CCD分光計(電荷結合素子)は主に光信号を電気信号に変換してスペクトル分析を行うために用いられ、物質成分検出、光学特性分析などの分野に広く応用されている。光信号をデジタル信号に変換することにより、波長範囲(例えば200-2400 nm)内のスペクトルデータの収集と解析を実現し、微弱光検出環境下の高精度測定をサポートする。
スペクトルCCDの動作原理は光電効果と電荷蓄積/転送機構に基づいており、カメラCCDなどの通常のイメージングCCDとの核心的な違いは、「画像鮮明度」ではなく「波長分解能力」と「光強度検出精度」に重点を置いていることにある。具体的なプロセスは、次の4ステップに分けられます。
光吸収と電荷発生:分光計は格子、プリズムなどの光学素子を通じて、入射した複合光を異なる波長の単色光に分解し、分光CCDの感光ユニット(画素)に焦点を合わせる。感光セル中の半導体材料(例えばシリコン)が光子を吸収すると、光強度に比例した光生電荷(電子−正孔対)が発生する。
電荷蓄積:CCDの電極電圧制御の下で、光生電荷は画素対応の「ポテンシャル井戸」(「小容器」のようなもの)に一時的に蓄積され、蓄積量は露光時間と光強度によって蓄積される(露光時間が長いほど、光が強いほど、電荷が多い)。
電荷転送:露光終了後、タイミング制御信号により、各画素の電荷を順番に「行毎/列毎」CCDの出力端に転送する(過程中に電荷損失がなく、信号完全性を保証する)。
電気信号の出力と量子化:出力端の電荷増幅器は電荷信号を電圧信号に変換し、A/D変換器(アナログデジタル変換器)を通じてデジタル信号に変換し、その後コンピュータに転送し、分光器の波長標定データと結合し、「波長−光強度」に対応するスペクトル図を生成する。
適用シーン
鄒工業検査鄒:冶金、鋳造などの業界炉前及び実験室シーンに用いられ、Fe、Al、Cuなどの多種金属合金元素成分を検査することができる。
鄒科学研究分野:天文観測、リモートセンシング及び工業検査に応用し、例えば光学機器の校正、材料特性分析など。
鄒技術の特徴:バックライト薄型CCDアレイを採用し、平坦場凹面ホログラフィー格子技術を配合し、解像度と迷光抑制能力を向上させる、高感度検出(ダイナミックレンジ5200:1)をサポートし、低光環境に適している。