24/05/22Bha mothachairean EMCCD na fhoillseachadh: àrdaich do chugallachd le bhith a’ lughdachadh fuaim an leughaidh agad. Uill, cha mhòr, gu reusanta bha sinn a’ meudachadh an t-soidhne gus am biodh fuaim an leughaidh agad a’ coimhead nas lugha.
Agus bha gaol againn orra, fhuair iad dachaigh sa bhad le obair chomharran ìosal leithid moileciuil singilte agus speactroscopaidh agus an uairsin sgaoil iad am measg solaraichean siostam miocroscop airson rudan leithid diosc snìomhach, rùn-sàr agus nas fhaide air falbh. Agus an uairsin mharbh sinn iad. No an do rinn sinn?
Tha eachdraidh aig teicneòlas EMCCD le dà phrìomh sholaraiche: e2V agus Texas Instruments. Thòisich E2V, a-nis Teledyne e2V, air seo le mothachairean tràtha faisg air deireadh nan 1990an ach rinn e ceumannan mòra leis an dreach as gabhailte, le sreath de 512 x 512 le piogsail 16-micron.
Bha buaidh mhòr aig a’ chiad sensor EMCCD seo, agus is dòcha am fear as cumhachdaiche, agus bha leth dheth seo dha-rìribh na mheud piogsail. Chruinnich piogsail 16-micron air miocroscop 6 uiread a bharrachd solais na an CCD as mòr-chòrdte aig an àm, an ICX285, a bha anns na sreathan CoolSnap agus Orca a bha a’ còrdadh ri mòran. A bharrachd air meud piogsail, bha na h-innealan sin air an soillseachadh air ais, ag atharrachadh 30% a bharrachd de fotonan, a’ toirt an cugallachd 6 uiread nas motha sin gu 7.
Mar sin, bha EMCCD seachd tursan nas mothachaile mus do chuir sinn air eadhon e agus mus d’ fhuair sinn buaidh buannachd EMCCD. A-nis, gu dearbh, faodaidh tu argamaid a dhèanamh gum faodadh tu an CCD a thoirt air falbh, no gum faodadh tu optaig a chleachdadh gus meudan piogsail nas motha a chruthachadh - is e dìreach nach do rinn a’ mhòr-chuid de dhaoine sin!
A bharrachd air seo, bha e deatamach fuaim leughaidh fhaighinn fo 1 electron. Bha e deatamach, ach cha robh e saor. Mheudaich am pròiseas iomadachaidh mì-chinnt tomhas an t-soidhne agus mar sin chaidh fuaim an losgaidh, an sruth dorcha, agus rud sam bith eile a bh’ againn roimhe sin a mheudachadh le factar de 1.4. Mar sin, dè bha sin a’ ciallachadh? Uill, bha e a’ ciallachadh gu robh EMCCD nas mothachaile ach dìreach aig solas ìosal, uill is ann an uairsin a dh’ fheumas tu e, nach eil?
An aghaidh CCD clasaigeach, cha robh farpais ann. Piogsail mòra, barrachd QE, buannachd EM. Agus bha sinn uile toilichte, gu h-àraidh an fheadhainn againn a bha a’ reic chamarathan: $40,000, mas e ur toil e ...
B’ e na h-aon rudan a b’ urrainn dhuinn barrachd a dhèanamh leotha astar, farsaingeachd mothachaidh, agus (chan eil fios againn gun robh e comasach) meud piogsail nas lugha.
An uairsin thàinig smachdan às-mhalairt agus gèilleadh, agus cha robh sin spòrsail. Tha e a’ tionndadh a-mach gu bheil tracadh mholacilean singilte agus tracadh rocaidean coltach ri chèile, agus b’ fheudar do chompanaidhean camara agus an luchd-ceannach smachd a chumail air reic agus às-mhalairt camara.
An uairsin thàinig sCMOS, a’ tòiseachadh le bhith a’ gealltainn don t-saoghal - agus an uairsin thairis air na 10 bliadhna a lean cha mhòr ga lìbhrigeadh. Piogsail nas lugha a’ toirt do dhaoine na 6.5 micronan a bha iad ag iarraidh airson amasan 60x agus sin uile le fuaim leughaidh nas ìsle de mu 1.5 dealan. A-nis cha robh seo gu tur EMCCD, ach an aghaidh nan 6 dealanan den teicneòlas CCD coimeasach aig an àm bha e iongantach.
