CCD相機(jī)為何要制冷？為何Greateyes相機(jī)的冷卻溫度僅冷卻到-80℃~-90℃
2020-03-02 16:11:35
制冷是為了減少暗電流，即降低熱激發(fā)電子的產(chǎn)生速率。
以下是不同溫度下，熱激發(fā)電子的產(chǎn)生速率測量結(jié)果：
l 165e/pixel/s @+10℃
l 5.1e/pixel/s @-20℃
l 0.24e/pixel/s @-30℃
l 0.0005 e/pixel/s @-80℃。
從以上數(shù)據(jù)可以看出，溫度對(duì)暗電流的影響很大。冷卻到-80℃，熱激發(fā)電子的產(chǎn)生速率已經(jīng)很低，如果滿井容量為100ke，暗電流填滿井所需時(shí)間約為10^9s≈278h，科學(xué)級(jí)CCD實(shí)際的曝光時(shí)間幾乎不可能這么長。
假設(shè)每秒生成1000個(gè)光電子，讀出噪聲為20e rms，則不同溫度下的信噪比分別為：
假設(shè)每秒生成100個(gè)光電子，讀出噪聲還是20e rms，則不同溫度下的信噪比分別為：
當(dāng)讀出噪聲RMS在10^1數(shù)量級(jí)，光生電子生成速率數(shù)量級(jí)大于讀出噪聲數(shù)量級(jí)時(shí)，讀出噪聲是主要影響因素，因此再降低溫度幾乎沒有必要。
此外，Greateyes CCD相機(jī)是測量弱光的，只要弱光流率使光生電子的生成速率高于熱激發(fā)電子生成速率的數(shù)倍，而讀出噪聲都在RMS100電子以下，就足以得到可靠的信息。因此制冷到-80℃~-90℃就可以了。
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