25/08/15Илимий сүрөттөөдө тактык бардыгы болуп саналат. Жарыгы аз флуоресценттик сигналдарды тартып жатасызбы же алсыз асман объектилерине көз салып жатасызбы, камераңыздын жарыкты аныктоо жөндөмү натыйжаларыңыздын сапатына түздөн-түз таасир этет. Бул теңдемедеги эң критикалык, бирок көп учурда туура эмес түшүнүлгөн факторлордун бири кванттык эффективдүүлүк (QE) болуп саналат.
Бул колдонмо сизге QE деген эмне, эмне үчүн маанилүү, QE спецификацияларын кантип чечмелөө керек жана аны сенсор түрлөрү боюнча кантип салыштыруу керектиги жөнүндө айтып берет. Эгер сиз базарда аилимий камераже жөн гана камера маалымат баракчаларын түшүнүүгө аракет кылып, бул сиз үчүн.
Сүрөт: Tucsen типтүү камера QE ийри мисалдар
(а)Aries 6510(б)Dhyana 6060BSI(в)Тараза 22
Кванттык эффективдүүлүк деген эмне?
Кванттык эффективдүүлүк – камеранын сенсоруна жеткен фотондун иш жүзүндө аныкталып, кремнийдеги фотоэлектронду чыгаруу ыктымалдыгы.
Фотондун бул чекитке карай сапарынын бир нече этаптарында фотондорду сиңирип же аларды чагылдыра турган тоскоолдуктар бар. Кошумчалай кетсек, эч бир материал ар бир фотондун толкун узундугуна 100% тунук эмес, ошондой эле материалдык курамындагы ар кандай өзгөрүүлөр фотондорду чагылтуу же чачыратуу мүмкүнчүлүгүнө ээ.
Процент менен туюнтулган кванттык эффективдүүлүк төмөнкүчө аныкталат:
QE (%) = (Түзүлгөн электрондордун саны / түшкөн фотондордун саны) × 100
эки негизги түрү бар:
●Тышкы QE: Чакыруу жана берүү жоготуулар сыяктуу эффекттерди, анын ичинде өлчөнгөн аткаруу.
●Ички QE: Бардык фотондор сиңет деп ойлогондо, сенсордун өзүндө конверсиянын эффективдүүлүгүн өлчөйт.
Жогорку QE жакшыраак жарык сезгичтигин жана күчтүү сүрөт сигналдарын билдирет, айрыкча жарык азыраак же фотон менен чектелген сценарийлерде.
Илимий камераларда кванттык эффективдүүлүк эмне үчүн маанилүү?
Сүрөттөөдө, өзгөчө жогорку сезгичтикти талап кылган тиркемелерде, биз келген фотондордун эң жогорку пайызын тартуу дайыма пайдалуу.
Бирок, жогорку кванттык эффективдүү сенсорлор кымбатыраак. Бул пикселдик функцияны сактоо менен толтуруу факторун максималдуу көбөйтүү инженердик көйгөйүнө, ошондой эле арткы жарыктандыруу процессине байланыштуу. Бул процесс, сиз билгендей, эң жогорку кванттык эффективдүүлүктү камсыз кылат, бирок ал өндүрүштүн татаалдыгын кыйла жогорулатат.
Бардык камера спецификациялары сыяктуу эле, кванттык эффективдүүлүктүн зарылчылыгы ар дайым сиздин конкреттүү сүрөт колдонмоңуз үчүн башка факторлор менен таразаланышы керек. Мисалы, глобалдык жапкычты киргизүү көптөгөн колдонмолор үчүн артыкчылыктарды алып келиши мүмкүн, бирок, адатта, BI сенсорунда ишке ашырылышы мүмкүн эмес. Андан тышкары, ал пикселге кошумча транзисторду кошууну талап кылат. Бул башка FI сенсорлоруна салыштырмалуу толтуруу факторун жана демек кванттык эффективдүүлүктү азайтышы мүмкүн.
