制冷相机是一类通过制冷技术降低传感器温度以提升弱光成像性能的专业设备，科学级相机广泛应用于天文观测、科研成像、工业检测等对低噪声和高灵敏度要求严苛的领域。其核心原理是通过热电制冷（TEC）、液氮制冷或斯特林脉管制冷等技术，将探测器温度降至 - 50℃至 - 100℃以下，显著抑制暗电流噪声，从而实现长时间曝光下的高信噪比成像。

一、核心技术与分类

1. 制冷技术路径

· 热电制冷（TEC）：基于帕尔贴效应，通过半导体元件实现精准温控。

· 液氮制冷：利用液氮的超低温特性（-196℃），适用于需要极致低温的科学级相机。

· 斯特林脉管制冷：通过气体压缩膨胀实现高效制冷，适合卫星等对体积和功耗敏感的场景。

2. 探测器类型

· 冷 CCD：通过制冷减少热噪声，在荧光显微、化学发光等弱光场景中表现优异。

· 制冷型红外探测器：如 InGaAs 和 MCT 探测器，用于红外波段观测。

二、关键应用领域

1. 天文与空间观测

· 地基红外望远镜：如红外望远镜搭载的 深制冷短波红外相机，成功捕捉超新星 的光度变化，为早期宇宙研究提供关键数据。

· 卫星遥感：斯特林脉管制冷机为星载红外相机提供低温环境，科学级相机确保高分辨率红外成像。

2. 科研与医疗成像

· 显微观测：冷 CCD 相机在荧光显微镜中实现单分子荧光信号的低噪声采集（如某科研团队使用 16 位 CoaXPress 采集卡，配合制冷相机完成活体细胞钙信号的 500FPS 高速成像）。

· 医疗设备：在 DR、内窥镜系统中，制冷相机支持 DICOM 标准，确保医学图像的高保真传输与存档。

3. 工业检测与安防

· 缺陷检测：制冷型红外相机用于锂电池极片、汽车零部件的高速检测。

· 智能交通：外触发模式下，制冷相机与地感线圈联动，实现高速车辆的车牌识别（识别准确率超 99%）。

来源：DeepSeek