Дополнительное охлаждение для QHY9

[drpta]

Вот и почти наступило лето! Ночная температура стремительно растет и получить максимально возможное охлаждение матрицы (-45) становится, прямо скажем, невозможно . В связи с чем возникла идея сделать дополнительное охлаждение корпуса камеры холодным воздухом. Температура охлаждающего воздуха, думаю,  должна быть около 0 грд. Сам процесс, вкратце, видится так:
1. Делаем внешний холодильник, для чего берем один или два модуля Пельтье. Горячую сторону охлаждаем наружным воздухом с помощью радиатора и вентилятора, на холодную сторону ставим радиатор изолированный от наружного воздуха кожухом. Через этот кожух продуваем воздух с помощью некоего вентилятора. Из кожуха охлажденный воздух по термоизолированному шлангу подается к камере.
2. Вентилятор с корпуса камеры удаляется, а сам корпус камеры помещается в специальный кожух. В него и задувается охлажденный воздух. Далее, по отводящему шлангу отработанный воздух снова подается во внешний холодильник. Цикл замыкается.
Интересно, насколько жизнеспособна такая идея? Очень прошу конструктивно покритиковать и поделиться опытом.

[Tvi.dubna]

Я думаю больше -20 для камеры не надо.
Дальнейшее понижение не приводит к снижению теллового тока, но добавляет проблем с затвором запотеванием и пр.
А впрочем попробуйте интересно что выйдет...

[Дмитрий Маколкин]

Переходите уж тогда на водяное охлаждение, а во внешний резервуар с водой можно добавлять лёд. Кстати, где-то такой вариант проскакивал...

[mo]

Идея не нова. В инете встречается достаточное количество разработок боксов-холодильников для кэнонов.

Мне-то с кэноном без охлаждения охлаждать охлаждаемую камеру кажется... кх... странным, но Вам видней .

[drpta]

Я думаю больше -20 для камеры не надо.
Дальнейшее понижение не приводит к снижению теллового тока

Завтра проверю. для -45 дарки есть, сниму для -20. Думаю разница будет.

Переходите уж тогда на водяное охлаждение

Думал, да только в самом неподходящем месте может быть дырочка и прощай камера...

охлаждать охлаждаемую камеру кажется... кх... странным

Да вот недостаточно она, как мне кажется, охлаждается. Завтра увидим.

[drpta]

Проделал небольшую лабораторную работу на предмет определения темнового тока при разных температурах матрицы. За основу взял методику из книжки “The handbook of astronomical image processing”. Заодно определил основные параметры камеры для сравнения с заявленными изготовителем. Итак, для температур 0, -20 и -45грд. С бали определены следующие параметры:
шум считывания Sr (ADU / e-);
темновой ток Id (ADU / e-/pix/sec);
среднеквадратическое отклонение для темнового тока (тепловой шум)  Sd (ADU / e-)
передаточный коэффициент K (e-/ADU);
Full-well capacity (e-).
Установки камеры: Gein 25%, Offset 110%. Дарки сняты с выдержкой 600сек.
Результаты:
0 грд.С: Sr=28.6 / 15.1
               Id=4.5 / 4e-3
               Sd=251 / 133 (0,22е-/сек)
-20 грд.С: Sr=28.0 / 14.3
               Id=2.6 / 2.2e-3
               Sd=94 / 48 (0,08е-/сек)
-45 грд.С: Sr=28.4 / 13.1
               Id=2.1 / 1.6e-3
               Sd=51 / 23 (0,038е-/сек)
Среднее значение передаточного коэффициента К=0,5/1,25=0,4 соотв. заявленному;
Среднее значение шума считывания 14,2/1,25=11,4е- немного более заявленного 8е-;
Full-well capacity 32768/1,25=26214е- почти соотв. заявленному 25500е-.
Таким образом
1. Разница темновых токов при –20 и –45 составляет почти 38%.
2. среднеквадратическое отклонение для темнового тока (тепловой шум, главная шумовая характеристика)  при –20 и –45 различается на 101%.
3. шум считывания практически не зависит от температуры матицы (разница около 9%).
Вывод: охлаждение матрицы до –45 вполне актуально для снижения шумов. Ниже, на картинках дарки (кроп 100%) для, соответственно, 0, -20 и –45 грд. С.
Для себя почти решил, что такую систему охлаждения делать надо. Что сакжете?

[Ivan7enych]

1. Разница темновых токов при –20 и –45 составляет почти 38%.

Какая разница на сколько шумнее станет дарк, если на калиброваных файлах темновые токи все равно вычтутся.

Надо сравнивать не дарки , а калиброваные файлы, сделаные при разной температуре матрицы.

По простому, сделать штук по 20 дарков при каждой температуре, 19 дарков осреднить в мастер-дарк, а 20-й откалибровать мастером, и посмотреть его шум.

[drpta]

Так, так! интересно! на выходных проверю...

[rom67]

Переходите уж тогда на водяное охлаждение, а во внешний резервуар с водой можно добавлять лёд. Кстати, где-то такой вариант проскакивал...

