CCD

Việc chụp ảnh bằng CCD ở cấp độ khoa học về bản chất bị giới hạn bởi các hiệu ứng nhiệt. Thời gian phơi sáng dài là cần thiết để thu nhận các tín hiệu quang học yếu, nhưng dòng tối do nhiệt sinh ra đồng thời cũng tích lũy, dẫn đến:

1. Mức nhiễu nền tăng cao

2. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) giảm

3. Dải động bị hạn chế

4. Độ lặp lại kém trong hiệu chuẩn và đo đạc

Giảm và ổn định nhiệt độ hoạt động của CCD là cách hiệu quả nhất để kiềm chế những hạn chế này.

Bằng cách chủ động điều khiển nhiệt độ CCD trong khoảng từ -30℃ đến -100℃, làm mát bằng bộ làm lạnh nhiệt điện (TEC) mang lại những cải thiện hiệu năng rõ rệt và có thể lặp lại:

1. Dòng tối giảm từ 100–1000 lần so với nhiệt độ phòng

2. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tăng từ khoảng 10:1 lên trên 1000:1

3. Dải động mở rộng từ 12 bit lên 16 bit hoặc cao hơn

4. Thời gian phơi sáng kéo dài từ vài phút lên tới vài giờ

5. Độ khuếch đại, tính tuyến tính và đặc tính trường tối ổn định theo thời gian

1. Thiết kế bán dẫn, không có bộ phận chuyển động → độ tin cậy dài hạn

2. Hoạt động không rung → không làm mờ ảnh hay gây nhiễu cơ học

3. Kiểm soát nhiệt độ cực kỳ chính xác (±0,01℃ điển hình) → đáp ứng quang-điện ổn định

4. Yếu tố hình dáng nhỏ gọn, tích hợp đầu camera → hỗ trợ thu nhỏ kích thước

5. Chi phí, mức tiêu thụ điện năng và chi phí bảo trì cân bằng so với các giải pháp làm lạnh bằng nitơ lỏng

Các mô hình sau đây đại diện cho các mô hình TEC nhiều cấp điển hình, thường được sử dụng trong các ứng dụng CCD. Chúng chỉ được cung cấp nhằm mục đích tham khảo và so sánh, chứ không phải là danh sách sản phẩm đầy đủ.