24/05/22Ihe mmetụta EMCCD bụ mkpughe: welie uche gị site na ibelata mkpọtụ ọgụgụ gị. Ọ dị mma, ọ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ, n'ezie, anyị na-abawanye mgbama iji mee ka mkpọtụ ọgụgụ gị yie ka ọ dị obere.
Anyị hụrụ ha n'anya, ha chọtara ụlọ ozugbo nwere ọrụ mgbaàmà dị ala dị ka otu molecule na spectroscopy wee gbasaa n'etiti ndị na-enye sistemụ microscope maka ihe ndị dị ka diski spinning, nnukwu mkpebi na gafere. Anyị wee gbuo ha. Ka anyị mere?
Teknụzụ EMCCD nwere akụkọ ihe mere eme ya na ndị na-eweta isi ihe abụọ: e2V na Texas Instruments. E2V, ugbu a Teledyne e2V, ji ihe mmetụta mbụ malite ịtụgharị a na njedebe nke 1990s mana o mere ezigbo ọganihu na ụdị anabatara nke ọma, na-enwe usoro 512 x 512 nwere pikselụ 16-micron.
Nke mbụ a, ma eleghị anya ihe mmetụta EMCCD kachasị emetụta nwere ezigbo mmetụta na ọkara nke a bụ nha pixel n'ezie. Pikselụ 16-micron na microscope anakọtara ugboro 6 karịa ìhè CCD nke oge ahụ, ICX285, nke egosipụtara na usoro CoolSnap na Orca ama ama. Na-agafe nha pikselụ, ngwaọrụ ndị a agbagoro ọkụ na-atụgharị 30% ọzọ foton na-ewere mmetụta ahụ ugboro isii ka ukwuu na 7.
Ya mere EMCCD nke ọma nwere mmetụta ugboro asaa karịa tupu anyị agbanye ya wee nweta mmetụta nke uru EMCCD. Ugbu a ị nwere ike ịrụ ụka na ị nwere ike ịgbanye CCD, ma ọ bụ ị nwere ike iji optics mepụta nha pikselụ buru ibu - ọ bụ naanị ọtụtụ mmadụ emeghị!
E wezụga nke a, ịgụ ụda n'okpuru 1 electron bụ isi ihe. Ọ bụ igodo, mana ọ bụghị n'efu. Usoro mmụba ahụ mụbara ejighị n'aka nke nha mgbaàmà pụtara ụda ogbugba, ọchịchịrị na ihe ọ bụla ọzọ anyị nwere tupu mmụba na-abawanye site na 1.4. Ya mere, gịnị ka nke ahụ pụtara? Ọfọn, ọ pụtara na EMCCD na-enwe mmetụta karịa mana ọ bụ naanị na obere ọkụ, nke ahụ bụ ụdị mgbe ịchọrọ ya?
megide CCD oge gboo, ọ bụghị asọmpi. Nnukwu pikselụ, ọtụtụ QE, EM Gain. Anyị niile nwere obi ụtọ, ọkachasị ndị anyị na-ere igwefoto: $40,000, biko ...
Naanị ihe anyị nwere ike ime karịa bụ ọsọ ọsọ, mpaghara ihe mmetụta, na (ọ bụghị na anyị maara na ọ ga-ekwe omume) nha pikselụ pere mpe.
Mgbe ahụ njikwa mbupụ na nnabata bịara, nke ahụ adịghịkwa ụtọ. Ọ tụgharịrị na nsuso otu molekul na rọketi nsuso yiri ya, ụlọ ọrụ igwefoto na ndị ahịa ha ga-ejikwa ire igwefoto na mbupụ.
Mgbe ahụ sCMOS bịara, malite site n'ikwe ụwa nkwa - na afọ 10 na-esote ọ fọrọ nke nta ka ọ nyefee ya. Pikselụ pere mpe na-eme ka ndị mmadụ 6.5 microns ha hụrụ n'anya maka ebumnuche 60x yana ha niile nwere mkpọtụ ọgụgụ dị ala nke ihe dịka 1.5 elektrọn. Ugbu a nke a abụghị nnọọ EMCCD, ma megide 6 electrons nke comparative CCD tech nke oge ọ bụ ihe ịtụnanya.
sCMOS mbụ ka na-enwu n'ihu. Ma na 2016 azụ illuminated sCMOS bịarutere, na ime ka ọ yie ka ọ na-enwe mmetụta nke ukwuu na mbụ n'ihu-lighted nsụgharị ọ nwere 11-micron pikselụ. Site na mmụba QE na mmụba nha pixel, ndị ahịa chere na ha nwere uru 3.5 x.
