25/08/01ʻO ka Electron-Multiplying CCD sensor kahi hoʻololi o ka sensor CCD e ʻae i ka hana māmā haʻahaʻa. Hoʻohana maʻamau lākou no nā hōʻailona o kahi mau haneli kiʻi kiʻi, a hiki i ka pae helu helu photon pākahi.
Hōʻike kēia ʻatikala i ke ʻano o nā mea ʻike EMCCD, pehea lākou e hana ai, ko lākou mau pono a me nā hemahema, a no ke aha lākou i manaʻo ʻia ai ke ʻano hou o ka ʻenehana CCD no ke kiʻi haʻahaʻa.
He aha ka EMCCD Sensor?
ʻO kahi mea hoʻohana Electron-Multiplying Charge-Coupled Device (EMCCD) kahi ʻano kūikawā o ka sensor CCD e hoʻonui ai i nā hōʻailona nāwaliwali ma mua o ka heluhelu ʻana, e ʻae ana i ka naʻau kiʻekiʻe loa i nā wahi kukui haʻahaʻa.
Hoʻokumu mua ʻia no nā noi e like me ka astronomy a me ka microscopy kiʻekiʻe, hiki i nā EMCCD ke ʻike i nā kiʻi kiʻi hoʻokahi, kahi hana e hakakā nei nā mea ʻike CCD kuʻuna. ʻO kēia hiki ke ʻike i nā kiʻi paʻi kiʻi i mea koʻikoʻi nā EMCCD no nā māla e koi ana i ke kiʻi pololei ma lalo o nā haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa.
Pehea e hana ai ka EMCCD Sensors?
A hiki i ka helu o ka heluhelu ʻana, hana nā mea ʻike EMCCD ma nā loina like me nā mea ʻike CCD. Eia nō naʻe, ma mua o ke ana ʻana me ka ADC, ua hoʻonui ʻia nā uku i ʻike ʻia ma o ke kaʻina i kapa ʻia ʻo impactionization, i loko o kahi 'papa inoa hoʻonui electron'. Ma luna o ke kaʻina o nā ʻanuʻu he nui, ua hoʻoneʻe ʻia nā kumukūʻai mai kahi pika ma ke ʻano o nā pika masked ma ka volta kiʻekiʻe. Loaʻa i kēlā me kēia electron i kēlā me kēia ʻanuʻu ka manawa e lawe mai i nā electron hou. No laila ua hoʻonui nui ʻia ka hōʻailona.
ʻO ka hopena o kahi EMCCD i hoʻoponopono maikaʻi ʻia ʻo ia ka hiki ke koho i ka nui pololei o ka hoʻonui awelika, ma kahi o 300 a 400 no ka hana haʻahaʻa. ʻO kēia ka mea e hiki ai i nā hōʻailona i ʻike ʻia ke hoʻonui ʻia i ʻoi aku ka kiʻekiʻe ma mua o ka leo heluhelu o ka pahupaʻikiʻi, ʻo ia hoʻi ka hoʻemi ʻana i ka walaʻau heluhelu o ke kāmela. ʻO ka mea pōʻino, ʻo ke ʻano stochastic o kēia kaʻina hana hoʻonui, ʻo ia hoʻi, ua hoʻonui ʻia kēlā me kēia pika me ka nui ʻokoʻa, kahi e hoʻokomo ai i kahi mea kani hou, e hōʻemi ana i ka ratio signal-to-noise (SNR) o ka EMCCD.
Eia ka wehewehe ʻana o ka hana ʻana o nā mea ʻike EMCCD. A hiki i ka ʻanuʻu 6, ʻoi aku ka maikaʻi o ke kaʻina hana me nā mea ʻike CCD.
Kiʻi: Heluhelu kaʻina no ka EMCCD sensor
I ka pau ʻana o ko lākou hōʻike ʻana, hoʻoneʻe mua nā mea ʻike EMCCD i nā koina i hōʻiliʻili ʻia i kahi pūʻulu masked o nā pixels e like me ke ʻano o ka ʻāpana māmā (ka hoʻololi ʻana o ka frame). A laila, hoʻokahi lālani i ka manawa, hoʻoneʻe ʻia nā uku i loko o kahi papa helu heluhelu. Hoʻokahi kolamu i ka manawa, hāʻawi ʻia nā uku i loko o ka papa helu heluhelu i kahi papa inoa hoʻonui. Ma kēlā me kēia pae o kēia papa inoa (a hiki i 1000 mau ʻanuʻu i nā kāmela EMCCD maoli), loaʻa i kēlā me kēia electron kahi manawa liʻiliʻi e hoʻokuʻu i kahi electron hou, e hoʻonui i ka hōʻailona me ka exponentially. I ka hopena, heluhelu ʻia ka hōʻailona hoʻonui.
