24/05/22Capteur EMCCD yo te yon revelasyon: ogmante sansiblite ou lè w diminye bri lekti ou. Oke, prèske, plis reyalistikman nou t ap ogmante siyal la pou fè bri lekti ou a sanble pi piti.
Epi nou te renmen yo anpil, yo te jwenn yon plas imedyat ak travay ki gen ti siyal tankou molekil sèl ak spektroskopi epi yo te gaye pami founisè sistèm mikwoskòp pou bagay tankou disk k ap vire, super rezolisyon ak plis ankò. Epi apre sa nou te touye yo. Oubyen èske nou te fè sa?
Teknoloji EMCCD gen istwa li ak de founisè kle: e2V ak Texas Instruments. E2V, kounye a Teledyne e2V, te kòmanse devlopman sa a ak premye detèktè yo nan fen ane 1990 yo, men li te fè gwo pwogrè ak varyant ki pi aksepte a, ki te gen yon seri 512 x 512 ak piksèl 16 mikron.
Premye detèktè EMCCD sa a, e pwobableman pi dominan an, te gen yon enpak reyèl e mwatye ladan l sete gwosè pixel. Piksèl 16 mikron sou yon mikwoskòp te kolekte 6 fwa plis limyè pase CCD ki pi popilè nan epòk la, ICX285 la, ki te parèt nan seri popilè CoolSnap ak Orca yo. Anplis gwosè pixel, aparèy sa yo te gen ekleraj dèyè ki konvèti 30% plis foton, sa ki te fè sansiblite sa a 6 fwa pi gwo rive nan 7.
Kidonk efektivman, EMCCD te 7 fwa pi sansib anvan menm nou te limen l epi nou te santi enpak genyen EMCCD a. Kounye a, ou ka di ou te ka mete CCD a nan yon kote, oubyen ou te ka itilize optik pou kreye pi gwo gwosè pixel – se sèlman pifò moun pa t fè sa!
Anplis de sa, li te enpòtan pou jwenn bri lekti anba 1 elektwon. Li te enpòtan, men li pa t gratis. Pwosesis miltiplikasyon an te ogmante ensètitid mezi siyal la, sa vle di bri kout pwen an, kouran fènwa a, ak tout lòt bagay nou te genyen anvan miltiplikasyon an te ogmante pa yon faktè 1.4. Alò, kisa sa vle di? Oke, sa vle di EMCCD te pi sansib men sèlman nan limyè fèb, ebyen se lè sa a ou bezwen li, pa vre?
Kont yon CCD klasik, pa t gen okenn konpetisyon. Gwo pixel, plis QE, EM Gain. Epi nou tout te kontan, sitou moun pami nou ki te nan lavant kamera: $40,000, tanpri...
Sèl bagay nou te ka fè plis avèk yo se te vitès, zòn detèktè a, epi (nou pa t konnen li te posib) yon gwosè pixel ki pi piti.
Apre sa, kontwòl ekspòtasyon ak konfòmite te vini, e sa pa t amizan. Li sanble ke swiv molekil endividyèl ak swiv fize yo sanble, e konpayi kamera yo ak kliyan yo te oblije kontwole lavant ak ekspòtasyon kamera yo.
Apre sa, sCMOS te vini, li te kòmanse pa pwomèt lemonn antye - epi pandan 10 ane ki te vin apre yo, li te prèske delivre l. Piksèl ki pi piti te bay moun 6.5 mikron yo te renmen pou objektif 60x yo epi tout bagay sa yo ak yon bri lekti ki pi ba, anviwon 1.5 elektwon. Kounye a, sa pa t vrèman EMCCD, men kont 6 elektwon teknoloji CCD konparatif nan epòk la, li te enkwayab.
Premye sCMOS yo te toujou gen ekleraj devan. Men, an 2016, sCMOS ki te gen ekleraj dèyè te rive, epi pou fè l parèt pi sansib pase vèsyon orijinal yo ki te gen ekleraj devan, li te gen pixel 11 mikron. Avèk ogmantasyon QE a ak ogmantasyon gwosè pixel la, kliyan yo te santi yo te gen yon avantaj 3.5 fwa.
Finalman, an 2021, bri lekti sub-elektwon an te kraze ak kèk kamera ki te rive jis 0.25 elektwon - tout bagay te fini pou EMCCD.
Oubyen èske se te...
Oke, yon ti pwoblèm nan se toujou gwosè pixel la. Ankò, ou ka fè sa ou vle optikman men sou menm sistèm nan, yon pixel 4.6 mikron kolekte 12 fwa mwens limyè pase yon pixel 16 mikron.
Kounye a ou te kapab fè "bin" (bloke bri), men sonje "binning" ak CMOS nòmal ogmante bri a pa yon fonksyon faktè "binning" lan. Kidonk pifò moun kontan ak piksèl 6.5 mikron yo, yo panse yo ka "bin" pou rive nan sansiblite, men y ap double bri lekti yo a 3 elektwon.
Menm si yo ka diminye bri, gwosè pixel la, ak tout gwosè a pou pwoblèm sa a, toujou yon konpwomi pou koleksyon siyal reyèl.
Lòt bagay la se gen an ak kontras la – lè ou gen plis gri epi koupe siyal ou a pi piti, sa bay pi bon kontras. Ou ka gen menm bri a men lè ou montre sèlman 2 gri pou chak elektwon ak yon CMOS ou pa gen anpil bagay pou jwe avèk lè ou gen sèlman 5 elektwon siyal.
Finalman, e konsènan kofraj la? Pafwa m panse nou bliye kijan zouti sa a te puisan nan EMCCD: kofraj mondyal yo ede anpil epi yo lejè anpil e yo efikas an tèm de vitès, sitou nan sistèm konplike ak plizyè eleman.
Sèl kamera sCMOS mwen te wè ki rive menm pre detèktè EMCCD 512 x 512 la se Aries 16 la. Sa a kòmanse ak piksèl 16 mikron epi li bay 0.8 elektwon bri lekti san nesesite pou mete l nan yon bin. Pou siyal ki pi wo pase 5 foton (pou chak piksèl 16 mikron), mwen panse li se pi bon an mwen te janm wè epi li koute apeprè mwatye pri a.
Donk, èske EMCCD mouri? Non, epi li p ap vrèman mouri jiskaske nou jwenn yon bagay ki bon konsa ankò. Pwoblèm nan se, eh byen, tout pwoblèm yo: twòp bri, vyeyisman pwofi, kontwòl ekspòtasyon...
Si teknoloji EMCCD te yon avyon, li ta yon Concord. Tout moun ki te vole avè l te renmen l, men yo pwobableman pa t bezwen l e kounye a avèk pi gwo syèj ak kabann plat - jis dòmi 3 èdtan anplis sa yo lòt bò Atlantik la.
Kontrèman ak Concord, EMCCD toujou vivan paske gen kèk moun - yon ti kantite moun ki toujou ap diminye - ki toujou bezwen li. Oubyen petèt yo jis panse yo bezwen li?
Sèvi ak yon EMCCD, teknoloji imaj ki pi chè e ki pi konplike ki pi itilize a, pa fè ou espesyal, oubyen yon ekspè nan imaj - ou jis ap fè yon bagay diferan. Epi si ou poko eseye chanje, ou pwobableman ta dwe fè sa.
