制冷ccd相机(制冷ccd相机结构图解)

1. 制冷ccd相机

指标参数

➢激光：

1. 532 nmTEM00 激光器，激光功率大于30mw, 拉曼低波数好于10cm-1;

2. 激光功率连续可调，步长小于0.1mw;

➢光谱仪与检测器系统

1. 拉曼频移范围：10 cm-1 ~ 6000cm-1;

2. 光谱仪系统：焦长不小于300nm;

3. 配置1800, 600和150刻线光栅全自动切换；

4. 正常测试条件光谱分辨率：优于1.6 cm-1；

5. 光谱重复性：优于0.02 cm-1；

6. 共聚焦高灵敏度：能清晰地观察到硅的四阶拉曼峰，其中硅的三阶拉曼峰（1440 cm-1）信噪比好于25:1。

7. 光谱检测器：一英尺大尺寸CCD，1650*200像素，制冷温度低于-60°C

8. XYZ全自动机械平台：XY最小步长100nm, Z轴最小步长10nm.

9. 配置10倍明场物镜，20倍明暗场物镜，50倍明暗场物镜，50倍长焦物镜，100倍物镜。

2. 制冷ccd相机结构图解

冷冻相机的工作原理：

1.

芯片内部会存在一种随温度升高而升高的噪声成分——暗电流。作为一种本底噪声,暗电流会累积在像素中,最后被相机读出呈现在图像上。

这类噪声来源是芯片制造工艺中的内部缺陷带来的,由于是异常产生的电子运动,所以温度越高粒子运动越剧烈,这类噪音发生的概率就越高,产生的实际效果就是暗电流越大。

所以当相机在不制冷的状态下长时间工作一段时间,必然会因为其能耗产生的热效应造成芯片的暗电流上升,降低图像的信噪比。

2.

另外还有一个重要的因素会造成暗电流对图像的影响——曝光时间。由于暗电流会随时间积累在像素中,可想而知曝光时间越长,电荷积累的就越多。所以对于一些极弱光需要长时间曝光拍摄的应用,制冷就显得格外重要。

常见的如EMCCD和深制冷的CCD都会用到多级半导体制冷甚至的液氮制冷,以达到-50℃以下的低温,这样极大程度上降低芯片的暗电流水平后,长时间曝光也可

3. 制冷ccd和单反的区别

这个问题我十年前就研究过。

先谈谈对人眼的目镜:固然显微镜物镜已经成了物体的实像，但这个实像还是非常小的。比如20X/0.75的物镜，物方理论分辨率是0.4um左右，放大20倍后也只有8um大小，而人眼分辨率最多0.1mm，自然力有不逮，所以加上目镜再做放大，并以平行光的形式入射人眼，使得人感觉似乎物体在遥远的地方如同远山般的效果，眼球放松而不容易疲劳。当然具体设计上还有很多讲究，此处不赘述。

相机目镜则不然，实际上可以直接把相机的CCD靶面直接放到物镜焦距处成像，但由于显微镜的结构限制，只好再转一下成像。区别在此。

简而言之，面对同是物镜出来的像，前者是形成平行光，后者是成像。

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@有限远

我觉得是否顾及相机画幅的大小其实不是最重要的。

显微镜最重要的参数是分辨率，视场小点问题不大，因此首先要顾及的是相机的CCD颗粒大小是否充分发挥显微物镜的分辨率能力。比如20X/0.75的物镜，物方理论分辨率是0.4um左右，放大20倍后也只有8um大小，根据那奎斯特采样率，CCD的颗粒大小理论上应该是4um。如果CCD颗粒大了，摄影目镜要考虑进一步的放大处理；如果CCD小于2um，是可以考虑做缩小放大倍数处理。但是CCD颗粒也不是越小越好，CCD颗粒太小噪声不容易，不利于弱光观测。一些深度制冷相机的CCD颗粒尺寸就很大，可以到10um的量级；有些普通相机的CCD颗粒就很小，可以做到2um-3um级别的尺寸，所以要具体分析。

至于是否考虑相机画幅，作为显微镜原厂是要考虑进行充分的优化整体性能，在看得清的前提下又要尽可能看的广。但至于还要上全幅相机，我看得到的比较少。我用过olympus和Leica的显微镜，基本上原厂都是用1/2和1/3英寸的CCD，科研级比如前面说的深度制冷CCD也是1/2英寸这个级别。一般说来，显微镜关键是看得清，如果没有广角拍摄的需求，直焦是足够满足使用要求了。

