25/08/01Ihe mmetụta Electron-Multiplying CCD bụ mgbanwe nke ihe mmetụta CCD iji kwe ka ọrụ ọkụ dị ala. A na-ezubere ha maka akara nke narị ole na ole fotoelectrons, gbadata ọkwa ọnụ ọgụgụ foton nke onye ọ bụla.
Edemede a na-akọwa ihe sensọ EMCCD bụ, otu ha si arụ ọrụ, uru na ọghọm ha, yana ihe kpatara eji ewere ha dị ka mmalite nke teknụzụ CCD na-esote maka onyonyo dị ala.
Kedu ihe bụ EMCCD sensọ?
Ihe mmetụta Electron-Multiplying Charge-Coupled Device (EMCCD) bụ ihe mmetụta pụrụ iche nke CCD nke na-eme ka akara ndị na-adịghị ike dịkwuo elu tupu agụpụta ha, na-enye ohere inwe mmetụta dị oke elu na gburugburu obere ọkụ.
Na mbụ emebere maka ngwa dị ka mbara igwe na microscopy dị elu, EMCCD nwere ike ịchọpụta otu foton, ọrụ nke ihe mmetụta CCD ọdịnala na-alụ. Ikike a ịchọpụta foton ndị mmadụ n'otu n'otu na-eme EMCCD dị oke mkpa maka mpaghara chọrọ onyonyo ziri ezi n'okpuru ọkwa ọkụ dị obere.
Kedu ka ihe mmetụta EMCCD si arụ ọrụ?
Ruo n'ókè nke ịgụ ihe, ihe mmetụta EMCCD na-arụ ọrụ n'otu ụkpụrụ ahụ dị ka ihe mmetụta CCD. Agbanyeghị, tupu a tụọ ya na ADC, a na-amụba ụgwọ achọpụtara site na usoro a na-akpọ impactionization, na 'akwụkwọ ndekọ multiplication electron'. N'ime usoro nke ọtụtụ narị nzọụkwụ, a na-ebugharị ụgwọ sitere na pikselụ yana usoro pikselụ masked na voltaji dị elu. Eletrọn ọ bụla na nzọụkwụ ọ bụla nwere ohere nke iweta elektrọn ọzọ. Ya mere, a na-amụba mgbaama ahụ nke ukwuu.
Nsonaazụ nke EMCCD dị mma nke ọma bụ ikike ịhọrọ ọnụọgụ ọnụọgụ nkezi nkezi, na-adịkarị gburugburu 300 ruo 400 maka ọrụ dị obere. Nke a na-eme ka akara ngosi achọpụtara ka ọ dị elu karịa ụda ọgụgụ igwefoto, na-ebelata mkpọtụ ọgụgụ igwefoto. N'ụzọ dị mwute, ọdịdị stochastic nke usoro mmụba a pụtara na a na-amụba pikselụ ọ bụla site n'ụdị dị iche iche, nke na-ewebata ihe mgbakwunye ụda, na-ebelata ogo mgbaàmà na mkpọtụ EMCCD (SNR).
Nke a bụ ndakpọ ka ihe mmetụta EMCCD si arụ ọrụ. Ruo Nzọụkwụ 6, usoro a na-arụ ọrụ nke ọma dị ka nke CCD sensọ.
Ọgụgụ: Usoro ịgụ akwụkwọ maka ihe mmetụta EMCCD
N'ọgwụgwụ mkpughe ha, ihe mmetụta EMCCD na-ebu ụzọ buru ụzọ bugharịa ụgwọ anakọtara ngwa ngwa gaa n'ụdị pikselụ kpuchiri ekpuchi otu akụkụ dị ka ihe nleba anya ọkụ (nbufe etiti). Mgbe ahụ, n'otu ahịrị n'otu oge, a na-ebufe ụgwọ n'ime ndekọ agụpụta. Otu kọlụm n'otu oge, a na-ebufe ụgwọ n'ime ndebanye aha ịgụ akwụkwọ na ndebanye aha ọtụtụ. N'oge ọ bụla nke ndebanye aha a (ruo ọkwa 1000 na igwefoto EMCCD n'ezie), eletrọn ọ bụla nwere obere ohere ịhapụ elektrọn ọzọ, na-amụba mgbama ahụ nke ukwuu. N'ikpeazụ, a na-agụpụta mgbama a mụbara.
