25/08/15Nan imajri syantifik, presizyon se tout bagay. Kit w ap kaptire siyal fliyoresans nan limyè fèb oswa w ap swiv objè selès ki fèb, kapasite kamera w la pou detekte limyè enfliyanse dirèkteman kalite rezilta w yo. Youn nan faktè ki pi enpòtan, men ki souvan mal konprann, nan ekwasyon sa a se efikasite kwantik (QE).
Gid sa a pral eksplike w sa QE ye, poukisa li enpòtan, kijan pou entèprete espesifikasyon QE yo, epi kijan li konpare ak diferan kalite detèktè yo. Si w ap chèche yonkamera syantifikoubyen ou jis ap eseye konprann fich teknik kamera yo, sa a se pou ou.
Figi: Egzanp koub QE kamera tipik Tucsen yo
(yon)Belye 6510(b)Dhyana 6060BSI(c)Balans 22
Ki sa ki efikasite kwantik?
Efikasite kwantik se pwobabilite pou yon foton ki rive nan detèktè kamera a aktyèlman detekte, epi libere yon fotoelektwon nan silikon an.
Nan plizyè etap nan vwayaj foton an nan direksyon pwen sa a, gen baryè ki ka absòbe foton oswa reflete yo. Anplis de sa, pa gen okenn materyèl ki 100% transparan pou chak longèdonn foton, epi nenpòt chanjman nan konpozisyon materyèl la gen yon chans pou reflete oswa gaye foton.
Lè nou eksprime l kòm yon pousantaj, efikasite kwantik defini kòm:
QE (%) = (Kantite elektwon ki pwodui / Kantite foton ensidan) × 100
Gen de kalite prensipal:
●QE ekstènPèfòmans mezire ki gen ladan efè tankou refleksyon ak pèt transmisyon.
●QE EntènMezire efikasite konvèsyon an nan detèktè a li menm, sipoze tout foton yo absòbe.
Pi wo QE vle di pi bon sansiblite limyè ak siyal imaj ki pi fò, sitou nan senaryo ki gen fèb limyè oswa ki limite foton.
Poukisa efikasite kwantik enpòtan nan kamera syantifik?
Nan imajri, li toujou itil pou kaptire pi gwo pousantaj foton k ap vini yo ke nou kapab, sitou nan aplikasyon ki mande gwo sansiblite.
Sepandan, detèktè ki gen gwo efikasite kwantik yo gen tandans pi chè. Sa a se akòz defi enjenyè pou maksimize faktè ranpli a pandan y ap kenbe fonksyon pixel la, epi tou akòz pwosesis ekleraj dèyè a. Pwosesis sa a, jan w ap aprann, pèmèt pi gwo efikasite kwantik yo—men li vini ak yon konpleksite fabrikasyon ki ogmante anpil.
Menm jan ak tout espesifikasyon kamera, ou dwe toujou peze bezwen pou efikasite kwantik la parapò ak lòt faktè pou aplikasyon imaj espesifik ou a. Pa egzanp, entwodui yon obturateur mondyal ka pote avantaj pou anpil aplikasyon, men tipikman li pa ka aplike sou yon detèktè BI. Anplis, li mande pou ajoute yon tranzistò anplis nan pixel la. Sa ka diminye faktè ranpli a e pakonsekan efikasite kwantik la, menm konpare ak lòt detèktè FI yo.
Egzanp aplikasyon kote QE ka enpòtan
Kèk egzanp aplikasyon:
● Imajri echantiyon byolojik ki pa fiks ak limyè fèb ak fluoresans
● Imaj gwo vitès
● Aplikasyon kantitatif ki mande mezi entansite ki gen gwo presizyon
QE pa Kalite Capteur
Diferan teknoloji detèktè imaj yo montre diferan efikasite kwantik. Men kijan QE anjeneral konpare atravè pi gwo kalite detèktè yo:
CCD (Aparèy Chaj-Makonnen)
Tradisyonèlman, yo te prefere imaj syantifik pou bri ki ba yo ak QE ki wo, souvan rive nan pik ant 70-90%. CCD yo eksele nan aplikasyon tankou astwonomi ak imaj ekspozisyon long.
CMOS (Semi-kondiktè Metal-Oksid Konplemantè)
Yon lè yo te limite pa yon QE ki pi ba ak yon bri lekti ki pi wo, detèktè CMOS modèn yo—sitou modèl ki gen ekleraj pa dèyè—te ratrape yo anpil. Anpil kounye a rive nan valè QE ki pi wo pase 80%, sa ki ofri pèfòmans ekselan ak yon vitès imaj ki pi rapid ak yon konsomasyon enèji ki pi ba.
