૨૪/૦૫/૨૨EMCCD સેન્સર્સ એક સાક્ષાત્કાર હતા: તમારા વાંચન અવાજને ઘટાડીને તમારી સંવેદનશીલતા વધારો. સારું, લગભગ, વધુ વાસ્તવિક રીતે અમે તમારા વાંચન અવાજને નાનો દેખાવા માટે સિગ્નલ વધારી રહ્યા હતા.
અને અમને તેઓ ખૂબ ગમ્યા, તેમને સિંગલ મોલેક્યુલ અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી જેવા ઓછા સિગ્નલ કાર્ય સાથે તાત્કાલિક ઘર મળ્યું અને પછી સ્પિનિંગ ડિસ્ક, સુપર રિઝોલ્યુશન અને તેનાથી આગળની વસ્તુઓ માટે માઇક્રોસ્કોપ સિસ્ટમ પ્રદાતાઓમાં ફેલાયા. અને પછી અમે તેમને મારી નાખ્યા. કે શું આપણે?
EMCCD ટેકનોલોજીનો ઇતિહાસ બે મુખ્ય સપ્લાયર્સ સાથે રહ્યો છે: e2V અને ટેક્સાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ. E2V, જે હવે ટેલિડાયન e2V છે, એ 1990 ના દાયકાના અંતમાં પ્રારંભિક સેન્સર્સ સાથે આ રોલિંગ શરૂ કર્યું હતું પરંતુ સૌથી વધુ સ્વીકૃત વેરિઅન્ટ સાથે વાસ્તવિક પ્રગતિ કરી, જેમાં 16-માઇક્રોન પિક્સેલ્સ સાથે 512 x 512 ની શ્રેણી હતી.
આ પ્રારંભિક અને કદાચ સૌથી પ્રભાવશાળી EMCCD સેન્સરનો ખરેખર પ્રભાવ હતો અને આમાંથી અડધો ભાગ ખરેખર પિક્સેલ કદનો હતો. માઇક્રોસ્કોપ પરના 16-માઇક્રોન પિક્સેલ્સે તે સમયના સૌથી લોકપ્રિય CCD, ICX285, જે લોકપ્રિય CoolSnap અને Orca શ્રેણીમાં દર્શાવવામાં આવ્યો હતો તેના કરતાં 6 ગણો વધુ પ્રકાશ એકત્રિત કર્યો હતો. પિક્સેલ કદ ઉપરાંત, આ ઉપકરણોને ફરીથી પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા હતા, જે 30% વધુ ફોટોનને રૂપાંતરિત કરીને 6 ગણી વધુ સંવેદનશીલતા 7 પર લઈ ગયા હતા.
તેથી અસરકારક રીતે EMCCD અમે તેને ચાલુ કરીએ અને EMCCD ગેઇનની અસર મેળવીએ તે પહેલાં તે 7 ગણું વધુ સંવેદનશીલ હતું. હવે અલબત્ત તમે દલીલ કરી શકો છો કે તમે CCD ને બિન કરી શકો છો, અથવા તમે મોટા પિક્સેલ કદ બનાવવા માટે ઓપ્ટિક્સનો ઉપયોગ કરી શકો છો - તે ફક્ત મોટાભાગના લોકોએ કર્યું ન હતું!
આ ઉપરાંત, 1 ઇલેક્ટ્રોનથી નીચે વાંચન અવાજ મેળવવો એ મુખ્ય બાબત હતી. તે મુખ્ય હતી, પરંતુ તે મુક્ત નહોતી. ગુણાકાર પ્રક્રિયાએ સિગ્નલ માપનની અનિશ્ચિતતામાં વધારો કર્યો, એટલે કે શોટ અવાજ, શ્યામ પ્રવાહ, અને ગુણાકાર પહેલાં આપણી પાસે જે કંઈ હતું તે 1.4 ના પરિબળથી વધ્યું. તો, તેનો અર્થ શું હતો? સારું, તેનો અર્થ એ થયો કે EMCCD વધુ સંવેદનશીલ હતું પરંતુ ફક્ત ઓછા પ્રકાશમાં, સારું, તે સમયે તમને તેની જરૂર હોય છે ખરું ને?
