最近捡到一个冷冻CCD相机,这里对它进行拆解,来了解一些内部结构。

所谓冷冻CCD相机,就是使用低噪声CCD传感器,并利用TEC制冷器降低CCD的工作温度,使得CCD的暗电流(热噪声)大幅度下降,从而可以适合弱光摄影用途,例如天文摄影,X光增感屏摄影,生物荧光显微镜拍摄,以及其他需要长时间曝光的场合。
本次拆解的是Vosskuhler COOL-1300HD冷冻CCD相机,德国企业制造的产品,其手册列出的关键参数如下。从特性参数里可以看到CCD的工作温度约-20摄氏度。

相机整体基本上是一个圆柱形,这是镜头螺口一侧,这个东西体积不大但重量不轻,大约有2kg

侧面的铭牌,可以看出这个相机是2003年生产的

相机后部,控制和数字图像输出接口,以及一些指示灯。IOD,FOUT,EXP指示相机的拍摄和曝光状态,ST应该是调节恒温电路工作温度的。>250k指示灯提示CCD温度高于-20度,制冷正常工作时该指示灯会熄灭

侧面的散热风扇

拆开底盖,分离接口板和CCD驱动板

接口板的背面

接口板正面

该相机实际上是利用的CCD-1300非制冷相机的电路板,因此内部多了一些飞线,直接加上了制冷相关的功能,比如这个指示灯

继续向下看是CCD驱动板

拆掉风扇,从侧面伸进去撬棒,把CCD驱动板顶起来就可以分离下来

分离CCD驱动板,这里的插针直接连接到CCD上,全部是气密结构的

CCD驱动板正面

CCD驱动板背面

这个时候就可以抽出CCD和制冷组件了,这是整体的样子,夹在中间的是TEC制冷器控制板

前面的玻璃窗口,直接依靠前壳压在这里,保持腔体内干燥,防止结露

侧面,前面散热片部分是一种比较硬的金属,外表面镀金。我认为有可能是可伐合金的(因为需要做气密连接)。后面是散热片部分纯铜的

CCD的连接器,以及拧下这四个螺丝就可以分离纯铜部分的散热片

分离散热片,可以看到TEC驱动电路了

厚实的散热片

TEC和温度传感器的连接同样是通过气密引脚从腔体侧面连接到板子上

腔体一侧还有一个抽气管,顶部涂胶水的螺丝是一个阀门。应该可以把腔体内部抽真空

TEC和温度传感器的引脚

将引脚解焊,分离TEC控制板

剩下的就是金光闪闪的腔体部分,整体都做了镀金处理,应该是提高表面反射率,降低热损耗的

环状的TEC驱动电路


正面


背面



CCD部分,CCD靠两个螺丝紧固在导热板上,并使用两块PCB把引脚延长到底部的连接器上

CCD和延长板

CCD是SONY ICX085,同系列性能最好的是ICX285,也广泛的用于冷冻CCD相机上

CCD延长板,以及奇怪的走线。关于这些走线,我的朋友认为有可能是增加热阻的,或者降低应力的,防止在频繁的温度交替下走线被拉断

拆掉CCD以后腔体内部的样子,蓝线是温度传感器

由于导热板,TEC制冷器均是导热硅胶粘接的,非常紧密,无法再分开了。因此只能从侧面看一看,其中包括了温度传感器,以及两级TEC制冷器用于增大温差


~完,感谢阅读~

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