SNR poměr

Signal to Noise Ratio, neboli poměr signálu k šumu, je jedna z hlavních charakteristik popisujících detektory světla a udávajících jejich statistické vlastnosti. SNR lze definovat jako poměr mezi přijatým světelným signálem a šumem spojeným se získáním tohoto signálu. Hodnota SNR roste s rostoucí velikostí signálu. Maximální hodnoty SNR je dosaženo při zaznamenání maximálního signálu (tzn. při dosažení úrovně saturace). Před dosažením úrovně nasycení je dominantním zdrojem šumu tzv. Photon Shot Noise.

Matematicky je SNR definován jako střední kvadratická hodnota proudu signálu k součtu variací jednotlivých šumových zdrojů – temného signálu (Dark Signal), čtecího šumu (Readout Noise) a fotonového šumu (Photon Shot Noise).

• Temný signál (Dark Signal) – zdroj šumu vznikající při toku temného proudu (Dark Current) během expozice. Temný proud je produkován všemi CCD senzory a je obvykle měřitelný v desítkách mA na pixel. Temný signál zvyšuje celkový šum v měřeném signálu a to díky zvýšení podílu fotonového šumu. Jelikož je temný signál závislý na teplotě, lze jeho hodnotu redukovat chlazením CCD senzoru (snížení teploty o 7°C redukuje temný signál na polovinu). Obvykle je vyjádřen v elektronech za sekundu na pixel při definované teplotě.

• Čtecí šum (Readout Noise) – jde o přirozenou vlastnost snímače a s výjimkou EMCCD je většinou limitem citlivosti pro většinu kamer. Jde o kombinaci zdrojů šumu, které pocházejí z procesu zesilování a přeměny fotoelektronů vytvořených na napětí. Vyjadřuje se v elektronech.

• Fotonový šum (Photon Shot Noise)– dopadající fotony mají vlastní šum známý jako fotonový šum – jde tedy o šum ze samotného signálu. Fotony jsou v čase rozprostřeny náhodně, většinou jsou popsány Poissonovou statistikou. Fotonový šum patří k charakteristice světelného záření dopadajícího na detektor, tudíž je neodstranitelný – lze ho pouze redukovat snížením doby expozice světelného záření na minimum či chlazením detektoru, čímž se sníží temný signál a tím i fotonový šum.