25/08/01Ko te Electron-Multiplying CCD pūoko he whanaketanga o te pūoko CCD ki te tuku mahi marama iti. Ko te tikanga he tohu mo etahi rau whakaahua hiko, tae noa ki te taumata tatau-whakaahua takitahi.
Ka whakamāramahia e tēnei tuhinga he aha ngā pūoko EMCCD, he pehea te mahi, o ratou painga me o raatau ngoikoretanga, me te aha i kiia ai ko te whanaketanga o muri o te hangarau CCD mo te atahanga iti-marama.
He aha te EMCCD Pūoko?
Ko te Irahiko-Multiplying Charge-Coupled Device (EMCCD) he momo motuhake o te puoro CCD e whakanui ana i nga tohu ngoikore i mua i te panuitanga, e taea ai te aro nui ki nga taiao iti-marama.
I whakawhanakehia i te tuatahi mo nga tono penei i te arorangi me te moroiti matatau, ka taea e nga EMCCD te kite i nga whakaahua kotahi, he mahi e tohe ana nga pukoro CCD tuku iho. Ko tenei kaha ki te kite i nga whakaahua takitahi he mea nui nga EMCCD mo nga mara e hiahia ana kia atahanga tika i raro i nga taumata marama iti.
Me pehea te mahi a nga pūoko EMCCD?
Tae noa ki te waahi panui, ka mahi nga pūoko EMCCD i runga i nga kaupapa rite ki nga pūoko CCD. Heoi, i mua i te inenga me te ADC, ka whakareatia nga utu kua kitea ma roto i te tukanga e kiia nei ko te whakapanga, i roto i te 'rehita whakareatanga irahiko'. Neke atu i te raupapa o te maha rau kaupae, ka nekehia nga utu mai i te pika i runga i te raupapa pika huna i te ngaohiko teitei. Ko ia irahiko i ia taahiraa ka whai waahi ki te kawe mai i etahi atu irahiko. Na reira ka whakanuia te tohu.
Ko te hua mutunga o te EMCCD kua oti te whakarite pai ko te kaha ki te whiriwhiri i te rahinga tika o te whakareatanga toharite, te nuinga o te 300 ki te 400 mo nga mahi iti-marama. Ma tenei ka taea te whakanui ake i nga tohu kua kitea ki runga ake i te haruru panui a te kaamera, me te whakaiti i te haruru panui o te kamera. Ko te mea pouri, ko te ahua stochastic o tenei tukanga whakarea te tikanga ka whakareatia ia pika ki te rahinga rereke, e whakauru ana i tetahi atu take haruru, ka whakaiti i te tauwehenga tohu-ki-haruru (SNR) o te EMCCD.
Anei te wehenga o te mahi a nga pūoko EMCCD. Tae noa ki te Hipanga 6, he rite tonu te tukanga ki tera mo nga puoro CCD.
Whakaahua: Te tukanga panui mo te puoro EMCCD
I te mutunga o to ratou purongo, ka tere tere te nuku a nga pūoko EMCCD i nga utu kua kohia ki te huinga pika o nga pika e rite ana te rahi ki te huinga tairongo marama (whakawhiti anga). Na, kotahi rarangi i ia wa, ka nekehia nga utu ki roto i te rehita panui. Kotahi te pou i ia wa, ka tukuna nga utu i roto i te rehita panui ki te rehita whakarea. I ia wahanga o tenei rehita (tae atu ki te 1000 nga waahanga i roto i nga kaamera EMCCD tuuturu), he iti noa te waahi o ia irahiko ki te tuku i tetahi atu irahiko, ka whakareatia te tohu. I te mutunga, ka panuitia te tohu whakarea.
1. Whakakore utu: Hei timata i te hoko, ka whakawāteahia te utu mai i te pūoko katoa (te marumaru o te ao).
2. Whakaemi Utu: Ka whakaemi te utu i te wa e kitea ana.
3. Pupuri Utu: Whai muri i te rongonga, ka nekehia nga utu kua kohia ki te waahi huna o te pukoro, ka tatari ki te panui me te kore e kitea nga whakaahua hou kei te tatauhia. Koinei te tukanga 'Whakawhiti Tāpare'.
