25/08/15Di wênekirina zanistî de, rastbûn her tişt e. Çi hûn sînyalên fluoresansa ronahiya kêm bigirin an jî tiştên ezmanî yên qels bişopînin, şiyana kameraya we ya tespîtkirina ronahiyê rasterast bandorê li kalîteya encamên we dike. Yek ji faktorên herî girîng, lê pir caran şaş tê fêmkirin, di vê hevkêşeyê de karîgeriya kûantûmê (QE) ye.
Ev rêber dê ji we re vebêje ka QE çi ye, çima girîng e, meriv çawa taybetmendiyên QE şîrove dike, û ew çawa di navbera celebên sensoran de tê berhev kirin. Ger hûn li sûkê ne ji bokameraya zanistîan jî tenê hewl didin ku daneyên kamerayê fam bikin, ev ji bo we ye.
Wêne: Nimûneyên xêza QE ya kameraya tîpîk a Tucsen
(yek)Beran 6510(b)Dhyana 6060BSI(c)Mîzan 22
Karîgeriya Kuantumê çi ye?
Karîgeriya Kuantumê îhtîmala ku fotonek bigihîje sensora kamerayê bi rastî were tespîtkirin û fotoelektronek di silîkonê de berde ye.
Di gelek qonaxên rêwîtiya fotonê ber bi vê xalê ve, asteng hene ku dikarin fotonan bimijin an jî wan vegerînin. Wekî din, tu materyal ji bo her dirêjahiya pêlên fotonê %100 zelal nîne, û her guhertinek di pêkhateya materyalê de îhtîmala vegerandin an belavkirina fotonan heye.
Bi rêjeyekê, karîgeriya kûantûmê wiha tê pênasekirin:
QE (%) = (Hejmara elektronên çêkirî / Hejmara fotonên qewimî) × 100
Du cureyên sereke hene:
●QE ya DerveyîPerformansa pîvandî, tevî bandorên wekî windabûnên refleks û veguhastinê.
●QE ya NavxweyîBi texmîna ku hemî foton têne mijandin, karîgeriya veguherînê di nav sensorê bixwe de dipîve.
QE ya bilindtir tê wateya hesasiyeta ronahiyê ya çêtir û sînyalên wêneyê yên bihêztir, nemaze di senaryoyên ronahiya kêm an jî bi sînor-foton de.
Çima Karîgeriya Kuantumê di Kamerayên Zanistî de Girîng e?
Di wênekirinê de, her gav kêrhatî ye ku em rêjeya herî bilind a fotonên hatinî bigirin, nemaze di sepanên ku hesasiyeteke bilind dixwazin.
Lêbelê, senzorên kuantumê yên bi karîgeriya bilind bi gelemperî bihatir in. Ev ji ber dijwarîya endezyariyê ya zêdekirina faktora dagirtinê dema ku fonksiyona pîkselê diparêze, û her weha ji ber pêvajoya ronîkirina paşîn e. Ev pêvajo, wekî ku hûn ê fêr bibin, karîgeriya kuantumê ya herî bilind gengaz dike - lê ew bi tevliheviya çêkirinê ya pir zêde tê.
Mîna hemî taybetmendiyên kamerayê, pêdiviya bi karîgeriya kûantûmê divê her gav li gorî faktorên din ji bo serîlêdana weya wênekêşiyê ya taybetî were nirxandin. Mînakî, danasîna perdeya gerdûnî dikare ji bo gelek serîlêdanan avantajan bîne, lê bi gelemperî li ser sensorek BI nayê bicîh kirin. Wekî din, ew hewceyê zêdekirina tranzîstorek zêde li pîkselê dike. Ev dikare faktora dagirtinê û ji ber vê yekê karîgeriya kûantûmê kêm bike, tewra bi sensorên din ên FI re jî were berhev kirin.
