24/05/22EMCCD сенсорлары ашылды: оқу шуды азайту арқылы сезімталдығыңызды арттырыңыз. Шынымен де, оқу шуын кішірек етіп көрсету үшін сигналды арттырдық.
Біз оларды жақсы көретінбіз, олар бір молекула және спектроскопия сияқты төмен сигналдық жұмысы бар дереу үй тапты, содан кейін айналдыру дискі, супер ажыратымдылық және басқалар сияқты микроскоп жүйесінің провайдерлері арасында тарады. Содан кейін біз оларды өлтірдік. Әлде біз?
EMCCD технологиясының екі негізгі жеткізушілермен тарихы бар: e2V және Texas Instruments. E2V, қазір Teledyne e2V, 1990-шы жылдардың аяғында ерте сенсорлармен айналысты бастады, бірақ 16 микрон пиксельдері бар 512 x 512 массиві бар ең көп қабылданған нұсқамен нақты қадамдар жасады.
Бұл бастапқы және ең басым EMCCD сенсоры нақты әсер етті және оның жартысы шынымен пиксель өлшемі болды. Микроскоптағы 16 микрондық пикселдер танымал CoolSnap және Orca серияларында ұсынылған сол кездегі ең танымал CCD - ICX285 қарағанда 6 есе көп жарық жинады. Пиксель өлшемінен басқа, бұл құрылғылар 30% көбірек фотонды түрлендіретін кері жарықтандырылған, бұл 6 есе жоғары сезімталдықты 7-ге дейін.
Сондықтан біз оны қосып, EMCCD пайдасының әсерін алғанға дейін EMCCD 7 есе сезімтал болды. Енді, әрине, сіз CCD-ны қоқыстай алатыныңызға немесе үлкенірек пиксель өлшемдерін жасау үшін оптиканы пайдалана аласыз - бұл жай ғана адамдардың көпшілігі емес!
Бұдан басқа, 1 электроннан төмен оқылатын шуды алу маңызды болды. Бұл кілт болды, бірақ ол тегін емес еді. Көбейту процесі сигналды өлшеудің белгісіздігін арттырды, яғни ату шуын, қараңғы токты және көбейтуге дейін бізде болған кез келген басқа нәрсені 1,4 есе арттырды. Сонымен, бұл нені білдірді? Бұл EMCCD неғұрлым сезімтал, бірақ аз жарықта ғана екенін білдірді, бұл сізге қажет кезде солай ма?
Классикалық CCD-ге қарсы бұл бәсекелестік болмады. Үлкен пикселдер, көбірек QE, EM Gain. Біз бәріміз бақытты болдық, әсіресе камера сатудағыларымыз: $40,000, өтінемін ...
Біз көбірек жасай алатын жалғыз нәрсе - жылдамдық, сенсор аймағы және (біз мұны мүмкін екенін білмегендіктен) кішірек пиксель өлшемі.
Содан кейін экспорттық бақылау және сәйкестік келді, бұл қызық болмады. Жалғыз молекулаларды қадағалау мен зымырандарды бақылау бір-біріне ұқсайды, ал камералық компаниялар мен олардың тұтынушылары камераларды сату мен экспорттауды бақылауға мәжбүр болды.
Содан кейін sCMOS келді, ол әлемге уәде беруден бастады - содан кейін келесі 10 жыл ішінде оны жеткізуге жақын болды. Кішкентай пикселдер адамдарға 60x мақсаттары үшін ұнаған 6,5 микронды және барлығы шамамен 1,5 электронды төмен оқу шуымен қамтамасыз етеді. Енді бұл EMCCD емес еді, бірақ сол кездегі салыстырмалы CCD технологиясының 6 электронына қарсы бұл таңқаларлық болды.
Бастапқы sCMOS әлі де алдыңғы жағынан жарықтандырылған. Бірақ 2016 жылы артқы жарықтандырылған sCMOS келді және оны алдыңғы жарықтандырылған түпнұсқа нұсқаларға сезімтал етіп көрсету үшін оның 11 микрондық пиксельдері болды. QE арттыру және пиксель өлшемін ұлғайту арқылы тұтынушылар 3,5 есе артықшылыққа ие болғандай сезінді.
Ақырында, 2021 жылы субэлектронды оқу шуы бұзылды, кейбір камералар 0,25 электронға дейін төмендеді - EMCCD үшін бәрі аяқталды.
Әлде болды ма...
Мәселе әлі де пиксел өлшемі болып табылады. Тағы да оптикалық түрде қалағаныңызды жасай аласыз, бірақ сол жүйеде 4,6 микрон пиксель 16 микронға қарағанда 12 есе аз жарық жинайды.
Енді қоқыс жәшігіне қоюға болады, бірақ кәдімгі CMOS көмегімен байланыстыру шуылды қосу факторының функциясы арқылы арттыратынын есте сақтаңыз. Сондықтан адамдардың көпшілігі өздерінің 6,5 микрондық пикселдеріне риза, олар сезімталдыққа жету жолын байланыстырады деп ойлайды, бірақ олар оқу шуын 3 электронға дейін екі есе арттырады.
Шуды азайтуға болатын болса да, пиксель өлшемі және осыған байланысты толық ұңғыма әлі де нақты сигнал жинау үшін ымыра болып табылады.
Басқа нәрсе - пайда мен контраст - көбірек сұр түске ие болу және сигналыңызды кішірейту жақсы контраст береді. Сізде бірдей шу болуы мүмкін, бірақ CMOS жүйесі бар әрбір электрон үшін тек 2 сұр түсті көрсеткенде, сізде бар болғаны 5 электрон сигнал болған кезде ойнауға көп болмайды.
Ақырында, жабу туралы не деуге болады? Кейде менің ойымша, біз бұл EMCCD-де қаншалықты күшті құрал болғанын ұмытып кетеміз: жаһандық жапқыштар шынымен көмектеседі және өте жеңіл және жылдам, әсіресе күрделі көп компонентті жүйелерде тиімді.
Мен көрген жалғыз sCMOS камерасы 512 x 512 EMCCD сенсорына тіпті жақын болған - Aries 16. Бұл 16 микрондық пикселдерден басталып, 0,8 электрон оқу шуын қоршауды қажет етпей береді. 5 фотоннан жоғары сигналдар үшін (16 микрон пиксельге) бұл мен көрген ең жақсы және шамамен жарты бағасы деп ойлаймын.
Сонымен EMCCD өлді ме? Жоқ, және біз қайтадан жақсы нәрсені алғанша ол өлмейді. Мәселе мынада: барлық проблемалар: шамадан тыс шу, қартаю, экспорттық бақылау...
Егер EMCCD технологиясы ұшақ болса, ол Конкорд болар еді. Оны ұшқандардың бәрі оны жақсы көрді, бірақ оларға бұл қажет емес шығар, енді үлкенірек орындықтар мен планшеттер бар – Атлант мұхиты арқылы қосымша 3 сағат ұйықтаңыз.
EMCCD, Конкордтан айырмашылығы, әлі де тірі, өйткені кейбір адамдар - аз, үнемі азайып келе жатқан сан - әлі де қажет. Немесе олар осылай деп ойлайтын шығар?
EMCCD пайдалану, ең қымбат және күрделі кең таралған бейнелеу технологиясы сізді ерекше немесе бейнелеу маманы етпейді - сіз жай ғана басқа нәрсе істеп жатырсыз. Ал егер сіз өзгертуге тырыспаған болсаңыз, өзгерту керек шығар.
