Andor iStar CCD光谱相机在等离子体研究、时间分辨荧光光谱、激光诱导击穿光谱（LIBS）等领域，对瞬态光信号的捕捉精度与时间分辨率要求极高。Andor iStar CCD光谱相机作为增强型CCD（ICCD）设备，凭借<2ns真光学门控、3571光谱/秒的高采集速率及-40℃热电冷却，成为瞬态光谱分析的核心工具。它集成三输出数字延迟发生器（DDG），支持多模式门控与宽波段检测，适配从紫外到近红外的多样场景。本文将结合文档介绍其核心特性、型号差异与应用，再解析测试原理，展现Andor iStar CCD光谱相机的技术价值。Andor iStar CCD光谱相机是Andor公司专为时间分辨光谱与瞬态成像设计的增强型设备，核心优势在于“超短门控+高速采集+低噪检测”，通过图像增强器与CCD传感器结合，实现纳秒级时间分辨率的弱光信号捕捉。设备提供320T、334T、340T三款核心型号，均支持<2ns（超快型号）或<100ns（高QE型号）光学门控，集成5MHz读出平台与-40℃热电冷却系统，适配等离子体研究、时间分辨荧光/光致发光、瞬态吸收、LIBS、真空紫外（VUV）光谱等领域。

 

三款型号差异主要体现在传感器规格与采集速率：iStar 320T采用1024×255像素传感器，像素尺寸26×26μm，全帧垂直合并（FVB）模式下光谱速率323光谱/秒，裁剪模式达3571光谱/秒，像素阱深500,000 e⁻，适合窄带高分辨率光谱分析；iStar 334T为1024×1024像素，13×13μm像素尺寸，FVB模式145光谱/秒，裁剪模式3450光谱/秒，阱深100,000 e⁻，适配宽带高分辨率与多通道光谱研究；iStar 340T则是2048×512像素，13.5×13.5μm像素，FVB模式135光谱/秒，裁剪模式1825光谱/秒，阱深100,000 e⁻，擅长快速宽带光谱与多通道检测。三款型号均支持超快动力学模式，最高光谱速率达48780光谱/秒（334T型号2行通道），满足瞬态现象的高速捕捉需求。

 

Andor iStar CCD光谱相机提供Gen 2与Gen 3两类增强器，覆盖不同波段与灵敏度需求。Gen 2增强器包含W-AGT、WR、UW等多种光电阴极类型，波长范围120-920nm，峰值量子效率（QE）最高>25%（UW类型），支持MgF₂窗口适配VUV波段（120nm起），并提供P43（2ms衰减）与P46（超快衰减）磷光体选择；Gen 3增强器则侧重可见光-近红外，HVS类型峰值QE超50%，NIR类型覆盖380-1090nm，适合高灵敏度近红外瞬态检测。所有增强器均支持Intelligate™技术，在紫外-VUV区域（<300nm）实现1:10⁸的快门效率，抑制光电阴极“泄漏”信号。

 

Andor iStar CCD光谱相机具备多重创新设计：Integrate-On-Chip（IOC）模式支持500kHz持续光电阴极门控，可在1秒CCD曝光内积累500,000次信号，提升信噪比并缩短实验时间，尤其适合光漂白敏感的生物样品；内置数字延迟发生器（DDG）提供3路触发输出（A/B/C），时间精度10ps，插入延迟<19ns，可同步激光、闪光灯等外部设备；-40℃热电冷却结合干气吹扫接口，将CCD暗电流降至0.04 e⁻/像素/秒（334T/340T型号），减少热噪声干扰；USB 2.0接口支持即插即用，Solis软件与SDK2开发工具包兼容Windows/Linux系统，可实现门控参数实时调节与自动化采集。

 

系统配置需分六步完成：第一步选择CCD矩阵（320/334/340）；第二步确定增强器直径（18mm或25mm）；第三步选择门控速度（高QE“G”、快速“F”、超快“U”）；第四步挑选图像增强器（Gen 2/Gen 3，含光电阴极与磷光体类型）；第五步选择配件，如C/F镜头接口适配器、Oasis 160冷却单元、I²C-BNC电缆等；第六步确定软件（Solis for Time-Resolved或Andor SDK2）。设备符合EU EMC、LV指令及IEC 61010-1标准，工作温度0-40℃，存储温度-20-55℃，电源需求100-240VAC，最大功耗124W（含电源）。
 

