CCD芯片热电制冷的非稳态传热研究

针对散热受限热电制冷系统中温度非稳态变化过程,建立了一个简单的分析模型,基于该模型对CCD芯片热电制冷进行了仿真分析和实验研究。仿真和实验结果均表明:在散热受限条件下,热电制冷系统的热传过程长时间处于非稳态;存在一个最优制冷电流Imax,当Ic<Imax时,增大Ic可以提高制冷效果;反之,则不然。电流越大,芯片温度非稳态变化就越快。当制冷量小于热负载,芯片从被制冷转为被加热。热沉散热能力越强,制冷效果越好。

CCD芯片热电制冷系统的非稳态性能分析

随着电子设备不断向小型化、集成化发展,热电制冷技术作为一种有效的主动冷却方法被广泛用于重要部件的温度控制。为了获得最佳的制冷效果,文中针对散热受限条件下的CCD芯片热电制冷系统非稳态过程,建立了一个数值分析模型。分析结果表明:在散热受限时,热电制冷系统的传热过程长时间处于非稳态过程;在不超过最大制冷电流的条件下,增大制冷电流可以提高制冷效果,但是大的制冷电流可能出现温度回升的现象;虽然热端散热能力的提高可以改善制冷效果,但是存在一个极限值,这与热电制冷器(TEC)的优值系数有关;当系统载荷发生变化时,合理改变制冷电流和热端散热能力可以提高系统的温度稳定性,其中制冷电流对系统温度稳定性的影响更大。

制冷双CCD采集系统在SPR成像中的应用

SPR双分差动干涉成像检测法既可实现高通量,又可提高折射率分辨率,能满足蛋白质组学和药物发现与开发的迫切需要。然而,如何高灵敏度获取干涉图像信号却是面临的技术难题。展示了一种制冷双CCD同时曝光采集系统,可同时采集2帧相位差为180°的干涉图像,解算后得到反映传感表面上发生生物分子相互作用时引起的折射率变化分布,经解析得到生物分子的特征参数。制冷CCD使暗电流噪声显著减小,有效提高检测分辨率;利用FPGA产生CCD控制信号,保证双CCD同时曝光,避免分时采集中光源光强波动引起的误差。以盐水为试剂,对系统的分辨率进行了检测,实验结果表明,该采集系统具有低噪声,无相移误差及效率高等优点,使SPR检测系统的分辨率达到2×10-6 RIU,满足了要求。

一种基于相关处理的制冷CCD系统噪声评估方法

通过对CCD成像系统的噪声分析,从相关检测理论出发,提出制冷CCD成像系统噪声测量方法,该方法只需要对同一景物连续拍摄两帧图像就可快速计算出成像系统的噪声,可以实现对成像系统噪声的连续实时测量.测量结果表明:相关噪声测量方法可以克服或减小环境影响,测量过程简便易进行,有望成为光电成像系统,特别是制冷CCD成像系统噪声测量的有效方法.

用ISD017AP型CCD研制高性能慢扫描相机

介绍了科学级制冷 ＣＣＤ器件 ＩＳＤ０１７ＡＰ的主要性能、结构及管脚，设计了构成相机的制冷电路与驱动时钟电路，对相机的暗电流和光响应不一致性进行了分析和校正。并介绍了其在高质量射线数字成像检测中的应用。

空间天文望远镜主动制冷焦面结构设计、分析与热实验

对某天文卫星的可见光望远镜载荷CCD焦面工作温度需求进行了分析计算。为满足CCD焦面-65℃的工作温度需求,设计了主动制冷焦面结构。采用有限元方法分析了工作温度下热电制冷器和导热胶产生的热应力,结果表明热电制冷器最大应力为14 Mpa,导热胶最大剪切应力为1.2 Mpa,均处于许用安全应力内。研制的焦面组件模拟件顺利通过了真空热试验,验证了焦面组件的制冷性能与安全性。

一种数字荧光显微系统及其在单粒子追踪实验中的应用

为实现对活细胞表面受体的追踪 ,我们在制冷 CCD的基础上研制了一套高性能数字荧光显微系统。利用这套系统和经过我们改善的单粒子追踪 (SPT)技术 ,根据受体荧光图象呈二维高斯分布的特性 ,使每幅图象中受体位置的匹配精度达到了 2 5nm。经改善的 SPT技术不但可以精确测量受体的光强 ,而且还可以提供高时间分辨力。本系统和方法为单个活细胞显微图象的检测和分析奠定了较好基础。