25/08/01Ny Electron-Multiplying CCD sensor dia fivoaran'ny sensor CCD mba ahafahana miasa amin'ny hazavana ambany kokoa. Matetika izy ireo dia natao ho an'ny famantarana ny photoelectrons an-jatony vitsivitsy, midina amin'ny haavon'ny fanisana foton'ny tsirairay.
Ity lahatsoratra ity dia manazava ny atao hoe sensor EMCCD, ny fomba fiasan'izy ireo, ny tombony sy ny fatiantoka, ary ny antony heverina ho fivoaran'ny teknolojia CCD manaraka ho an'ny sary ambany hazavana.
Inona no atao hoe EMCCD Sensor?
Ny Electron-Multiplying Charge-Coupled Device (EMCCD) dia karazana sensor CCD manokana izay manamafy ny famantarana malemy alohan'ny hamakiana azy, mamela ny fahatsapana avo dia avo amin'ny tontolo maivana.
Novolavolaina tamin'ny voalohany ho an'ny fampiharana toy ny astronomia sy microscopy avo lenta, ny EMCCD dia afaka mamantatra ny fotony tokana, asa izay miady amin'ny sensor CCD nentim-paharazana. Io fahaizana mamantatra ny foton'ny tsirairay io dia mahatonga ny EMCCD ho zava-dehibe ho an'ny saha mila sary mazava tsara ao ambanin'ny haavon'ny hazavana ambany.
Ahoana no fiasan'ny EMCCD Sensors?
Hatramin'ny fotoana famakiana, ny sensor EMCCD dia miasa amin'ny fitsipika mitovy amin'ny sensor CCD. Na izany aza, alohan'ny fandrefesana amin'ny ADC, ampitomboina amin'ny alalan'ny dingana antsoina hoe impactionization ny fiampangana hita ao amin'ny 'rejistra fampitomboana elektronika'. Mihoatra ny andiam-dingana an-jatony maro, ny fiampangana avy amin'ny piksel iray dia afindra miaraka amin'ny andian-tsary misaron-tava amin'ny voltase avo. Ny elektronika tsirairay amin'ny dingana tsirairay dia manana fahafahana hitondra elektrôna fanampiny. Ny famantarana dia ampitomboina tsikelikely.
Ny vokatra farany amin'ny EMCCD voahaingo tsara dia ny fahafahana misafidy ny habetsaky ny fampitomboana antonony marina, matetika manodidina ny 300 ka hatramin'ny 400 ho an'ny asa maivana. Izany dia ahafahan'ny famantarana hita ho ampitomboina avo lavitra noho ny tabataba mamaky ny fakan-tsary, raha ny marina dia mampihena ny feo mamaky ny fakantsary. Indrisy anefa, ny toetra stochastic amin'ity dingana fampitomboana ity dia midika fa ampitomboina amin'ny isa hafa ny piksel tsirairay, izay mampiditra anton-dresaka fanampiny, mampihena ny tahan'ny signal-to-noise (SNR) an'ny EMCCD.
Ity misy fahatapahan'ny fomba fiasan'ny sensor EMCCD. Mandra-pahatongan'ny dingana 6, ny dingana dia mitovy amin'ny an'ny sensor CCD.
Sary: Dingan'ny famakiana ho an'ny sensor EMCCD
Amin'ny fiafaran'ny fiparitahan'izy ireo, ny sensor EMCCD aloha dia mamindra haingana ny fiampangana voaangona amin'ny saron-tava saron-tava mitovy habe amin'ny laharan-jiro saro-pady (famindrana frame). Avy eo, andalana iray isaky ny mandeha, ny fiampangana dia afindra ao anaty rejisitra famakiana. Andry iray isaky ny mandeha, ny fiampangana ao anatin'ny rejisitra famakiana dia alefa any amin'ny rejisitra fampitomboana. Amin'ny dingana tsirairay amin'ity rejisitra ity (hatramin'ny dingana 1000 amin'ny fakan-tsary EMCCD tena izy), ny elektrôna tsirairay dia manana vintana kely hamoaka elektronika fanampiny, mampitombo ny famantarana. Any amin'ny farany dia vakiana ny fambara ampitomboina.
