冷却CCDカメラって何?

冷却CCDのメリット

 10年程前の極微弱光検出器として代表的なものは、光電子倍増管や、イメージインテンシファイア付ホトダイオードアレイ検出器などでした。

 前者の光電子倍増管は、光電面にて光を電子に変換し、電子倍増管にて約104105倍程度増幅し、電流として信号を出力するものです。ホトンカウンティング法を用いると、1光子の光信号でも識別できるような非常に感度の高い検出器です。

 後者のイメージインテンシファイア付ホトダイオードアレイ検出器は、光電面-MCP(マイクロチャンネルプレート)-ホスファーから構成されるイメージインテンシファイアに、ホトダイオードアレイ検出器を、オプティカルファイバー窓を介して接合させたもので、光電子倍増管とは違い、512または1024チャンネルの光情報を同時に検出できるものでした。このような検出器をマルチチャンネル検出器といいます。

イメージインテンシファイア付ホトファイオードアレイ検出器をIPDA検出器と呼びますが、イメージインテンシファイアのめざましい開発の末、光電子倍増管と同等の性能で測定できるようになってきています。

 しかし、これらの光電子倍増管やIPDA検出器は、同じ種類の光電面を使用しているために、光電面の量子効率が高くても1015%であり、システムノイズがないと仮定してもSN比は光電面のホトンショットノイズが原因であまり高くできないという問題がありました。

 このために、一躍脚光を浴びたのが、CCD検出器です。CCD検出器の光電面はシリコンであり、図1に示すような高い量子効率を示します。高いものでは、90%以上のものもあります。90%の量子効率の検出器と10%の量子効率の検出器のS/Nは、3倍も違います。(√90/10S/N比α√tの関係からCCD検出器は同じSNのデータを取る速度は従来より9倍も早いということになります。

 もし、今現在、1週間に1データしか取れていないような微弱な光の計測をされている方がいらっしゃったならCCDをお考えになられたらいかがでしょうか?

理屈では1日に1データ以上は、取れるようになるはずです。

 また、CCDはマルチチャンネル検出器でもありますから、同時に、多波長又は多位置の光をとることもできます。光電子倍増管を使用して、1度に1波長又は1ヶ所の信号を検出し、繰り返しデータの取り込みをおこなわなくてはならないような光電測光と比較すると、CCD検出器を使用した場合の測定時間は、9倍どころではないことが、ご理解いただけるでしょう。


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