Eksplore seri avanse nou yoKamera CMOSmodèl pou wè kijan teknoloji sa a rive, tankouKamera Libra 3405M sCMOS Tucsen an, yon kamera syantifik ki gen gwo sansiblite ki fèt pou aplikasyon ki mande anpil nan fèb limyè.
sCMOS (CMOS syantifik)
Yon klas espesyalize CMOS ki fèt pou imaj syantifik,Kamera sCMOSTeknoloji a konbine yon QE ki wo (jeneralman 70–95%) ak yon bri ki ba, yon gwo ranje dinamik, ak yon akizisyon rapid. Li ideyal pou imaj selil vivan, mikwoskopi gwo vitès, ak fliyoresans milti-chanèl.
Kijan pou li yon koub efikasite kwantik
Anjeneral, manifaktirè yo pibliye yon koub QE ki trase efikasite (%) atravè longèdonn (nm). Koub sa yo esansyèl pou detèmine kijan yon kamera pèfòme nan sèten seri espektral.
Eleman kle pou chèche:
●Pik QE aEfikasite maksimòm nan, souvan nan seri 500–600 nm (limyè vèt).
●Ranje longèdonnFenèt espektral itilizab la kote QE rete pi wo pase yon papòt itil (pa egzanp, >20%).
●Zòn DepozeQE gen tandans diminye nan rejyon UV (<400 nm) ak NIR (>800 nm).
Entèprete koub sa a ede ou matche fòs detèktè a ak aplikasyon ou an, kit w ap pran imaj nan spectre vizib la, enfrawouj tou pre a, oswa iltravyolèt la.
Depandans Longèdonn Efikasite Kwantik
Figi: Koub QE ki montre valè tipik pou detèktè ki baze sou silikon ki eklere devan ak dèyè
REMAKGrafik la montre pwobabilite pou deteksyon foton (efikasite kwantik, %) an fonksyon longèdonn foton pou kat kamera egzanp. Diferan varyant detèktè ak kouch ka chanje koub sa yo dramatikman.
Efikasite kwantik depann anpil de longèdonn, jan figi a montre. Majorite detèktè kamera ki baze sou silikon yo montre pik efikasite kwantik yo nan pati vizib spectre a, pi souvan nan rejyon vèt rive jòn, soti nan anviwon 490nm rive 600nm. Koub QE yo ka modifye atravè kouch detèktè ak varyant materyèl pou bay pik QE anviwon 300nm nan iltravyolèt (UV), anviwon 850nm nan enfrawouj tou pre (NIR), ak anpil opsyon ant de sa.
Tout kamera ki baze sou silikon montre yon bès nan efikasite kwantik nan direksyon 1100nm, kote foton yo pa gen ase enèji pou libere fotoelektwon ankò. Pèfòmans UV a ka limite anpil nan detèktè ki gen mikwolantiy oswa vit fenèt ki bloke UV, ki anpeche limyè longèdonn kout rive nan detèktè a.
Nan mitan yo, koub QE yo raman lis e inifòm, epi souvan yo gen ladan yo ti pik ak creux ki koze pa diferan pwopriyete materyèl ak transparans materyèl pixel la konpoze de li.
Nan aplikasyon ki mande sansiblite UV oswa NIR, konsidere koub efikasite kwantik yo ka vin pi enpòtan, paske nan kèk kamera efikasite kwantik ka plizyè fwa pi gwo pase lòt nan bout koub la.
Sansiblite reyon X
Gen kèk detèktè kamera silikon ki ka fonksyone nan pati limyè vizib spectre a, tout pandan y ap kapab detekte kèk longèdonn reyon X yo. Sepandan, kamera yo anjeneral bezwen jeni espesifik pou fè fas ak enpak reyon X yo sou elektwonik kamera yo, epi ak chanm vakyòm yo jeneralman itilize pou eksperyans reyon X yo.
Kamera enfrawouj
Finalman, detèktè ki pa baze sou Silisyòm men sou lòt materyèl yo ka montre koub QE konplètman diferan. Pa egzanp, kamera enfrawouj InGaAs yo, ki baze sou Endyòm Galyòm Arseniur nan plas Silisyòm, ka detekte gwo ranje longèdonn nan NIR la, jiska yon maksimòm anviwon 2700nm, tou depann de varyant detèktè a.
Efikasite kwantik vs lòt spesifikasyon kamera
Efikasite kwantik se yon mezi pèfòmans kle, men li pa fonksyone poukont li. Men kijan li gen rapò ak lòt espesifikasyon kamera enpòtan yo:
QE vs. Sansiblite
Sansiblite se kapasite kamera a pou detekte siyal fèb. QE kontribye dirèkteman nan sansiblite, men lòt faktè tankou gwosè pixel, bri lekti, ak kouran nwa jwe yon wòl tou.
