CCD 분광기(전하 결합 부품)는 주로 광신호를 전기신호로 변환해 스펙트럼 분석을 하는 데 사용되며 물질성분 검사, 광학적 특성 분석 등에 널리 활용된다.광신호를 디지털신호로 전환함으로써 파장범위 (예: 200-2400nm) 내의 스펙트럼 데이터 수집과 해석을 실현하여 미약한 광검측 환경에서의 고정밀 측정을 지원한다.
스펙트럼 CCD의 작동 원리는 광전 효과와 전하 저장/이동 메커니즘을 기반으로 하며, 카메라 CCD와 같은 일반 이미징 CCD와의 핵심 차이점은"이미지 선명도"보다는"파장 해상도"와"광강도 측정 정밀도"에 더 중점을 둔다는 것입니다.프로세스는 4단계로 나눌 수 있습니다.
광흡수와 전하 발생: 분광기는 래스터, 프리즘 등 광학소자를 통해 입사된 복합광을 부동한 파장의 단색광으로 분해하고 분광CCD의 감광단위 (화소) 에 초점을 맞춘다.감광 단위의 반도체 재료 (예: 실리콘) 는 광자를 흡수한 후 빛의 강도에 정비례하는 광생 전하 (전자-공혈 쌍) 를 생성한다.
전하 저장: CCD의 전극 전압 제어 하에 광생 전하는 픽셀에 대응하는"트랩"에 일시적으로 저장됩니다 ("작은 용기"와 유사). 저장량은 노출 시간과 빛의 강도에 따라 누적됩니다 (노출 시간이 길수록, 빛이 강할수록, 전하가 많음).
전하 이동: 노출이 끝난 후, 시퀀스 제어 신호를 통해 각 픽셀의 전하를 순서대로"행별/열별"하여 CCD의 출력단으로 이동시킨다 (과정 중 전하 손실이 없고 신호 무결성을 보장한다).
전기신호 출력과 계량화: 출력단의 전하증폭기는 전하신호를 전압신호로 전환하고 다시 A/D 변환기 (모수변환기) 를 통해 디지털신호로 전환한후 컴퓨터에 전송하며 분광기의 파장측정수치와 결부하여"파장-광강"에 대응하는 스펙트럼도를 생성한다.
적용 시나리오
공업검측: 야금, 주조 등 업종의 용광로 앞 및 실험실 장면에 사용되며 Fe, Al, Cu 등 다양한 금속합금 원소 성분을 검측할 수 있다.
과학연구분야: 천문관측, 원격탐지 및 공업검측에 응용한다. 례를 들면 광학기기의 교정, 재료특성분석 등이다.
기술특징: 백라이트 얇은 CCD 어레이를 채용하고 평장 오목면 홀로그래프 기술을 배합하여 해상도와 잡산광 억제 능력을 향상시킨다;저광택 환경을 위한 고감도 감지 지원 (5200: 1의 동적 범위)