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CCD 相机通过镜头等光学系统将图像聚焦在由光电二极管（CCD 元件）阵列组成的 CCD 传感器上。 CCD传感器分为上下两部分，分别用于接收和发射光线。

当光子撞击受光颁颁顿元件时，通过光电效应产生电子，并且颁颁顿元件存储电荷。每个颁颁顿中累积的电荷被传输到传输颁颁顿，并且电流被放大器放大。放大的电流由颁颁顿相机控制板计算并转换成图像数据。

在 EMCCD 中，在将电子发送到放大器之前，会对传输的电荷施加电压以使电子加倍。这利用了一种称为碰撞电离的现象。 EMCCD，使电子加倍，可以探测单个光子，也可以测量光子的数量。

然而，除非一行中的所有 CCD 中积累了足够的电荷，否则不会发生电荷转移。这是速率限制因素，传输速度有限制。