Nimûneyên serlêdanan ku QE dikare girîng be
Çend mînakên serlêdanan:
● Wênekirina ronahiya kêm û fluoresansa nimûneyên biyolojîkî yên ne-sabît
● Wênekirina bilez
● Serlêdanên hejmarî yên ku pîvandinên şîddeta rastbûna bilind hewce dikin
QE li gorî Cureyê Sensorê
Teknolojiyên cuda yên sensorên wêneyê karîgeriya kûantûmê ya cuda nîşan didin. Li vir e ku QE bi gelemperî çawa di navbera celebên sensorên sereke de tê berhev kirin:
CCD (Cîhaza Girêdayî Barkirinê)
CCD bi kevneşopî ji ber dengê wan ê kêm û qebareya kêm a enerjiyê (QE) ya bilind, ku pir caran di navbera %70-90 de digihîje lûtkeyê, bi awayên zanistî têne tercîh kirin. CCD di sepanên wekî astronomî û wênekêşiya demdirêj de serketî ne.
CMOS (Nîvconductor-a Metal-Oxide-a Temamker)
Sensorên CMOS yên nûjen - nemaze sêwiranên bi ronîkirina paş-dem - ku berê ji hêla QE-ya kêmtir û dengê xwendinê yê bilind ve sînordar bûn, bi girîngî gihîştine vê astê. Gelek ji wan niha digihîjin nirxên QE-ya herî bilind ên ji %80-î jortir, performansek hêja bi rêjeyên çarçoveyên zûtir û xerckirina enerjiyê ya kêmtir pêşkêş dikin.
Rêzeya me ya pêşketî bikolinKamera CMOSmodelan ji bo dîtina ka ev teknoloji çiqas pêş de çûye, mînaKamera sCMOS ya Libra 3405M ya Tucsen, kamerayek zanistî ya hesasiyeta bilind ku ji bo sepanên dijwar ên ronahiya kêm hatiye sêwirandin.
sCMOS (CMOS-a Zanistî)
Çîneke taybet a CMOSê ku ji bo wênekirina zanistî hatiye sêwirandin,kameraya sCMOSTeknolojî QE-ya bilind (bi gelemperî 70–95%) bi dengê kêm, rêjeya dînamîk a bilind, û wergirtina bilez re dike yek. Ji bo wênekirina şaneyên zindî, mîkroskopiya bilez, û fluoresansa pir-kanal îdeal e.
Meriv Çawa Xêzeke Karîgeriya Kuantumê Dixwîne
Hilberîner bi gelemperî xêzeke QE diweşînin ku karîgeriyê (%) li seranserê dirêjahiya pêlê (nm) nîşan dide. Ev xêz ji bo destnîşankirina performansa kamerayek di rêzên spektral ên taybetî de girîng in.
Elementên sereke yên ku lê digerin:
●QE ya Lûtkeyê: Karîgeriya herî zêde, pir caran di navbera 500–600 nm de (ronahiya kesk).
●Rêzeya Dirêjahiya PêlêPencereya spektral a bikêrhatî ku tê de QE li jor asteke bikêrhatî dimîne (mînak, >20%).
●Herêmên DaketinêQE li herêmên UV (<400 nm) û NIR (>800 nm) meyla daketinê dike.
Şîrovekirina vê xêzê ji we re dibe alîkar ku hûn hêzên sensorê bi serîlêdana xwe re li hev bikin, çi hûn wêne di spektruma xuya, nêzîk-infrared, an UV de digirin.
Girêdayîbûna Dirêjahiya Pêlê ya Karîgeriya Kuantumê
Wêne: Xêza QE nirxên tîpîk ji bo senzorên silîkonî yên bi ronîkirina pêş û paş nîşan dide
NOTGrafîk îhtîmala tespîtkirina fotonê (karîgeriya kûantûmê, %) li hember dirêjahiya pêlê ya fotonê ji bo çar mînakên kamerayan nîşan dide. Guhertoyên sensor û pêçanên cûda dikarin van xêzan bi awayekî dramatîk biguherînin.
Karîgeriya kuantumê pir girêdayî dirêjahiya pêlê ye, wekî ku di wêneyê de tê xuyang kirin. Piraniya sensorên kamerayên li ser bingeha silîkonê, karîgeriya xwe ya kuantumê ya herî zêde di beşa xuya ya spektrumê de nîşan didin, bi gelemperî di herêma kesk heta zer de, ji dora 490nm heta 600nm. Xêzên QE dikarin bi riya pêçandina sensoran û guhertoyên materyalê werin guhertin da ku QE ya herî zêde li dora 300nm di ultra-binefşî (UV), li dora 850nm di nêzîk-infrasor (NIR) de, û gelek vebijarkên di navbera wan de peyda bikin.
