Andor iKon-M 934 CCD相机在弱光成像领域，如天文学观测、生物发光研究、量子物理实验等，对相机的灵敏度、控噪能力与光谱适配性要求极高。Andor iKon-M 934 作为100万像素深冷CCD相机，凭借-100℃深度热电冷却、超95%量子效率及多传感器选项，成为该领域的理想工具。它支持多速率读出与裁剪传感器模式，适配系外行星探测、玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）观测、植物生物钟研究等场景。本文将结合文档介绍其核心特性、应用场景，再解析测试原理，全面展现Andor iKon-M 934 CCD相机的技术价值。

Andor iKon-M 934 CCD相机是Andor公司专为高灵敏度弱光成像设计的科学级设备，核心定位为长时间曝光与宽波段检测场景，采用1024×1024（100万像素）背照式传感器，像素尺寸13×13μm，有效成像区域13.3×13.3mm，100%填充因子，平衡分辨率与成像效率。设备搭载先进热电（TE）冷却系统，空气冷却下最低达-80℃，配合冷却液循环器可降至-95℃，使用10℃冷却液（流量0.75l/min）时能实现-100℃深度冷却，结合UltraVac™永久真空技术（无O型圈密封，先进洁净室组装），长期维持真空完整性与冷却性能，大幅降低暗电流，适配数小时的弱光曝光实验。

 

Andor iKon-M 934 CCD相机提供三种核心类型：BV传感器（背照式，可见光优化），峰值量子效率（QE）超90%，适配可见光波段弱光成像；BU2传感器（背照式，紫外增强），250nm波段优化增透膜，适合紫外区域检测（如紫外荧光成像）；BEX2-DD传感器（背照式深耗尽型，带条纹抑制与双增透膜），覆盖紫外-近红外宽波段（200-1200nm），近红外波段QE优化且抑制干涉条纹（etaloning），阱深提升至130,000 e⁻，适配跨波段研究（如BEC观测、近红外生物发光）。三款传感器有效区域像素阱深基础值为100,000 e⁻，满足不同信号强度需求。
 

Andor iKon-M 934 CCD相机支持0.05-5 MHz四档读出速率，读出噪声随速率变化：0.05 MHz低速率下，高灵敏度输出端读出噪声仅2.9 e⁻（BV/BU2）、3.3 e⁻（BEX2-DD），适合弱光信号捕捉；5 MHz速率（仅对焦/可视化模式）下，读出噪声增至18.0 e⁻（BV/BU2）、13.6 e⁻（BEX2-DD），用于快速预览。设备线性度优于99%，16位数字化处理确保信号定量准确；帧速率灵活，全帧模式下最高4.4 fps（5 MHz），子阵列或合并模式下速率提升（如16×16合并时达111.5 fps），支持裁剪传感器模式，实现亚毫秒级时间分辨率，适配动态弱光过程。

 

天文学中，BEX2-DD传感器的宽波段QE与低噪声，可捕捉系外行星凌日信号；生物发光/化学发光领域，-100℃深冷与低暗电流，适合植物（如拟南芥）生物钟的长时间生物发光时序成像；BEC研究中，BEX2-DD传感器的近红外优化与快速垂直时钟速度（4.25-64.25μs软件可选），能清晰成像超冷费米子；生物芯片读取、光伏检测、半导体分析等场景，其高灵敏度与大阱深也能精准检测微弱信号。此外，设备集成C型接口快门（读出时关闭避免垂直拖影），支持外部触发与EPICS系统集成，适配大型科学设施的多设备联动。
 

第一步选传感器类型（BV/BU2/BEX2-DD）；第二步可选定制相机窗口（如BEC实验专用780nm窗口），依据《Camera Windows Supplementary Specification Sheet》选择；第三步选配件，包括循环冷却器（XW-RECR）、超紧凑型冷却单元（ACC-XW-CHIL-160）、USB延长器（支持远距离控制）、镜头接口适配器等；第四步选软件，可选Solis for Imaging（支持多系统，带AndorBasic宏语言）或Andor SDK（多语言兼容，自定义开发），兼容Micro-Manager等第三方软件。设备符合RoHS、EU EMC标准，工作温度0-30℃，存储温度-25-50℃，相对湿度<70%（无冷凝），电源需求100-240 VAC，最大功耗48W。
 