при работе с водяным охлаждением нужно некоторые тонкости учесть сразу (это если камера изначально оборудована радиатором, которые позволяет подключать водянку и ничего не нужно переделывать).
Если кратко, то:
- использование просто воды не даст ощутимого прироста, максимально около 3-5 градусов. Сначала да, а через 30-60 минут будет то, что написал выше. Выход: использование принудительного охлаждения (лед, холодильник, кулер, пельтье и пр.)
- при принудительном охлаждение (я использовал как специальный чиллер, так и Пельтье) требуется очень внимательно смотреть за температурой воды, чтобы она не охлаждала радиатор ниже точки росы на 0,5-1 градус. Иначе роса с радиатора, трубок и пр. зальет всю электронику в камере. Результат: замыкание и коррозия. Есть выход: обработка электронных плат и компонентов специальными составами гидроизоляторами. Но это в любом случае экстрим и большие сложности. Так же недостатки принудительного охлаждения - немобильность, прожорливость до электричества и шумность устройств.

Теперь об эффективности. Когда у меня была камера ST10XME, которая имеет максимальную дельту только 35 градусов, а реально рассчитывать можно только на 30, то смысл ставить доп.охлаждение было. Тем более чип в той камере очень сильно был чувствителен к температуре.

Но вот доп. охлаждение этой камеры на чипе 8300 вроде как ничего выдающегося не дает. Думается, что особо городить огород просто не стоит.

[NKV]

По простому, сделать штук по 20 дарков при каждой температуре, 19 дарков осреднить в мастер-дарк, а 20-й откалибровать мастером, и посмотреть его шум.

Увидим только шум считывания, нестабильные пиксели и космики (я не чего не упустил?). Отбросим шум считывания и космики - они от охлаждения не зависят. Значит результат эксперимента сведётся к зависимости от температуры нестабильных пикселей?

[drpta]

Вычтется паттерн темнового тока с горячими пиксеями и биас, к результату (уже содержащему тепловой шум и шум считывания) добавятся остаточные шум считывания и тепловой шум с мастер-дарка. Поэтому увидим слегка увеличенный тепловой шум+шум считывания ИМХО.
Кстати, как видно из л.р. тепловой шум при -20 не очень сильный (0,08е-/сек) и при 3-х минутных выдержках не будет превышать шум считывания. Только сабы по 3 минуты не интересно.

[Ivan7enych]

По простому, сделать штук по 20 дарков при каждой температуре, 19 дарков осреднить в мастер-дарк, а 20-й откалибровать мастером, и посмотреть его шум.

Увидим только шум считывания, нестабильные пиксели и космики (я не чего не упустил?). Отбросим шум считывания и космики - они от охлаждения не зависят. Значит результат эксперимента сведётся к зависимости от температуры нестабильных пикселей?

Если останется только шум считывания (не считая космиков), значит темновые токи стабильны, хорошо вычитаются, и насиловать камеру, охлаждая матрицу еще сильнее - смысла никакого нету.

На счет нестабильных пикселей не слышал, есть простое правило из теории вероятностей - если пиксель в каждом кадре набирает в среднем 10000 электронов (не важно, за счет темнового тока, или за счет света), то его шум (не считая шумов чтения) будет корень из этого числа (100 электронов).

Сейчас проверил 5-минутные дарки моей QHY9 при -20 на матрице.
шум биаса = 24
шум некалиброваного дарка = 63
шум калиброваного дарка = 24.7 , проблемы с тепловыми шумами я никакой не вижу.

[NKV]

Иван, спасибо.

[Ivan7enych]

Вычтется паттерн темнового тока с горячими пиксеями и биас, к результату (уже содержащему тепловой шум и шум считывания) добавятся остаточные шум считывания и тепловой шум с мастер-дарка. Поэтому увидим слегка увеличенный тепловой шум+шум считывания ИМХО.
Кстати, как видно из л.р. тепловой шум при -20 не очень сильный (0,08е-/сек) и при 3-х минутных выдержках не будет превышать шум считывания. Только сабы по 3 минуты не интересно.

Что-то я не понял, паттерн темнового тока и тепловой шум - это же одно и то же.

[Павел Бахтинов]

По простому, сделать штук по 20 дарков при каждой температуре, 19 дарков осреднить в мастер-дарк, а 20-й откалибровать мастером, и посмотреть его шум.

Увидим только шум считывания, нестабильные пиксели и космики (я не чего не упустил?). Отбросим шум считывания и космики - они от охлаждения не зависят. Значит результат эксперимента сведётся к зависимости от температуры нестабильных пикселей?

В свое время для оценки шума я делал то же самое, что описал Иван, но результирующий калиброванный кадр потом еще двигал относительно самого себя в случайных направлениях (имитировал как бы дизеринг ), и полученную "серию" складывал сигма-клиппингом.
Влияние "нестабильных" пикселей при этом нивелируется, и количественное сравнение оставшегося шума становится ближе к реальным условиям съемки и обработки, ИМХО.

[drpta]

Что-то я не понял, паттерн темнового тока и тепловой шум - это же одно и то же.

Возможно неудачно выразился. Я имел ввиду темновой ток =паттерн темнового тока+шум темнового тока.  Этот шум темнового тока я и имел ввиду под тепловым шумом.

[drpta]

Проделал л.р.№2. Снял  для температуры 0, -20, -45 дарки 20шт., биасы 20шт. и флеты по две штуки. Для двух дарков и двух флетов для каждой температуры выполнил полную калибровку (уровень флета для 0 подогнал масштабированием, так как он получился немного выше других).
Получился следующий результат:

t, грд. С : L, ADU : S, ADU
-----------------------------------
0            : 99          : 29         
0            : 1790      : 54         
-20         : 99         : 28           
-20         : 1790      : 54         
-45         : 112        : 28         
-45         : 1785      : 56         
L – среднее значение яркости
S – шум.
Вызывает подозрение отсутствие какой-либо ощутимой разницы  между 0 и –45. В чем вообще тогда смысл охлаждения?