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Andor CCD窗口选择

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所有使用者都想拥有一台在自己关心波段拥有最大响应率的相机.而相机窗口的透过率曲线往往对相机在某个波段是否有着高响应度起着至关重要的作用。与没有增透膜的普通窗口相比,经过精心设计的双层增透膜窗口可以很大限度的减少窗口两个表面光反射的损失,从而大大提高透过率。但是当选择增透膜窗口后,通常也会有所牺牲,因为增透膜一般只对特定波段优化,这样便无法在全波段(BB)拥有好的透过率。所以有时可能也需要选择没有增透膜的窗口,从而可以让相机在整个波段(紫外-红外)都有比较好的透过率.

  另一个关键点是一些应用需要使窗口产生的边缘效应(Fringing effect)降到最低,这种效应的产生与光的干涉密切相关。边缘效应的产生是由于窗口基底材料具有标准具效应(etaloning effect),当获取图像或光谱时它就会导致微弱的线叠加效果,从而对拍摄结果造成影响。由于这种情况是结构的干扰导致,通常当射入光为相干光时发生,特别当入射光波长在700nm以上时尤为明显。通常使用一个非平行面的楔型窗口可以把这种效应降到最低,因为它可以破坏相关光的干扰。



在考虑使用哪种类型窗口时通常可以从以下几点考虑:

1. 窗口材料以及特性


2. 是否需要使用双层防反射膜


3. 是否需要使用楔型窗口



相机窗口材料以及特性

Andor可以提供两种窗口材料供选择:UV级熔融石英以及氟化镁

UV级熔融石英(FS):UV级熔融石英由二氧化硅形成,它是一种人工合成的非结晶性无定形材料,可以在近红外,可见以及180nm以上的紫外区域提供很好的透过率。相比于同样是由二氧化硅组成的石英,它的结构和特性有着非常大的不同,石英是一种晶体且有着双折射效应,它的均匀性和透过率要好于UV级熔融石英。但UV级熔融石英有着很高的损伤阈值可以与高功率激光连用,且它在近红外区也能提供很好的透射率,甚至在2um以上也可以使用。

氟化镁(MgF2):MgF2可以在真空紫外或者深空紫外以及近红外波段都能提供很好的透过率。一般情况下它通常被用在紫外波段,最低可以透过120nm的光。然而MgF2有轻微的双折射效应,所以在制造窗口时会使材料的C轴与系统光轴方向平行并且垂直于窗口表面。由于它在红外波段的透射范围可以达到7um以上,所以它同样是一种比较好的红外波段选择。Andor通常会选择真空紫外级材料来作为窗口材料。即使在不使用防反射膜的条件下它在整个波段仍然有着良好的透过率。不过防反射膜仍然可以进一步提高这种材料的透过率。当然造价也比较昂贵。


对应不同波长透过率曲线防防反射膜

Figure1展示了不同窗口选项的透过率曲线。其中的两条是对应没有镀膜的氟化镁(MgF2)和UV级熔融石英的,其余是已经在窗口两个表面镀了不同增透膜的窗口曲线。其中代码的解释在Table 1.


Figure1

Table 1: 对Figure 1中使用的缩写进行解释


Window Type

1

2

3

4

5

6

Name

‘Broadband VIS-NIR’

‘NUV-Enhanced’

‘VIS-NIR Enhanced’

‘Bose-Einstein 780nm’

‘Broadband VUV-NIR’

‘VUV-UV’

Window Code xx– diameter y- wedged/ unwedged

WNxxFS(BB-VS-NR)y

WNxxFS(NUV-ENH)y

WNxxFS(VS-NR-ENH)y

WNxxFS(780nm)y

WNxxFS(BB-VV-NR)y

WNxxMF(VV-UV)y

Region of optimization

BB from the Visible to Near Infrared

Enhanced for Near Ultraviolet

Enhanced for Visible-Near Infrared

Wavelength of 780nm

BB from Vacuum Ultraviolet to Near Infrared

Extended for Vacuum Ultraviolet

Material

UV grade Fused Silica (FS)

MgF2

Coating

AR both Sides

AR both Sides

AR both Sides

AR both Sides

Substrate Only

Substrate Only

Diameter Options (xx) (mm)

35, 45, 60(U)

35, 45

35, 45

35, 45

35, 45, 60(U)

35, 45

Wedge Options (y) W-wedged U- unwedged (Normal wedge ½ degree)

W/U

U only

W only

W only

W/U

U only

UV-紫外, NUV-近紫外,VIS/VS-可见,VUV/VV-真空紫外,NIR/NR-近红外,WN-窗口,

ENH-增强,AR-防反射膜,MgF2/MF-氟化镁,W-楔型,U-非楔型,FS-UV级熔融石英,BB-宽光谱范围


楔型窗口

以下是Andor相机光窗内部的机械尺寸,包括光窗后表面到芯片的距离.


Table 3: Summary of the key dimensional data for each camera family


1

2

3

Unwedged

Wedged

AR Coating (if present)

 

Diameter

Distance (Win to Sensor)

Thickness

Wedge Angle

Thickest edge

Thinnest edge

Diameter Inside

Diameter Outside

Camera Model

DIA (mm)

D (mm)

T

θ°

T1

T2

AR – φ1(mm)

AR – φ2(mm)

iXon DU897

35

5.55

1.5

0.5

1.8

1.5

25.4

33

iXon DU888

35

5.55

1.5

0.5

1.8

1.5

25.4

33

iXon DU860

35

5.55

1.5

0.5

1.8

1.5

25.4

33

iXon Ultra

35

5.50

1.5

0.5

1.8

1.5

25.4

33

iKon-M

35

4.15

1.5

0.5

1.8

1.5

25.4

33

Clara

35

5.54

1.5

0.5

1.8

1.5

25.4

33

iKon-L

60

6.70

2.3

No Wedged Option

40

44

Neo

45

5.74

2.5

0.5

1.9

1.5

36

40

Zyla

45

4.91

2.5

No Wedged Option

36

40

Newton

45

7.14

1.5

0.5

1.9

1.5

36

40

iDus

45

6.64

1.5

0.5

1.9

1.5

36

40

iVac

45

4.11

1.5

0.5

1.9

1.5

36

40

Newton-BRDD

49.5

7.14

2.3

1.0

2.3

1.4

40

44

iDus-BRDD

49.5

7.14

2.3

1.0

2.3

1.4

40

44

iDus-LDC-DD

49.5

7.14

2.3

1.0

2.3

1.4

40

44

iVac-LDC-BRDD

49.5

7.14

2.3

1.0

2.3

1.4

40

44




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