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Was ist allgemein optische Messtechnik?
Messverfahren, Messsysteme & Messmethoden, die mit Hilfe von Licht oder allgemeiner elektromagnetischer Strahlung physikalische Größen bestimmen
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Was bedeutet CCD?
Charge Coupled Device (ladungsgekoppeltes Bautel
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Was bedeutet CMOS?
Complementary Metal Oxide Semiconductor
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Wie funktioniert eine Fotodiode?
- Es gibt einen n-dotierten und p dotierten Bereich. n- dotierte Bereich liegt auf positivem, p -dotierte Bereich auf negativem Potential. Wenn Licht Photon auf den p-n Übergang trifft, so wird ein Strom messbar.
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Wie ist bei einer Fotodiode der Zusammenhang zwischen Bestrahlungsstärke und erzeugtem Strom? (bei nicht zu hohen Bestrahlungsstärken)
linear
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Wie ist ein CCD - Sensor aufgebaut?
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Wie funktioniert ein CCD- Sensor?
- Ein Lichtquant trifft aif p-n Schicht. Es bildet sich ein Elektron-Loch-Paar
- Loch wird abgeleitet
- Elektron geht zum nächsten positiven Gate
- 3 Gates ergeben ein Pixel (negative Gates sind nötig für Ausbildung der Flanken)
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Was kann bei zu hoher Belichtung auftreten?
Blooming: Potentialtopf kann die Ladungsmenge mit seiner begrenzten Kaazität nicht mehr aufnehmen
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Was passiert beim CCD wenn die Belichtung abgeschlossen ist?
- Die Bildinformation wird sequentiell ausgelesen
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Was passiert am Transfergate?
Die Ladungsmenge wird in ein Spannungssignal überführt, digitalisiert & gespeichert
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Was kann bei zu schneller Potentialänderung beim Auslesen der Gates auftreten?
Blooming
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Wo besitzt der CCD die höchste Empfindlichkeit?
Im sichtbaren Spektralbereich
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Was passiert mit UV-Licht und Licht im Nahinfrarotbereich?
UV Licht durchdringt obere Schicht nicht (polykristalline Gates)
Licht im Nahinfrarotbereich durchdringt p-n Schicht & hat nur eine kleiner Wahrscheinlichkeit der Absorption einzelner Lichtquanten
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Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit der Absorption eines Photons? Und wie nennt man diese Wahrscheinlichkeit?
50% , Quanteneffizienz
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Wie kann man einen CCD - Sensor UV - empfindlich machen?
Auf Gate Seite zusätzlichen Film aufbringen, der Lichtquanten im sichtbaren Spektralbereich erzeugt
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Was kann man den CCD aufbauen, um die Quanteneffizienz zu verbessern?
Bestrhlung von hinten (back side illuminated) --> die Gate Strukturen behindern das Eindringen von Licht nicht
im empflindlichsten Bereicht Verbesserung der Quanteneffizienz bis über 90%
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Wie nennt man eine parallele Anordnung von Linearsensoren?
- Flächensensor
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Wie lange dauert die Auslesung beim Flächensensor?
bis zu 200 ms
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Wie kann man bei einem CCD die Auslesung effizienter machen?
die untere Auslesezeile lichtundurchlässig machen. Dadurch kann man schnell 2 Bilder hintereinander machen
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Was funktioniert ein CMOS?
Prinzip Wandlung von Licht identische zu CCD. Allerdings ist der CMOS anders verschaltet. Es gibt nicht nur eine Ausleseelektronik, sondern etliche (pro Pixel eine). Das Auslesen wird hierdurch parallelisiert und dadurch viel schneller
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Wie ist die Pixelhomogenität beim CCP und CMOS?
CCD: sehr gut, da nur ein Ausgangsverstärker
CMOS: mittelmäßg, da ein Verstärker pro Pixel
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Wie ist das Signal-Rausch Verhältnis beim CCD?
Gut ohne Kühlung, Sehr gut mit Kühlung
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Wie ist das Signal-Rausch Verhältnis beim CMOS?
mittelmäßig, da viel Elektronik auf kleinem Raum (thermische Einflüsse)
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Wie ist die Geschwindigkeit vom CCD und CMOS?
CCD: Langsam (~10Hz)
CMOS: Sehr schnell (600kHz)
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Wie ist die Arbeitspunkteinstellung beim CCD und beim CMOS?
CCD: Höhere Arbeitsspannung, größerer Regelbedarf
CMOS: Konstant, niedrige Arbeitsspannung über alle Betriebsbereiche
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Gibt es Blooming beim CCD?
JA
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Gibt es Blooming beim CMOS?
Nein
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Wie funktioniert die Restlichtverstärkung?
- - einfallendes Licht wird lokal in Elektronen umgewandelt
- - mithilfe einer Hochspannung werden diese auf MCP (Multi Channel Plate) gelenkt
- - Sekundärelektronen werden herausgeschlagen
- - diese treffen auf Phosphorschirm --> Zurückwandlung in Licht
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