高光譜成像儀探測器有哪些類型？

高光譜成像儀作為一種光學儀器，其最為核心的部件就是探測器，它主要用于將光電信息轉換為圖像信息。目前，常見的探測器有CCD、CMOS、EMCCD、sCMOS等。本文對高光譜成像儀探測器類型做了介紹。

在高光譜成像系統中，圖像傳感器用來實現光電轉換，它的選擇很重要。常見的探測器有CCD、CMOS、EMCCD、sCMOS。

CCD是一種電荷耦合器件，工作原理是將光信號通過光電效應轉化成電子，其成像區域與功能區域實際上是分離開的，因為像元會按照每一行的順序將所收集到的電子傳輸到共同的輸出上，再將電荷記錄成電壓暫時存儲在寄存器中，最后存儲在成像區域之外，CCD圖像傳感器具有高靈敏度。

CMOS是集成電路的一種，最早被稱為絕緣柵場效應晶體管，在CMOS圖像傳感器中，在每一個像素上，電子轉換成電壓，可以將很多功能集成進芯片，讀取圖像更靈活，但是其光敏單元在像元整體面積中所占比例較低。

EMCCD是一種高端光電探測產品，也叫做電子倍增CCD，是一種新興的微弱光信號增強探測技術，在CCD的基礎上增加了增益寄存器，光子通過寄存器，不斷撞擊器壁，因此，光生電荷的數量被放大，由此提高了CCD的感光靈敏度，同時降低讀出噪聲。

sCMOS是科學級CMOS，具有低噪聲、高幀頻和高動態范圍等優點，是最新圖像傳感器技術，實質上是CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的結合，其性能遠遠高于CCD和CMOS探測器。

前照式圖像傳感器適用于低照度的環境中，其結構由微透鏡組、濾光鏡、電路層以及光電二極管組成，光線首先通過微透鏡組，經過濾光鏡過濾成紅、綠、藍三種光，穿過電路層后，被光電二極管接收，因此形成彩色圖像，這些很多層狹小的電路層會對部分光線產生阻擋或者發生反射，對光線的利用率不到70%。背照式圖像傳感器與前照式圖像傳感器相比，是對背照式圖像傳感器的結構做出調整，將電路層和光電二極管的位置互換，提高了背照式相機的光利用率，光幾乎不被阻擋和干擾，然后被光電二極管捕獲，背照式相機的靈敏度和信噪比也高于前照式相機，更適用于暗場工作環境。因此，本系統采用背照式相機。

背照式sCMOS科學相機的選擇主要是考慮探測器的像元數、像元尺寸、量子效率等。探測器的量子效率（QE）代表著光電器件的光電轉換能力，是指單位時間產生的光電子數目與入射光子數目的比值，當其他條件相同的情況下，量子效率越高，可轉換為電信號越多，所獲得圖像的信噪比也就越高。