Bha na sCMOS tùsail fhathast air an soillseachadh le aghaidh. Ach ann an 2016 thàinig sCMOS le soillseachadh le cùl, agus gus am biodh e a’ coimhead eadhon nas mothachaile na na dreachan tùsail le soillseachadh le aghaidh, bha piogsail 11-micron ann. Leis an àrdachadh QE agus àrdachadh meud piogsail, bha luchd-ceannach a’ faireachdainn gu robh buannachd 3.5x aca.
Mu dheireadh, ann an 2021 chaidh fuaim leughaidh fo-electron a bhriseadh le cuid de chamarathan a’ faighinn cho ìosal ri 0.25 electron - bha a h-uile càil seachad airson EMCCD.
No an robh e...
Uill, tha pàirt den duilgheadas fhathast na mheud piogsail. A-rithist, faodaidh tu na tha thu ag iarraidh a dhèanamh gu optaigeach ach air an aon shiostam, bidh piogsail 4.6-micron a’ tional 12 uair nas lugha de sholas na piogsail 16-micron.
A-nis dh’ fhaodadh tu bin a chur ann an bin, ach cuimhnich gu bheil binadh le CMOS àbhaisteach ag àrdachadh fuaim a rèir an fhactar binadh. Mar sin tha a’ mhòr-chuid de dhaoine toilichte leis na piogsail 6.5-micron aca a’ smaoineachadh gun urrainn dhaibh an slighe a binadh gu cugallachd, ach tha iad a’ dùblachadh an fhuaim leughaidh gu 3 dealanan.
Fiù 's ma ghabhas fuaim a lùghdachadh, tha meud a' phicteil, agus gu math ceart airson sin, fhathast na cho-rèiteachadh airson fìor chruinneachadh chomharran.
Is e an rud eile an buannachd agus an co-mheas – ma tha barrachd liath ann agus ma tha an comharra agad air a ghearradh nas lugha, gheibh thu co-mheas nas fheàrr. Faodaidh an aon fhuaim a bhith agad ach nuair a sheallas tu dìreach 2 liath airson gach dealan le CMOS chan eil mòran agad ri chluich leis nuair nach eil agad ach 5 dealanan de chomharra.
Mu dheireadh, dè mu dheidhinn an còmhlachan? Aig amannan bidh mi a’ smaoineachadh gu bheil sinn a’ dìochuimhneachadh cho cumhachdach ’s a bha an inneal seo ann an EMCCD: bidh còmhlachan cruinneil a’ cuideachadh gu mòr agus tha iad gu math aotrom agus èifeachdach a thaobh astar, gu sònraichte ann an siostaman ioma-phàirteach iom-fhillte.
Is e an Aries 16 an aon chamara sCMOS a chunnaic mi a tha faisg air an sensor EMCCD 512 x 512. Bidh seo a’ tòiseachadh le piogsail 16-micron agus a’ lìbhrigeadh 0.8 dealanan de fhuaim leughaidh gun fheum air bin. Airson comharran os cionn 5 foton (gach piogsail 16-micron), tha mi a’ smaoineachadh gur e seo an rud as fheàrr a chunnaic mi a-riamh agus mu leth a’ phrìs.
Mar sin a bheil EMCCD marbh? Chan eil, agus cha bhàsaich e dha-rìribh gus am faigh sinn rudeigin cho math sin a-rithist. Is e an duilgheadas, uill, na duilgheadasan uile: cus fuaim, fàs nas sine, smachdan às-mhalairt...
Nam biodh teicneòlas EMCCD na phlèana, bhiodh e na Concord. Bha gaol aig a h-uile duine a sgèith e air, ach is dòcha nach robh feum aca air agus a-nis le suidheachain nas motha agus leapannan còmhnard - dìreach cadal na 3 uairean a bharrachd sin thar a’ Chuain Siar.
Tha EMCCD, eu-coltach ri Concord, fhathast beò leis gu bheil feum aig cuid de dhaoine - àireamh bheag, a tha a’ sìor lùghdachadh - air. No is dòcha gu bheil iad dìreach a’ smaoineachadh gu bheil feum aca air?
Le bhith a’ cleachdadh EMCCD, chan eil an teicneòlas ìomhaighean as daoire agus as iom-fhillte a thathas a’ cleachdadh gu farsaing gad dhèanamh sònraichte, no nad eòlaiche ìomhaighean - tha thu dìreach a’ dèanamh rudeigin eadar-dhealaichte. Agus mura h-eil thu air feuchainn ri atharrachadh, is dòcha gum bu chòir dhut.