4. Whakaaturanga Tāpare Panuku: Na nga utu kua kitea kei te rongoa i roto i nga pika huna, ka taea e nga pika hohe te tiimata te whakaatu o te anga panuku (aratau inaki).
5. Tukanga Panui: Kotahi te rarangi i ia wa, ka nukuhia nga utu mo ia rarangi o te anga kua oti ki te 'rehita panui'.
6. Kotahi te pou i ia wa, ka tukuna nga utu mai ia pika ki te node panui.
7. Whakarea Irahiko: Muri iho, ka uru nga utu irahiko katoa mai i te pika ki te rehita whakareatanga irahiko, ka neke haere ma te hikoi, ka whakarea te tau i ia hikoinga.
8. Panuitanga: Ko te tohu whakarea ka panuihia e te ADC, ka tukuna ano te tukanga kia panuitia te katoa o te anga.
Te pai me te kino o nga Pūoko EMCCD
Nga pai o nga EMCCD Pūoko
| Painga | Whakaahuatanga |
| Tatau Whakaahua | Ka kitea nga whakaahua hiko takitahi me te haruru panui tino iti (<0.2e⁻), ka taea te tairongo whakaahua-kotahi. |
| Te Tino-Hakaraka-Maama | He pai ake i nga CCD tawhito, i etahi wa ka nui ake i nga kamera sCMOS teitei i nga taumata marama iti rawa. |
| Iti Pouri Naianei | Ko te whakamatao hohonu ka whakaiti i te haruru waiariki, ka taea te horoi i nga whakaahua i nga whakaaturanga roa. |
| 'Hawhe-Ao' Marumaru | Ko te whakawhiti anga ka taea te whakaatu tata-a-ao me te tino tere o te whakawhiti utu (~1 microsecond). |
● Tatau Photon: Ma te nui o te whakarea irahiko, ka taea te whakakore i te haruru panui (<0.2e-). Ko tenei, i te taha o te uara hua nui me te kaha o te rahinga tata-tino, ko te tikanga ka taea te wehewehe i nga whakaahua hiko takitahi.
● Te Tino-Hakaraka-Maama: Ka whakatauritea ki nga CCD, he tino pai ake te mahi iti-marama o nga EMCCD. Tera pea etahi tono e whakarato ana a EMCCD i te kaha ake o te rapunga me te rereke atu i te sCMOS teitei i nga taumata marama iti rawa atu.
● Iti Pouri Naianei: Pērā i ngā CCD, ko nga EMCCD he tino whakamatao hohonu me te kaha ki te kawe i nga uara pouri o naianei.
● 'Hawhe Ao' Rarumaru: Ko te tukanga whakawhiti anga ki te timata me te whakamutu i te whakaaturanga ehara i te mea i te wa kotahi, engari ko te tikanga o te 1 microsecond.
Nga kino o EMCCD Pūoko
| Te kino | Whakaahuatanga |
| Tere iti | Ko nga reiti anga morahi (~30 fps i te 1 MP) he puhoi ake i nga momo CMOS hou. |
| Haruru Whakanui | Ko te ahua matapōkere o te whakarea irahiko ka whakauru i te haruru nui, ka whakaiti i te SNR. |
| Utu-a-Karaka (CIC) | Ka taea e nga nekehanga utu tere te whakauru i nga tohu teka ka kaha ake. |
| Awhe Hihiko Whakaheke | Ko te hua nui ka whakaiti i te tohu morahi ka taea e te pūoko te whakahaere i mua i te whakamakuku. |
| Rahi Pika Nui | Ko nga rahi pika noa (13–16 μm) kare pea i te hängai ki te maha o nga whakaritenga o te punaha whatu. |
| Whakaritenga Mataotanga taumaha | E hiahiatia ana te whakamatao hohonu kia rite te whakareatanga me te haruru iti. |
| Nga Hiahia Whakatau | Ka heke te whiwhinga o te EM i roto i te waa (te whakareatanga pirau), me whakarite kia rite tonu. |
| Putanga Putanga Poto | Ka taea e nga whakaaturanga poto rawa te whakanui i nga tohu ohorere me te haruru. |
| Utu Nui | Ko te hanga matatini me te whakamahana hohonu ka nui ake te utu o enei pukoro i te sCMOS. |
| Te Roa Ora | Ka pau te rehita whakareatanga irahiko, te tikanga ka roa te 5-10 tau. |
| Kaweake Wero | I raro i nga ture tino tika na te kaha o nga tono hoia. |
● Tere iti: Ko nga EMCCD tere e whakarato ana i te 30 fps i te 1 MP, he rite ki nga CCD, he tere ake te ota i nga kamera CMOS.