N'ikpeazụ, n'afọ 2021, ụda agụ nke sub-electron gbajiri ụfọdụ igwefoto na-agbadata dị ka 0.25 eletrọn - ọ bụ maka EMCCD.
Ka ọ bụ...
Ọfọn, ntakịrị nsogbu ahụ ka dị nha pixel. Ọzọ ị nwere ike ime ihe ịchọrọ n'ụzọ doro anya mana n'otu usoro ahụ, pixel 4.6-micron na-anakọta 12 x obere ọkụ karịa 16-micron.
Ugbu a ị nwere ike ịgbakọ, mana cheta na ị na-eji CMOS nkịtị na-abawanye mkpọtụ site na ọrụ nke binning factor. Ya mere, ọtụtụ ndị mmadụ na-enwe obi ụtọ na pikselụ 6.5-micron ha na-eche na ha nwere ike ịbanye n'ụzọ ha na uche, mana ha na-eme ka mkpọtụ ọgụgụ ha na-agụ na 3 electrons.
Ọbụna ma ọ bụrụ na ụda nwere ike ibelata, nha pikselụ, na zuru oke maka okwu ahụ, ka bụ nkwekọrịta maka nchịkọta mgbaàmà n'ezie.
Ihe ọzọ bụ uru na ihe dị iche - inwe ọtụtụ isi awọ na igbutu mgbaàmà gị dị ntakịrị na-enye ọdịiche ka mma. Ị nwere ike ịnwe otu mkpọtụ ahụ mana mgbe igosi naanị 2 grays maka eletrọn ọ bụla nwere CMOS ị gaghị enweta ọtụtụ ihe ị ga-egwu mgbe ị nwere naanị 5 electrons nke mgbaàmà.
N'ikpeazụ, gịnị banyere ihe mkpuchi ahụ? Mgbe ụfọdụ, m na-eche na anyị na-echefu otú ngwá ọrụ siri ike dị na EMCCD: ihe mkpuchi zuru ụwa ọnụ na-enyere aka n'ezie ma na-adị ọkụ ma na-arụ ọrụ nke ọma, karịsịa na usoro mgbagwoju anya multi-component.
Naanị igwefoto sCMOS m ahụla na-abịaru nso na 512 x 512 EMCCD sensọ bụ Aries 16. Nke a na-amalite na pikselụ 16-micron ma na-ebuga 0.8 electrons nke mkpọtụ mkpọtụ na-enweghị mkpa bin. Maka akara n'elu 5 photon (kwa 16-micron pixel), echere m na ọ bụ ihe kacha mma m hụtụrụla na ihe dị ka ọkara ọnụahịa.
Yabụ na EMCCD anwụọla? Ee e, ọ gaghịkwa anwụ n'ezie ruo mgbe anyị nwetara ihe dị mma ọzọ. Nsogbu bụ, nke ọma, nsogbu niile: oke mkpọtụ, nweta ịka nká, njikwa mbupụ ...
Ọ bụrụ na teknụzụ EMCCD bụ ụgbọ elu, ọ ga-abụ Concord. Onye ọ bụla nke na-efe ya hụrụ ya n'anya, ma eleghị anya ha achọghị ya ma ugbu a nwere oche buru ibu na akwa akwa - na-ehi ụra ndị ọzọ awa 3 n'ofe Atlantic.
EMCCD, n'adịghị ka Concord, ka dị ndụ n'ihi na ụfọdụ ndị - ọnụ ọgụgụ dị nta, na-ebelata mgbe ọ bụla - ka chọrọ ya. Ma ọ bụ ikekwe ha chere na ha na-eme ya?
Iji EMCCD, teknụzụ onyonyo a na-ejikarị dị oke ọnụ yana mgbagwoju anya anaghị eme ka ị bụrụ ọkachamara, ma ọ bụ ọkachamara onyonyo - naanị ị na-eme ihe dị iche. Ma ọ bụrụ na ị gbalịrị ịgbanwe, mgbe ahụ eleghị anya ị kwesịrị.