QE vs. Rapò Siyal-sou-Bri (SNR)
Yon QE ki pi wo amelyore SNR a lè li jenere plis siyal (elektwon) pou chak foton. Men, twòp bri, akòz move elektwonik oswa refwadisman ki pa adekwa, ka toujou degrade imaj la.
QE vs. Ranje Dinamik
Pandan ke QE afekte konbyen limyè ki detekte, ranje dinamik la dekri rapò ki genyen ant siyal ki pi klere ak siyal ki pi fonse kamera a ka jere. Yon kamera ki gen gwo QE ak yon ranje dinamik ki pòv ka toujou pwodui rezilta ki pa bon nan sèn ki gen anpil kontras.
An brèf, efikasite kwantik la enpòtan anpil, men toujou evalye li ansanm ak espesifikasyon konplemantè yo.
Ki sa ki yon "bon" efikasite kwantik?
Pa gen yon "meyè" QE inivèsèl—sa depann de aplikasyon w lan. Sa vle di, men kèk referans jeneral:
| Ranje QE | Nivo Pèfòmans | Ka Itilizasyon |
| mwens pase 40% | Ba | Pa ideyal pou itilizasyon syantifik |
| 40–60% | Mwayèn | Aplikasyon syantifik nivo debaz |
| 60–80% | Bon | Apwopriye pou pifò travay imaj |
| 80–95% | Ekselan | Imaj ki pa gen anpil limyè, ki gen gwo presizyon, oswa ki limite pa foton |
Epitou, konsidere pik QE vs QE mwayèn atravè tout ranje espektral ou vle a.
Konklizyon
Efikasite kwantik se youn nan faktè ki pi enpòtan, men ki pi neglije, lè w ap chwazi yon aparèy imaj syantifik. Kit w ap evalye CCD, kamera sCMOS, oswa kamera CMOS, konprann QE ede w:
● Predi kijan kamera w la ap fonksyone nan kondisyon ekleraj reyèl yo
● Konpare pwodwi yo objektivman pi lwen pase sa yo pretann maketing yo
● Fè espesifikasyon kamera yo mache ak bezwen syantifik ou yo
Tank teknoloji detèktè yo ap avanse, kamera syantifik ki gen gwo QE jodi a yo ofri yon sansibilite ak yon adaptabilite remakab nan divès aplikasyon. Men, kèlkeswa jan pyès ki nan konpitè a avanse, chwazi bon zouti a kòmanse ak konpreyansyon kijan efikasite kwantik la anfòm nan vizyon jeneral la.
Kesyon yo poze souvan
Èske yon pi gwo efikasite kwantik toujou pi bon nan yon kamera syantifik?
Anjeneral, yon efikasite kwantik (QE) ki pi wo amelyore kapasite yon kamera pou detekte nivo limyè ki ba, sa ki gen anpil valè nan aplikasyon tankou mikwoskopi fliyoresans, astwonomi, ak imaj molekil sèl. Sepandan, QE se jis yon pati nan yon pwofil pèfòmans ekilibre. Yon kamera ki gen yon QE wo ak yon pòte dinamik, yon bri lekti ki wo, oswa yon refwadisman ki pa ase ka toujou bay rezilta ki pa optimal. Pou pi bon pèfòmans, toujou evalye QE an konbinezon ak lòt espesifikasyon kle tankou bri, pwofondè bit, ak achitekti detèktè.
Kijan yo mezire efikasite kwantik?
Yo mezire efikasite kwantik lè yo eklere yon detèktè ak yon kantite foton li te ye nan yon longèdonn espesifik epi answit konte kantite elektwon detèktè a pwodui. Sa a tipikman fèt lè l sèvi avèk yon sous limyè monokromatik kalibre ak yon fotodyòd referans. Valè QE ki kapab lakòz la trase atravè longèdonn yo pou kreye yon koub QE. Sa ede detèmine repons espektral detèktè a, ki enpòtan pou matche kamera a ak sous limyè aplikasyon w lan oswa seri emisyon an.
Èske lojisyèl oswa filtè ekstèn ka amelyore efikasite kwantik?
Non. Efikasite kwantik se yon pwopriyete intrinsèk, nivo pyès ki nan konpitè nan Capteur imaj la epi li pa ka chanje pa lojisyèl oswa akseswa ekstèn. Sepandan, filtè yo ka amelyore kalite imaj la an jeneral lè yo amelyore rapò siyal-bri (pa egzanp, lè l sèvi avèk filtè emisyon nan aplikasyon fluoresans), epi lojisyèl ka ede ak rediksyon bri oswa pòs-tretman. Men, sa yo pa chanje valè QE a li menm.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Tout dwa rezève. Lè w ap site, tanpri bay non sous la:www.tucsen.com
