22/02/25L'efficienza quantica (QE) di un sensore si riferisce alla probabilità in percentuale che i fotoni che colpiscono il sensore vengano rilevati. Un'elevata QE si traduce in una fotocamera più sensibile, in grado di funzionare in condizioni di scarsa illuminazione. La QE dipende anche dalla lunghezza d'onda, ed è espressa come un singolo numero che si riferisce tipicamente al valore di picco.
Quando i fotoni colpiscono un pixel della fotocamera, la maggior parte raggiunge l'area sensibile alla luce e viene rilevata attraverso il rilascio di un elettrone nel sensore al silicio. Tuttavia, alcuni fotoni vengono assorbiti, riflessi o diffusi dai materiali del sensore della fotocamera prima che il rilevamento possa avvenire. L'interazione tra i fotoni e i materiali del sensore della fotocamera dipende dalla lunghezza d'onda del fotone, quindi la probabilità di rilevamento dipende dalla lunghezza d'onda. Questa dipendenza è mostrata nella curva di efficienza quantica della fotocamera.
Esempio di curva di efficienza quantica. Rosso: CMOS retroilluminato. Blu: CMOS avanzato con illuminazione frontale.
Sensori di fotocamere diversi possono avere QE molto diversi a seconda del design e dei materiali. L'influenza maggiore sul QE è data dal fatto che il sensore di una fotocamera sia retroilluminato o frontale. Nelle fotocamere con illuminazione frontale, i fotoni provenienti dal soggetto devono prima attraversare una griglia di cavi prima di essere rilevati. Originariamente, queste fotocamere erano limitate a efficienze quantiche di circa il 30-40%. L'introduzione di microlenti per focalizzare la luce oltre i cavi nel silicio fotosensibile ha portato questo valore a circa il 70%. Le moderne fotocamere con illuminazione frontale possono raggiungere QE di picco di circa l'84%. Le fotocamere retroilluminate invertono questo design del sensore, con i fotoni che colpiscono direttamente uno strato di silicio più sottile che rileva la luce, senza passare attraverso i cavi. Questi sensori offrono efficienze quantiche più elevate, intorno al 95% di picco, al costo di un processo di produzione più intensivo e costoso.
L'efficienza quantica non sarà sempre una caratteristica essenziale per la vostra applicazione di imaging. Per applicazioni con elevati livelli di luce, un'efficienza quantica (QE) e una sensibilità maggiori offrono scarsi vantaggi. Tuttavia, nell'imaging in condizioni di scarsa illuminazione, un'efficienza quantica elevata può migliorare il rapporto segnale/rumore e la qualità dell'immagine, oppure ridurre i tempi di esposizione per un imaging più rapido. Tuttavia, i vantaggi di una maggiore efficienza quantica devono essere valutati anche in relazione all'aumento del 30-40% del prezzo dei sensori retroilluminati.
