單光子成像

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(zhì)的相互作用
1.5 光源的噪聲特性
1.5.1 相干光（單模激光器）
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(fā)光二極管
1.6 “單光子成像”的意義
1.7 固態(tài)物質(zhì)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(jié)構(gòu)
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 雪崩效應和過噪聲系數(shù)
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(jié)論
1.1 0總結(jié)：光電探測的物理極限
1.1 0.1 波長敏感范圍
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
第己章圖像傳感器技木
2.1 固態(tài)圖像傳感器的發(fā)展計劃和簡要歷史
2.2 圖像傳感器結(jié)構(gòu)
2.3 工作原理
2.4 圖像傳感器件
2.5 圖像傳感工藝技術(shù)
2.6 單光子工藝技術(shù)展望
參考文獻
第3章混臺雪崩光電二輟管陣列成像
3.1 引言
3.2 混合雪崩光電二極管工作原理
3.3 單像素大尺寸混合雪崩光電二極管
3.3.1 器件介紹
3.3.2 性能
3.3.3 應用
3.4 多像素混合雪崩光電二極管陣列
3.4.1 器件介紹
3.4.2 性能測試
3.4.3 應用
3.5 結(jié)論及存在的問題
參考文獻
第4章電子轟擊半導休圖像傳感器
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傳感器
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響應特性
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傳感器
參考文獻
第5章采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 多堿光電陰極
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 應用
5.4.3 光電倍增管的構(gòu)成
5.4.4 性能特點
5.5 結(jié)論與展望
參考文獻
第6章電子倍增電荷耦臺器件
6.1 引言
6-2超靈敏電荷耦合器件成像采用碰撞離化
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 倍增增益的應用
6.3.3 噪聲和信噪比
6.3.4 輸出信號分布
6.4 基于電子倍增電荷耦合器件的光子計數(shù)技術(shù)
6.5 背景信號的產(chǎn)生
6.5.1 暗信號
6.5.2 暗信號形成的統(tǒng)計分布
6.5.3 寄生電荷形成
6.6 信號產(chǎn)生效率的提高
6.7 結(jié)論
參考文獻
第7章單片單光子雪崩二極管：單光子雪崩光電二極管
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管的結(jié)構(gòu)和工作原理
7.2.2 靜止等待狀態(tài)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 脈沖整形
7.2.6 非相關噪聲：暗計數(shù)
7.2.7 相關噪聲：后脈沖噪聲和其他的時間不確定性
7.2.8 靈敏度：光子探測概率
7.2.9 波長鑒別器
7.3 片上單光子雪崩光電二極管的制作
7.3.1 垂直與平面單光子雪崩光電二極管
7.3.2 平面工藝制作方法
7.3.3 單光子雪崩光電二極管的不利參數(shù)性能
7.3.4 單光子雪崩光電二極管陣列的不利參數(shù)性能
7.4 單光子雪崩光電二極管陣列探測器結(jié)構(gòu)
7.4.1 基本結(jié)構(gòu)
7.4.2 芯片集成結(jié)構(gòu)
7.4.3 列單元結(jié)構(gòu)
7.4.4 像素結(jié)構(gòu)
7.5 單芯片陣列設計的發(fā)展趨勢
7.6 結(jié)論
參考文獻
第日章通過噪聲*小化實現(xiàn)單光子CMOS成像
8.1 引言
8.2 理論
8.2.1 量子效率和調(diào)制傳遞函數(shù)
8.2.2 光電載流子探測概率
8.2.3 加性時域噪聲系統(tǒng)
8.2.4 非相關時域噪聲源
8.2.5 相關時域噪聲源
8.3 放大和帶寬控制
8.3.1 放大
8.3.2 帶寬控制
8.4 結(jié)構(gòu)
8.4.1 具有釘扎光電二極管列級放大和相關雙采樣的4T像素
8.4.2 具有釘扎光電二極管列級放大和相關雙采樣的4T電容式
跨導放大器像素
8.4.3 結(jié)構(gòu)比較
8.5 低噪CMOS圖像傳感器的優(yōu)化設計
8.5.1 電子學
8.5.2 光學
8.6 結(jié)論
參考文獻
第9章低噪聲CMOS電子成像休系結(jié)構(gòu)
9.1 引言
9.2 信號讀取架構(gòu)
9.3 相關采樣及噪聲響應
9.3.1 相關雙采樣和相關多采樣
9.3.2 相關雙采樣與相關多采樣對熱噪聲和l/f噪聲的響應
9.4 采用列相關多采樣電路的有源像素CMOS圖像傳感器的噪聲
9.5 單光子探測概率
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(diào)制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圖像傳感器
10.3.1 傳感器結(jié)構(gòu)
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(diào)制圖像像素的應用
10.4.1 像素結(jié)構(gòu)
10.4.2 運行過程
10.4.3 模擬
l0.4.4 結(jié)果
10.4.5 區(qū)域傳感器的應用
10.5 結(jié)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 應用
11.1.2 基本拓撲結(jié)構(gòu)
11.2 粒子傳感器件
11.2.1 直接轉(zhuǎn)換傳感器件
11.2.2 可見光波段用于耦合到傳感器件的閃爍體
11.3 異步電荷脈沖探測電路
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 帶整形的電壓緩沖器
11.4 電壓脈沖處理電路
11.4.1 能量鑒別方法
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(shù)與系統(tǒng)
12.2.1 飛行時間系統(tǒng)
12.2.2 直接和間接時間測量技術(shù)
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 用于三維飛行時間成像的單光子傳感器
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(jié)構(gòu)
12.3.3 非直接飛行時間像素的電路結(jié)構(gòu)
12.3.4 直接飛行時間像素的電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)
12.3.5 先進的時間分辨CMOS單光子雪崩二極管像素陣列技術(shù)
12.4 挑戰(zhàn)與前景
12.5 結(jié)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應用
13.1 引言
13.2 天文和空間科學應用的科學探測器
13.2.1 科學級CCD
13.3 通過大氣層的成像技術(shù)
13.4 Lucky成像技術(shù)
13.5 自適應光學
13.5.1 原理
13.5.2 波前傳感器的需求和探測器的實現(xiàn)
13.5.3 用于波前傳感器的紅外探測器
13.6 空間激光雷達應用
13.7 結(jié)論
附錄
參考文獻
第14章分子生物學的時問分辨熒光成像方法
14.1 引言：時間分辨熒光是分子生物學分析中特別靈敏的探測方法
14.1.1 用長壽命熒光體標記特定分子
14.1.2 研究樣本在平面陣列中集成設計：同質(zhì)性和異質(zhì)性試驗
14.1.3 用強光脈沖激發(fā)陣列中的多個標本以及陣列標本在圖像傳感器上成像，然后對熒光信號進行時間門控讀取
14.1.4 微陣列化驗
14.2 用于超敏熒光檢測的理想熒光體的特性
14.3 釕化物
14.4 生命科學應用
14.4.1 藥物研發(fā)分析
14.4.2 即時檢驗
14.5 用于時間分辨率熒光成像的超低噪聲CMOS圖像傳感器應用前景
參考文獻