短波红外相机制冷温度的5个等级

一、短波红外相机制冷的重要性

信噪比是表征短波红外相机的成像的重要参数，如下。

短波红外相机芯片采用InGaAs材料，其暗电流典型值可达18.75 ke⁻/pixel/s，相较之下，硅基探测器在常温下的暗电流仅为40 e⁻/pixel/s左右。因此，短波红外相机的信噪比（SNR）在很大程度上受暗电流水平主导。通过制冷降低芯片温度可有效抑制暗电流，所以短波相机的制冷温度大致可作为其最高SNR的参考指标。基于此，我将短波红外相机的制冷温度划分为室温20℃、 -10℃、 -20℃、 -50℃、 -100℃五个等级，并针对每个等级列出代表性产品。

二、制冷温度等级

2.1、室温20℃（非制冷）

探测器温度随环境温度变化，无内置制冷模块。该类相机体积最小、功耗低、价格最低、集成简单，但暗电流值最高，且随温度变化明显，仅适合光照充足、高速流水线等基础工业场景，无法满足弱光和精密检测需求。

代表产品有：

2.2、-10℃浅制冷

采用单级TEC制冷技术，可稳定将探测器温度降至-10℃。-10℃的制冷小幅压制暗电流，相机结构简单，功耗较低，兼顾成本与低噪声。多用于食品分选、农产品分拣、多数工业视觉应用。

代表产品有：

2.3、-20℃标准制冷

-20℃是目前短波红外相机市场的通用标准制冷档位，依托成熟的双级TEC制冷技术，温控稳定，在设备体积、功耗、成像性能之间实现最优平衡。适配绝大多数半导体检测、激光分析、高光谱成像、实验室弱光成像需求。

代表产品有：

2.4、-50℃深度制冷

采用真空封装腔体和多级TEC深度制冷架构，可稳定维持-50℃超低温工作状态。探测器暗电流被极致抑制，支持秒级长时间曝光，能够精准捕捉微弱光信号。该档位是高端科研场景的核心选型，广泛用于荧光成像、拉曼光谱检测、显微精密检测、生物组织成像等高精度领域。

代表产品有：

2.5、-100℃极深制冷

该类型相机采用液氮或斯特林机械制冷技术，可将探测器温度降至-100℃及以下，达到行业极致降噪水平，可实现极弱光子计数成像，曝光时间可长达数小时。该类设备成像精度顶尖，但体积大、功耗高、维护成本高，适配天文观测、尖端精密光谱测量、超长时间曝光光谱分析等场景。

代表产品有：