最后是像差校正问题，一般说来物镜近轴处自身会把像差纠正到接近理想的情况，直焦得出来效果足够大部分场合使用了，（这又回到了上面说的用小尺寸CCD的情况）。如果考虑目镜补偿问题，要做到尽善尽美，可以直接购买显微镜厂商的摄影目镜来做补充。

所以回到题主的问题上，真要设计一个摄影目镜要考虑许许多多的问题，甚至于要跟厂商联系，但厂商是否愿意配合告诉哪些像差要校正，校正到多少，估计是件非常困难的事情。

但最起码，目视目镜出来的是平行光，摄影目镜出来的是实像，光学设计的大思路没错，部分光学设计书籍也有这方面的介绍。

4. 制冷ccd 结构

主要看你的要求和准备的费用。一般显微镜选cmos摄像头就好了，现在有usb3.0的了，速度会快一些，荧光暗场之类的显微镜要选制冷的摄像头。

中学生物实验用的显微镜都是有限远校正的显微镜，成的实像是虚像，探测器是探测不到的。用无限远校正的显微镜，可以ccd成像。

5. 制冷ccd 格式

这个问题我十年前就研究过。

先谈谈对人眼的目镜:固然显微镜物镜已经成了物体的实像，但这个实像还是非常小的。比如20X/0.75的物镜，物方理论分辨率是0.4um左右，放大20倍后也只有8um大小，而人眼分辨率最多0.1mm，自然力有不逮，所以加上目镜再做放大，并以平行光的形式入射人眼，使得人感觉似乎物体在遥远的地方如同远山般的效果，眼球放松而不容易疲劳。当然具体设计上还有很多讲究，此处不赘述。

相机目镜则不然，实际上可以直接把相机的CCD靶面直接放到物镜焦距处成像，但由于显微镜的结构限制，只好再转一下成像。区别在此。

简而言之，面对同是物镜出来的像，前者是形成平行光，后者是成像。

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@有限远

我觉得是否顾及相机画幅的大小其实不是最重要的。

显微镜最重要的参数是分辨率，视场小点问题不大，因此首先要顾及的是相机的CCD颗粒大小是否充分发挥显微物镜的分辨率能力。比如20X/0.75的物镜，物方理论分辨率是0.4um左右，放大20倍后也只有8um大小，根据那奎斯特采样率，CCD的颗粒大小理论上应该是4um。如果CCD颗粒大了，摄影目镜要考虑进一步的放大处理；如果CCD小于2um，是可以考虑做缩小放大倍数处理。但是CCD颗粒也不是越小越好，CCD颗粒太小噪声不容易，不利于弱光观测。一些深度制冷相机的CCD颗粒尺寸就很大，可以到10um的量级；有些普通相机的CCD颗粒就很小，可以做到2um-3um级别的尺寸，所以要具体分析。

至于是否考虑相机画幅，作为显微镜原厂是要考虑进行充分的优化整体性能，在看得清的前提下又要尽可能看的广。但至于还要上全幅相机，我看得到的比较少。我用过olympus和Leica的显微镜，基本上原厂都是用1/2和1/3英寸的CCD，科研级比如前面说的深度制冷CCD也是1/2英寸这个级别。一般说来，显微镜关键是看得清，如果没有广角拍摄的需求，直焦是足够满足使用要求了。

最后是像差校正问题，一般说来物镜近轴处自身会把像差纠正到接近理想的情况，直焦得出来效果足够大部分场合使用了，（这又回到了上面说的用小尺寸CCD的情况）。如果考虑目镜补偿问题，要做到尽善尽美，可以直接购买显微镜厂商的摄影目镜来做补充。

所以回到题主的问题上，真要设计一个摄影目镜要考虑许许多多的问题，甚至于要跟厂商联系，但厂商是否愿意配合告诉哪些像差要校正，校正到多少，估计是件非常困难的事情。

但最起码，目视目镜出来的是平行光，摄影目镜出来的是实像，光学设计的大思路没错，部分光学设计书籍也有这方面的介绍。