1. Hoʻomaʻemaʻe kālā: No ka hoʻomaka ʻana i ka loaʻa ʻana, hoʻomaʻemaʻe ʻia ka uku mai ka mea ʻike holoʻokoʻa (ka pani honua).
2. Hoʻonui kālā: Hoʻonui ka uku i ka wā e hoʻolaha ai.
3. Waihona Uku: Ma hope o ka hoʻolaha ʻana, hoʻoneʻe ʻia nā uku i hōʻiliʻili ʻia i kahi wahi huna o ka sensor, kahi e hiki ai iā lākou ke kali i ka heluhelu ʻana me ka ʻole o nā kiʻi kiʻi hou e helu ʻia. ʻO kēia ke kaʻina hana 'Frame Transfer'.
4. Hōʻike Frame Aʻe: Me nā koina i ʻike ʻia i mālama ʻia i loko o nā pika masked, hiki i nā pika ikaika ke hoʻomaka i ka hōʻike ʻana o ke kiʻi aʻe (mode overlap).
5. Kaʻina Heluhelu: Hoʻokahi lālani i ka manawa, hoʻoneʻe ʻia nā uku no kēlā me kēia lālani o ke kiʻi i hoʻopau ʻia i loko o kahi 'heluhelu heluhelu'.
6. Hoʻokahi kolamu i ka manawa, hoʻokuʻu ʻia nā uku mai kēlā me kēia pika i loko o ka node heluhelu.
7. Hoʻonui Electron: A laila, komo nā koina electron a pau mai ka pixel i ka papa inoa hoʻonui electron, a neʻe i kēlā me kēia ʻanuʻu, e hoʻonui i ka helu ma kēlā me kēia pae.
8. Heluhelu: Heluhelu ʻia ka hōʻailona hoʻonui ʻia e ka ADC, a hana hou ʻia ke kaʻina hana a hiki i ka heluhelu ʻana o ke kiʻi holoʻokoʻa.
ʻO nā mea maikaʻi a me nā pōʻino o nā EMCCD Sensors
Pono o EMCCD Sensors
| Pōmaikaʻi | wehewehe |
| Helu Photon | ʻIke i nā kiʻi kiʻi pākahi me ka leo heluhelu haʻahaʻa loa (<0.2e⁻), hiki ke ʻike i ka ʻike kiʻi hoʻokahi. |
| ʻAiʻi-Haʻahaʻa-Malamalama | ʻOi aku ka maikaʻi ma mua o nā CCD kuʻuna, ʻoi aku i kekahi manawa ma mua o nā kāmeʻa sCMOS kiʻekiʻe ma nā pae māmā haʻahaʻa. |
| ʻĀnō ʻeleʻele haʻahaʻa | Hoʻemi ka hoʻoluʻu hohonu i ka walaʻau wela, hiki i nā kiʻi maʻemaʻe i ka wā lōʻihi o ka hōʻike. |
| Pani 'Half-Global' | Hiki i ka hoʻololi ʻana o ka pahu ke hōʻike kokoke i ka honua me ka hoʻololi wikiwiki loa (~ 1 microsecond). |
● Helu Photon: Me ka hoonui electron kiʻekiʻe, hiki ke hoʻopau ʻia ka walaʻau heluhelu (<0.2e-). ʻO kēia, me ka waiwai waiwai kiʻekiʻe a me ka maikaʻi quantum kokoke loa, ʻo ia ka mea hiki ke hoʻokaʻawale i nā photoelectrons pākahi.
● ʻAiʻi-Haʻahaʻa-Malamalama: Hoʻohālikelike ʻia me nā CCD, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hana haʻahaʻa haʻahaʻa o nā EMCCD. Aia paha kekahi mau noi kahi e hāʻawi ai ʻo EMCCD i ka hiki ke ʻike maikaʻi a me ka ʻokoʻa ma mua o ka sCMOS kiʻekiʻe ma nā pae kukui haʻahaʻa loa.
● ʻO kēia manawa ʻeleʻele haʻahaʻa: E like me ka CCDs, EMCCD maʻamau i hoʻoluʻu hohonu a hiki ke hāʻawi i nā waiwai haʻahaʻa haʻahaʻa o kēia manawa.