QE маанилүү болушу мүмкүн болгон мисал колдонмолору
Бир нече мисал колдонмолор:
● Туруктуу эмес биологиялык үлгүлөрдү аз жарык жана флуоресценттик сүрөттөө
● Жогорку ылдамдыктагы сүрөт тартуу
● жогорку тактык интенсивдүү өлчөөлөрдү талап кылган сандык колдонмолор
Сенсор түрү боюнча QE
Ар кандай сүрөт сенсордук технологиялары ар кандай кванттык эффективдүүлүктү көрсөтөт. Бул жерде QE адатта негизги сенсор түрлөрү боюнча салыштырылат:
CCD (заряддашкан түзмөк)
Салттуу түрдө илимий сүрөттөр аз ызы-чуу жана жогорку QE үчүн жактырылган, көбүнчө 70–90% дын ортосунда. CCD'лер астрономия жана узак экспозициялык сүрөттөө сыяктуу колдонмолордо мыкты.
CMOS (кошумча металл-оксид-жарым өткөргүч)
Төмөнкү QE жана жогорку окуу ызы-чуусу менен чектелип калгандан кийин, заманбап CMOS сенсорлору, өзгөчө арткы жарыктандырылган конструкциялар - кыйла артта калды. Азыр көбү 80%дан жогору QE эң жогорку көрсөткүчтөрүнө жетишип, кадр ылдамдыгы жана энергияны аз сарптоо менен эң сонун аткарууну сунуштайт.
Биздин өркүндөтүлгөн ассортиментибизди изилдеңизCMOS камерамоделдер бул технологиянын канчалык жеткенин көрүү үчүнTucsen's Libra 3405M sCMOS камерасы, жарык аз болгон тиркемелерди талап кылуу үчүн иштелип чыккан жогорку сезгичтүү илимий камера.
sCMOS (Илимий CMOS)
Илимий сүрөттөө үчүн атайын CMOS классы,sCMOS камератехнология жогорку QE (адатта 70-95%) аз ызы-чуу, жогорку динамикалык диапазону жана тез алуу менен айкалыштырат. Жандуу клетканы сүрөттөө, жогорку ылдамдыктагы микроскопия жана көп каналдуу флуоресценция үчүн идеалдуу.
Кванттык эффективдүүлүк ийри сызыгын кантип окуу керек
Өндүрүүчүлөр, адатта, толкун узундуктары (нм) боюнча натыйжалуулукту (%) түзгөн QE ийри сызыгын жарыялашат. Бул ийри сызыктар камеранын белгилүү бир спектрдик диапазондо кандай иштешин аныктоо үчүн абдан маанилүү.
Издөө үчүн негизги элементтер:
●Peak QE: Максималдуу эффективдүүлүк, көбүнчө 500–600 нм диапазондо (жашыл жарык).
●Толкун узундугу диапазону: QE пайдалуу босогодон (мисалы, >20%) жогору турган колдонулуучу спектралдык терезе.
●Тыюу зоналары: QE UV (<400 нм) жана NIR (> 800 нм) аймактарында түшүүгө жакын.
Бул ийри сызыкты интерпретациялоо сиз көрүнүүчү спектрде, жакын инфракызыл же UV нурларында сүрөт тартып жатасызбы, сенсордун күчтүү жактарын колдонмоңузга дал келтирүүгө жардам берет.
Кванттык эффективдүүлүктүн толкун узундугуна көз карандылыгы
Сүрөт: алдыңкы жана арткы жарыктандыруучу кремний негизиндеги сенсорлор үчүн типтүү маанилерди көрсөткөн QE ийри сызыгы
ЭСКЕРТҮҮ: График төрт мисал камерасы үчүн фотонду аныктоо ыктымалдыгын (кванттык эффективдүүлүк, %) көрсөтөт. Ар кандай сенсордук варианттар жана жабуулар бул ийри сызыктарды кескин өзгөртө алат
Сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кванттык эффективдүү толкун узундугуна абдан көз каранды. Кремнийге негизделген камера сенсорлорунун көпчүлүгү спектрдин көрүнүүчү бөлүгүндө эң жогорку кванттык эффективдүүлүгүн көрсөтүшөт, көбүнчө жашылдан сарыга чейинки аймакта, 490нмден 600нмге чейин. QE ийри сызыктарын сенсордук каптамалар жана материалдык варианттар аркылуу өзгөртсө болот, QE чокусун ультра кызгылт көктө (UV) 300нм, жакын инфракызылда (NIR) 850нм жана алардын ортосундагы көптөгөн варианттарды камсыз кылуу үчүн.