ક્લાસિકલ CCD સામે, તે કોઈ સ્પર્ધા નહોતી. મોટા પિક્સેલ્સ, વધુ QE, EM ગેઇન. અને અમે બધા ખુશ હતા, ખાસ કરીને કેમેરાના વેચાણમાં અમારામાંથી: $40,000, કૃપા કરીને...
અમે ફક્ત ઝડપ, સેન્સર ક્ષેત્ર અને (અમને ખબર નહોતી કે તે શક્ય છે) નાના પિક્સેલ કદ સાથે વધુ કરી શક્યા હોત.
પછી નિકાસ નિયંત્રણો અને પાલન આવ્યા, અને તે મજાનું નહોતું. એવું બહાર આવ્યું છે કે સિંગલ મોલેક્યુલ્સને ટ્રેક કરવા અને ટ્રેકિંગ રોકેટ સમાન છે, અને કેમેરા કંપનીઓ અને તેમના ગ્રાહકોએ કેમેરાના વેચાણ અને નિકાસને નિયંત્રિત કરવી પડી.
પછી sCMOS આવ્યું, શરૂઆત કરીને દુનિયાને વચન આપ્યું - અને પછી આગામી 10 વર્ષોમાં લગભગ તે પહોંચાડ્યું. નાના પિક્સેલ્સ લોકોને 60x ઉદ્દેશ્યો માટે 6.5 માઇક્રોન જેટલું ગમ્યું અને લગભગ 1.5 ઇલેક્ટ્રોનના ઓછા વાંચન અવાજ સાથે. હવે આ તદ્દન EMCCD નહોતું, પરંતુ તે સમયની તુલનાત્મક CCD ટેકના 6 ઇલેક્ટ્રોનની સામે તે અદ્ભુત હતું.
શરૂઆતના sCMOS હજુ પણ આગળ પ્રકાશિત હતા. પરંતુ 2016 માં પાછળ પ્રકાશિત sCMOS આવ્યા, અને તેને મૂળ ફ્રન્ટ-પ્રકાશિત સંસ્કરણો કરતાં વધુ સંવેદનશીલ બનાવવા માટે તેમાં 11-માઇક્રોન પિક્સેલ્સ હતા. QE બુસ્ટ અને પિક્સેલ કદમાં વધારા સાથે, ગ્રાહકોને એવું લાગ્યું કે તેમને 3.5x ફાયદો થયો છે.
આખરે, 2021 માં, સબ-ઇલેક્ટ્રોન રીડ નોઇઝ તૂટી ગયો અને કેટલાક કેમેરામાં 0.25 ઇલેક્ટ્રોન જેટલો ઓછો અવાજ આવ્યો - EMCCD માટે બધું સમાપ્ત થઈ ગયું.
અથવા તે હતું ...
ઠીક છે, થોડી સમસ્યા હજુ પણ પિક્સેલ કદની છે. ફરીથી તમે જે ઇચ્છો તે ઓપ્ટિકલી કરી શકો છો પરંતુ તે જ સિસ્ટમ પર, 4.6-માઇક્રોન પિક્સેલ 16-માઇક્રોન પિક્સેલ કરતા 12 ગણો ઓછો પ્રકાશ એકત્રિત કરે છે.
હવે તમે બિન કરી શકો છો, પરંતુ યાદ રાખો કે સામાન્ય CMOS સાથે બિનિંગ કરવાથી બિનિંગ ફેક્ટરના કાર્ય દ્વારા અવાજ વધે છે. તેથી મોટાભાગના લોકો તેમના 6.5-માઈક્રોન પિક્સેલથી ખુશ છે કે તેઓ વિચારે છે કે તેઓ સંવેદનશીલતા સુધી તેમની રીતે બિન કરી શકે છે, પરંતુ તેઓ તેમના વાંચેલા અવાજને 3 ઇલેક્ટ્રોન સુધી બમણો કરી રહ્યા છે.