● 'Half Global' pani pani: ʻAʻole like maoli ke kaʻina hana hoʻololi kiʻi no ka hoʻomaka ʻana a me ka hoʻopau ʻana i ka hoʻolaha ʻana, akā lawe pinepine ʻia ma ke kauoha o 1 microsecond.
Nā pōʻino o nā EMCCD Sensors
| Ka pōʻino | wehewehe |
| Ka māmā holo palena | ʻOi aku ka lohi ma mua o nā koho CMOS hou loa (~ 30 fps ma 1 MP). |
| Ka halulu hoʻonui | ʻO ke ʻano maʻamau o ka hoʻonui electron e hoʻolauna i ka walaʻau nui, e hōʻemi ana i ka SNR. |
| Ka Uku Uku (CIC) | Hiki ke hoʻokomo i nā hōʻailona hoʻopunipuni i hoʻonui ʻia. |
| Hoʻemi ʻia ʻo Dynamic Range | ʻO ka loaʻa kiʻekiʻe e hōʻemi i ka hōʻailona kiʻekiʻe i hiki i ka sensor ke mālama ma mua o ka saturating. |
| Nui Pika Nui | ʻAʻole kūpono nā nui pixel maʻamau (13-16 μm) me nā koi ʻōnaehana optical. |
| Koi hooluu kaumaha | Pono ka hoʻoluʻu paʻa no ka hoʻonui mau ʻana a me ka leo haʻahaʻa. |
| Pono Kalibration | Hoʻohaʻahaʻa ka loaʻa ʻana o EM i ka manawa (multiplication decay), e koi ana i ka calibration maʻamau. |
| Hiki ʻole ka Hōʻike Pōkole | Hiki i nā hōʻike pōkole loa ke hoʻonui i ka hōʻailona a me ka walaʻau. |
| Uku Kiekie | ʻO ka hana paʻakikī a me ka hoʻoluʻu hohonu e ʻoi aku ka maikaʻi o kēia mau sensor ma mua o sCMOS. |
| Kauā Ola | Ua pau ka papa helu hoʻonui electron, ʻoi aku ka lōʻihi o 5-10 mau makahiki. |
| Nā Paʻi Paʻi | Ma muli o nā hoʻoponopono koʻikoʻi ma muli o nā noi koa. |
● Ka māmā holo palena: Hāʻawi nā EMCCD wikiwiki ma kahi o 30 fps ma 1 MP, e like me nā CCDs, ʻoi aku ka lohi ma mua o nā pahu kiʻi CMOS.
● Hoʻolauna walaʻau: 'O ka 'excess noise factor' i ho'onui 'ia e ka electron multiplication, i ka ho'ohālikelike 'ia me ka ha'aha'a ha'aha'a ha'aha'a sCMOS pahupaʻiwikiō me ka like quantum pono, hiki ke hāʻawi EMCCDs drastically kiekie ae ka leo ma muli o ka hōʻailona pae. ʻOi aku ka maikaʻi o ka SNR no sCMOS kiʻekiʻe no nā hōʻailona ma kahi o 3e-, ʻoi aku hoʻi no nā hōʻailona kiʻekiʻe.
● Uku Uku Uku (CIC): Inā ʻaʻole e hoʻomalu pono ʻia, hiki i ka neʻe ʻana o nā uku ma waena o ka sensor ke hoʻokomo i nā electrons hou i loko o nā pika. Hoʻonui ʻia kēia walaʻau me ka papa inoa hoʻonui electron. ʻOi aku ka wikiwiki o ka neʻe ʻana o ka uku (nā uaki) i ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe, akā ʻoi aku ka CIC.
● Hoʻemi ʻia ʻo Dynamic Range: ʻO nā waiwai hoʻonui electron kiʻekiʻe loa i koi ʻia no ka lanakila ʻana i ka leo heluhelu EMCCD e alakaʻi i ka hoʻohaʻahaʻa nui.
● Nui Pixel Nui: ʻO 10 μm ka nui pixel maʻamau liʻiliʻi loa no nā kamera EMCCD, akā ʻo 13 a i ʻole 16 μm ka mea maʻamau. Nui loa kēia no ka hoʻohālikelike ʻana i ka nui o nā koi hoʻonā o nā ʻōnaehana optical.
● Pono Kalibration: Hoʻopau ke kaʻina hana hoʻonui electron i ka papa inoa EM me ka hoʻohana ʻana, e hōʻemi ana i kona hiki ke hoʻonui i kahi kaʻina i kapa ʻia ʻo 'electron multiplication decay'. ʻO ia ke ʻano o ka hoʻololi mau ʻana o ka loaʻa ʻana o ka pahupaʻikiʻi, a pono ke kāmela i ka calibration maʻamau e hana i kekahi kiʻi quantitative.