1. Nchacha ụgwọ: Iji malite inweta, a na-ekpochapụ ụgwọ ahụ n'otu oge site na ihe mmetụta dum (shutter ụwa).
2. Mkpokọta ụgwọ: Ụgwọ na-agbakọta n'oge mkpughe.
3. Nchekwa ụgwọ: Mgbe ekpughere ya, a na-ebugharị ụgwọ ndị anakọtara na mpaghara ihe mmetụta, ebe ha nwere ike ichere ka a gụọ ya na-agụghị foton ọhụrụ achọpụtara. Nke a bụ usoro 'Frame Nyefee'.
4. Ngosipụta Frame na-esote: Site na ebubo achọpụtara echekwara na pikselụ masked, pikselụ nọ n'ọrụ nwere ike ịmalite ikpughe nke etiti na-esote (ụdị nkpuchi).
5. Usoro ịgụpụta: Otu ahịrị n'otu oge, a na-ebugharị ụgwọ maka ahịrị ọ bụla nke etiti emechara n'ime ndekọ 'agụọgụ'.
6. Otu kọlụm n'otu oge, a na-agbanye ụgwọ sitere na pixel ọ bụla n'ime ọnụ ọgụgụ ọgụgụ.
7. Ngwakọta eletrọn: Na-esote, ụgwọ eletrọn niile sitere na pikselụ tinye ndekọ ọnụọgụ elektrọn, wee na-aga n'ihu site na nzọụkwụ, na-amụba ọnụ ọgụgụ n'ụzọ ọ bụla na nzọụkwụ ọ bụla.
8. Gụpụta: ADC na-agụ mgbaàmà na-abawanye ụba, a na-emeghachikwa usoro ahụ ruo mgbe agụpụtara etiti ahụ dum.
Uru na ọghọm dị na ihe mmetụta EMCCD
Uru nke EMCCD Sensors
| Uru | Nkọwa |
| Ọnụ ọgụgụ Photon | Na-achọpụta fotoelectrons nke ọ bụla nwere mkpọtụ ọgụgụ dị ala dị ala (<0.2e⁻), na-eme ka uche nwee otu foto. |
| Mmetụta dị ala-dị ala | N'ụzọ dị mma karịa CCD ọdịnala, mgbe ụfọdụ na-akarị ọbụna igwefoto sCMOS dị elu na ọkwa ọkụ dị ala. |
| Ọchịchị dị ala ugbu a | Igwe oyi dị omimi na-ebelata mkpọtụ ọkụ, na-eme ka onyonyo dị ọcha n'oge ogologo mkpughe. |
| 'Half-Global' Shutter | Mbufe okpokolo agba na-enye ohere ikpughe nso-ụwa niile yana ngbanwe ụgwọ ngwa ngwa (~ 1 microsecond). |
● Ịgụ foto: Na elu zuru ezu electron multiplication, na-agụ mkpọtụ nwere ike fọrọ nke nta kpochapụ (<0.2e-). Nke a, n'akụkụ nnukwu uru uru yana arụ ọrụ quantum dị nso, pụtara na ịmata ọdịiche nke fotoelectrons n'otu n'otu ga-ekwe omume.
● Mmetụta dị ala-dị ala: Tụnyere CCD, arụmọrụ dị ala nke EMCCD dị mma nke ukwuu. Enwere ike ịnwe ụfọdụ ngwa ebe EMCCD na-enye ike nchọpụta dị mma na iche ọbụna karịa sCMOS dị elu na ọkwa ọkụ kachasị ala.
● Obere Ọchịchịrị ugbu a: Dị ka ọ dị na CCD, EMCCD na-ajụkarị oyi ma nwee ike ịnapụta ụkpụrụ dị ugbu a gbara ọchịchịrị dị ala.
