24/05/22Ang mga sensor sa EMCCD usa ka pagpadayag: dugangi ang imong pagkasensitibo pinaagi sa pagkunhod sa imong nabasa nga kasaba. Aw, hapit, mas realistiko nga gipadako namon ang signal aron himuon ang imong pagbasa nga kasaba nga ingon kini gamay.
Ug gihigugma namo sila, nakit-an nila ang usa ka diha-diha nga balay nga adunay gamay nga trabaho sa signal sama sa usa ka molekula ug spectroscopy ug dayon mikaylap taliwala sa mga provider sa sistema sa mikroskopyo alang sa mga butang sama sa spinning disc, super resolution ug sa unahan. Ug dayon gipatay namo sila. O kita ba?
Ang teknolohiya sa EMCCD adunay kasaysayan niini nga adunay duha ka importanteng suppliers: e2V ug Texas Instruments. Ang E2V, karon Teledyne e2V, nagsugod niini nga rolling uban sa sayo nga mga sensor sa katapusan sa 1990s apan naghimo sa tinuod nga mga lakang uban sa labing gidawat nga variant, nga adunay usa ka han-ay sa 512 x 512 uban sa 16-micron pixels.
Kini nga inisyal, ug tingali ang labing dominanteng sensor sa EMCCD adunay tinuod nga epekto ug ang katunga niini tinuod nga gidak-on sa pixel. Ang 16-micron pixels sa mikroskopyo nakakolekta ug 6 ka beses nga mas kahayag kay sa pinakasikat nga CCD sa panahon, ang ICX285, nga gipakita sa sikat nga CoolSnap ug Orca series. Labaw sa gidak-on sa pixel, kini nga mga himan gibalikbalik nga nagdan-ag nga nagbag-o sa 30% nga dugang nga mga photon nga nagkuha nga 6 ka beses nga labi ka sensitibo sa 7.
Busa epektibo ang EMCCD 7 ka pilo nga mas sensitibo sa wala pa namo kini gi-on ug nakuha ang epekto sa nakuha sa EMCCD. Karon siyempre mahimo kang makiglalis nga mahimo nimong i-bin ang CCD, o mahimo nimong gamiton ang mga optika aron makahimo og mas dagkong mga gidak-on sa pixel - kadaghanan sa mga tawo wala!
Labaw pa niini, ang pagbasa sa kasaba ubos sa 1 nga electron mao ang yawe. Kini mao ang yawe, apan kini dili libre. Ang proseso sa pagpadaghan nagdugang sa kawalay kasiguruhan sa pagsukod sa signal nga nagpasabut nga ang kasaba sa shot, ngitngit nga sulog, ug bisan unsa pa nga naa namo sa wala pa ang pagpadaghan gipataas sa usa ka hinungdan nga 1.4. Busa, unsay gipasabot niana? Bueno, gipasabot nga ang EMCCD mas sensitibo apan sa gamay ra nga kahayag, maayo kana kung kinahanglan nimo kini di ba?
Batok sa usa ka klasikal nga CCD, dili kini kompetisyon. Dagkong mga pixel, dugang QE, EM Gain. Ug kaming tanan nalipay, labi na sa amon sa pagbaligya sa camera: $40,000, palihug ...
Ang mga butang ra nga mahimo namon nga labi pa mao ang katulin, lugar sa sensor, ug (dili nga nahibal-an namon nga posible) usa ka gamay nga gidak-on sa pixel.
Unya ang mga kontrol sa pag-eksport ug pagsunod miabot, ug kana dili makalingaw. Kini nahimo nga ang pagsubay sa usa ka molekula ug pagsubay sa mga rocket parehas, ug ang mga kompanya sa camera ug ang ilang mga kustomer kinahanglan nga kontrolon ang pagpamaligya ug pag-eksport sa camera.
Unya miabut ang sCMOS, sugod pinaagi sa pagsaad sa kalibutan-ug dayon sa sunod nga 10 ka tuig hapit na mahatag kini. Ang gagmay nga mga pixel nagkuha sa mga tawo sa 6.5 microns nga ilang gihigugma alang sa 60x nga mga katuyoan ug ang tanan nga adunay gamay nga kasaba sa pagbasa nga mga 1.5 ka electron. Karon kini dili kaayo EMCCD, apan batok sa 6 nga mga electron sa comparative CCD tech sa panahon kini talagsaon.
