电子倍增CCD(ElectronMultiplicationChargeCoupledDevice，EMCCD)作为新型的全固态微光成像器件，相比于传统微光成像器件具有体积小、寿命长、量子效率高、功耗低、灵敏度高等优点，在微光成像领域有很大的发展潜力和应用前景。深入研究EMCCD噪声特性及其抑制方法、驱动电路和密封制冷等EMCCD成像关键技术对设计出高性能EMCCD相机具有十分重大的意义。　　 噪声是影响微光成像器件探测灵敏度的关键因素，对EMCCD各种噪声的产生机理及相应的噪声抑制方法进行了讨论，包括光子散粒噪声、热生暗电流噪声、时钟感生电荷噪声和读出噪声，并重点讨论了EMCCD特有的噪声因子，从理论上推导了它的极限值；在得到总噪声模型的基础上分析了EMCCD特有的信号读出前倍增作用对相机信噪比的影响；EMCCD可工作于反转(IMO)与非反转(NIMO)两种模式下，不同的工作模式具有不同的噪声特性，以总噪声最小为基本准则，以积分时间为零界条件，推导出当曝光时间大于90us时，EMCCD器件CCD60应工作在IMO模式下，对指导CCD60硬件设计具有重大意义。　　 设计了EMCCD外围驱动电路及前端模拟信号预处理电路，其中高压增益驱动电路设计是驱动电路的难点及关键。目前，设计的相机样机最高帧频可达到745F/s，BIN模式下最高帧频可达1400F/s；在曝光时间为10ms、CCD工作温度为20℃的情况下，信噪比可达到60dB；在曝光时间为10ms、CCD工作温度为-20℃的情况下，信噪比可达到61dB；可通过串口手动设置相机的曝光时间、输出模式(正常模式、BIN模式)、电子倍增增益以及相机的工作温度等。设计了EMCCD的显示电路，在没有CameraLink采集卡和系统PC机的情况下也可观察相机输出的图像。　　 为提高EMCCD在安全驱动电压范围内的总增益倍数以及降低暗电流噪声，利用热电制冷器设计了EMCCD制冷装置；为防止EMCCD在低温下凝露或结霜，采用气体置换的气密封方式设计了密封腔体；通过PID温度控制算法，可使EMCCD的最低工作温度达到-22℃，稳定度为±1℃；在将密封腔内气压抽成0.9个大气压后，密封腔漏气速率仅为3.74×10-7Pa.m3/s。在腔体置换一个大气压的干燥氮气并密封后，能保证良好的密封效果，可有效防止EMCCD及腔体前端玻璃视窗在低温环境下结霜或凝露，较好地保护了EMCCD。