냉각 DSLR History (2)
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드라이아이스 쿨링 DSLR………………….05. 08. 29
Dry Ice Cooling Unit &CMOS 밀폐챔버를 렌즈 마운트 앞쪽으로 배치해서 설계했습니다.
옆의 사진에서 보면 사각형의 구멍이 드라이아이스 육면체가 들어가고 나오는 입구입니다.
드라이아이스 가게에서 28mm x 28mm x 28mm 80개에 6500원에 구입가능 했습니다.
보관은 스치로폴박스속에서 2일정도 가능하고 외기에 개방된 상태에서 1개를 넣고 30분정도 찍으면 높이가 1/5로 낮아지더군요. 외기와 차단하도록 조치하니까 2배이상 지속시간이 길어졌습니다. 단열피복까지 하면 지속시간은 더 오래갈걸로 기대됩니다.
길이 15cm의 FPC cable과 connector를 이용하여 저번보단 더 깔끔하게 CMOS에서 Mainboard까지를 연결했습니다.
FPC cable은 다행히 32핀,1.0mm피치에 길이 15cm짜리 물건을 구할 수 있어서 기존 CMOS의 FPCB 와 맞춤으로 작업할 수 있었습니다.
케이블이 지나는 각 경계면(CMOS Chamber >Dryice Chamber >camera Body)은 실리콘 코킹으로 sealing하였습니다.
Cable의 배선을 위해 카메라 Body의 미러는 위로 올려서 고정하고 셔터막은 제거하고 그 열린 공간을 통하여 케이블이 통과되도록 하였습니다.
CMOS Sensor의 온도는 아마 시간이 지남에 따라 드라이아이스가 승화되면서 올라갈 걸로 생각되는데 아직 정확히 체크해보지 못했습니다. CMOS Chamber는 밀폐하고 건조 질소 가스 주입했는데도 밀폐공간의 내부의 저온부에 작은양이긴 하지만 결로가 계속 생겨서 궁리한 끝에 드라이아이스 승화시 발생되는 CO2가 CMOS유닛내부를 거쳐 외부로 배출토록 했는데 결로에 대해서는 효과가 있었습니다. 다만 CO2가스가 상온이하에서는 일반적으로 불활성이고 전기절연성이 좋다고 합니다만 칩이나 내부배선에 어떤 영향을 줄지에 대해선 자신할 수 없는 상태입니다.
그리고 CMOS챔버 안의 습도 관리에 문제가 있어서 보호 글라스가 제거된 CMOS센서 표면에 결로가 생기기도 했었는데 그럼에도 불구하고 잘 살아서 아무일없듯이 잘 작동하더군요.
아마 칩표면의 RGB필터층 혹은 마이크로 렌즈 등 별도의 표면층이 반도체소자에 대해 절연층을 형성하고 있는게 아닌가 여겨집니다.
결로문제를 비롯하여 아직 정리되지 못한부분이 많습니다.
옆의 사진은 CMOS Sensor인데 센서위의 두께 0.5mm의보호글라스가 붙어있어 센서의 수광면을 밀폐하여 보호하도록 되어있는데 이것이 Arnt-Reflection 코팅이 안되어 있어서 이것을 제거하였습니다.
다행히도 얇은 칼날을 이용하여 힘들이지 않고 제거가 가능했는데 서두르다가 한쪽을 깨뜨려서 그 일부분이 센서 하우징에 남아있습니다.
센서취급시 아주 주의해야하는 부담감이 생겼고 또 제거된 유리두께에 해당하는 초점이동이 발생한 것을 고려해야 하게 되었습니다.
지금 생각해보니 득보다 실이 더 많네요.(다른 분에겐 결코 따라하지 마시기 바랍니다.)
위 사진은 드라이 아이스를 이용하여 냉각상태로 ASA1600, 30min 노출한 다크프레임 사진입니다.B셔터에서 mechanical Shutter 없는데 사진엔 문제가 없습니다. 아마 전자셔터개념을 작동되는거 같습니다.네귀퉁이의 열화노이즈가 매우 선명한데 원인은 아직 잘 모르겠습니다.CMOS챔버가 너무 작게 되어있어 센서 네 귀퉁이에서 하우징으로의 열교환이 많이 되어서 Sensor중앙부보다 온도가 많이 올라가서 생기는 현상이 아닐까 추측하고 있습니다.이 열화노이즈를 제외하고 전체적으로 노이즈는 거의 찾아볼 수 없습니다.(A,B영역 확대이미지 참조)
건조질소를 CMOS챔버 내에 충진하고 실링을 완벽하게 하였지만 그래도 계속 결로가 생겼습니다.
원인을 생각해보니 평상시 외기와 동일한 압력상테에 있지만 일단 Dryice에 의해 냉각이 개시되면 챔버내부의 기체는 수축되어 외부보다 낮은 압력상태가 되고 이는 외기의 유입을 가져오기 때문인 것 같습니다.일단은 질소충진후 내부에 건조제를 보조로 넣는 방법으로 테스트를 진행했습니다.
필드테스트 첫 대상은 오리온자리였습니다. 역시 성애가 센서표면에 생기기 시작하면서 선명하게 그 모습을 보여주고 있습니다. 그럼에도 불구하고 센서는 정상적으로 작동하였습니다.
캐논 135mm L 렌즈 + 8분노출( F3.6)
감도1600, 냉각300D
결로대책이 시급하네요.