● Haruru whakataki: Ko te 'take haruru nui' i puta mai i te whakareatanga irahiko matapōkere, ka whakatauritea ki te kaamera sCMOS haruru-iti me te rite te kaha o te rahinga, ka nui ake te haruru o nga EMCCD i runga i nga taumata tohu. Ko te SNR mo te sCMOS teitei he pai ake mo nga tohu huri noa i te 3e-, he nui ake mo nga tohu teitei ake.
● Utu Karaka-Whakauruhia (CIC): Ki te kore e ata whakahaeretia, ka taea e te neke o nga utu puta noa i te pukoro te whakauru i etahi atu irahiko ki roto i nga pika. Ka whakareatia tenei haruru ki te rehita whakareatanga irahiko. Ko te nui ake o nga tere o te utu (reiti karaka) ka piki ake te reiti anga, engari he nui ake te CIC.
● Awhe Hihiko Whakaheke: Ko nga uara whakarea irahiko tino nui e hiahiatia ana hei hinga i te haruru panui EMCCD ka arahi ki te awhe hihiko tino heke.
● Rahi Pika Nui: Ko te rahi pika noa iti rawa mo nga kamera EMCCD he 10 μm, engari ko te 13, ko te 16 μm te nuinga. He nui rawa tenei ki te whakarite i nga whakaritenga whakatau a te nuinga o nga punaha whatu.
● Whakaritenga Whakariterite: Ko te tukanga whakarea irahiko ka pau te rehita EM me te whakamahi, ka whakaiti i tona kaha ki te whakarea i roto i te tukanga e kiia nei ko 'te pirau irahiko. Ko te tikanga kei te huri haere tonu te whiwhinga o te kaamera, a ka hiahia te kaamera ki te whakatikatika i nga wa katoa hei mahi i nga whakaahua ine.
● Whakaaturanga Taurite i nga Wa Poto: I te wa e whakamahi ana i nga wa purongo poto rawa, ka puta mai pea nga hua koretake o nga kamera EMCCD na te mea ka kahakina te tohu ngoikore e te haruru, a ko te tukanga whakakaha e whakaatu ana i nga rereketanga tatauranga.
● Whakaritenga Mataotanga taumaha: Ko te tukanga whakarea irahiko ka kaha te awe ki te pāmahana. Ko te whakamatao i te pūoko ka nui ake te whakareatanga irahiko e waatea ana. No reira he mea nui te whakamahana o te pukoro hohonu i te wa e mau tonu ana te pāmahana ki nga inenga EMCCD ka taea te whakaputa.
● Te utu nui: Ko te uaua o te hanga o enei pukoro-waahanga maha, me te whakamatao hohonu, ka piki ake nga utu i te nuinga o nga kaamera pukoro sCMOS kounga teitei.
● Te Taaroa Ora: Ko te pirau whakareatanga irahiko ka whakatau i te roanga o te oranga o enei pukoro utu nui i te nuinga o te 5-10 tau, i runga i te taumata o te whakamahinga.
● Wero Kaweake: Ko te kawemai me te kaweake o nga pūoko EMCCD ka kaha te wero na te kaha o te whakamahi i nga tono hoia.
He aha te EMCCD te Kai-whakakapi ki te CCD
| Āhuahira | CCD | EMCCD |
| Te tairongo | Teitei | Tino-teitei (ina koa te marama iti) |
| Haruru Panui | Whakaōrite | Tino iti (na te whiwhi) |
| Awhe Hihiko | Teitei | Taurite (whakaitihia e te whiwhi) |
| Utu | Raro | Teitei ake |
| Te whakamatao | Kōwhiringa | Ko te tikanga e hiahiatia ana mo te mahi tino pai |
| Whakamahi Take | Atahanga whanui | He marama iti, he kitenga whakaahua kotahi |
Ka hangaia e nga pūoko EMCCD i runga i te hangarau CCD tuku iho ma te whakauru i te hikoi whakarea irahiko. Ma tenei ka whakanui ake i te kaha ki te whakanui i nga tohu ngoikore me te whakaiti i te haruru, ka waiho ko nga EMCCD te whiriwhiri pai mo nga tono atahanga tino iti-marama ka taka nga pūoko CCD.