Hemû kamerayên li ser bingeha silîkonê kêmbûnek di karîgeriya kûantûmê de nîşan didin ber bi 1100nm ve, ku di vê navberê de foton êdî enerjiya wan a têr tune ku fotoelektronan berdin. Performansa UV dikare di sensorên bi mîkrolens an cama pencereyê ya astengkerê UV de pir sînordar be, ku rê li ber gihîştina ronahiya dirêjahiya pêlê ya kurt ber bi sensorê ve digire.
Di vê navberê de, xêzên QE kêm caran nerm û yekreng in, û li şûna wê pir caran lûtke û kêmasiyên piçûk dihewînin ku ji ber taybetmendiyên cûda yên materyal û zelaliya materyalên ku pîksel jê pêk tê çêdibin.
Di sepanên ku hesasiyeta UV an NIR hewce dikin de, berçavgirtina xêzên karîgeriya kûantûmê dikare pir girîngtir bibe, ji ber ku di hin kamerayan de karîgeriya kûantûmê dikare di dawiya xêzê de ji yên din gelek caran mezintir be.
Hesasiyeta tîrêjên X
Hin sensorên kamerayên silîkonî dikarin di beşa ronahiya dîtbar a spektrumê de bixebitin, di heman demê de dikarin hin dirêjahiya pêlên tîrêjên X tespît bikin. Lêbelê, kamerayan bi gelemperî endezyariyek taybetî hewce dikin da ku hem bi bandora tîrêjên X li ser elektronîkên kamerayê û hem jî bi odeyên valahiyê yên ku bi gelemperî ji bo ceribandinên tîrêjên X têne bikar anîn re mijûl bibin.
Kamerayên Înfrared
Di dawiyê de, sensorên ku ne li ser silîkonê lê li ser materyalên din hatine çêkirin dikarin xêzên QE yên bi tevahî cûda nîşan bidin. Bo nimûne, kamerayên înfrared ên InGaAs, ku li şûna silîkonê li ser Indium Gallium Arsenide hatine çêkirin, dikarin rêzeyên dirêjahiya pêlê yên fireh di NIR de, heta herî zêde dora 2700nm, li gorî guhertoya sensorê tespît bikin.
Karîgeriya Kuantumê li hember Taybetmendiyên Din ên Kamerayan
Karîgeriya kuantumê pîvanek performansê ya sereke ye, lê ew bi tena serê xwe kar nake. Li vir e ku ew çawa bi taybetmendiyên din ên girîng ên kamerayê ve girêdayî ye:
QE li hember Hesasiyetê
Hesasiyet şiyana kamerayê ye ku sînyalên qels tesbît bike. QE rasterast beşdarî hesasiyetê dibe, lê faktorên din ên wekî mezinahiya pîkselê, dengê xwendinê, û herika tarî jî rolek dilîzin.
QE li hember Rêjeya Sînyal-ber-Deng (SNR)
QE-yeke bilindtir bi çêkirina sînyala (elektron) zêdetir ji bo her fotonê SNR-ê baştir dike. Lê belê dengê zêde, ji ber elektronîka nebaş an jî sarbûna nebaş, dîsa jî dikare wêneyê xirab bike.
QE li hember Rêzeya Dînamîk
Her çiqas QE bandorê li ser mîqdara ronahiyê dike jî, rêjeya dînamîk rêjeya di navbera sînyalên herî geş û herî tarî yên ku kamera dikare birêve bibe de vedibêje. Kamerayek QE-ya bilind bi rêjeya dînamîk a nebaş hîn jî dikare di dîmenên bi kontrast bilind de encamên nebaş derxe.
Bi kurtasî, karîgeriya kuantumê pir girîng e, lê her gav wê li kêleka taybetmendiyên temamker binirxînin.
Karîgeriya Kuantumê ya "Baş" çi ye?