Ang inisyal nga sCMOS nagdan-ag pa sa atubangan. Apan sa 2016 ang back illuminated sCMOS miabot, ug aron kini makita nga mas sensitibo sa orihinal nga front-iluminated nga mga bersyon aduna kini 11-micron pixels. Sa pagpadako sa QE ug pagtaas sa gidak-on sa pixel, gibati sa mga kustomer nga sila adunay 3.5 x nga bentaha.
Sa katapusan, sa 2021 ang sub-electron read noise nabuak uban ang pipila ka mga camera nga nakakuha og ubos sa 0.25 nga mga electron - nahuman na ang tanan alang sa EMCCD.
O kini ba ...
Aw, ang gamay nga problema mao ang gidak-on sa pixel. Sa makausa pa mahimo nimong buhaton ang imong gusto sa optically apan sa parehas nga sistema, ang usa ka 4.6-micron pixel nagkolekta og 12 x nga gamay nga kahayag kaysa sa usa ka 16-micron.
Karon mahimo nimong bin, apan hinumdomi ang binning gamit ang normal nga CMOS nagdugang kasaba pinaagi sa usa ka function sa binning factor. Mao nga kadaghanan sa mga tawo nalipay sa ilang 6.5-micron nga mga pixel nga naghunahuna nga mahimo nila ang ilang agianan sa pagkasensitibo, apan gidoble nila ang ilang pagbasa nga kasaba sa 3 nga mga electron.
Bisan kung ang kasaba mahimong makunhuran, ang gidak-on sa pixel, ug puno nga maayo alang niana nga butang, usa gihapon ka pagkompromiso alang sa tinuod nga pagkolekta sa signal.
Ang uban nga butang mao ang ganansya ug ang kalainan - ang pagbaton og daghang mga gray ug ang pagputol sa imong signal nga mas gamay makahatag og mas maayo nga kalainan. Mahimo ka nga adunay parehas nga kasaba apan kung nagpakita ka lamang sa 2 ka gray alang sa matag electron nga adunay CMOS dili ka kaayo makadula kung ikaw adunay 5 ka electron nga signal.
Sa katapusan, unsa ang mahitungod sa shuttering? Usahay maghunahuna ko nga nakalimtan nato kung unsa ka gamhanan ang usa ka himan niini sa EMCCD: ang mga global shutters makatabang gyud ug gaan kaayo ug episyente sa tulin, labi na sa komplikado nga mga multi-component system.
Ang bugtong sCMOS camera nga akong nakita nga duol sa 512 x 512 EMCCD sensor mao ang Aries 16. Nagsugod kini sa 16-micron pixels ug naghatod ug 0.8 ka electron sa read noise nga dili na kinahanglang i-bin. Para sa mga signal nga labaw sa 5 ka mga photon (matag 16-micron pixel), sa akong hunahuna kini ang pinakamaayo nga akong nakita ug mga katunga sa presyo.
Busa patay na ba ang EMCCD? Dili, ug kini dili gayod mamatay hangtod nga makabaton kitag maayo pag-usab. Ang problema mao, maayo, ang tanan nga mga problema: sobra nga kasaba, pagkatigulang, pagkontrol sa pag-eksport ...
Kung ang teknolohiya sa EMCCD usa ka eroplano, kini usa ka Concord. Ang tanan nga nagpalupad niini ganahan niini, apan lagmit wala nila kini kinahanglana ug karon adunay mas dagkong mga lingkoranan ug mga flatbed – matulog lang nianang sobra nga 3 ka oras tabok sa Atlantiko.
Ang EMCCD, dili sama sa Concord, buhi pa tungod kay ang pipila ka mga tawo - gamay, nagkunhod nga gidaghanon - nanginahanglan pa niini. O tingali naghunahuna lang sila nga ilang gibuhat?
Gamit ang EMCCD, ang labing mahal ug komplikado nga kaylap nga gigamit nga teknolohiya sa imaging wala maghimo kanimo nga espesyal, o usa ka eksperto sa imaging - lahi ra ang imong gibuhat. Ug kung wala pa nimo gisulayan ang pagbag-o, kinahanglan nimo.
