24/05/22EMCCD-sensiloj estis revelacio: pliigu vian sentemon reduktante vian legbruon. Nu, preskaŭ, pli realisme ni pliigis la signalon por ke via legbruo aspektu pli malgranda.
Kaj ni amis ilin, ili tuj trovis hejmon ĉe malaltsignala laboro kiel ekzemple unuopa molekulo kaj spektroskopio kaj poste disvastiĝis inter mikroskopaj sistemprovizantoj por aferoj kiel ekzemple turniĝanta disko, superrezolucio kaj pli. Kaj poste ni mortigis ilin. Aŭ ĉu ni ja mortigis ilin?
EMCCD-teknologio havas sian historion kun du ŝlosilaj provizantoj: e2V kaj Texas Instruments. E2V, nun Teledyne e2V, komencis ĉi tiun disvolviĝon per fruaj sensiloj fine de la 1990-aj jaroj, sed faris verajn paŝojn per la plej akceptita variaĵo, havanta aron de 512 x 512 kun 16-mikrometraj pikseloj.
Tiu komenca, kaj probable plej domina EMCCD-sensilo havis veran efikon, kaj duono de tio estis vere piksela grandeco. 16-mikrometraj pikseloj sur mikroskopo kolektis 6-oble pli da lumo ol la plej populara CCD de la tempo, la ICX285, prezentita en la popularaj CoolSnap kaj Orca serioj. Krom la piksela grandeco, tiuj aparatoj estis malantaŭe lumigitaj, konvertante 30% pli da fotonoj, alportante tiun 6-oble pli grandan sentemon al 7.
Do efike EMCCD estis 7 fojojn pli sentema antaŭ ol ni eĉ ŝaltis ĝin kaj sentis la efikon de la EMCCD-gajno. Nun kompreneble vi povas argumenti, ke vi povus malkombini la CCD-on, aŭ vi povus uzi optikon por krei pli grandajn pikselojn - nur la plej multaj homoj ne faris tion!
Plie, atingi legbruon sub 1 elektrono estis ŝlosila. Ĝi estis ŝlosila, sed ĝi ne estis senpaga. La multiplika procezo pliigis la necertecon de la signalmezurado, kio signifas, ke la pafbruo, malluma kurento, kaj ĉio alia, kion ni havis antaŭ la multipliko, estis pliigita je faktoro de 1.4. Do, kion tio signifis? Nu, ĝi signifis, ke EMCCD estis pli sentema, sed nur ĉe malalta lumo, nu, tiam oni bezonas ĝin, ĉu ne?
Kontraŭ klasika CCD, ĝi ne estis konkurenco. Grandaj pikseloj, pli da QE, EM Gain. Kaj ni ĉiuj estis kontentaj, precipe tiuj el ni, kiuj vendis fotilojn: 40 000 dolaroj, bonvolu...
La solaj aferoj, kiujn ni povus esti farintaj pli, estis rapido, sensora areo, kaj (ne ke ni sciis, ke tio eblas) pli malgranda piksela grandeco.
Poste venis eksportaj kontroloj kaj plenumo de regularoj, kaj tio ne estis amuza. Montriĝis, ke spurado de unuopaj molekuloj kaj spurado de raketoj estas similaj, kaj fotilfirmaoj kaj iliaj klientoj devis kontroli la vendon kaj eksporton de fotiloj.
Poste venis sCMOS, komencante per promeso al la mondo - kaj poste dum la sekvaj 10 jaroj preskaŭ liverante ĝin. Pli malgrandaj pikseloj donis al homoj la 6,5 mikrometrojn, kiujn ili amis por 60x-objektivoj, kaj ĉio kun pli malalta legbruo de ĉirkaŭ 1,5 elektronoj. Nu, ĉi tio ne estis tute EMCCD, sed kompare kun la 6 elektronoj de la kompara CCD-teknologio de tiu tempo, ĝi estis miriga.
La komencaj sCMOS-oj ankoraŭ estis antaŭlumigitaj. Sed en 2016 alvenis malantaŭlumigitaj sCMOS-oj, kaj por igi ĝin aspekti eĉ pli sentema ol la originalaj antaŭlumigitaj versioj, ĝi havis 11-mikrometrajn pikselojn. Kun la QE-akcelo kaj la piksela grandeco pligrandiĝinta, klientoj sentis, ke ili havas 3,5-oblan avantaĝon.
Fine, en 2021 la subelektrona legbruo estis rompita, kaj kelkaj fotiloj atingis eĉ 0,25 elektronojn - ĉio finiĝis por EMCCD.
Aŭ ĉu ĝi estis ...
Nu, parto de la problemo ankoraŭ estas la grandeco de la pikselo. Denove, vi povas fari kion vi volas optike, sed en la sama sistemo, 4,6-mikrometra pikselo kolektas 12-oble malpli da lumo ol 16-mikrometra.
Nun vi povus kombini, sed memoru, ke kombinado kun normala CMOS pliigas bruon laŭ funkcio de la kombinada faktoro. Do plej multaj homoj estas kontentaj pri siaj 6,5-mikrometraj pikseloj pensante, ke ili povas kombini sian vojon al sentemo, sed ili duobligas sian legadan bruon al 3 elektronoj.
Eĉ se bruo povas esti reduktita, la piksela grandeco, kaj nu la tuta grandeco, ankoraŭ estas kompromiso por reala signalkolektado.
La alia afero estas la gajno kaj la kontrasto - havi pli da grizoj kaj disigi vian signalon ja donas pli bonan kontraston. Vi povas havi la saman bruon, sed kiam vi montras nur 2 grizojn por ĉiu elektrono per CMOS, vi ne havas multon por ludi kiam vi havas nur 5 elektronojn da signalo.
Fine, kio pri la ŝutrado? Iafoje mi pensas, ke ni forgesas kiom potenca ilo ĉi tio estis en EMCCD: tutmondaj ŝutroj vere helpas kaj estas tre malpezaj kaj rapidefikaj, precipe en komplikaj plurkomponentaj sistemoj.
La sola sCMOS-fotilo, kiun mi vidis, kiu eĉ proksimiĝas al la 512 x 512 EMCCD-sensilo, estas la Aries 16. Ĉi tiu komenciĝas per 16-mikronaj pikseloj kaj liveras 0,8 elektronojn da legbruo sen bezono de binigado. Por signaloj de pli ol 5 fotonoj (por 16-mikrona pikselo), mi pensas, ke ĝi estas la plej bona, kiun mi iam vidis, kaj proksimume duone kostas.
Do, ĉu EMCCD estas morta? Ne, kaj ĝi ne vere mortos ĝis ni rericevos ion tiel bonan. La problemo estas, nu, ĉiuj problemoj: troa bruo, gajno-maljuniĝo, eksportaj kontroloj...
Se EMCCD-teknologio estus aviadilo, ĝi estus Concord. Ĉiuj, kiuj flugis ĝin, amis ĝin, sed ili verŝajne ne bezonis ĝin, kaj nun kun pli grandaj sidlokoj kaj plataj litoj - simple dormu tiujn ekstrajn 3 horojn trans Atlantiko.
EMCCD, male al Concord, ankoraŭ vivas ĉar iuj homoj - malgranda, ĉiam malpliiĝanta nombro - ankoraŭ bezonas ĝin. Aŭ eble ili nur pensas, ke ili bezonas?
Uzi EMCCD-on, la plej multekostan kaj komplikajn vaste uzatajn bildigajn teknologiojn, ne igas vin speciala, aŭ bildigan spertulon - vi nur faras ion malsaman. Kaj se vi ne provis ŝanĝiĝi, tiam vi verŝajne devus.
