制冷相機(jī)的原理和方式

在使用不同熒光顯微鏡可以顯微成像時(shí)常常會(huì)用到制冷相機(jī)（冷CCD），那么制冷相機(jī)是什么問(wèn)題原因分析需要通過(guò)制冷？以及制冷有哪些教學(xué)方式呢？

首先，相機(jī)的冷卻主要用于芯片的冷卻，為了使芯片工作在0 ℃ 以下，通常在芯片電路板的背面添加由半導(dǎo)體材料制成的冷卻板(由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體制成的熱電偶)。金相顯微鏡電腦型金相顯微鏡或是數(shù)碼金相顯微鏡是將光學(xué)顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)**地結(jié)合在一起而開(kāi)發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品，可以在計(jì)算機(jī)上很方便地觀察金相圖像，從而對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析，評(píng)級(jí)等以及對(duì)圖片進(jìn)行輸出、打印。工業(yè)視頻顯微鏡將傳統(tǒng)的顯微鏡與攝像系統(tǒng),顯示器或者電腦相結(jié)合,達(dá)到對(duì)被測(cè)物體的放大觀察的目的。體視顯微鏡指從不同角度觀察物體,使雙眼引起立體感覺(jué)的雙目顯微鏡。 利用珀?duì)柼?yīng)，當(dāng)直流電源施加到冷卻芯片時(shí)，芯片附近的一端將主動(dòng)冷卻，將熱能傳遞到另一端以散熱。 利用該原理，照相機(jī)的芯片溫度可以降低20-40 °。 C.或甚至更高（取決于冷卻板的熱電偶級(jí)數(shù)和負(fù)載電流的大?。?。

1)芯片內(nèi)部有一個(gè)叫做暗電流的噪聲分量，隨著溫度的升高而增大。作為背景噪聲，暗電流以像素形式累積，*終被攝像機(jī)讀出并顯示在圖像上。這種噪聲是由芯片制造過(guò)程中的內(nèi)部缺陷引起的，因?yàn)樗欠闯５碾娮舆\(yùn)動(dòng)，溫度越高，粒子的運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈，發(fā)生這種噪聲的概率就越高，實(shí)際效果是暗電流越大。所以當(dāng)相機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于非制冷狀態(tài)時(shí)，由于其熱效應(yīng)造成芯片暗電流上升，降低了圖像的信噪比。

2)還有一個(gè)重要因素會(huì)引起暗電流對(duì)圖像的影響——曝光時(shí)間。由于暗電流會(huì)隨著時(shí)間在像素中積累，可以想象曝光時(shí)間越長(zhǎng)，積累的電荷越多。因此，對(duì)于一些極弱光線需要長(zhǎng)時(shí)間曝光的應(yīng)用，制冷顯得尤為重要。常見(jiàn)的CCD，如EMCCD、深冷CCD，會(huì)采用多級(jí)半導(dǎo)體制冷甚至液氮制冷，達(dá)到-50℃以下的低溫，這樣在芯片暗電流水平大幅降低后，長(zhǎng)時(shí)間曝光后也可以高枕無(wú)憂。

在拍攝熒光顯微鏡由于我們整個(gè)視場(chǎng)沒(méi)有被熒光激發(fā)的情況下是全黑，并且企業(yè)如果一個(gè)熒光具有非常微弱的情況下，那么教師就需要長(zhǎng)時(shí)間的曝光來(lái)獲取暗處的圖像，因此會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題很多的所謂暗電流，也就是噪點(diǎn)，會(huì)很影響以及圖像的成像發(fā)展質(zhì)量，所以需要通過(guò)中國(guó)制冷這種教學(xué)方式，降低學(xué)習(xí)圖像的信噪比。

制冷的方式有兩種：

1. 空氣冷卻裝置由散熱翅片和其后面的風(fēng)扇組成，金屬散熱翅片與熱端緊密相連，以傳導(dǎo)熱量，增加與空氣的熱交換面積，風(fēng)扇的作用是將外界空氣吸入散熱翅片熱交換。 并且交換的熱空氣通過(guò)空氣出口排出。

2.水冷卻是通過(guò)外部水循環(huán)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。冷卻管設(shè)計(jì)在攝像機(jī)熱端表面和散熱器內(nèi)，冷卻水通過(guò)身體表面的兩個(gè)進(jìn)出口與外循環(huán)水機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)熱交換。

綜上所述，制冷相機(jī)作為熒光顯微鏡的成像系統(tǒng)，在作為熒光顯微鏡使用時(shí)，可以有效降低長(zhǎng)時(shí)間曝光產(chǎn)生的噪聲，非常適合熒光顯微鏡觀察和圖像拍攝。