探測器是高光譜成像儀的核心部件，它主要用來實(shí)現(xiàn)光電信號的轉(zhuǎn)換。目前高光譜成像儀中常用的探測器的類型主要有CCD、CMOS、EMCCD、sCMOS等，不同類型的傳感器其特性是不同的。本文對高光譜成像儀器探測技術(shù)之圖像傳感器的類型做了介紹。

在高光譜顯微成像系統(tǒng)中，圖像傳感器用來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，它的選擇很重要。常見的探測器有CCD、CMOS、EMCCD、sCMOS。

CCD是一種電荷耦合器件，工作原理是將光信號通過光電效應(yīng)轉(zhuǎn)化成電子，其成像區(qū)域與功能區(qū)域?qū)嶋H上是分離開的，因?yàn)橄裨獣?huì)按照每一行的順序?qū)⑺占降碾娮觽鬏數(shù)焦餐妮敵錾?，再將電荷記錄成電壓暫時(shí)存儲(chǔ)在寄存器中，最后存儲(chǔ)在成像區(qū)域之外，CCD圖像傳感器具有高靈敏度。

CMOS是集成電路的一種，最早被稱為絕緣柵場效應(yīng)晶體管，在CMOS圖像傳感器中，在每一個(gè)像素上，電子轉(zhuǎn)換成電壓，可以將很多功能集成進(jìn)芯片，讀取圖像更靈活，但是其光敏單元在像元整體面積中所占比例較低。

EMCCD是一種高端光電探測產(chǎn)品，也叫做電子倍增CCD，是一種新興的微弱光信號增強(qiáng)探測技術(shù)，在CCD的基礎(chǔ)上增加了增益寄存器，光子通過寄存器，不斷撞擊器壁，因此，光生電荷的數(shù)量被放大，由此提高了CCD的感光靈敏度，同時(shí)降低讀出噪聲。

sCMOS是科學(xué)級CMOS，具有低噪聲、高幀頻和高動(dòng)態(tài)范圍等優(yōu)點(diǎn)，是最新圖像傳感器技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的結(jié)合，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CCD和CMOS探測器。

前照式圖像傳感器適用于低照度的環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)由微透鏡組、濾光鏡、電路層以及光電二極管組成，光線首先通過微透鏡組，經(jīng)過濾光鏡過濾成紅、綠、藍(lán)三種光，穿過電路層后，被光電二極管接收，因此形成彩色圖像，這些很多層狹小的電路層會(huì)對部分光線產(chǎn)生阻擋或者發(fā)生反射，對光線的利用率不到70%。背照式圖像傳感器與前照式圖像傳感器相比，是對背照式圖像傳感器的結(jié)構(gòu)做出調(diào)整，將電路層和光電二極管的位置互換，提高了背照式相機(jī)的光利用率，光幾乎不被阻擋和干擾，然后被光電二極管捕獲，背照式相機(jī)的靈敏度和信噪比也高于前照式相機(jī)，更適用于暗場工作環(huán)境。

背照式sCMOS科學(xué)相機(jī)的選擇主要是考慮探測器的像元數(shù)、像元尺寸、量子效率等。探測器的量子效率（QE）代表著光電器件的光電轉(zhuǎn)換能力，是指單位時(shí)間產(chǎn)生的光電子數(shù)目與入射光子數(shù)目的比值，當(dāng)其他條件相同的情況下，量子效率越高，可轉(zhuǎn)換為電信號越多，所獲得圖像的信噪比也就越高。