● 'Ọkara Ụwa' Shutter: Usoro mbufe etiti ka ịmalite na njedebe ekpughere abụghị n'otu oge, mana ọ na-ewekarị usoro nke 1 microsecond.
Ọdịmma nke EMCCD Sensọ
| Mwepu | Nkọwa |
| Ọsọ dị oke | Ọnụego etiti kacha (~ 30fps na 1 MP) dị nwayọ karịa usoro CMOS ọgbara ọhụrụ. |
| Mkpọtụ mkpọtụ | Ọdịdị na-enweghị usoro nke ịba ụba electron na-ewebata oke mkpọtụ, na-ebelata SNR. |
| Ego sitere na elekere (CIC) | Ntugharị chajị ngwa ngwa nwere ike iwebata akara ụgha na-ebuli elu. |
| Oke dị ike belatara | Uru dị elu na-ebelata mgbaàmà kachasị nke ihe mmetụta nwere ike ijikwa tupu saturating. |
| Nha Pixel buru ibu | Nha pikselụ a na-ahụkarị (13–16 μm) nwere ike ọ gaghị adabakọ n'ọtụtụ ihe achọrọ sistemụ anya. |
| Achọrọ ịdị jụụ dị arọ | A chọrọ nju oyi siri ike iji nweta mmụba na-agbanwe agbanwe na obere mkpọtụ. |
| Mkpa mmezi | Enweta EM na-eweda ala ka oge na-aga (mmebi ire ere), na-achọ nhazigharị oge niile. |
| Enweghi ike ngosi mkpụmkpụ | Mkpughe nke dị nkenke nwere ike ibute mmụba na mkpọtụ mgbaama na-enweghị atụ. |
| Ọnụ ego dị elu | Nrụpụta mgbagwoju anya na ịdị jụụ miri emi na-eme ka sensọ ndị a dị ọnụ karịa sCMOS. |
| Ogologo ndụ nwere oke | Ndekọ ọnụọgụ elektrọn na-agwụ ike, na-adịru afọ 5-10. |
| Mbupụ ihe ịma aka | N'okpuru iwu siri ike n'ihi ngwa agha nwere ike. |
● Ọsọ dị oke: EMCCD ngwa ngwa na-enye gburugburu 30fps na 1 MP, dị ka CCDs, iwu nke ịdị ukwuu nwayọ karịa igwefoto CMOS.
● Okwu Mmalite: The 'oke mkpọtụ ihe' mere site na random electron multiplication, ma e jiri ya tụnyere igwefoto sCMOS dị ala nke nwere otu arụ ọrụ nke ọma, nwere ike inye EMCCD ụda dị elu nke ukwuu dabere na ọkwa mgbaàmà. SNR maka sCMOS dị elu dị mma maka akara gburugburu 3e-, ọbụna karịa maka akara ngosi dị elu.
● Ụgwọ na-akpata elekere (CIC): Ọ gwụla ma ejiri nlezianya chịkwaa ya, mmegharị nke ụgwọ n'ofe ihe mmetụta nwere ike iwebata elektrọn ọzọ na pikselụ. A na-emeziwanye mkpọtụ a site na ndekọ ọnụọgụ elektrọn. Ọsọ ngagharị chaja dị elu (ọnụọgụ elekere) na-eduga n'ọsọ etiti dị elu, mana karịa CIC.
● Ebelatala oke nso: The nnọọ elu eletrọn multiplication ụkpụrụ chọrọ iji merie EMCCD agụ mkpọtụ na-eduga na ukwuu belatara ike nso.
● Nha Pixel buru ibuNha pixel kacha nta maka igwefoto EMCCD bụ 10 μm, mana 13 ma ọ bụ 16 μm na-adịkarị. Nke a buru ibu nke ukwuu nke dabara n'ọtụtụ ihe achọrọ mkpebi sistemụ anya.
