光谱分析用CCD探测器热电制冷技术及暗噪声研究
电子耦合器件(CCD)探测器的采用,使得激光拉曼光谱技术获得了飞跃性的进步,能应用于气体、液体、固体等多种形态物质的化学成分的检测,成为一种通用检测技术。气体拉曼散射信号微弱,对气体的微量组分进行检测时,要求CCD探测器有较高的灵敏度。
CCD探测器对温度特别敏感,因此,如何有效地降低CCD温度来降低其暗电流噪声是提高CCD检测灵敏度的一个重要课题。降低CCD温度的通用做法是采用热电制冷技术进行制冷,CCD温度越低,其暗电流就越小。
本文采用热电制冷技术对CCD进行制冷。为提高热电制冷片(TEC)的制冷效率,分析了TEC的工作原理及传热特性,确认TEC冷、热端温差及散热能力是影响其工作性能关键因素。
针对这些因素设计了一套制冷系统:采用真空隔离的方法将TEC放置在真空环境下制冷,避免室内气体温度太低导致水蒸气凝结成而影响电路及电子器件正常工作;利用有限元分析软件ANSYS热分析模块模拟了散热结构的导热情况,并根据模拟结果对结构进行优化设计,得到了一套制冷性能优良的系统结构。基于所设计的结构,利用ANSYS中的计算流体动力学(FLOTRAN ...