24/05/22EMCCD sensorları bir kəşf idi: oxunan səs-küyü azaltmaqla həssaslığınızı artırın. Demək olar ki, daha real olaraq biz siqnalı artırdıq ki, oxuduğunuz səs-küy daha kiçik görünsün.
Və biz onları sevdik, onlar tək molekul və spektroskopiya kimi aşağı siqnal işi ilə dərhal ev tapdılar və sonra fırlanan disk, super qətnamə və daha çox şeylər üçün mikroskop sistemi təminatçıları arasında yayıldılar. Sonra onları öldürdük. Yoxsa biz?
EMCCD texnologiyasının iki əsas təchizatçı ilə tarixi var: e2V və Texas Instruments. E2V, indi Teledyne e2V, 1990-cı illərin sonlarına doğru erkən sensorlarla başladı, lakin 16 mikron pikselli 512 x 512 massivlə ən çox qəbul edilən variantda real addımlar atdı.
Bu ilkin və yəqin ki, ən dominant EMCCD sensoru real təsir göstərdi və bunun yarısı həqiqətən piksel ölçüsü idi. Mikroskopdakı 16 mikron piksel, məşhur CoolSnap və Orca seriyalarında nümayiş olunan dövrün ən məşhur CCD-si ICX285-dən 6 dəfə çox işıq topladı. Piksel ölçüsündən əlavə, bu cihazlar 30% daha çox fotonu çevirərək, 6 dəfə daha çox həssaslığı 7-yə çevirərək geri işıqlandırıldı.
Beləliklə, biz onu işə salmadan və EMCCD qazancının təsirini almadan əvvəl EMCCD effektiv şəkildə 7 dəfə daha həssas idi. İndi, əlbəttə ki, siz CCD-ni zibil edə biləcəyinizi iddia edə bilərsiniz və ya daha böyük piksel ölçüləri yaratmaq üçün optikadan istifadə edə bilərsiniz - sadəcə insanların çoxu bunu etmədi!
Bundan əlavə, 1 elektronun altında oxunan səs-küy əldə etmək əsas idi. Əsas idi, amma pulsuz deyildi. Vurma prosesi siqnalın ölçülməsinin qeyri-müəyyənliyini artırdı, yəni vurma səsi, qaranlıq cərəyan və vurmadan əvvəl əldə etdiyimiz hər şey 1,4 dəfə artdı. Yaxşı, bu nə demək idi? Yaxşı, bu, EMCCD-nin daha həssas olduğunu ifadə etdi, lakin yalnız aşağı işıqda, yaxşı ki, sizə lazım olan zaman belədir?
Klassik bir CCD-yə qarşı bu, heç bir rəqabət deyildi. Böyük piksellər, daha çox QE, EM Qazanc. Və hamımız xoşbəxt idik, xüsusən də kamera satışında olanlar: 40.000 dollar, xahiş edirəm ...
Daha çox edə biləcəyimiz yeganə şey sürət, sensor sahəsi və (bunun mümkün olduğunu bilmirdik) daha kiçik piksel ölçüsü idi.
Sonra ixrac nəzarəti və uyğunluq gəldi və bu, əyləncəli deyildi. Məlum olub ki, tək molekulların izlənməsi və izləmə raketləri oxşardır və kamera şirkətləri və onların müştəriləri kamera satışı və ixracına nəzarət etməli olublar.
Sonra sCMOS gəldi, dünyaya söz verməklə başladı - və sonrakı 10 il ərzində onu demək olar ki, çatdırdı. Daha kiçik piksellər insanlara 60x məqsədlər üçün sevdikləri 6,5 mikronu və hamısını təxminən 1,5 elektrondan daha aşağı oxunuş səs-küyü ilə təmin edir. İndi bu, tamamilə EMCCD deyildi, lakin o dövrün müqayisəli CCD texnologiyasının 6 elektronuna qarşı bu heyrətamiz idi.