1. Famafana fiampangana: Hanombohana ny fahazoana dia esorina miaraka amin'ny sensor iray manontolo ny fiampangana (fanakatonana manerantany).
2. Charge Accumulation: Miangona ny fiampangana mandritra ny fampitana.
3. Charge Storage: Aorian'ny fiposahan'ny masoandro, afindra any amin'ny faritra misaron-tava ny fiampangana voaangona, izay ahafahan'izy ireo miandry ny famakiana raha tsy voaisa ny foton'ny sary vaovao. Ity no dingana 'Frame Transfer'.
4. Next Frame Exposure: Miaraka amin'ny fiampangana hita voatahiry ao amin'ny pikantsary misaron-tava, ny pikantsary mavitrika dia afaka manomboka mampiseho ny sary manaraka (mode mifanindry).
5. Fomba famakiana: Andalana iray isaky ny mandeha, afindra ao anaty 'rejistra famakiam-boky' ny fiampangana isaky ny andalana amin'ny rafitra vita.
6. Andry iray isaky ny mandeha, ny fiampangana avy amin'ny piksel tsirairay dia alefa any amin'ny node famakiana.
7. Fampitomboana elektronika: Manaraka, miditra ao amin'ny rejisitra fampitomboana elektrônika ny fiampangana elektrôna rehetra avy amin'ny piksela, ary mandroso tsikelikely, mampitombo isa isa isaky ny dingana.
8. Hesorina amin'ny lisitra: Vakin'ny ADC ny mari-pamantarana ampitomboina, ary averina izany mandra-pamakiana ny frame manontolo.
Ny tombony sy ny tsy fahampian'ny EMCCD Sensors
Ny tombony amin'ny EMCCD Sensors
| tombony | Description |
| Fanisa Photon | Mamantatra ny photoelectron tsirairay miaraka amin'ny feo faran'izay ambany mamaky (<0.2e⁻), mamela ny fahatsapan'ny sary tokana. |
| Fahatsapana Ultra-Iva-jiro | Tsara kokoa noho ny CCD nentim-paharazana, indraindray mihoatra ny fakan-tsary sCMOS avo lenta amin'ny haavo maivana indrindra. |
| Ambany maizina ankehitriny | Ny fampangatsiahana lalina dia mampihena ny tabataba mafana, manome sary madio kokoa mandritra ny fampiratiana maharitra. |
| Shutter 'Haf-Global' | Ny fifindrana frame dia ahafahan'ny fampirantiana akaiky maneran-tany miaraka amin'ny fiovan'ny fiampangana haingana (~1 microsecond). |
● Fanisa Photon: Amin'ny fampitomboana elektrôna avo be, dia azo esorina saika ny tabataba mamaky teny (<0.2e-). Izany, miaraka amin'ny sandan'ny tombony ambony sy ny fahombiazan'ny quantum saika tonga lafatra, dia midika fa azo atao ny manavaka ny photoelectron tsirairay.
● Fihetseham-po ambany ambany: Raha ampitahaina amin'ny CCD, ny fahombiazan'ny EMCCD amin'ny hazavana ambany dia tsara lavitra. Mety misy fampiharana sasany izay manome EMCCD fahaiza-misaina tsara kokoa sy mifanohitra na dia amin'ny sCMOS avo lenta aza amin'ny haavon'ny hazavana ambany indrindra.
● Anjerimanontolon'ny maizina ambany: Toy ny amin'ny CCDs, ny EMCCDs dia matetika mangatsiaka lalina ary afaka manome soatoavina amin'izao fotoana izao.
● Shutter 'Haf Global': Ny fizotry ny famindrana frame manomboka sy mamarana ny famirapiratana dia tsy tena miaraka, fa amin'ny ankapobeny dia mila 1 microsegondra.
