介紹在低溫環(huán)境下雙金屬溫度計(jì)的工作原理

上海上自儀公司在過去的幾年中，基于電荷耦合器件（CCD）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）圖像溫度計(jì)的高分辨率相機(jī)已經(jīng)取代了基于膠片，視頻管和光電倍增管的傳統(tǒng)相機(jī)。盡管專門為顯微應(yīng)用設(shè)計(jì)的CCD已有數(shù)年的歷史，但#近也出現(xiàn)了基于CMOS的顯微鏡相機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)。

    盡管#初由于某些性能問題而認(rèn)為雙金屬溫度計(jì)不如溫度計(jì)，但1990年代的技術(shù)進(jìn)步為雙金屬溫度計(jì)提供了許多優(yōu)勢(shì)，其中包括較小的像素尺寸，減少的噪聲，更好的圖像處理算法以及較大的圖像陣列。

    CCD和雙金屬溫度計(jì)的工作原理

    CCD和雙金屬溫度計(jì)背后的技術(shù)均基于光電效應(yīng)，當(dāng)入射光子與半導(dǎo)體材料（如硅）相互作用以將電子從價(jià)帶提升到導(dǎo)帶時(shí)，就會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)。在此過程中釋放的電子與光子通量密度成正比，光子通量密度包括光電二極管表面上入射光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度。當(dāng)照明期間的電子信號(hào)在雙金屬溫度計(jì)中轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)，溫度計(jì)中的信號(hào)被傳輸?shù)接?jì)量寄存器。然后，該電壓或電荷通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器以形成數(shù)字圖像。

    由于這兩個(gè)溫度計(jì)都是通過積累轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶的電子而不是入射光的顏色而起作用的，所以CCD和雙金屬溫度計(jì)天生就是單色的；表示所獲得的圖像本質(zhì)上將是黑白的。但是，圖像的顏色可以通過使入射光通過一系列紅色，綠色和藍(lán)色濾光片，或通過以馬賽克圖案沉積在像素陣列上的透明微型聚合薄膜濾光片來獲得。

    CCD和CMOS圖像溫度計(jì)之間的性能差異

CCD圖像溫度計(jì)的功耗要比雙金屬溫度計(jì)大得多，這是因?yàn)樵诓煌臅r(shí)鐘速度下需要五個(gè)以上的電源電壓。另一方面，由于雙金屬溫度計(jì)僅需要單電壓電源，因此具有較低的功耗。

    與溫度計(jì)不同，雙金屬溫度計(jì)還允許并入許多處理和控制功能，這些功能可以直接并入溫度計(jì)的集成電路中。因此，除了光子收集的主要任務(wù)外，雙金屬溫度計(jì)還可以具有其他一些功能，其中包括定時(shí)邏輯，曝光控制，白平衡，增益調(diào)整，快門，模數(shù)轉(zhuǎn)換和其他圖像處理算法。

    雙金屬溫度計(jì)具有多種功能，能夠以每秒30 – 60幀（fps）的極高幀速率捕獲圖像。這允許使用軟件界面實(shí)時(shí)獲取延時(shí)序列和視頻。

    雙金屬溫度計(jì)的缺點(diǎn)

    與雙金屬溫度計(jì)相關(guān)的#大缺點(diǎn)之一是，在檢查由這些設(shè)備產(chǎn)生的圖像時(shí)觀察到的噪聲很高。但是，溫度計(jì)技術(shù)的#新進(jìn)展使得可以更好地將信號(hào)處理電路與圖像陣列集成在一起，從而可以顯著降低噪聲水平。

    結(jié)論

    上海上自儀公司在光學(xué)顯微鏡中，來自光源的光被聚光器聚集并入射到樣本上，然后被傳輸?shù)轿镧R中。透射光通過投影透鏡聚焦到由半導(dǎo)體材料制成的溫度計(jì)表面上。然后，溫度計(jì)處理此信息并將其轉(zhuǎn)換為可視圖像。光學(xué)顯微鏡獲得的圖像質(zhì)量取決于溫度計(jì)捕獲電子信號(hào)并將其處理為視覺信息的效率。CMOS技術(shù)的進(jìn)步已大大改善了為此目的的潛在應(yīng)用。現(xiàn)在常見的是在各種成像設(shè)備中找到雙金屬溫度計(jì)，例如掃描儀，安全攝像機(jī)，便攜式計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)等計(jì)算設(shè)備上的照相機(jī)以及顯微鏡內(nèi)