İlkin sCMOS hələ də ön işıqlı idi. Lakin 2016-cı ildə arxa işıqlı sCMOS gəldi və onun orijinal ön işıqlı versiyalara daha həssas görünməsi üçün 11 mikron piksel var idi. QE artımı və piksel ölçüsünün artması ilə müştərilər 3,5 dəfə üstünlüyə sahib olduqlarını hiss etdilər.
Nəhayət, 2021-ci ildə bəzi kameraların 0,25 elektrona qədər aşağı düşməsi ilə subelektron oxuma səs-küyü pozuldu - EMCCD üçün hər şey bitdi.
Yoxsa idi...
Yaxşı, problemin bir hissəsi hələ də piksel ölçüsüdür. Yenə optik olaraq istədiyinizi edə bilərsiniz, lakin eyni sistemdə 4,6 mikron piksel 16 mikrondan 12 dəfə az işıq toplayır.
İndi siz zibil qutusunu ata bilərsiniz, lakin unutmayın ki, adi CMOS ilə zibilləmə zibilləmə faktorunun funksiyası ilə səs-küyü artırır. Buna görə də insanların çoxu 6,5 mikron piksellərindən məmnundurlar ki, onlar həssaslığa apara biləcəklərini düşünürlər, lakin oxumaq səslərini 3 elektrona qədər ikiqat artırırlar.
Səs-küy azaldıla bilsə belə, piksel ölçüsü və bu məsələdə tam yaxşılıq hələ də real siqnal toplanması üçün kompromisdir.
Digər şey qazanc və kontrastdır - daha çox boz rəngə sahib olmaq və siqnalınızı daha kiçik doğramaq daha yaxşı kontrast verir. Eyni səs-küyə sahib ola bilərsiniz, ancaq CMOS ilə hər elektron üçün yalnız 2 boz göstərdiyiniz zaman sadəcə 5 elektron siqnalınız olduqda çox şey əldə etməyəcəksiniz.
Nəhayət, bağlama haqqında nə demək olar? Bəzən düşünürəm ki, biz bunun EMCCD-də nə qədər güclü bir alət olduğunu unuduruq: qlobal panjurlar həqiqətən kömək edir və çox yüngül və sürətlidir, xüsusən də mürəkkəb çoxkomponentli sistemlərdə.
Gördüyüm yeganə sCMOS kamera 512 x 512 EMCCD sensoruna hətta yaxınlaşıb Aries 16-dır. Bu, 16 mikron pikseldən başlayır və 0,8 elektron oxunmuş səs-küy verir. 5-dən yuxarı foton siqnalları üçün (16 mikron pikselə görə) bu, indiyə qədər gördüyüm ən yaxşısı və qiymətinin təxminən yarısıdır.
Beləliklə, EMCCD öldü? Xeyr və biz o qədər yaxşı bir şey alana qədər həqiqətən ölməyəcək. Problem ondadır ki, bütün problemlər: həddindən artıq səs-küy, yaşlanma, ixrac nəzarəti...
EMCCD texnologiyası bir təyyarə olsaydı, Concord olardı. Onu uçuran hər kəs onu sevirdi, lakin yəqin ki, buna ehtiyac duymurlar və indi daha böyük oturacaqlar və yastıqlar var – sadəcə Atlantik okeanında əlavə 3 saat yatın.
EMCCD, Concord-dan fərqli olaraq, hələ də sağdır, çünki bəzi insanlar - kiçik, getdikcə azalan sayı - hələ də buna ehtiyac duyurlar. Yoxsa bəlkə elə düşünürlər?
EMCCD-dən istifadə edərək, ən bahalı və mürəkkəb geniş istifadə olunan təsvir texnologiyası sizi xüsusi və ya görüntüləmə mütəxəssisi etmir - siz sadəcə fərqli bir şey edirsiniz. Əgər dəyişməyə çalışmamısınızsa, yəqin ki, dəyişməlisiniz.