Ny tsy fahampian'ny EMCCD Sensors
| tombon-dahiny | Description |
| Haingana voafetra | Ny tahan'ny sary ambony indrindra (~ 30 fps amin'ny 1 MP) dia miadana kokoa noho ireo safidy CMOS maoderina. |
| Amplification Noise | Ny toetra kisendrasendra amin'ny fampitomboana elektronika dia mampiditra tabataba be loatra, mampihena ny SNR. |
| Fiampangana ateraky ny famantaranandro (CIC) | Ny hetsika fiampangana haingana dia afaka mampiditra famantarana diso izay mihamatanjaka. |
| Ahena Dynamic Range | Ny tombony ambony dia mampihena ny mari-pamantarana ambony indrindra azon'ny sensor alohan'ny mahavoky. |
| Haben'ny Pixel lehibe | Ny haben'ny piksel mahazatra (13-16 μm) dia mety tsy mifanaraka amin'ny fepetra takian'ny rafitra optika. |
| Fitakiana mangatsiaka mafy | Ilaina ny fampangatsiahana lalina marin-toerana mba hahatratrarana ny fampitomboana tsy tapaka sy ny tabataba ambany. |
| Filàna calibration | Ny fahazoana EM dia miharatsy rehefa mandeha ny fotoana (fanimbana ny fampitomboana), mitaky calibration tsy tapaka. |
| Fohy Exposure Instability | Ny fampirantiana fohy dia mety hiteraka fanamafisam-peo tsy ampoizina sy tabataba. |
| Vidiny ambony | Ny famokarana sarotra sy ny fampangatsiahana lalina dia mahatonga ireo sensor ireo ho lafo kokoa noho ny sCMOS. |
| Fiainana voafetra | Ny rejisitra fampitomboana elektrônika dia mihasimba, matetika maharitra 5-10 taona. |
| Fanamby fanondranana | Miankina amin'ny fitsipika henjana noho ny fampiharana ara-miaramila mety hitranga. |
● voafetra ny hafainganam-pandeha: Ny EMCCD haingana dia manome manodidina ny 30 fps amin'ny 1 MP, mitovy amin'ny CCD, ny filaharana amin'ny haavony miadana kokoa noho ny fakan-tsary CMOS.
● Fampidirana tabataba: Ny 'fatran'ny tabataba be loatra' vokatry ny fampitomboana elektronika kisendrasendra, raha ampitahaina amin'ny fakan-tsary sCMOS misy tabataba ambany miaraka amin'ny fahombiazan'ny quantum mitovy, dia afaka manome feo avo be ny EMCCD arakaraka ny haavon'ny famantarana. Ny SNR ho an'ny sCMOS avo lenta dia tsara kokoa ho an'ny famantarana manodidina ny 3e-, indrindra ho an'ny famantarana avo kokoa.
● Fiarahan'ny famantaranandro (CIC): Raha tsy voafehy tsara dia mety hampiditra elektrôna fanampiny ho pixel ny fihetsehan'ny fiampangana manerana ny sensor. Io tabataba io dia ampitomboina amin'ny rejisitra fampitomboana elektronika. Ny hafainganam-pandehan'ny fiampangana avo kokoa (ny tahan'ny famantaranandro) dia mitarika ho amin'ny tahan'ny sary avo kokoa, fa CIC bebe kokoa.
● Mihena isan-karazany: Ny soatoavina fampitomboana elektrôna avo dia avo ilaina mba handresena ny tabataba mamaky EMCCD dia mitarika mankany amin'ny elanelana mavitrika.
● Haben'ny Pixel lehibe: Ny haben'ny pixel mahazatra indrindra ho an'ny fakantsary EMCCD dia 10 μm, fa 13 na 16 μm no mahazatra indrindra. Lehibe loatra ity ka tsy mifanaraka amin'ny fepetra takian'ny famahana ny rafitra optika.