Кремний негизиндеги бардык камералар кванттык эффективдүүлүктүн 1100 нмге чейин төмөндөшүн көрсөтөт, мында фотондор фотоэлектрондорду чыгаруу үчүн жетиштүү энергияга ээ болбой калат. Ультрафиолет нурларынын иштеши микролинзалары бар сенсорлор же УК-бөгөттөөчү терезе айнектери менен катуу чектелиши мүмкүн, алар кыска толкун узундуктагы жарыктын сенсорго жетүүсүн чектейт.
Анын ортосунда, QE ийри сызыктары сейрек жылмакай жана тегиз болот, анын ордуна көбүнчө пикселдин курамына кирген материалдардын ар кандай материалдык касиеттери жана тунуктуктары менен шартталган кичинекей чокуларды жана чуңкурларды камтыйт.
UV же NIR сезгичтигин талап кылган тиркемелерде кванттык эффективдүү ийри сызыктарды эске алуу алда канча маанилүү болуп калышы мүмкүн, анткени кээ бир камераларда кванттык эффективдүүлүк ийри сызыктын эң четиндеги башкаларына караганда бир нече эсе чоң болушу мүмкүн.
Рентген сезгичтиги
Кээ бир кремний камера сенсорлору спектрдин көрүнгөн жарык бөлүгүндө иштей алат, ошол эле учурда рентген нурларынын кээ бир толкун узундуктарын аныктоого жөндөмдүү. Бирок, камералар, адатта, рентген нурларынын камера электроникасына тийгизген таасирине жана рентгендик эксперименттер үчүн колдонулган вакуумдук камераларга туруштук берүү үчүн атайын инженерияны талап кылат.
Инфракызыл камералар
Акыр-аягы, кремнийге эмес, башка материалдарга негизделген сенсорлор такыр башка QE ийри сызыктарын көрсөтө алышат. Мисалы, кремнийдин ордуна индиум галлий арсенидине негизделген InGaAs инфракызыл камералары сенсордун вариантына жараша NIRде эң көп 2700нмге чейин кең толкун узундуктарын аныктай алат.
Кванттык эффективдүүлүк жана башка камера өзгөчөлүктөрү
Кванттык эффективдүүлүк - бул негизги көрсөткүч, бирок ал өзүнчө иштебейт. Бул камеранын башка маанилүү спецификацияларына кандай тиешеси бар:
QE vs. Сезимталдуулук
Сезимталдуулук камеранын начар сигналдарды аныктоо жөндөмдүүлүгү. QE сезгичтикке түздөн-түз салым кошот, бирок пикселдин өлчөмү, окуу ызы-чуусу жана караңгы ток сыяктуу башка факторлор да роль ойнойт.
QE жана Сигнал-Чуу катышы (SNR)
Жогорку QE ар бир фотон үчүн көбүрөөк сигналды (электрондорду) жаратып, SNRди жакшыртат. Бирок начар электроникадан же жетишсиз муздатуудан улам ашыкча ызы-чуу дагы эле сүрөттү начарлатышы мүмкүн.
QE жана динамикалык диапазон
QE канчалык жарык аныкталганына таасир этсе, динамикалык диапазон камера чече ала турган эң жаркыраган жана эң караңгы сигналдардын ортосундагы катышты сүрөттөйт. Динамикалык диапазону начар жогорку QE камерасы дагы эле жогорку контрасттуу көрүнүштөрдө төмөн натыйжаларды бере алат.
Кыскасы, кванттык эффективдүүлүк маанилүү, бирок аны ар дайым кошумча спецификациялар менен бирге баалаңыз.
"Жакшы" кванттык эффективдүүлүк деген эмне?
