جهاز اقتران الشحنات

يتأثر التصوير العلمي باستخدام أجهزة استشعار CCD بشكل جوهري بالتأثيرات الحرارية. فتتطلب عملية التقاط الإشارات الضوئية الضعيفة أوقات تعريض طويلة، بينما يتراكم التيار المظلم الناتج حراريًّا في الوقت نفسه، مما يؤدي إلى:

١. ارتفاع مستوى الضوضاء

٢. انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)

٣. ضيق مدى الديناميكية

٤. ضعف قابلية التكرار في عمليات المعايرة والقياسات

خفض وتحقيق الاستقرار في درجة حرارة تشغيل جهاز التصوير بالكثافة المُشحونة (CCD) هو أكثر الطرق فعاليةً لقمع هذه القيود.

وبالتحكم النشط في درجة حرارة جهاز التصوير بالكثافة المُشحونة (CCD) ضمن النطاق من -30°م إلى -100°م، يوفّر التبريد بواسطة عنصر بيلتيير (TEC) تحسينات ملموسة وقابلة للتكرار في الأداء:

١. خفض التيار المظلم بمقدار ١٠٠–١٠٠٠ ضعف مقارنةً بدرجة حرارة الغرفة

٢. زيادة نسبة الإشارة إلى الضجيج (SNR) من حوالي ١٠:١ إلى أكثر من ١٠٠٠:١

٣. توسيع المدى الديناميكي من ١٢ بت إلى ١٦ بت أو أعلى

٤. تمديد زمن التعرض من دقائق إلى ساعات

٥. استقرار عامل التكبير والخطية وخصائص الحقل المظلم مع مرور الزمن

١. تصميم إلكتروني صلب (Solid-state) بدون أجزاء متحركة → موثوقية طويلة الأمد

٢. تشغيل خالٍ تمامًا من الاهتزازات → لا ضبابية في الصورة ولا اضطراب ميكانيكي

٣. تحكم فائق الدقة في درجة الحرارة (±٠٫٠١°م نموذجي) → استقرار في الاستجابة الكهروضوئية

٤. شكل عامل مدمج صغير الحجم → يدعم التصغير

٥. توازن في التكلفة واستهلاك الطاقة وتكاليف الصيانة مقارنةً بالبدائل الكريوجينية

تمثل النماذج التالية نماذج عناصر حرارية كهربائية (TEC) متعددة المراحل، وهي نماذج شائعة الاستخدام في تطبيقات أجهزة استشعار CCD. وتُقدَّم هذه النماذج لأغراض الإشارة والمقارنة فقط، وليست قائمةً كاملةً بالمنتجات.