24/05/22EMCCD сенсорлору ачылыш болду: окуу ызы-чуусун азайтуу аркылуу сезимталдыкты жогорулатыңыз. Окуу ызы-чуууңузду кичирейтүү үчүн, дээрлик, реалдуураак айтканда, биз сигналды көбөйттүк.
Жана биз аларды жакшы көрчүбүз, алар бир молекула жана спектроскопия сыяктуу сигналы аз иштеген дароо үйдү табышты, андан кийин микроскоп тутумунун провайдерлеринин арасында айлануучу диск, супер резолюция жана башка нерселер үчүн жайылышты. Анан биз аларды өлтүрдүк. Же биз?
EMCCD технологиясы эки негизги берүүчү менен тарыхка ээ: e2V жана Texas Instruments. E2V, азыр Teledyne e2V, 1990-жылдардын аягында алгачкы сенсорлор менен иштеп баштады, бирок 16 микрон пикселдүү 512 x 512 массивине ээ болгон эң көп кабыл алынган вариант менен реалдуу кадамдарды жасады.
Бул баштапкы, балким, эң басымдуу EMCCD сенсору реалдуу таасир эткен жана анын жарымы чындап эле пикселдик өлчөмү болгон. Микроскоптогу 16 микрондук пикселдер популярдуу CoolSnap жана Orca серияларында көрсөтүлгөн ошол кездеги эң популярдуу CCD ICX285ке караганда 6 эсе көп жарык чогулткан. Пикселдин өлчөмүнөн тышкары, бул түзмөктөр кайра жарыктандырылып, 30% көбүрөөк фотондорду айландырышты, ал 6 эсе жогору сезгичтикти 7ге чейин өзгөртүштү.
Ошентип, эффективдүү EMCCD биз аны күйгүзүп, EMCCD пайдасынын таасирин алганга чейин 7 эсе сезгич болгон. Эми, албетте, сиз ПЗСти салсаңыз болот деп талаша аласыз же чоңураак пикселдердин өлчөмүн түзүү үчүн оптиканы колдонсоңуз болот – бул жөн гана көпчүлүк адамдар андай эмес!
Мындан тышкары, 1 электрондон төмөн окуу ызы-чуу алуу негизги болгон. Бул ачкыч болчу, бирок бекер болгон эмес. Көбөйтүү процесси сигналды өлчөөдөгү белгисиздикти көбөйттү, бул атылган ызы-чуу, караңгы ток жана көбөйтүүгө чейин бизде болгон башка нерселер 1,4 эсеге көбөйдү. Демек, бул эмнени билдирген? Ооба, бул EMCCD сезгич, бирок аз жарыкта гана дегенди билдирет, туурабы?
Классикалык CCD каршы, бул эч кандай атаандаштык болгон. Чоң пикселдер, көбүрөөк QE, EM Gain. Биз баарыбыз бактылуу болдук, өзгөчө камера сатууда: $40,000, сураныч ...
Биз ылдамдык, сенсордук аймак жана (бул мүмкүн экенин биз билген эмеспиз) пикселдик өлчөмү азыраак болгон.
Андан кийин экспорттук көзөмөл жана талаптарды сактоо келди, бул кызыктуу болгон жок. Көрсө, жалгыз молекулаларды көзөмөлдөө жана байкоочу ракеталар окшош экен, камераларды сатууну жана экспорттоону көзөмөлдөөчү компаниялар жана алардын кардарлары керек болчу.
Андан кийин sCMOS келип, дүйнөнү убада кылуу менен баштап, андан кийин кийинки 10 жылдын ичинде аны дээрлик жеткире баштады. Кичинекей пикселдер 60x максаттары үчүн адамдарга 6,5 микронду алып, алардын бардыгы 1,5 электрондон төмөн окуу ызы-чуу менен камсыз кылат. Азыр бул EMCCD эмес, бирок ошол кездеги салыштырма CCD технологиясынын 6 электронуна каршы бул укмуштуудай эле.
