摄像机传感器外壳-为什么他们很重要?

在这篇文章中，显微镜相机专家Alan Mullan博士回答了关于科学相机使用的不同类型的相机传感器外壳以及它们如何影响相机性能和寿命的问题。

图1:Andor Sona相机具有紫外线^TM永久真空密封，长期可靠，深度冷却。

1.为什么传感器是封闭的?

用于科学相机的传感器非常脆弱，很容易因物理操作和机械损坏而损坏。此外，随着时间的推移，水分、碳氢化合物或其他气体污染物都可能降低性能。因此，相机制造商需要保护传感器不受外部环境的影响。对于大多数相机来说，都有一个摄像头窗口，这样光线就可以通过传感器，而灰尘和其他污染物则不能通过。然而，很难确定传感器是如何密封在这个外壳或腔内的，以及这对相机的性能和寿命有什么意义。

2.科学相机中的传感器是如何密封的?

通常有两种主要的技术。”back-filled“而且”真空”。背面相机是最常见的类型。这种方法可以在小型紧凑型入门级相机上找到，直到最新的背光相机sCMOS相机以及其他高端科学相机。真空密封外壳是一种技术上更困难的技术，因此实施成本高，所以它被发现的频率较低。它通常只在需要长期可靠性和最高灵敏度或深度冷却的高性能相机上使用。

3.什么是背负式相机?

回填式外壳是指将传感器腔室回填气体。通常术语回填可能不被使用，他们将只是被称为一个“密封”的附件。背充式相机的腔室充满惰性干燥气体，如氮气或氩气。一旦空气被泵出，并被用于“回填”的正压气体所取代，传感器腔室将被密封。o形密封圈用于保持气体和空气，水分和其他污染物。这意味着您可以避免空气中的水分和其他有机污染物降低传感器性能。

图2:对于回填式相机，传感器外壳被抽真空，充满干燥的惰性气体，并使用o形圈密封，如图所示。

4.安多相机采用什么回填技术?

目前的产品组合的例子是Andor Zyla系列(Zyla 4.2 PLUS而且Zyla 5.5)及安多远地点相机(Alta和Aspen)使用回填技术。Zyla和Alta和Aspen型号的密封传感器外壳保修三年。

5.反填充相机有什么缺点吗?

这种方法的主要缺点是密封是由压缩的o形环形成的，因此它不是像真空技术那样的永久密封。随着时间的推移，气体将泄漏过o形密封圈，并被充满水分的空气所取代。当这种情况发生时，会在相机窗口内部形成凝结。这种凝结可以在图像和视觉检查相机窗口中观察到。您可能还会注意到图像中的噪声下限较高。如果传感器上凝结，水珠会导致短路，最终损坏传感器。因此，如果发现凝结，请停止使用相机，并联系您的支持代表以获得进一步指导。

6.什么是真空密封相机?

图3:UltraVac™-安多专有的永久真空技术。

真空外壳为传感器提供了延长使用寿命的终极保护。UltraVac™是安多公司专有的永久真空外壳技术。UltraVac采用永久密封，因此没有o形环泄漏。它已经在Andor iXon EMCCD, Newton, iDus, iKon和最新的设备上使用，证明了可靠性Sona和Marana背光sCMOS．在过去的20年里，UltraVac™技术已应用于1000台安多相机。

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7.除了长期可靠性，真空技术还有其他优点或缺点吗?

图4:CCD模型的深度冷却可以帮助减少暗电流，甚至在-70°C和-95°C之间降低噪声底。UltraVacTM确保了尽可能深的冷却和最低的传感器噪音地板可以达到。

除了为传感器提供长期保护外，真空外壳还有其他一些好处。UltraVac™能够进行更深的冷却，这意味着当需要长时间暴露时，暗电流可以减少到最小。

当传感器冷却时，热像素和其他像素瑕疵也会减少，这意味着整体图像质量可以提高。这可能与sCMOS相机特别相关，因为这些相机与CCD相比，像素之间的变化更高。

图5:冷却sCMOS传感器可以减少暗电流以及减少瑕疵的影响

真空技术需要生产设施、设备和复杂的工艺才能在相机中实现，这意味着相关成本高于回填外壳。然而，UltraVac™工艺是我们在Andor的许多相机平台的关键部分，因此，通过使用该工艺生产的相机数量，我们将成本降至最低。

8.安多相机采用什么真空密封技术?

使用UltraVac™技术的摄像机包括iXon Ultra和Life、iKon系列(iKon-M，iKon-L而且iKon-XL)、Newton、Idus、iVac和Neo。新的背光照明sCMOS Sona和Marana模型还具有UltraVac™技术。这些相机的一些变体用于高能量应用，可能是开放的，因此，在这些情况下，相机可以直接安装到真空室。bob综合app官网登录

9.当将传感器封装在密封腔中时，还有哪些考虑因素?

传感器在运行过程中产生热量，如果不移除，我们将看到暗电流和高噪声底。因此，需要一个冷却系统来去除这些热量，这对于低光应用和长时间曝光变得更加重要。bob综合app官网登录对于大多数科学相机，传感器将耦合到热电冷却器或被动式冷却器组件，以实现紧凑的设计。因此，传感器的热量可以通过风扇的风冷或冷水机的水冷来从相机中去除。传感器还需要导线穿过传感器外壳另一侧的电子板，以便传感器本身发出的信号可以进行放大或处理，从而显示图像。摄像头窗口也很重要，因为这将有自己的传输效率配置文件。摄像机窗口将选择最佳传输效率，以适应传感器和摄像机将用于的应用程序。了解更多关于摄像头窗口的信息点击这里．

10.如果你的回填相机需要重新填充，你应该怎么做?

相机回填或真空将有一个保修期，将涵盖任何故障在这段时间。相机封条的保修期可以与相机的其他部分单独规定。如果密封件在保修期外失效，相机将需要维修，费用由客户承担。因此，重要的是要意识到这一点，这是任何相机的正常生活的一部分。

客户支持信息，包括回填式和真空传感器外壳技术相机的保修信息，可在https://andor.oxinst.com/support/