Andor iStar CCD光谱相机的纳秒级时间分辨率与高信号质量，具体分为四方面：

超短门控与瞬态信号捕捉原理

超短光学门控是捕捉瞬态信号的关键，测试时通过脉冲激光器（如纳秒激光器）产生已知时间宽度的光脉冲，照射Andor iStar CCD光谱相机的增强器。增强器的光电阴极将光子转化为光电子，经微通道板（MCP）放大后，由磷光体转化为可见光信号，再传输至CCD传感器。通过调节门控宽度（<2ns至100ns）与延迟，记录不同门控参数下的信号强度，验证门控时间精度——例如，使用2ns激光脉冲，当门控宽度设为2ns时，信号应完整捕捉；缩小门控宽度至1ns，信号强度减半，以此确认门控的准确性。同时，测试Intelligate™技术在紫外区域的效果，对比有无该技术时的背景信号，验证1:10⁸快门效率的实现，确保紫外-VUV波段瞬态信号无泄漏干扰。

时间同步与延迟精度测试原理

内置DDG的时间同步性能通过高精度信号发生器验证。将外部触发信号（如激光同步信号）接入Andor iStar CCD光谱相机的触发输入接口，利用示波器监测相机输出的FIRE脉冲、DDG输出（A/B/C）与外部触发信号的时间差，验证插入延迟<19ns的指标；通过设置不同延迟参数（10ps步长），记录输出信号与触发信号的时间偏移，确保10ps调节精度。此外，测试多设备同步能力，将相机与激光、光谱仪通过DDG输出联动，采集瞬态吸收光谱，分析不同延迟下的光谱变化，验证时间同步对实验数据一致性的影响，确保复杂实验系统的精准协同。

低噪检测与冷却性能测试原理

冷却性能测试分为暗电流与热噪声两部分：在暗环境下，分别设置-30℃、-40℃等冷却温度，长时间曝光后测量CCD像素信号，计算暗电流（e⁻/像素/秒），验证334T/340T型号-40℃时暗电流0.04 e⁻/像素/秒的性能；同时，开启干气吹扫接口，对比吹扫前后的等效背景照度（EBI），验证EBI降至<0.2 photoe⁻/像素/秒的效果，确保热噪声对弱光信号的干扰最小化。低噪声读出测试则通过采集零光输入时的噪声信号，分析不同读出速率（50kHz-5MHz）下的噪声均方根（RMS），验证7 e⁻（320T）、5 e⁻（334T）的最低读出噪声，确保瞬态弱光信号（如单光子级）不被噪声掩盖。

信号积累与线性度测试原理

Integrate-On-Chip（IOC）模式的信号积累性能通过已知光强的连续脉冲光源测试：设置500kHz脉冲频率，开启IOC模式，记录1秒内不同积累次数（如100,000次、500,000次）的信号强度，验证信号强度与积累次数呈线性关系，确保无信号饱和或衰减；同时对比常规门控模式与IOC模式的信噪比，验证IOC模式下信噪比的提升效果。线性度测试依据EMVA 1288标准，使用稳定可调光强的光源，改变曝光时间与门控参数，绘制“信号强度-入射光子数”曲线，计算与理想直线的偏差，验证系统线性度优于99%，确保瞬态信号定量分析的准确性，为时间分辨荧光、瞬态吸收等定量研究提供数据依据。

 

Andor iStar CCD光谱相机以超短门控、高速采集与低噪检测能力，成为瞬态光谱分析领域的核心设备。从纳秒级时间分辨率到宽波段适配，从IOC信号积累到Intelligate™紫外抑制，其设计贴合等离子体、生物、材料等多领域的瞬态研究需求。测试原理围绕时间精度、噪声控制与信号定量展开，确保性能稳定可靠。无论是捕捉快速化学反应中间体，还是分析等离子体动态过程，Andor iStar CCD光谱相机都能提供精准数据支持，为瞬态科学研究的突破提供优质设备保障。