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?xún)x公司在過(guò)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(zhuān)門(mén)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)使入射光通過(guò)一系列紅色，綠色和藍(lán)色濾光片，或通過(guò)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(lái)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(mén)，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(guān)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?xún)x公司在光學(xué)顯微鏡中，來(lái)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(guò)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(jué)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?，F(xiàn)在常見(jiàn)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)