● Fepetra takiana: Ny fizotry ny fampitomboana elektrôna dia manafoana ny rejisitra EM amin'ny fampiasana azy, ka mampihena ny fahafahany mihamaro amin'ny dingana iray antsoina hoe 'fanimbana ny fampitomboana elektronika'. Midika izany fa miova tsy tapaka ny tombony azo amin'ny fakan-tsary, ary ny fakan-tsary dia mila fandrefesana tsy tapaka mba hanatanterahana ny fakana sary.
● Fipoahana tsy mifanaraka amin'ny fotoana fohy: Rehefa mampiasa fotoana fohy dia fohy ny fakan-tsary EMCCD dia mety hamokatra vokatra tsy mifanaraka satria ny fambara malemy dia tototry ny tabataba, ary ny dingan'ny fanamafisam-peo dia mampiditra fiovaovan'ny statistika.
● Fitakiana mangatsiaka mafy: Ny dingan'ny fampitomboana elektrôna dia misy fiantraikany mafy amin'ny hafanana. Ny fampangatsiahana ny sensor dia mampitombo ny fampitomboana elektronika misy. Noho izany, ny fampangatsiahana sensor lalina mandritra ny fitazonana ny fahamarinan'ny mari-pana dia tena ilaina amin'ny fandrefesana EMCCD azo averina.
● lafo vidy: Ny fahasahiranana amin'ny fanamboarana ireo sensor misy singa maro ireo, miaraka amin'ny fampangatsiahana lalina, dia mitondra any amin'ny vidiny mazàna avo kokoa noho ny fakantsary sensor sCMOS kalitao avo indrindra.
● voafetra ny androm-piainany: Ny fahapotehan'ny fampitomboana elektrôna dia mametra ny androm-piainan'ireo sensor lafo vidy ireo matetika 5-10 taona, arakaraka ny haavon'ny fampiasana.
● Fanamby fanondranana: Ny fanafarana sy fanondranana sensor EMCCD dia mazàna sarotra amin'ny lozisialy noho ny mety ho fampiasana azy amin'ny fampiharana ara-tafika.
Nahoana no EMCCD no mpandimby ny CCD
| endri-javatra | CCD | EMCCD |
| fahatsapana | Avo | Avo avo (indrindra ny hazavana ambany) |
| Famakiana Noise | mampitony | Tena ambany (noho ny tombony) |
| Kilalao dinamika | Avo | Moderate (voafetra amin'ny tombony) |
| MIRARY | Ambany | ambony |
| hihena | tsy voatery | Ilaina amin'ny ankapobeny ny fampisehoana tsara indrindra |
| Use Cases | Sary ankapobe | Fahazavana ambany, fitsirihana fotona tokana |
Ny sensor EMCCD dia manorina amin'ny teknolojia CCD nentim-paharazana amin'ny fampidirana dingana fampitomboana elektronika. Izany dia manatsara ny fahafahana manamafy ny famantarana malemy sy mampihena ny tabataba, ka mahatonga ny EMCCD ho safidy tiana ho an'ny fampiharana sary tena ambany indrindra izay misy ny sensor CCD.
Fampiharana lehibe amin'ny EMCCD Sensors
Ny sensor EMCCD dia matetika ampiasaina amin'ny sehatra siantifika sy indostrialy izay mitaky fahatsapan-tena ambony sy fahaizana mamantatra famantarana malemy:
● Alao sary an-tsaina ny siansa momba ny fiainanag: Ho an'ny fampiharana toy ny microscopie fluorescence molekiola tokana sy microscopy fluorescence totalin'ny fisaintsainana anatiny (TIRF).
● Astronomia: Ampiasaina amin'ny fakana hazavana manjavozavo avy amin'ny kintana lavitra, vahindanitra, ary fikarohana exoplanet.
● Optika Quantum: Ho an'ny fanandramana momba ny fôtôna sy ny fampahalalam-baovao.
● Fitsaboana sy fiarovana: Ampiasaina amin'ny fanaraha-maso tsy dia mazava loatra sy fanadihadiana porofo.
● Spectroscopy: Amin'ny Raman spectroscopy sy ny hamafin'ny fluorescence detection.
Rahoviana ianao no tokony hifidy sensor EMCCD?
