英国Raptor深度制冷CCD相机
时间：2023-07-25 阅读：1069
CCD成像传感器广泛应用于成像应用，其能够获得高（空间）分辨率和高灵敏度的量化图像。高含量筛选（HCS）、基因组测序、FRET / FRAP / TIRF等应用使用的就是这种最高性能的成像设备，其传感器像素可达百万，峰值量子效率（QE）接近100%，读取噪声下限为2个电子均方根或更少，可以满足客户极其灵敏的成像要求。
同时，还有一些关于弱信号探测的应用，包括生物发光、天文成像和荧光显微镜成像等应用。这些应用不但需要使用高灵敏度的器件，而且需要CCD相机同时具备长积分（曝光）时间探测和Binning模式（芯片上像元电荷合并），以实现弱信号探测。对于这些类型的应用，CCD传感器就必须进行深度冷却，以减少与暗信号相关的噪声成分。
英国Raptor公司是一家总部位于北爱尔兰的高科技公司，其所设计制造的深度制冷CCD相机，拥有真空封装和制冷技术，是目前灵敏的科学级CCD相机之一。
为什么要冷却CCD传感器：
非常显著的结果就是提高了相机/成像系统产生的图像的质量，其原因就是下面这两个主要效应的减少：①每个像素的暗信号；②传感器阵列内噪点（缺陷）的影响。
简单地比较下面各组图中的两幅图像，我们可以定性地看到冷却CCD传感器所产生的图像质量改善：
图1显示了冷却CCD传感器后图像质量的提高（这两幅图像为相机使用相同的镜头配置和曝光时间（10秒）所获得的，只有温度不同，剖面图显示为两个图像虚线的位置）。
图2为10秒曝光下的暗图像，突出了由于CCD传感器冷却而导致的暗信号和噪点的减少，改变的采集参数是CCD温度。
图3是在CCD温度为-60°C和-90°C时，先进行亮场拍摄后，再关闭快门进行长时间曝光拍摄的暗图像。(测试先拍摄一张明亮图像，其最大信号水平近似等于像素满阱，紧接着关闭快门拍摄一张长曝光时间的暗图像。在拍摄暗图像时，之前亮场拍摄时势阱中的残留电荷会随时间慢慢释放，生成残余图像。但随着温度降低，会抑制残留电荷的释放，也就不会出现残余图像。所以Raptor的名称和标志在-60°C下拍摄的图像中清晰可见，而在-90°C的图像中却几乎看不见。)
西安立鼎光电是Raptor公司中国区的代理商，负责该公司EMCCD相机、CCD相机、深度制冷短波红外相机及X射线等产品在中国的市场推广和技术支持。以下为Raptor的几款深度制冷的CCD相机，性能优异，可提供样机测试。
Eagle 42-40 CCD相机
✭CCD传感器真空保护
✭高量子效率：QE>90%@ 525nm
✭极低的暗电流，可至0.0001e/p/s
✭采用E2V背照式传感器，400万像素大视场成像
✭可进行深度制冷，ΔT > 110℃
Eagle 47-10 CCD相机
✭CCD传感器真空保护
✭高量子效率：QE>90%@ 525nm
✭极低的暗电流，可至0.0001e/p/s
✭采用E2V背照式传感器，100万像素大视场成像
✭可进行深度制冷，可达-80℃（水冷可达-90℃）
Falcon III EMCCD相机
✭EMCCD传感器真空冷却
✭高量子效率：QE>95%@ 575nm
✭极低的暗电流，可至0.001e/p/s@-70℃
✭采用背薄型EMCCD传感器，高达5000x EM增益
✭可进行深度制冷，可达-40℃（水冷可达-70℃）