● Ihe achọrọ maka nhazigharị: Usoro ịba ụba nke eletrọn na-emebi aha EM site na iji, na-ebelata ikike ya ịmụba na usoro a na-akpọ 'electron multiplication decay'. Nke a pụtara na uru igwefoto na-agbanwe mgbe niile, igwefoto na-achọ nhazigharị oge niile iji mee onyonyo ọnụọgụ ọ bụla.
● Ngosipụta na-adịghị agbanwe agbanwe na obere oge: Mgbe ị na-eji oge mkpughe dị mkpụmkpụ, igwefoto EMCCD nwere ike iwepụta nsonaazụ na-ekwekọghị ekwekọ n'ihi na mkpọtụ na-eju mgbama na-adịghị ike, na usoro mmụba na-ewebata mgbanwe ọnụ ọgụgụ.
● Mkpa jụrụ oyi: Usoro ịba ụba nke eletrọn na-enwe mmetụta siri ike site na okpomọkụ. Ime ka ihe mmetụta dị jụụ na-abawanye ụba elektrọn dị. Ya mere ijuju ihe mmetụta miri emi ka ọ na-edobe nkwụsi ike ọnọdụ okpomọkụ dị oke mkpa maka mmụgharị EMCCD.
● Ọnụ ego dị elu: Ihe isi ike nke imepụta ihe mmetụta ọtụtụ akụkụ ndị a, jikọtara ya na ntụ oyi miri emi, na-eduga n'ọnụ ahịa dị elu karịa igwefoto sCMOS sensọ kacha elu.
● Ogologo ndụ nwere oke: Electron multiplication ire ere na-etinye njedebe na ndụ nke sensọ ndị a dị oke ọnụ nke na-abụkarị afọ 5-10, dabere na ọkwa nke ojiji.
● Ihe ịma aka mbupụ: Mbubata na mbupụ nke ihe mmetụta EMCCD na-abụkarị ihe ịma aka n'ihi na ha nwere ike iji na ngwa agha.
Ihe kpatara EMCCD ji bụrụ onye ga-anọchi CCD
| Njirimara | CCD | EMCCD |
| Mmetụta | Elu | Ultra-high (karịsịa obere ọkụ) |
| Ịgụ mkpọtụ | Na-agafeghị oke | Dị oke ala (n'ihi uru) |
| Oke dị ike | Elu | Ọ dị oke oke (nwere oke site na uru) |
| Ọnụ | Ala | Nke ka elu |
| Na-ajụ oyi | Nhọrọ | A na-achọkarị maka ịrụ ọrụ kacha mma |
| Jiri Okwu | onyonyo izugbe | Nchọpụta obere ọkụ, otu foto |
Ihe mmetụta EMCCD na-ewuli na teknụzụ CCD ọdịnala site na itinye usoro nbawanye eletrọn. Nke a na-eme ka ikike ịkwalite akara ndị na-adịghị ike ma belata mkpọtụ, na-eme ka EMCCD bụrụ nhọrọ kachasị mma maka ngwa foto dị ala dị ala ebe ihe mmetụta CCD dara ada.
Ngwa igodo nke ihe mmetụta EMCCD
A na-ejikarị ihe mmetụta EMCCD eme ihe na mpaghara sayensị na ụlọ ọrụ mmepụta ihe na-achọ nnukwu uche na ike ịchọpụta mgbaàmà adịghị ike:
● Echiche Sayensị Ndụg: Maka ngwa dị ka microscopy fluorescence otu-molecule na mkpokọta nlegharị anya n'ime ime (TIRF) microscopy.
● Ọmụmụ mbara igwe: A na-eji ya wepụta ìhè na-adịghị ike sitere na kpakpando ndị dị anya, ụyọkọ kpakpando, na nchọpụta exoplanet.
● Quantum Optics: Maka ntinye foton na nnwale ozi quantum.
● Ndị ọkachamara n'ihe gbasara iwu na nchekwa: A na-arụ ọrụ na nleba anya dị ala na nyocha ihe akaebe.
● Spectroscopy: Na Raman spectroscopy na nchọpụta fluorescence dị ala.
