64、仪器与探测器：原理、类型及相关系统解析

仪器与探测器：原理、类型及相关系统解析

1. 噪声与信号关系

在均匀照明的平场成像中，假设存在两种噪声源，即信号的光子噪声和探测器的读出噪声，这两种噪声源相互独立且随机。总噪声可通过将它们的平方相加得到，表达式为：
((noise)^2 = p^2 + R^2) （12.33）
此表达式适用于光电子，而非计数（DN）。测量得到的平均信号 (S_M) 及其方差 (V_M) 是以DN为单位的。为了将（12.33）式从电子转换为DN，需将每个噪声项除以 (g)（电子/DN），得到：
((\frac{noise}{g})^2 = (\frac{p}{g})^2 + (\frac{R}{g})^2) （12.34）
等式左边恰好是 (V_M)，即观测到的以DN为单位的方差。平均光电子数为 (g(e^ - /DN)S_M(DN)) 即 (gS_M)，根据泊松统计，该数量上的光电子噪声 (p) 为 (\sqrt{gS_M})，所以 (p^2 = gS_M)。因此，（12.34）式变为：
(V_M = \frac{1}{g}S_M + (\frac{R}{g})^2) （12.35）
方程（12.35）是信号 - 方差图（(y = V_M)，(x = S_M)）中的直线方程。绘制这些观测到的量（噪声平方和信号）随照明变化的曲线，将得到一条斜率 (m = \frac{1}{g}) 的直线。当 (S_M = 0) 时，(V_M) 轴上的截距为 ((\frac{R}{g})^2)，由于 (g) 可从斜率得知，进而可求出 (R)。

2. 高能探测器

• 伽马射线特性 ：伽马射线难以聚焦，即使使