Empfindlichkeit des Bildsensors

Für Ihre Bedingungen sind die wichtigsten Faktoren NEE (Noise Equivalent Exposure, QE = Quantum Efficiency).

Das Verhältnis$\dfrac{SEE}{NEE}$ist Ihr Dynamikbereich (DR), wobei SEE = Sättigungsäquivalentbelichtung ist.

Sie müssen verstehen, was mit Belichtung gemeint ist, dies ist das Integral des Photonenflusses über die Zeit. Mit anderen Worten, die Anzahl der in einem Zeitraum gesammelten Photonen.

Leider zitieren die meisten Sensorhersteller NEE und SEE in Elektronen (nach der Umwandlung von Photonen in Träger - hier Elektronen) und nicht in tatsächlichen Photonen, sodass Sie die QE einbeziehen müssen, um die tatsächlichen Lichtpegel zu berechnen. Diese Zahlen werden oft mit einem angegebenen Sättigungsniveau impliziert, in diesem Fall ist die QE impliziert.

In Ihrer Hochgeschwindigkeitsanwendung bei schwachem Licht benötigen Sie einen Sensor mit einem möglichst kleinen NEE, und Sie müssen im Datenblatt eine Erwähnung von CDS (Correlated Double Sampling) oder kTC-Rauschunterdrückung finden.

Nach Update mit Datenblatt: *****

Verwendung von nominalem Vsat mit Umwandlungsverstärkung:

$FW = \dfrac{V_{sat}}{G_{conversion}}=\dfrac{2.7}{3.4*10^{-6}} [\dfrac{V}{\dfrac{V}{e^{-}}}] = 274,118 [e^{-}]$FW = voll gut

Das ist nah genug am 800$ke^{-}$im Datenblatt. SO das SEE = 800$ke^{-}$.

Der Dynamikbereich beträgt 71 dB, was 3548:1 entspricht.

$NEE = \dfrac{800,000}{3548}=225 [e^-]$

Unter Verwendung Ihrer Dunkelstromberechnung von 1765 Elektronen, die in 1 Sekunde erzeugt werden, ist das damit verbundene Rauschen:

$\sqrt{1765} = 42 [e^-]$

Idealerweise trägt der Dunkelstrom mit der Temperatur zu einer variablen Basislinie bei, und das mit dieser Basislinienverschiebung verbundene Rauschen ist das Schrotrauschen des Leckstroms.

Das voneinander unabhängige Dunkelschussrauschen und das Verstärkerrauschen addieren sich in Quadratur:

$Noise_{total} = \sqrt{225^2 + 42^2} = 229[e^-]$

Unter Verwendung Ihrer QE-Berechnung von oben ist die NEE$\dfrac{229}{0.522} = 439 \gamma$

Dasselbe können Sie mit dem Hamamatsu S11639 tun.

Sie können die beiden jedoch immer noch nicht direkt vergleichen, da Sie einen sehr wichtigen Datenpunkt ausgelassen haben. Was ist die Fläche eines Pixels?

Wichtig ist, diese beiden Sensoren unter gleichen Bedingungen zu vergleichen. Sie müssen die Bestrahlungsstärke verstehen, die erforderlich ist, um NEE zu erfüllen, die Einheiten von hat$\dfrac[W][m^2]$Aber$\dfrac{\gamma}{m^2}$ist vergleichbar, wenn Sie eine einzelne Wellenlänge verwenden. Hier$\gamma$bedeutet Photonen.

Ihr nächster Schritt im Vergleich ist der Blick auf das optische Setup, f / #, Auflösung usw.

Die Empfindlichkeit in Bildsensoren kann auch als „Photoneneffizienz“ ausgedrückt werden, die im Wesentlichen ein Maß dafür ist, wie viele der Photonen, die auf die Fläche eines Pixels auftreffen, tatsächlich in detektierbare Elektron-Loch-Paare im Fotodiodenübergang umgewandelt werden . Diese akkumulieren sich über die Dauer der Belichtung und bilden die Gesamtladung für dieses Pixel.

Der andere Faktor, den Sie berücksichtigen müssen, ist der "Dunkelstrom", bei dem es sich im Wesentlichen um Elektron-Loch-Paare handelt, die durch andere Dinge als das Licht erzeugt werden, wie z. B. die Temperatur des Sensors, kosmische Strahlung (und andere ionisierende Strahlung) und Leckagen. Dies legt eine untere Grenze für die Lichtstärke fest, die Sie erkennen können.

Datenblätter für Sensoren geben diese Parameter an, anhand derer Sie feststellen können, ob sie für Ihre spezielle Anwendung geeignet sind.