● Hōʻike Kūlike ʻole i nā manawa pōkole: I ka hoʻohana ʻana i nā manawa hōʻike pōkole loa, hiki i nā pahupaʻikiʻi EMCCD ke hoʻopuka i nā hopena kūlike ʻole no ka mea e hoʻopiha ʻia ka hōʻailona nāwaliwali e ka walaʻau, a ke kaʻina hana hoʻonui e hoʻokomo i nā loli helu helu.
● Koi hooluu kaumaha: Hoʻoikaika nui ʻia ke kaʻina hana hoʻonui electron e ka wela. Hoʻonui ka hoʻoluʻu ʻana i ka mea ʻike i ka hoʻonui electron i loaʻa. No laila he mea koʻikoʻi ka hoʻoluʻu ʻana o ka sensor hohonu i ka mālama ʻana i ke kūpaʻa wela i nā ana EMCCD hiki ke hana hou ʻia.
● Ke kumu kūʻai kiʻekiʻe: ʻO ka paʻakikī o ka hana ʻana i kēia mau mea ʻike he nui, i hui pū ʻia me ka hoʻoluʻu hohonu, alakaʻi i nā kumukūʻai maʻamau i ʻoi aku ka kiʻekiʻe ma mua o nā kiʻi paʻi kiʻi kiʻekiʻe o ka sCMOS sensor.
● Ke ola palena ʻole: Hoʻopau ka hoʻonui ʻana i ka electron i ka palena o ke ola o kēia mau mea ʻike makamae o ka maʻamau 5-10 mau makahiki, ma muli o ke kiʻekiʻe o ka hoʻohana.
● Hoʻokuʻu aku i nā pilikia: ʻO ka lawe ʻana mai a me ka hoʻokuʻu ʻana o nā mea ʻike EMCCD e lilo i mea paʻakikī ma muli o ko lākou hoʻohana ʻana i nā noi koa.
No ke aha ʻo EMCCD ka hope o CCD
| Hiʻona | CCD | EMCCD |
| ʻO ka ʻike | Kiʻekiʻe | Kiʻekiʻe kiʻekiʻe (ʻoi aku ka mālamalama haʻahaʻa) |
| Ka leo heluhelu | Kaumaha | Haʻahaʻa loa (no ka loaʻa ʻana) |
| Laina Paʻi | Kiʻekiʻe | Kaulike (palena ʻia e ka loaʻa) |
| Koina | lalo | Kiʻekiʻe |
| Hoʻoluʻu | Koho | Pono maʻamau no ka hana maikaʻi loa |
| Hoʻohana i nā hihia | Kiʻi nui | Māmā haʻahaʻa, ʻike kiʻi hoʻokahi |
Kūkulu ʻia nā mea ʻike EMCCD ma luna o ka ʻenehana CCD kuʻuna ma o ka hoʻokomo ʻana i kahi pae hoʻonui electron. Hoʻonui kēia i ka hiki ke hoʻonui i nā hōʻailona nāwaliwali a hoʻemi i ka walaʻau, e hoʻolilo i nā EMCCD i ke koho i makemake ʻia no nā noi kiʻi haʻahaʻa haʻahaʻa kahi e hāʻule ai nā mea ʻike CCD.
Nā noi nui o nā EMCCD Sensors
Hoʻohana maʻamau ʻia nā mea ʻike EMCCD i nā ʻenehana ʻepekema a me nā ʻoihana e koi ai i ka ʻike kiʻekiʻe a me ka hiki ke ʻike i nā hōʻailona nāwaliwali.
● Life Science Imaging: No nā noi e like me ka microscopy fluorescence hoʻokahi-mole a me ka microscopy fluorescence noʻonoʻo kūloko (TIRF).
● Astronomy: Hoʻohana ʻia no ka hoʻopaʻa ʻana i nā kukui palupalu mai nā hōkū mamao, nā galaxies, a me ka noiʻi exoplanet.
● Quantum Optik: No ka hoʻokolohua photon entanglement a me quantum information.
● Forensics a me ka palekana: Hana ʻia ma ka nānā ʻana i nā kukui haʻahaʻa a me ka nānā ʻana i nā hōʻike hōʻike.
● ʻIkepili: Ma Raman spectroscopy a me ka haʻahaʻa-intensity fluorescence ike.