Kedu mgbe ị ga-ahọrọ sensọ EMCCD?
Site na ndozi nke ihe mmetụta CMOS n'afọ ndị na-adịbeghị anya, uru mkpọtụ ọgụgụ nke ihe mmetụta EMCCD ebelatala ka ugbu a ọbụna igwefoto sCMOS nwere ike ịgụ mkpọtụ subelectron, yana ọtụtụ uru ndị ọzọ. Ọ bụrụ na ngwa ejirila EMCCD na mbụ, ọ bara uru ịtụle ma nke a bụ nhọrọ kacha mma enyere mmepe na sCMOS.
N'akụkọ ihe mere eme, EMCCDs ka nwere ike ịrụ ọrụ ọnụ ọgụgụ foton nke ọma, yana ngwa niche ole na ole ndị ọzọ nwere ọkwa mgbaàmà na-erughị 3-5e- kwa pixel na elu. Agbanyeghị, n'iji nha pikselụ buru ibu yana mkpọtụ agụ sub-electron ga-adị na yaigwefoto sayensịdabere na teknụzụ sCMOS, enwere ike ịme ngwa ndị a n'oge na-adịghị anya site na iji sCMOS dị elu.
Ajụjụ
Kedu ihe bụ oge ngosi kacha nta maka igwefoto mbufe Frame?
Maka ihe mmetụta mbufe etiti, gụnyere EMCCDs, ajụjụ nke opekempe oge mkpughe nwere ike ịbụ nke mgbagwoju anya. Maka inweta otu onyonyo, enwere ike kwụsị mkpughe ahụ site na ịmegharị ụgwọ ndị enwetara n'ime mpaghara mkpuchi maka ịgụpụta ngwa ngwa, yana obere oge ngosi (n'okpuru microsecond) ga-ekwe omume.
Agbanyeghị, ozugbo igwefoto na-enuba n'ụzọ zuru oke, na-enweta ọtụtụ okpokolo agba / ihe nkiri n'ogo zuru oke, ozugbo onyonyo izizi gwụchara, mpaghara ahụ masked na-eji etiti ahụ ruo mgbe agụchara ya. Ya mere ikpughe ahụ enweghị ike ịkwụsị. Nke a pụtara na, n'agbanyeghị oge ikpughe nke a na-arịọ na ngwanrọ, a na-enye ezigbo oge mkpughe nke okpokolo agba na-esote mgbe mbụ nke ngwa ngwa multi-frame nweta ga-enye site na oge etiti, ntụgharị 1 / Frame Rate, nke igwefoto.
Teknụzụ sCMOS ọ na-edochi ihe mmetụta EMCCD?
Igwefoto EMCCD nwere nkọwapụta abụọ nyere aka idowe uru ha na ọnọdụ onyonyo dị ala (ya na ọkwa mgbama kacha elu nke 5 photoelectrons ma ọ bụ obere). Nke mbụ, pikselụ ha buru ibu, ruru 16 μm, na nke abụọ mkpọtụ <1e-agụ ha.
Ọgbọ ọhụrụ nkesCMOS igwefotoapụtala nke na-enye otu njirimara ndị a, na-enweghị ọtụtụ ihe ndọghachi azụ nke EMCCD, ọkachasị oke mkpọtụ ihe. Igwefoto dị ka Aries 16 sitere na Tucsen na-enye pikselụ azụ 16 μm nwere ụda ọgụgụ nke 0.8e-. N'iji mkpọtụ dị ala na nnukwu pikselụ 'na obodo', igwefoto ndị a na-akakwa ọtụtụ igwefoto sCMOS, n'ihi mmekọrịta dị n'etiti binning na ịgụ mkpọtụ.
Ọ bụrụ na ịchọrọ ịmụtakwu maka EMCCD, biko pịa:
Enwere ike dochie EMCCD ma anyị ga-achọ nke ahụ?
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ikike niile echekwabara. Mgbe ị na-ehota ihe, biko kwenye isi iyi:www.tucsen.com
