CCD相机为何要制冷？为何Greateyes相机的冷却温度仅冷却到-80℃~-90℃
2020-03-02 16:11:35
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制冷是为了减少暗电流，即降低热激发电子的产生速率。
以下是不同温度下，热激发电子的产生速率测量结果：
l 165e/pixel/s @+10℃
l 5.1e/pixel/s @-20℃
l 0.24e/pixel/s @-30℃
l 0.0005 e/pixel/s @-80℃。
从以上数据可以看出，温度对暗电流的影响很大。冷却到-80℃，热激发电子的产生速率已经很低，如果满井容量为100ke，暗电流填满井所需时间约为10^9s≈278h，科学级CCD实际的曝光时间几乎不可能这么长。
假设每秒生成1000个光电子，读出噪声为20e rms，则不同温度下的信噪比分别为：
假设每秒生成100个光电子，读出噪声还是20e rms，则不同温度下的信噪比分别为：
当读出噪声RMS在10^1数量级，光生电子生成速率数量级大于读出噪声数量级时，读出噪声是主要影响因素，因此再降低温度几乎没有必要。
此外，Greateyes CCD相机是测量弱光的，只要弱光流率使光生电子的生成速率高于热激发电子生成速率的数倍，而读出噪声都在RMS100电子以下，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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