I ka manawa hea ʻoe e koho ai i kahi sensor EMCCD?
Me ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā mea ʻike CMOS i nā makahiki i hala iho nei, ua emi ka maikaʻi o ka walaʻau heluhelu o nā sensor EMCCD e like me kēia manawa hiki i nā kāmela sCMOS ke hiki ke heluhelu i ka leo subelectron, me ka nui o nā pono ʻē aʻe. Inā ua hoʻohana mua kekahi noi i nā EMCCD, pono e nānā inā ʻo ia ka koho maikaʻi loa i hāʻawi ʻia i nā hoʻomohala ma sCMOS.
Ma ka mōʻaukala, hiki i nā EMCCD ke hoʻokō i ka helu photon me ka holomua, me kekahi mau noi niche ʻē aʻe me nā pae hōʻailona maʻamau ma lalo o 3-5e- no ka pika ma ka piko. ʻOiai, me ka nui o ka pixel nui a me ka leo heluhelu sub-electron i loaʻa i lokonā kamera ʻepekemama muli o ka ʻenehana sCMOS, hiki ke hoʻokō koke ʻia kēia mau noi me sCMOS kiʻekiʻe.
FAQs
He aha ka manawa hōʻike liʻiliʻi loa no nā kāmela hoʻololi Frame?
No nā mea ʻike hoʻoili kiʻi āpau, me nā EMCCDs, he paʻakikī ka nīnau o ka manawa hōʻike liʻiliʻi loa. No ka loaʻa ʻana o nā kiʻi hoʻokahi, hiki ke hoʻopau ʻia ka hōʻike ʻana ma o ka hoʻololi ʻana i nā uku i loaʻa i loko o ka ʻāina i uhi ʻia no ka heluhelu wikiwiki ʻana, a hiki i ka manawa pōkole (sub-microsecond) liʻiliʻi.
Eia nō naʻe, i ka wā e kahe ana ka pahupaʻikiʻi me ka wikiwiki piha, ʻo ia ka loaʻa ʻana o nā kiʻi he nui / kiʻiʻoniʻoni ma ke kiʻi piha piha, i ka pau ʻana o ke kiʻi mua i ka hōʻike ʻana, ua noho ʻia ka ʻāina i uhi ʻia e kēlā kiʻi a hiki i ka pau ʻana o ka heluhelu ʻana. No laila ʻaʻole hiki ke hoʻopau ʻia ka ʻike. ʻO ia hoʻi, me ka nānā ʻole i ka manawa hoʻolaha i noi ʻia i loko o ka polokalamu, ʻo ka manawa hōʻike maoli o nā kiʻi ma hope ma hope o ka loaʻa mua ʻana o ka loaʻa ʻana o ka multi-frame piha holoʻokoʻa e hāʻawi ʻia e ka manawa kiʻi, ʻo ia hoʻi 1 / Frame Rate, o ke kāmela.
Ke hoʻololi nei ʻo sCMOS Technology i nā mea ʻike EMCCD?
Loaʻa i nā pahupaʻikiʻi EMCCD ʻelua mau kikoʻī i kōkua i ka mālama ʻana i ko lākou pono i nā hiʻohiʻona kiʻi haʻahaʻa haʻahaʻa (me nā pae hōʻailona kiʻekiʻe o 5 photoelectrons a i ʻole). ʻO ka mua, ʻo kā lākou mau pika nui, a hiki i 16 μm, a ʻo ka lua o kā lākou <1e-heluhelu walaʻau.
He hanauna hou opahupaʻikiʻi sCMOSua puka mai e hāʻawi i kēia mau hiʻohiʻona like, me ka ʻole o nā drawbacks he nui o nā EMCCD, ʻoi aku ka nui o ka walaʻau. Hāʻawi nā kāmela e like me ka Aries 16 mai Tucsen i 16 μm back-iluminated pixels me ka leo heluhelu o 0.8e-. Me ka haʻahaʻa haʻahaʻa a me ka 'natively' pixels nui, ʻoi aku ka maikaʻi o kēia mau kāmera i ka hapa nui o nā kāmela sCMOS binned, ma muli o ka pilina ma waena o ka binning a me ka leo heluhelu.
Inā makemake ʻoe e aʻo hou e pili ana iā EMCCD, e kaomi:
Hiki ke hoʻololi ʻia ka EMCCD a makemake paha mākou i kēlā?
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ua mālama ʻia nā kuleana āpau. Ke helu ʻana, e ʻoluʻolu e hoʻomaopopo i ke kumu:www.tucsen.com