ભલે અવાજ ઘટાડી શકાય, પિક્સેલનું કદ, અને તે બાબત માટે સંપૂર્ણ રીતે, વાસ્તવિક સિગ્નલ સંગ્રહ માટે હજુ પણ સમાધાન છે.
બીજી વાત ગેઇન અને કોન્ટ્રાસ્ટ છે - વધુ ગ્રે હોવા અને તમારા સિગ્નલને નાના કાપવાથી વધુ સારો કોન્ટ્રાસ્ટ મળે છે. તમે સમાન અવાજ કરી શકો છો પરંતુ જ્યારે તમે CMOS સાથે દરેક ઇલેક્ટ્રોન માટે ફક્ત 2 ગ્રે બતાવો છો ત્યારે તમારી પાસે ફક્ત 5 ઇલેક્ટ્રોન સિગ્નલ હોય ત્યારે રમવા માટે કંઈ રહેતું નથી.
છેલ્લે, શટરિંગ વિશે શું? ક્યારેક મને લાગે છે કે આપણે ભૂલી જઈએ છીએ કે EMCCD માં આ કેટલું શક્તિશાળી સાધન હતું: ગ્લોબલ શટર ખરેખર મદદ કરે છે અને ખૂબ જ હળવા અને ઝડપી કાર્યક્ષમ છે, ખાસ કરીને જટિલ મલ્ટી-કમ્પોનન્ટ સિસ્ટમ્સમાં.
મેં જોયેલો એકમાત્ર sCMOS કેમેરો જે 512 x 512 EMCCD સેન્સરની નજીક પણ આવે છે તે Aries 16 છે. આ 16-માઈક્રોન પિક્સેલથી શરૂ થાય છે અને 0.8 ઇલેક્ટ્રોન રીડ નોઈઝ પહોંચાડે છે અને કોઈ પણ પ્રકારના સંગ્રહની જરૂર નથી. 5 ફોટોન (પ્રતિ 16-માઈક્રોન પિક્સેલ) થી વધુ સિગ્નલો માટે, મને લાગે છે કે તે મેં જોયેલા શ્રેષ્ઠ અને લગભગ અડધી કિંમત છે.
તો શું EMCCD મરી ગયું છે? ના, અને જ્યાં સુધી આપણને ફરીથી કંઈક સારું ન મળે ત્યાં સુધી તે ખરેખર મરી જશે નહીં. સમસ્યા એ છે કે, બધી સમસ્યાઓ: વધુ પડતો અવાજ, વૃદ્ધત્વ, નિકાસ નિયંત્રણો...
જો EMCCD ટેકનોલોજી એક વિમાન હોત, તો તે કોનકોર્ડ હોત. જે લોકોએ તેને ઉડાવ્યું હતું તેમને તે ખૂબ ગમ્યું, પરંતુ તેમને કદાચ તેની જરૂર નહોતી અને હવે મોટી બેઠકો અને ફ્લેટબેડ સાથે - એટલાન્ટિક પાર તે વધારાના 3 કલાક સૂઈ જાઓ.
કોનકોર્ડથી વિપરીત, EMCCD હજુ પણ જીવંત છે કારણ કે કેટલાક લોકોને - એક નાની, સતત ઘટતી સંખ્યા - હજુ પણ તેની જરૂર છે. અથવા કદાચ તેઓ ફક્ત એવું વિચારે છે કે તેમને જરૂર છે?
સૌથી મોંઘી અને જટિલ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી ઇમેજિંગ ટેકનોલોજી, EMCCD નો ઉપયોગ કરવાથી તમે ખાસ કે ઇમેજિંગ નિષ્ણાત નથી બનતા - તમે ફક્ત કંઈક અલગ કરી રહ્યા છો. અને જો તમે હજુ સુધી બદલવાનો પ્રયાસ કર્યો નથી, તો તમારે કદાચ બદલાવ કરવો જોઈએ.