Andor iKon-M 934 CCD相机的测试原理围绕“宽波段弱光捕获-深度控噪-定量准确”核心，结合传感器特性与冷却技术，确保多场景检测可靠，具体分四方面：

 

宽波段量子效率与弱光捕获测试原理

宽波段QE测试采用标准单色光源（汞-氩灯+单色仪），产生200-1200nm不同波长的已知光强弱光信号，通过积分球均匀照射Andor iKon-M 934 CCD相机传感器。传感器将光子转化为电子存储于像素阱，不同速率读出电路（0.05 MHz，低噪声模式）将电子信号转化为电压，经16位A/D量化。对比输入光子数与输出电子数，计算各波长QE（QE=捕获电子数/入射光子数×100%），验证BV传感器的可见光高QE、BU2的紫外优化、BEX2-DD的宽波段覆盖；弱光捕获能力测试则在极弱光（单光子级）环境下，记录信号信噪比，验证低速率读出时2.9 e⁻的低噪声性能，确保设备捕捉微弱信号（如单原子荧光）。

 

深度冷却与暗电流控制测试原理

冷却性能测试分两部分：冷却稳定性测试中，将Andor iKon-M 934 CCD相机置于0-30℃不同环境温度，启动冷却系统，内置温度传感器实时记录，验证-100℃（冷却液辅助）的稳定维持，及UltraVac™技术连续72小时无温度漂移；暗电流测试在暗环境下，设置-80℃、-95℃、-100℃不同温度，长时间曝光后测量像素信号，计算暗电流（e⁻/像素/秒），验证-100℃时BV传感器暗电流0.00012 e⁻/像素/秒、BEX2-DD传感器0.00047 e⁻/像素/秒，确保长时间曝光中暗电流不干扰弱光信号。

 

条纹抑制与信号线性度测试原理

针对BEX2-DD传感器的条纹抑制技术，测试用780-1200nm近红外单色光源，分别照射BEX2-DD与普通背照式传感器，对比成像结果，分析干涉条纹强度与数量，验证条纹抑制效果；线性度测试依据EMVA 1288标准，用稳定可调光强光源（发光二极管），恒定光子通量下改变曝光时间，记录信号强度，绘制“信号-曝光时间”曲线，计算与理想直线的偏差，验证线性度优于99%，确保信号强度与入射光子数线性对应，为生物发光定量分析、天文光谱强度测量提供依据。

 

速率与帧速率适配性测试原理

读出速率测试用标准分辨率测试卡，设置0.05-5 MHz不同速率，采集图像并分析噪声水平，验证低速率的低噪声与高速率的预览功能；帧速率测试则设置不同阵列尺寸（全帧、512×512、256×256等）与合并模式，记录单位时间内采集帧数，验证全帧4.4 fps、16×16合并111.5 fps的性能，同时测试裁剪传感器模式的亚毫秒级响应，确保设备适配动态弱光过程（如激光诱导荧光的快速信号捕捉），且帧速率稳定不受数据传输影响（USB 2.0接口40 MB/s持续传输）。

 

Andor iKon-M 934 CCD相机以深度冷却、宽波段适配、低噪声性能，成为弱光成像领域的可靠工具。从-100℃控噪到多传感器选项，从多速率读出到灵活帧速率，其设计贴合天文学、生命科学、量子物理等领域的多样需求。测试原理围绕弱光捕获、冷却控噪、线性定量展开，确保性能稳定可控。无论是长时间生物发光观测，还是跨波段量子实验，Andor iKon-M 934 CCD相机都能提供精准数据支持，为弱光成像研究的突破提供优质设备保障，是科研人员的实用选择。