CCD成像傳感器廣泛應(yīng)用于成像應(yīng)用，其能夠獲得高（空間）分辨率和高靈敏度的量化圖像。高含量篩選（HCS）、基因組測(cè)序、FRET / FRAP / TIRF等應(yīng)用使用的就是這種最高性能的成像設(shè)備，其傳感器像素可達(dá)百萬，峰值量子效率（QE）接近100%，讀取噪聲下限為2個(gè)電子均方根或更少，可以滿足客戶極其靈敏的成像要求。
同時(shí)，還有一些關(guān)于弱信號(hào)探測(cè)的應(yīng)用，包括生物發(fā)光、天文成像和熒光顯微鏡成像等應(yīng)用。這些應(yīng)用不但需要使用高靈敏度的器件，而且需要CCD相機(jī)同時(shí)具備長積分（曝光）時(shí)間探測(cè)和Binning模式（芯片上像元電荷合并），以實(shí)現(xiàn)弱信號(hào)探測(cè)。對(duì)于這些類型的應(yīng)用，CCD傳感器就必須進(jìn)行深度冷卻，以減少與暗信號(hào)相關(guān)的噪聲成分。
英國Raptor公司是一家總部位于北愛爾蘭的高科技公司，其所設(shè)計(jì)制造的深度制冷CCD相機(jī)，擁有真空封裝和制冷技術(shù)，是目前靈敏的科學(xué)級(jí)CCD相機(jī)之一。
為什么要冷卻CCD傳感器：
非常顯著的結(jié)果就是提高了相機(jī)/成像系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量，其原因就是下面這兩個(gè)主要效應(yīng)的減少：①每個(gè)像素的暗信號(hào)；②傳感器陣列內(nèi)噪點(diǎn)（缺陷）的影響。
簡單地比較下面各組圖中的兩幅圖像，我們可以定性地看到冷卻CCD傳感器所產(chǎn)生的圖像質(zhì)量改善：
圖1顯示了冷卻CCD傳感器后圖像質(zhì)量的提高（這兩幅圖像為相機(jī)使用相同的鏡頭配置和曝光時(shí)間（10秒）所獲得的，只有溫度不同，剖面圖顯示為兩個(gè)圖像虛線的位置）。
圖2為10秒曝光下的暗圖像，突出了由于CCD傳感器冷卻而導(dǎo)致的暗信號(hào)和噪點(diǎn)的減少，改變的采集參數(shù)是CCD溫度。
圖3是在CCD溫度為-60°C和-90°C時(shí)，先進(jìn)行亮場(chǎng)拍攝后，再關(guān)閉快門進(jìn)行長時(shí)間曝光拍攝的暗圖像。(測(cè)試先拍攝一張明亮圖像，其最大信號(hào)水平近似等于像素滿阱，緊接著關(guān)閉快門拍攝一張長曝光時(shí)間的暗圖像。在拍攝暗圖像時(shí)，之前亮場(chǎng)拍攝時(shí)勢(shì)阱中的殘留電荷會(huì)隨時(shí)間慢慢釋放，生成殘余圖像。但隨著溫度降低，會(huì)抑制殘留電荷的釋放，也就不會(huì)出現(xiàn)殘余圖像。所以Raptor的名稱和標(biāo)志在-60°C下拍攝的圖像中清晰可見，而在-90°C的圖像中卻幾乎看不見。)
西安立鼎光電是Raptor公司中國區(qū)的代理商，負(fù)責(zé)該公司EMCCD相機(jī)、CCD相機(jī)、深度制冷短波紅外相機(jī)及X射線等產(chǎn)品在中國的市場(chǎng)推廣和技術(shù)支持。以下為Raptor的幾款深度制冷的CCD相機(jī)，性能優(yōu)異，可提供樣機(jī)測(cè)試。
Eagle 42-40 CCD相機(jī)
?CCD傳感器真空保護(hù)
?高量子效率：QE>90%@ 525nm
?極低的暗電流，可至0.0001e/p/s
?采用E2V背照式傳感器，400萬像素大視場(chǎng)成像
?可進(jìn)行深度制冷，ΔT > 110℃
Eagle 47-10 CCD相機(jī)
?CCD傳感器真空保護(hù)
?高量子效率：QE>90%@ 525nm
?極低的暗電流，可至0.0001e/p/s
?采用E2V背照式傳感器，100萬像素大視場(chǎng)成像
?可進(jìn)行深度制冷，可達(dá)-80℃（水冷可達(dá)-90℃）
Falcon III EMCCD相機(jī)
?EMCCD傳感器真空冷卻
?高量子效率：QE>95%@ 575nm
?極低的暗電流，可至0.001e/p/s@-70℃
?采用背薄型EMCCD傳感器，高達(dá)5000x EM增益
?可進(jìn)行深度制冷，可達(dá)-40℃（水冷可達(dá)-70℃）