Miaraka amin'ny fanatsarana ny sensor CMOS tato anatin'ny taona vitsivitsy, dia nihena ny tombotsoan'ny tabataba mamaky ny sensor EMCCD satria na ny fakantsary sCMOS aza dia mahavita mamaky feo subelectron, miaraka amin'ny tombontsoa maro hafa. Raha toa ka efa nampiasa EMCCD ny fampiharana iray teo aloha, dia mendrika ny handinihana raha ity no safidy tsara indrindra nomena ny fivoaran'ny sCMOS.
Ara-tantara, ny EMCCD dia mbola afaka manao fanisam-pototra amin'ny fomba mahomby kokoa, miaraka amin'ireo rindranasa niche vitsivitsy hafa miaraka amin'ny haavo famantarana mahazatra latsaky ny 3-5e- isaky ny piksel amin'ny faratampony. Na izany aza, miaraka amin'ny haben'ny pixel lehibe kokoa sy ny feo mamaky sub-electron dia azo alaina aofakan-tsary siantifikamiorina amin'ny haitao sCMOS, azo atao tsy ho ela koa ireo fampiharana ireo miaraka amin'ny sCMOS avo lenta.
FAQs
Inona ny fotoana fohy indrindra amin'ny fakan-tsary famindrana Frame?
Ho an'ny sensor famindrana frame rehetra, ao anatin'izany ny EMCCD, sarotra ny fanontaniana momba ny fotoana fipoiran'ny kely indrindra. Ho an'ny fakana sary tokana dia azo faranana amin'ny alalan'ny fanodikodinana ny fiampangana azo any amin'ny faritra misaron-tava mba hamakiana haingana be, ary azo atao ny fotoana fohy (sub-microsecond) kely indrindra.
Na izany aza, raha vao mikoriana amin'ny hafainganam-pandeha feno ny fakan-tsary, izany hoe mahazo sary maromaro / sarimihetsika amin'ny tahan'ny fakan-tsary feno, raha vao tapitra ny sary voalohany, ny faritra misaron-tava dia ipetrahan'io frame io mandra-pahavitan'ny famakiana. Noho izany dia tsy mety hifarana ny fampitana. Midika izany fa, na inona na inona fotoana fisehosehoana nangatahana amin'ny rindrambaiko, ny tena fotoana fampandrenesana ireo sary manaraka aorian'ny voalohany amin'ny fahazoana sary maro be hafainganam-pandeha dia omena amin'ny fotoanan'ny frame, izany hoe 1 / Frame Rate, amin'ny fakantsary.
Ny Teknolojia sCMOS ve no manolo ny EMCCD Sensors?
Ny fakan-tsary EMCCD dia nanana fepetra roa izay nanampy tamin'ny fitazonana ny tombontsoany amin'ny toe-javatra tsy fahita firy (miaraka amin'ny haavon'ny mari-pamantarana 5 photoelectrons na latsaka). Voalohany, ny pixel lehibe, hatramin'ny 16 μm, ary faharoa ny feony <1e-read.
Generation vaovaon'nyfakan-tsary sCMOSNipoitra izay manolotra ireo toetra mitovy ireo, tsy misy ny tsy fahampian'ny EMCCD, indrindra fa ny anton'ny tabataba be loatra. Ny fakan-tsary toy ny Aries 16 avy any Tucsen dia manolotra pixel 16 μm back-illuminated miaraka amin'ny feo mamaky 0.8e-. Miaraka amin'ny tabataba kely sy pikantsary lehibe 'natively', ireo fakan-tsary ireo dia mihoatra noho ny ankamaroan'ny fakan-tsary sCMOS binned, noho ny fifandraisan'ny binning sy ny tabataba mamaky.
Raha te hianatra bebe kokoa momba ny EMCCD ianao dia tsindrio azafady:
Mety hosoloina ve ny EMCCD ary haniry izany ve isika?
Tucsen Photonics Co., Ltd. Zo rehetra voatokana. Rehefa mitanisa dia ekeo ny loharano:www.tucsen.com
