單光子成像

《單光子成像》是2015年國防工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• ISBN：9787118102451
• 出版時間：2015-08-01

內容簡介

《單光子成像》是國內外首本系統介紹單光子成像的著作，書中詳細介紹了單光子成像的基本理論和方法，主要內容包括單光子成像器件的結構和性能、X射線探測、宇宙高能粒子探測、測距成像、天文觀測、分子生物學等單光子成像技術和方法。

作者簡介

孫志斌，中國科學院國家空間科學中心副研究員。主要研究方向為空間光電子技術和空間科學實驗技術等。

目錄

第1章 光電子噪聲基礎

1.1 引言

1.2 束縛體系中電磁輻射、電子電荷和能級的量子表征

1.3 泊松分布的基本特性

1.4 輻射與物質的相互作用

1.5 光源的噪聲特性

1.5.1 相干光（單模雷射器）

1.5.2 熱（白熾的）光源

1.5.3 部分相干光（氣體放電燈）

1.5.4 發光二極體

1.6 “單光子成像”的意義

1.7 固態物質的能帶模型

1.8 電磁輻射的半導體探測

1.8.1 量子效率和能帶結構

1.8.2 熱平衡和非平衡時的載流子濃度

1.8.3 暗電流

1.8.4 雪崩效應和過噪聲係數

1.9 電荷的電子探測

1.9.1 電子及其噪聲的基本特性

1.9.2 電子電荷探測的基本電路

1.9.3 單電子電荷探測結論

1.1 0總結：光電探測的物理極限

1.1 0.1 波長敏感範圍

1.1 0.2 暗電流和量子效率

1.1 0.3 電子電荷探測

參考文獻

第己章圖像感測器技木

2.1 固態圖像感測器的發展計畫和簡要歷史

2.2 圖像感測器結構

2.3 工作原理

2.4 圖像感測器件

2.5 圖像感測工藝技術

2.6 單光子工藝技術展望

參考文獻

第3章混台雪崩光電二輟管陣列成像

3.1 引言

3.2 混合雪崩光電二極體工作原理

3.3 單像素大尺寸混合雪崩光電二極體

3.3.1 器件介紹

3.3.2 性能

3.3.3 套用

3.4 多像素混合雪崩光電二極體陣列

3.4.1 器件介紹

3.4.2 性能測試

3.4.3 套用

3.5 結論及存在的問題

參考文獻

第4章電子轟擊半導休圖像感測器

4.1 引言

4.2 電子轟擊半導體的增益過程

4.3 混合光電倍增電子轟擊半導體圖像感測器

4.3.1 混合光電倍增器增益與噪聲分析

4.3.2 混合光電倍增器的時間回響特性

4.3.3 混合光電倍增成像儀

4.4 電子轟擊CCD和電子轟擊CMOS的電子轟擊半導體圖像感測器

參考文獻

第5章採用真空電子倍增的單光子成像

5.1 引言

5.2 光電陰極

5.2.1 光電陰極的工作原理

5.2.2 多鹼光電陰極

5.2.3 Ⅲ～V光陰極

5.3 圖像增強器

5.3.1 工作原理

5.3.2 Z用

5.3.3 圖像增強器的組成

5.3.4 性能特點

5.3.5 專用圖像增強器

5.4 亡電倍增管

5.4.1 作原理

5.4.2 套用

5.4.3 光電倍增管的構成

5.4.4 性能特點

5.5 結論與展望

參考文獻

第6章電子倍增電荷耦台器件

6.1 引言

6-2超靈敏電荷耦合器件成像採用碰撞離化

6.3 電子倍增電荷耦合器件的概念

6.3.1 輸出放大器噪聲

6.3.2 倍增增益的套用

6.3.3 噪聲和信噪比

6.3.4 輸出信號分布

6.4 基於電子倍增電荷耦合器件的光子計數技術

6.5 背景信號的產生

6.5.1 暗信號

6.5.2 暗信號形成的統計分布

6.5.3 寄生電荷形成

6.6 信號產生效率的提高

6.7 結論

參考文獻

第7章單片單光子雪崩二極體：單光子雪崩光電二極體

7.1 簡要歷史回顧

7.2 基本原理

7.2.1 單光子雪崩光電二極體的結構和工作原理

7.2.2 靜止等待狀態和雪崩建立

7.2.3 熄滅、擴散和再充電

7.2.4 波形樣例

7.2.5 脈衝整形

7.2.6 非相關噪聲：暗計數

7.2.7 相關噪聲：後脈衝噪聲和其他的時間不確定性

7.2.8 靈敏度：光子探測機率

7.2.9 波長鑑別器

7.3 片上單光子雪崩光電二極體的製作

7.3.1 垂直與平面單光子雪崩光電二極體

7.3.2 平面工藝製作方法

7.3.3 單光子雪崩光電二極體的不利參數性能

