科学CMOS传感器在X射线探测中的图像滞后研究
天体物理仪器与方法
2023-03-16 v1 高能物理 - 实验
仪器与探测器
摘要
近年来，科学CMOS（sCMOS）传感器得到大力发展，并在多个方面优于CCD：更高的读出帧率、更高的辐射耐受性和更高的工作温度。对于硅图像传感器，当事件电荷未在像素内完全转移时，会发生图像滞后。它会降低光学成像的图像质量，并恶化X射线能谱学的能量分辨率。本工作研究了sCMOS传感器的图像滞后。为在低光照下测量图像滞后，我们构建了一种从X射线光子提取图像滞后的新方法。测量了定制X射线sCMOS传感器GSENSE1516BSI的图像滞后，并评估了其对X射线性能的影响。结果表明，该传感器的图像滞后仅出现在紧接的后续帧中，在不同入射光子能量和不同实验条件下始终小于0.05%。残余电荷小于0.5 e-，而最高入射光子电荷约为8 ke-。与约3 e-的读出噪声水平相比，该传感器的图像滞后过小，不足以对成像质量和能量分辨率产生显著影响。图像滞后与入射光子能量呈正相关，与温度呈负相关，但与增益设置和积分时间无关。这些关系可由像素内非理想电势结构定性解释。该方法也可应用于其他类型成像传感器的图像滞后研究。
引用
@article{arxiv.2303.08425,
title = {Investigating the image lag of a scientific CMOS sensor in X-ray detection},
author = {Qinyu Wu and Zhixing Ling and Chen Zhang and Quan Zhou and Xinyang Wang and Weimin Yuan and Shuang-Nan Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.08425},
year = {2023}
}
备注
accepted by NIM A