Эч кандай универсалдуу "мыкты" QE жок — бул сиздин колдонмоңузга жараша болот. Айтор, бул жерде жалпы көрсөткүчтөр бар:
| QE диапазону | Performance Level | Use Cases |
| <40% | Төмөн | Илимий колдонуу үчүн идеалдуу эмес |
| 40–60% | Орточо | Кирүү деңгээлиндеги илимий колдонмолор |
| 60–80% | Жакшы | Көпчүлүк сүрөттөө иштерине ылайыктуу |
| 80–95% | Мыкты | Аз жарык, жогорку тактык же фотон менен чектелген сүрөт тартуу |
Ошондой эле, сиз каалаган спектрдик диапазондо эң жогорку QE менен орточо QEди карап көрүңүз.
Корутунду
Кванттык эффективдүүлүк илимий сүрөттөө аппаратын тандоодогу эң маанилүү, бирок көз жаздымда калган факторлордун бири. Сиз CCD, sCMOS камералар же CMOS камераларды баалап жатасызбы, QE түшүнүү сизге жардам берет:
● Камераңыз реалдуу жарыктандыруу шарттарында кандай иштей турганын алдын ала айтыңыз
● Продукцияларды маркетинг дооматтарынан тышкары объективдүү салыштырыңыз
● Камеранын өзгөчөлүктөрүн илимий талаптарыңызга дал келтириңиз
Сенсор технологиясы өнүккөн сайын, бүгүнкү жогорку QE илимий камералары ар түрдүү колдонмолордо укмуштуудай сезимталдыкты жана ар тараптуулукту сунуштайт. Бирок канчалык өнүккөн аппараттык каражат болбосун, туура куралды тандоо кванттык эффективдүүлүк чоң сүрөткө канчалык туура келерин түшүнүүдөн башталат.
Көп берилүүчү суроолор
Илимий камерада кванттык эффективдүүлүк ар дайым жакшыбы?
Жогорку кванттык эффективдүүлүк (QE) көбүнчө камеранын флуоресценттик микроскопия, астрономия жана бир молекулалуу сүрөттөө сыяктуу колдонмолордо баалуу болгон жарыктын төмөн деңгээлин аныктоо жөндөмүн жакшыртат. Бирок, QE - бул балансталган аткаруу профилинин бир гана бөлүгү. Динамикалык диапазону начар, жогорку окуу ызы-чуусу же жетишсиз муздатуу менен жогорку QE камерасы дагы эле оптималдуу натыйжаларды бере алат. Эң жакшы иштеши үчүн, ар дайым QEди ызы-чуу, бит тереңдиги жана сенсор архитектурасы сыяктуу башка негизги мүнөздөмөлөр менен бирге баалаңыз.
Кванттык эффективдүүлүк кантип өлчөнөт?
Кванттык эффективдүүлүк белгилүү бир толкун узундугундагы белгилүү сандагы фотондор менен сенсорду жарыктандыруу жана андан кийин сенсор жараткан электрондордун санын эсептөө менен өлчөнөт. Бул, адатта, калибрленген монохроматтык жарык булагы жана шилтеме фотодиоддун жардамы менен жасалат. Натыйжадагы QE мааниси QE ийри сызыгын түзүү үчүн толкун узундуктары боюнча түзүлөт. Бул камераны колдонмоңуздун жарык булагына же эмиссия диапазонуна дал келтирүү үчүн маанилүү болгон сенсордун спектралдык реакциясын аныктоого жардам берет.
Программалык камсыздоо же тышкы чыпкалар кванттык эффективдүүлүктү жакшырта алабы?
Жок. Кванттык эффективдүүлүк сүрөт сенсорунун ички, аппараттык деңгээлдеги касиети жана аны программалык камсыздоо же тышкы аксессуарлар менен өзгөртүүгө болбойт. Бирок, чыпкалар сигналдын ызы-чуу катышын жогорулатуу аркылуу жалпы сүрөттүн сапатын жакшыртат (мисалы, флуоресценттик тиркемелерде эмиссия чыпкаларын колдонуу) жана программалык камсыздоо ызы-чууну азайтууга же андан кийинки иштетүүгө жардам берет. Ошентсе да, булар QE маанисин өзгөртпөйт.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Бардык укуктар корголгон. Шилтеме бергенде булакты ырастаңыз:www.tucsen.com
