Der Begriff der Quanteneffektivität

Der Wert der Quanteneffektivität ist in etwa, analog zum Film, ein Wert für die Empfindlichkeit des CCD-Chips. Er wird in Prozent gegen die Wellenlänge aufgetragen. In Tabellenform oder als Graphik kann man damit die Empfindlichkeit von CCD-Chips direkt miteinander vergleichen.

Eine Quanteneffektivität von 100% bedeutet, dass jedes eintreffende Photon eine entsprechende elektrische Ladung in dem entsprechenden Pixel auslöst. Diese Ladungen werden aufsummiert und - im Gegensatz zum Film - erzeugen 2 Photonen die doppelte-, 10 Photonen die 10fache Ladung. Achtung: dies gilt strenggenommen nur für Chips ohne Anti-Blooming Gate.


Eine Quanteneffektivität von 50% bedeutet dementsprechend, dass jedes zweite Photon eine Ladung erzeugt. Zum Vergleich liegt die Effektivität eines normalen Film bei deutlich weniger als 10%. Das und die Linearität sind mit zwei Gründe, warum ein CCD-Chip ungleich empfindlicher als herkömmlicher Film ist.

Das Bild zeigt eine Kurve der Quanteneffektivität des Kodak Chips KAF-3200 ME.

Auf der horizontalen Achse ist die Lichtwellenlänge in Nanometer aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist die Quanteneffektivität in Prozenten angegeben. Der visuelle Spektralbereich reicht grob von 400 nm (blau) bis 700 nm (dunkelrot), die Quanteneffektivität liegt in diesem Bereich zwischen 60 über fast 90 und 80 Prozent.
Der KAF - 3200XE ist zur Zeit einer der empfindlichsten Chips auf dem Markt. Höhere Werte in der Quanteneffektivität erreichen eigentlich nur noch die sogenannten "back illuminated chips", erkauft allerdings oft durch einen wesentlich höheren Dunkelstrom , die ausserdem in einer wesentlich höheren Preisklasse angesiedelt sind.

Die Kenntnis der Kurve der Quanteneffektivität ist auch wichtig für die Belichtungszeitbestimmung für Farbaufnahmen mit CCD-Kameras (Glossar - Stichwort L-RGB und RGB). Wie die Kurve deutlich zeigt, ist die Quanteneffektivität bei 400, - 550- und 650 Nanometer nicht identisch und diesen Fakt muß man bei Farbaufnahmen berücksichtigen.

Die Quanteneffektivitätskurven aller Chips die in SBIG Kameras eingebaut werden finden Sie hier.
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