PMT和APD都屬于點探測器，只能探測光子信息，可以通過掃描方式測光譜。CCD和CMOS屬于線陣或者面探測器，可以成像。ICCD和EMCCD屬于不同類型的CCD。

一、PMT

PMT：光電倍增管，屬于靈敏度極高，響應速度非常快的單點光探測器。

主要是由光電發射陰極(光陰極)和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極(陽極)等組成。

核心原理就是：通過把入射的光子轉化成電子，在電子倍增電場作用下進行倍增放大，放大后的電子通過陽極收集后輸出。通過AD轉換器，信號可以通過示波器直接顯示。

典型的光電倍增管按入射光接收方式可分為端窗式和側窗式兩種類型。

目前市面上常見的就是濱松的PMT,性價比高。

主要應用：光子計數、弱光探測、化學發光、生物發光、極低能量射線探測、分光光度計、色度計 生化分析儀等設備中。

特點：雖然PMT靈敏度高，成本低，但是相比CCD,其測光譜時需要一個點一個點的去掃譜，時間過長，采譜速度慢，受強光影響大，使用時需要注意保護管子，加壓時也需要注意，維護麻煩一些。

二、APD

雪崩光電二極管

核心原理：光電二極管的P-N結上加上反向偏壓后，射入的光被P-N結吸收后會形成光電流。加大反向偏壓會產生“雪崩”現象，這樣光電流會成倍增加,達到雪崩倍增狀態。

和PMT的差異是放大信號信號的原理不太一樣。APD因為其具備單光子探測能力，所以常被用于光子計數器應用。和高速計數卡結合可以實現弱信號的光子計數探測能力。而且APD相比PMT便宜一些，而且具有全固態結構，量子效率也高，也被廣泛使用。

三、CCD

CCD 電荷耦合器件，原理不說了，百科寫的很詳細

目前主要是科研級相機用的多的還是CCD探測器，主要是信噪比好，靈敏度比CMOS更好一些，一些極弱光信號的成像和光譜分析，常見的還是CCD。

CCD芯片的種類有：全幀芯片，隔行轉移，幀轉移等。

其中科研相機全幀芯片和幀轉移芯片用的多，全幀芯片全靶面曝光，芯片在光照下始終曝光，需要快門阻擋每一幀，否則容易有拖尾現象。而幀轉移芯片的優勢是，利用像素間傳輸快的特點，在上一幀電荷轉移出芯片的同時可以采集下一幀圖像，可以不加快門工作。

四、CMOS

原理：CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，

互補金屬氧化物半導體，電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數字集成電路的基本單元。

主要需要和CCD區分開

由于上面所說的結構，CCD的電路更改就更方便。而由于CMOS的過分集成，電路更改就不方便。特點：CMOS功耗小，噪聲大，靈敏度差，但是速度快，同時成本也要比CCD便宜很多。

目前科研領域，弱光探測還是CCD為主。高速成像主要是CMOS.

近幾年，sCMOS科研級CMOS異軍突起，采用了背照式CMOS芯片，提高量子效率，比傳統CMOS響應更好一些，主要適合中間檔需求，信號稍微比日常弱一些，用科研級CCD覺得價格高，或者覺得CCD幀速低。用普通的CMOS又無法獲得很好的實驗效果, 這些情況下都可以考慮sCMOS.

五、ICCD

稱為像增強型探測器

核心原理：ICCD利用像增強器，光子入射后經過光陰級轉換成電子，電子通過微通道板MCP時，被在MCP外部的高壓電場作用下，電子不斷撞擊進行倍增放大，放大后的電子信號經過光纖錐打到熒光屏上，重新轉換成光子，光子再通過CCD芯片進行成像，從而實現信號的放大。

在EMCCD出現之前，都用ICCD來實現極弱光成像探測。同時ICCD可以控制曝光門控，實現ns甚至ps量級的曝光。

六、EMCCD

EMCCD,電子倍增型CCD，是一種全新的微弱光信號增強探測技術，

核心原理：EMCCD與普通的CCD探測器的主要區別在于其讀出(轉移)寄存器后又接續有一串“增益寄存器”，電子傳輸到增益寄存器中，寄存器中產生的電場其強度足以使電子在轉移過程中產生“撞擊離子化”效應，產生了新的電子，即所謂的倍增;每次轉移的倍增倍率非常小，多大約只有×1.01~×1.015倍，但是當如此過程重復相當多次，信號就會實現可觀的增益—可達1000倍以上，從而實現信號的放大。

EMCCD具備單光子探測靈敏度，廣泛用于天文領域，生命科學領域，單分子成像，熒光成像等方面。

ICCD和EMCCD主要的差異：

1，ICCD的峰值量子效率不會超過50%;EMCCD采用ccd芯片，背照式峰值量子效率可高達90%以上。

2，ICCD的微通道板和熒光屏會降低空間分辨率;EMCCD空間分辨率只取決于像素大小，比ICCD分辨率高，適合于生命科學領域

3，ICCD的像增強器畢竟嬌弱，強光容易損傷像增強管，需要注意保護。EMCCD沒有這么嚴格的要求，盡量避免飽和即可。

4，ICCD像增強器和EMCCD都可以用于軍事方面，都受進出口管制。

5，ICCD具有納秒級的門寬實現高時間分辨，可以做瞬態壽命測試;EMCCD只能實現毫秒級時間分辨。

審核編輯 黃宇