QE-yeke "baştirîn" a gerdûnî tune ye—ew bi serîlêdana we ve girêdayî ye. Digel vê yekê, li vir pîvanên giştî hene:
| Rêzeya QE | Asta Performansê | Rewşên Bikaranînê |
| <40% | Nizm | Ji bo karanîna zanistî ne îdeal e |
| %40–60 | Navoser | Serlêdanên zanistî yên asta destpêkê |
| %60–80 | Baş | Ji bo piraniya karên wênekêşiyê minasib e |
| %80–95 | Pirrbidilî | Wênekirina bi ronahiya kêm, rastbûna bilind, an jî bi fotonên sînorkirî |
Her weha, QE-ya herî bilind li hember QE-ya navînî li seranserê rêza spektral a xwestî bifikirin.
Xelasî
Karîgeriya kûantûmê yek ji faktorên herî girîng e, lê belê nayê paşguhkirin, di hilbijartina amûrek wênekêşiya zanistî de. Çi hûn CCD, kamerayên sCMOS, an kamerayên CMOS dinirxînin, têgihîştina QE alîkariya we dike:
● Pêşbînî bike ka kameraya te dê di şert û mercên ronahîkirina cîhana rastîn de çawa bixebite
● Berawirdkirina berheman bi awayekî objektîf ji îdiayên pazarariyê wêdetir
● Taybetmendiyên kamerayê bi hewcedariyên xwe yên zanistî re li hev bikin
Her ku teknolojiya sensoran pêş dikeve, kamerayên zanistî yên îroyîn ên bi QE-ya bilind hesasiyet û pirrengiyek berbiçav li seranserê sepanên cûrbecûr pêşkêş dikin. Lê çi qas alavên pêşketî bin jî, hilbijartina amûra rast bi têgihîştina ka karîgeriya kuantumê çawa di wêneyê mezintir de cih digire dest pê dike.
Pirsên Pir tên Pirsîn
Ma di kamerayek zanistî de karîgeriya kuantûmê ya bilindtir her gav çêtir e?
Karîgeriya kuantûmê ya bilindtir (QE) bi gelemperî şiyana kamerayê ya tespîtkirina asta nizm a ronahiyê baştir dike, ku di sepanên wekî mîkroskopiya flûoresansê, astronomî û wênekirina molekulek yekane de bi qîmet e. Lêbelê, QE tenê beşek ji profîlek performansa hevseng e. Kamerayek QE-ya bilind bi rêjeya dînamîk a nebaş, dengê xwendinê yê bilind, an sarbûna nebaş hîn jî dibe ku encamên nebaş bide. Ji bo performansa çêtirîn, her gav QE-yê bi taybetmendiyên din ên sereke yên wekî deng, kûrahiya bit, û mîmariya sensorê re binirxînin.
Efektîvîteya kuantumê çawa tê pîvandin?
Karîgeriya kûantûmê bi ronîkirina sensorekê bi hejmareke diyarkirî ya fotonan li dirêjahiya pêlê ya diyarkirî û dûv re jimartina hejmara elektronên ku ji hêla sensorê ve têne hilberandin tê pîvandin. Ev bi gelemperî bi karanîna çavkaniyek ronahiya monokromatîk a kalibrkirî û fotodîyodek referansê tê kirin. Nirxa QE ya encam li ser dirêjahiya pêlê tê xêzkirin da ku xêzek QE çêbike. Ev dibe alîkar ku bersiva spektral a sensorê were destnîşankirin, ku ji bo hevahengkirina kamerayê bi çavkaniya ronahiyê an rêza weşanê ya serîlêdana we re girîng e.
Ma nermalav an fîlterên derveyî dikarin karîgeriya kûantûmê baştir bikin?
Na. Karîgeriya Kuantumê taybetmendiyek xwerû ya asta hardware ya sensora wêneyê ye û ji hêla nermalavê an aksesûarên derveyî ve nayê guhertin. Lêbelê, fîlter dikarin bi zêdekirina rêjeya sînyalê-deng (mînak, karanîna fîlterên emîsyonê di sepanên fluoresansê de) kalîteya wêneyê ya giştî baştir bikin, û nermalav dikare di kêmkirina deng an pêvajoya piştî-pêvajoyê de bibe alîkar. Dîsa jî, ev nirxa QE bi xwe naguherînin.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Hemû maf parastî ne. Dema îqtibaskirinê, ji kerema xwe çavkaniyê destnîşan bikin:www.tucsen.com
