Projeto e validação de sistema rápido de teste fotoeletrônico a vácuo e baixa temperatura para CCD

LIU Guohua ,  

YANG Sen ,  

WANG Yu ,  

LIN Fang ,  

摘要

Circuitos de imagem CCD científicos embarcados em satélites exigem ajuste preciso de vários parâmetros para atingir o melhor desempenho. Durante o processo de design do circuito de imagem, é necessário otimizar esses parâmetros com base nos resultados medidos, sendo que alguns experimentos devem ser realizados em condições de vácuo e baixa temperatura. No entanto, os equipamentos de teste tradicionais são volumosos e os ciclos térmicos são demorados. Este artigo desenvolveu um dispositivo Dewar miniaturizado para atender às necessidades de teste de circuitos CCD. Primeiramente, foi montada uma arquitetura de sistema “alto vácuo sem óleo + refrigerador de tubo pulsado + controle preciso de temperatura”. Em seguida, o desempenho do sistema foi verificado por meio de experimentos de dinâmica de extração e transferência de frio. Depois, com base na facilidade de montagem e ajuste do sistema, os parâmetros do circuito frontal foram iterados rapidamente. Por fim, utilizando o método da curva de transferência de fótons (PTC), foram realizados experimentos comparativos no CCD275 em temperatura ambiente (298 K) e em baixa temperatura em órbita (248 K) para avaliar o efeito dos diferentes parâmetros na realização da leitura de poço cheio. O sistema alcançou um vácuo limite melhor que <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><mn mathvariant="normal">5.0</mn><mo>×</mo><msup><mrow><mn mathvariant="normal">10</mn></mrow><mrow><mo>-</mo><mn mathvariant="normal">5</mn></mrow></msup></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CD89D954-0DAE-46a5-B077-B2D95E67693F-M001.jpg"/><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/CD89D954-0DAE-46a5-B077-B2D95E67693F-M001c.jpg"/></alternatives></inline-formula> Pa e proporcionou um ambiente de teste carregado a 215 K, com vantagens de bombeamento rápido, sem necessidade de nitrogênio líquido e fácil montagem e ajuste. Os experimentos determinaram que 6 CCD275 a 248 K e frequência de leitura de 2,5 MHz atingem um poço cheio efetivo de 800~900 k elétrons/pixel/s. Este sistema melhorou significativamente a eficiência dos testes de vácuo e baixa temperatura de CCD e da iteração de parâmetros, e seus resultados atendem às exigências de relação sinal-ruído e faixa dinâmica de satélites, fornecendo uma solução de sistema eficiente e universal para o ajuste integrado de futuros CCDs científicos.

关键词

CCD embarcado; sistema de vácuo e baixa temperatura; curva de transferência de fótons (PTC); capacidade de poço cheio; teste eficiente

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