电子倍增CCD相机制冷绝热设计

发布时间：2021-01-11 12:58

　　对电子倍增CCD（EMCCD）相机制冷的必要性以及热电制冷器（TEC）的特点进行了说明,阐述了真空绝热的优势,分析了真空绝热失效条件,提出了真空绝热的难点及真空保持方案,分析了相机芯片发挥其性能所需的制冷温度,对制冷相机漏热途径进行了分析,计算了克服漏热所需的制冷功率,并设计了制冷绝热方案,对相机进行了稳态热分析建模,将多级热电制冷器进行了参数化转化并将其带入模型边界中,经过迭代拟合得到了相机杜瓦及芯片温度分布,分析了绝热制冷方案的可行性。 

【文章来源】：低温工程. 2020,(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

相机杜瓦结构示意图

相机芯片采用某公司生产的CCD201-20,此款EMCCD单片功耗最高为50 mW,在200—210 K温度区间其暗电流与温度之间的关系如图2所示(源于产品手册);在制冷温度低于210 K时,单个像元暗电流小于2.08电子每小时,当制冷温度进一步降低时,暗电流会有所降低,但降低的速率也在减小,为满足大部分应用场景,制冷温区预选为200—210 K。3.2 制冷功率预算与TEC选型

由表1可知相机所需制冷功率为0.860 3 W,Marlow公司的SP2394系列的四级TEC特性曲线如图3所示(源于产品手册),在预选温区内有1 W左右制冷功率,在热端散热良好的情况下能够满足使用要求。4 建模与仿真分析

【参考文献】：
期刊论文
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[3]多级热电制冷器的数值模拟与实验研究[J]. 赵举,陈曦.  制冷学报. 2014(02)
[4]光电光窗的封接技术[J]. 李成涛,沈卓身.  半导体技术. 2008(02)
[5]基于液体循环冷却的温差半导体的研究[J]. 魏宏玲,章秋宝.  工程设计学报. 2005(05)

博士论文
[1]EMCCD相机致冷技术研究[D]. 何凯.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015



本文编号：2970810