector used on spaceborne spectrometer

Modern Applied Optics | 更新时间：2022-08-07

- Measurement of pixel full-well parameters of detector used on spaceborne spectrometer
- Optics and Precision Engineering Vol. 30, Issue 13, Pages: 1542-1554(2022)
- 作者机构：
  
  1.中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽合肥230031
  2.安徽大学物质科学与信息技术研究院信息材料与智能感知安徽省实验室，安徽合肥 230039
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20223013.1542
  CLC： TP73;TN386.5
- Received：24 March 2022，
  
  Revised：12 April 2022，
  
  Published：10 July 2022
- 稿件说明：
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常振,王煜,林方等.载荷探测器像元满阱参数测试[J].光学精密工程,2022,30(13):1542-1554.

CHANG Zhen,WANG Yu,LIN Fang,et al.Measurement of pixel full-well parameters of detector used on spaceborne spectrometer[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(13):1542-1554.
常振,王煜,林方等.载荷探测器像元满阱参数测试[J].光学精密工程,2022,30(13):1542-1554. DOI： 10.37188/OPE.20223013.1542.

CHANG Zhen,WANG Yu,LIN Fang,et al.Measurement of pixel full-well parameters of detector used on spaceborne spectrometer[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(13):1542-1554. DOI： 10.37188/OPE.20223013.1542.

摘要

在CCD成像电路的研发过程中，为了确保CCD达到最优的满阱性能，需要不断调整CCD驱动信号参数并进行满阱测试，该过程通常需要重复几十甚至上百次。通用的光子转移曲线法需要积分球等设备搭建平场光源，系统复杂，满阱测试效率较低。提出了一种满阱测试方法——LED点测试法，该方法通过光子转移曲线法获取系统增益后，仅通过搭建LED点光源配合普通民品镜头即可实现CCD满阱测试。基于载荷CCD成像电路，使用LED点测试法进行测试。结果表明，载荷CCD的满阱电子数可达817.013ke

，误差不大于0.643%。针对LED点测试的同组数据采用传统满阱测试方法进行测试，对比结果表明，LED点测试法和传统测试方法相对光子转移曲线法的误差分别为0.039 7%和1.9%。LED点测试法可用作简易条件下快速测量CCD满阱的通用方法，能够提升CCD成像电路的研发效率。

Abstract

During the development of a charge-coupled device （CCD） imaging circuit， it is necessary to adjust the parameters of the CCD’s driving signal and repeatedly test the full-well parameters dozens or even hundreds of times to ensure the optimal full-well performance of the CCD. To achieve this， the general method employed， known as the photon transfer curve method， requires integrating a sphere and other equipment to create a flat-field light source system. However， the resulting system is complex， and hence， it is unsuitable for application in a full-well testing method during the development of an imaging system. In this paper， a novel full-well testing method， a light-emitting diode （LED） point test method， is proposed. Accordingly， CCD full-well testing can be easily realized by developing an LED point light source and common civilian lens. The results reveal that the number of full-well electrons of a spaceborne CCD can reach 817.013ke

， and the error can be less than 0.643%. The results also indicate that the errors resulting from the LED point test method and the traditional method are， respectively， 0.0397% and 1.9% compared with the errors resulting from the photon transfer curve method. In summary， the LED point test method can be used as a general method to rapidly measure the full-well parameters of a CCD under simple conditions， and it can enhance the efficiency of CCD imaging circuit development.

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