24/05/22Sensor EMCCD minangka wahyu: tambah sensitivitas kanthi nyuda gangguan maca. Ya, meh, luwih realistis, kita nambah sinyal supaya swara maca katon luwih cilik.
Lan kita tresna marang dheweke, dheweke nemokake omah langsung kanthi kerja sinyal sing sithik kayata molekul tunggal lan spektroskopi lan banjur nyebar ing antarane panyedhiya sistem mikroskop kanggo perkara kayata disk pemintalan, resolusi super lan liya-liyane. Banjur kita matèni wong-wong mau. Utawa kita?
Teknologi EMCCD duwe sejarah karo rong pemasok utama: e2V lan Texas Instruments. E2V, saiki Teledyne e2V, miwiti rolling iki kanthi sensor awal ing pungkasan taun 1990-an nanging nggawe langkah nyata kanthi varian sing paling ditampa, kanthi ukuran 512 x 512 kanthi piksel 16 mikron.
Sensor EMCCD awal, lan mbokmenawa paling dominan duweni pengaruh nyata lan setengah saka ukuran piksel. Piksel 16 mikron ing mikroskop nglumpukake cahya kaping 6 luwih cahya tinimbang CCD paling populer ing wektu kasebut, ICX285, sing ditampilake ing seri CoolSnap lan Orca sing populer. Ngluwihi ukuran piksel, piranti kasebut padhang maneh lan ngowahi 30% luwih akeh foton kanthi sensitivitas kaping 6 dadi 7.
Dadi kanthi efektif EMCCD 7 kaping luwih sensitif sadurunge kita nguripake lan entuk pengaruh saka gain EMCCD. Saiki, mesthine sampeyan bisa mbantah manawa sampeyan bisa nyimpen CCD, utawa sampeyan bisa nggunakake optik kanggo nggawe ukuran piksel sing luwih gedhe - mung umume wong sing ora nindakake!
Ngluwihi iki, maca swara ing ngisor 1 elektron minangka kunci. Iku kunci, nanging ora gratis. Proses multiplikasi nambah kahanan sing durung mesthi saka pangukuran sinyal tegese swara tembakan, arus peteng, lan liya-liyane sadurunge multiplikasi tambah kanthi faktor 1.4. Dadi, apa tegese? Ya, tegese EMCCD luwih sensitif nanging mung ing cahya sing sithik, kaya ngono sampeyan butuh?
Nglawan CCD klasik, ora ana kontes. Piksel gedhe, luwih QE, EM Gain. Lan kita kabeh seneng, utamane sing dodolan kamera: $40,000, mangga ...
Siji-sijine perkara sing bisa ditindakake yaiku kacepetan, area sensor, lan (ora ngerti manawa bisa) ukuran piksel sing luwih cilik.
Banjur kontrol ekspor lan kepatuhan teka, lan ora nyenengake. Pranyata manawa nglacak molekul siji lan nglacak roket padha, lan perusahaan kamera lan pelanggan kudu ngontrol dodolan lan ekspor kamera.
Banjur sCMOS teka, diwiwiti kanthi njanjeni jagad - banjur sajrone 10 taun sabanjure meh ngirim. Piksel sing luwih cilik entuk 6,5 mikron sing ditresnani kanggo tujuan 60x lan kabeh kanthi swara maca sing luwih murah udakara 1,5 elektron. Saiki iki ora cukup EMCCD, nanging marang 6 elektron tech komparatif CCD wektu iku apik tenan.
SCMOS awal isih padhang ngarep. Nanging ing 2016 teka sCMOS madhangi bali, lan kanggo nggawe katon malah luwih sensitif versi ngarep-dipadhangi asli wis 11-mikron piksel. Kanthi ngedongkrak QE lan nambah ukuran piksel, pelanggan felt kaya padha duwe kauntungan 3,5 x.
Pungkasan, ing taun 2021 swara maca sub-elektron rusak karo sawetara kamera nganti 0,25 elektron - kabeh wis rampung kanggo EMCCD.
Utawa wis ...
Inggih, sawetara masalah isih ukuran piksel. Maneh sampeyan bisa nindakake apa sing dikarepake kanthi optik nanging ing sistem sing padha, piksel 4,6 mikron nglumpukake 12 x kurang cahya tinimbang 16 mikron.
Saiki sampeyan bisa bin, nanging elinga binning karo CMOS normal mundhak gangguan dening fungsi saka faktor binning. Dadi, umume wong seneng karo piksel 6,5 mikron sing mikir yen bisa dadi sensitivitas, nanging tikel swara maca dadi 3 elektron.
Malah yen gangguan bisa suda, ukuran piksel, lan kebak uga bab iku, isih kompromi kanggo kumpulan sinyal nyata.
Sing liyane yaiku gain lan kontras - duwe warna abu-abu luwih akeh lan nyuda sinyal sampeyan luwih cilik menehi kontras sing luwih apik. Sampeyan bisa duwe gangguan padha nanging yen sampeyan nuduhake mung 2 werna abu-abu kanggo saben elektron karo CMOS sampeyan ora njaluk akeh kanggo muter nalika sampeyan duwe mung 5 elektron sinyal.
Pungkasan, apa babagan shuttering? Kadhangkala aku mikir yen kita lali carane kuat alat iki ing EMCCD: shutters global pancene mbantu lan banget entheng lan kacepetan efisien, utamané ing sistem multi-komponen rumit.
Mung kamera sCMOS aku wis katon teka malah cedhak 512 x 512 sensor EMCCD punika Aries 16. Iki diwiwiti karo 16 mikron piksel lan ngirim 0,8 elektron saka gangguan maca tanpa perlu bin. Kanggo sinyal ing ndhuwur 5 foton (saben 16-mikron piksel), Aku iku paling aku wis tau ndeleng lan bab setengah rega.
Dadi EMCCD mati? Ora, lan ora bakal mati nganti kita entuk sing apik maneh. Masalahe, kabeh masalah: kebisingan, tambah tuwa, kontrol ekspor ...
Yen teknologi EMCCD minangka pesawat, iku bakal dadi Concord. Saben uwong sing mabur iku tresna iku, nanging padha mbokmenawa ora perlu lan saiki karo kursi luwih gedhe lan flatbeds – mung turu sing ekstra 3 jam tengen Atlantik.
EMCCD, ora kaya Concord, isih urip amarga sawetara wong - jumlah cilik sing terus saya suda - isih butuh. Utawa Mungkin padha mung mikir padha nindakake?
Nggunakake EMCCD, teknologi pencitraan sing paling larang lan rumit sing akeh digunakake ora nggawe sampeyan khusus, utawa ahli imaging - sampeyan mung nindakake sing beda. Lan yen sampeyan durung nyoba ngganti, mesthine kudu.