7.3.4 單光子雪崩光電二極體陣列的不利參數性能

7.4 單光子雪崩光電二極體陣列探測器結構

7.4.1 基本結構

7.4.2 晶片集成結構

7.4.3 列單元結構

7.4.4 像素結構

7.5 單晶片陣列設計的發展趨勢

7.6 結論

參考文獻

第日章通過噪聲*小化實現單光子CMOS成像

8.1 引言

8.2 理論

8.2.1 量子效率和調製傳遞函式

8.2.2 光電載流子探測機率

8.2.3 加性時域噪聲系統

8.2.4 非相關時域噪聲源

8.2.5 相關時域噪聲源

8.3 放大和頻寬控制

8.3.1 放大

8.3.2 頻寬控制

8.4 結構

8.4.1 具有釘扎光電二極體列級放大和相關雙採樣的4T像素

8.4.2 具有釘扎光電二極體列級放大和相關雙採樣的4T電容式

跨導放大器像素

8.4.3 結構比較

8.5 低噪CMOS圖像感測器的最佳化設計

8.5.1 電子學

8.5.2 光學

8.6 結論

參考文獻

第9章低噪聲CMOS電子成像休繫結構

9.1 引言

9.2 信號讀取架構

9.3 相關採樣及噪聲回響

9.3.1 相關雙採樣和相關多採樣

9.3.2 相關雙採樣與相關多採樣對熱噪聲和l/f噪聲的回響

9.4 採用列相關多採樣電路的有源像素CMOS圖像感測器的噪聲

9.5 單光子探測機率

9.5.1 使用量化器的單光子探測

9.5.2 單光子探測條件

參考文獻

第10章帶雙柵極場效應管和電荷調製器件的低噪聲電子成像

10.1 引言

10.2 雙柵極FET電荷探測器

10.2.1 懸浮勢阱類型

10.2.2 懸浮表面類型

10.3 帶有雙柵極FET電荷探測器的CCD圖像感測器

10.3.1 感測器結構

10.3.2 反饋電荷探測器

10.3.3 測量評估

10.3.4 信號處理

10.4 電荷調製圖像像素的套用

10.4.1 像素結構

10.4.2 運行過程

10.4.3 模擬

l0.4.4 結果

10.4.5 區域感測器的套用

10.5 結論

參考文獻

第11章能量敏感單光子x射線與粒子成像

11.1 引言

l1.1.1 套用

11.1.2 基本拓撲結構

11.2 粒子感測器件

11.2.1 直接轉換感測器件

11.2.2 可見光波段用於耦合到感測器件的閃爍體

11.3 異步電荷脈衝探測電路

11.3.1 電荷敏感放大器

11.3.2 具有整形功能的電荷敏感放大器

11.3.3 帶整形的電壓緩衝器

11.4 電壓脈衝處理電路

11.4.1 能量鑑別方法

11.4.2 信息讀取

參考文獻

第1己章飛行時間測距成像單光子探潮器

12.1 引言

12.2 飛行時間測量技術與系統

12.2.1 飛行時間系統

12.2.2 直接和間接時間測量技術

12.2.3 光功率計算

12.2.4 直接飛行時間和間接飛行時間的噪聲問題

12.3 用於三維飛行時間成像的單光子感測器

l2.3.1 單光子探測器

12.3.2 單光子飛行時間成像的像素結構

12.3.3 非直接飛行時間像素的電路結構

12.3.4 直接飛行時間像素的電路實現結構

12.3.5 先進的時間分辨CMOS單光子雪崩二極體像素陣列技術

12.4 挑戰與前景

12.5 結論

參考文獻

第13章單光子成像在天文學及航空航天領域的套用

13.1 引言

13.2 天文和空間科學套用的科學探測器

13.2.1 科學級CCD

13.3 通過大氣層的成像技術

13.4 Lucky成像技術

13.5 自適應光學

13.5.1 原理

13.5.2 波前感測器的需求和探測器的實現

13.5.3 用於波前感測器的紅外探測器

13.6 空間雷射雷達套用

13.7 結論

附錄

參考文獻

第14章分子生物學的時問分辨螢光成像方法

14.1 引言：時間分辨螢光是分子生物學分析中特別靈敏的探測方法

14.1.1 用長壽命螢光體標記特定分子

14.1.2 研究樣本在平面陣列中集成設計：同質性和異質性試驗

14.1.3 用強光脈衝激發陣列中的多個標本以及陣列標本在圖像感測器上成像，然後對螢光信號進行時間門控讀取

14.1.4 微陣列化驗

14.2 用於超敏螢光檢測的理想螢光體的特性

14.3 釕化物

14.4 生命科學套用

14.4.1 藥物研發分析

14.4.2 即時檢驗

14.5 用於時間解析度螢光成像的超低噪聲CMOS圖像感測器套用前景

參考文獻