Алгачкы sCMOS дагы эле алдыңкы жарыктандырылды. Бирок 2016-жылы арткы жарыктандырылган sCMOS келди жана аны алдыңкы жарыктандырылган версияларга дагы сезгич кылып көрсөтүү үчүн 11 микрон пикселге ээ болду. QE жогорулатуу жана пиксел өлчөмүн көбөйтүү менен, кардарлар 3,5 эсе артыкчылыгы бар экенин сезишти.
Акыр-аягы, 2021-жылы субэлектрондук окуу ызы-чуу бузулуп, кээ бир камералар 0,25 электронго чейин төмөндөдү - EMCCD үчүн баары бүттү.
Же болду беле...
Ооба, бир аз көйгөй дагы эле пиксел өлчөмү болуп саналат. Кайра оптикалык жактан каалаганыңызды кыла аласыз, бирок ошол эле системада 4,6 микрон пиксел 16 микрондукка караганда 12 эсе аз жарыкты чогултат.
Эми сиз таштанды салсаңыз болот, бирок эсиңизде болсун, кадимки CMOS менен туташтырып коюу ызы-чууну биннинг факторунун функциясы менен көбөйтөт. Ошентип, көпчүлүк адамдар 6,5 микрондук пикселдерине ыраазы болушат, алар сезгичтикке өтүшү мүмкүн деп ойлошот, бирок алар окуу ызы-чуусун 3 электронго эки эсеге көбөйтүшөт.
Ызы-чуу азайтылышы мүмкүн болсо да, пиксел өлчөмү жана бул үчүн толук жакшы, дагы эле чыныгы сигнал чогултуу үчүн компромисс болуп саналат.
Башка нерсе - пайда жана контраст - боз түстөрдүн көбүрөөк болушу жана сигналыңызды кичирейтүү жакшыраак контрастты берет. Сизде бирдей ызы-чуу болушу мүмкүн, бирок CMOS менен ар бир электрон үчүн 2 гана боз түстү көрсөткөндө, сизде 5 эле электрон сигнал болгондо, ойной турган көп нерсе болбойт.
Акыр-аягы, жабуу жөнүндө эмне айтууга болот? Кээде мен бул EMCCDде канчалык күчтүү курал болгонун унутуп калабыз деп ойлойм: глобалдык жалюзи чындап жардам берет жана абдан жеңил жана ылдам, өзгөчө татаал көп компоненттүү системаларда натыйжалуу.
Мен көргөн жалгыз sCMOS камерасы 512 x 512 EMCCD сенсоруна да жакындаган Aries 16. Бул 16 микрон пикселден башталып, 0,8 электрон окулган ызы-чуу менен кутулуунун кереги жок. 5 фотондон жогору болгон сигналдар үчүн (16 микрон пикселге) бул мен көргөн эң жакшысы жана баасынын жарымына жакыны деп ойлойм.
Ошентип, EMCCD өлдүбү? Жок, биз дагы бир жакшы нерсеге ээ болмоюнча, ал өлбөйт. Маселе, бардык көйгөйлөр: ашыкча ызы-чуу, картаюу, экспорттук көзөмөл...
EMCCD технологиясы учак болсо, анда ал Конкорд болмок. Аны учкандардын баары жакшы көрүшчү, бирок аларга кереги жок болсо керек жана азыр чоңураак орундуктар жана жалпак керебеттер менен – Атлантика океанынын аркы өйүзүндө 3 саат гана уктап алгыла.
EMCCD, Конкорддон айырмаланып, дагы деле тирүү, анткени кээ бир адамдар - кичинекей, дайыма азайып бараткан саны - дагы эле ага муктаж. Же, балким, алар жөн эле деп ойлошот?
EMCCDди колдонуу, эң кымбат жана эң татаал кеңири колдонулган сүрөттөө технологиясы сизди өзгөчө же сүрөттөө боюнча адис кылбайт - сиз жөн гана башка нерсе кылып жатасыз. А эгер сиз өзгөртүүгө аракет кыла элек болсоңуз, анда балким, керек.