Nga Whakamahinga Matua o nga Pūoko EMCCD
Kei te whakamahia nga pūoko EMCCD i roto i nga mara putaiao me te ahumahi e hiahia ana kia kaha te aro me te kaha ki te kite i nga tohu ngoikore:
● Life Science Whakaarohiag: Mo nga tono penei i te karuiti rewharewha-a-roopu kotahi me te katoa o te whakaata whakaata a-roto (TIRF).
● Astronomy: Ka whakamahia mo te kapohia te marama iti mai i nga whetu tawhiti, nga tupuni, me te rangahau exoplanet.
● Quantum Optik: Mo nga whakamatautau whakamaaramatanga whakaahua me nga korero moohio.
● Te Whakatairanga me te Haumarutanga: Ka mahi i roto i te tirohanga iti-marama me te tātari taunakitanga tohu.
● Tohunga: I roto i te tukinga o Raman me te rapunga rewharewha iti-kaha.
Ahea Me whiriwhiri koe i te EMCCD Pūoko?
Na nga whakapainga ake o nga pukoro CMOS i nga tau tata nei, kua heke te painga o te haruru panui o nga pūoko EMCCD i tenei wa ka taea e nga kamera sCMOS te haruru panui irahiko, i te taha o etahi atu painga. Mena kua whakamahia e tetahi tono nga EMCCD i mua, he pai ki te arotake mena koinei te waahanga pai rawa atu mo nga whanaketanga i roto i te sCMOS.
I nga wa o mua, ka taea e nga EMCCD te mahi i te tatau whakaahua kia angitu ake, i te taha o etahi atu tono motuhake me nga tohu tohu iti iho i te 3-5e- mo ia pika i te tihi. Ahakoa, me te rahi ake o te pika me te haruru panui iti-hiko ka watea maikāmera pūtaiaoi runga i te hangarau sCMOS, tera pea ka mahia ano enei tono me te sCMOS teitei.
FAQ
He aha te wa iti mo nga kamera whakawhiti anga?
Mo nga pūoko whakawhiti anga katoa, tae atu ki nga EMCCD, he uaua te patai mo te iti rawa o te wa whakaatu. Mo te tango whakaahua kotahi, ka taea te whakamutu i te whakakitenga ma te riwhi i nga utu kua riro ki roto i te rohe huna mo te panui tere rawa atu, me te wa poto poto (iti-microhekona) ka taea.
Heoi, i te wa e rere ana te kaamera i runga i te tere tonu, ara, ka whiwhi i nga papa maha / he kiriata i te reiti anga katoa, ka mutu te hura o te ahua tuatahi, ka nohoia te rohe huna e taua anga kia oti ra ano te panui. No reira e kore e taea te mutu te whakaaturanga. Ko te tikanga, ahakoa te wa whakakitenga e tonoa ana i roto i te rorohiko, ko te wa whakamohiotanga tuturu o nga papa o muri mai i muri i te tuatahi o te whiwhinga anga-maha-katoa ka tukuna e te wa anga, ara, 1 / Reiti Anga, o te kamera.
Kei te Whakakapi Hangarau sCMOS nga Tohu EMCCD?
E rua nga korero a nga kamera EMCCD i awhina i te pupuri i to raatau painga i roto i nga ahuatanga atahanga tino-maamaa (me nga tohu tohu teitei o te 5 whakaahua hiko iti iho ranei). Tuatahi, ko o ratou pika nui, tae atu ki te 16 μm, tuarua ko to ratou haruru <1e-panui.
He reanga hou okamera sCMOSkua puta ake e whakaatu ana i enei ahuatanga, kaore he maha o nga ngoikoretanga o nga EMCCD, ina koa ko te haruru nui. Ko nga kamera penei i te Aries 16 mai i Tucsen e tuku ana i nga pika 16 μm kua whakamarama-muri me te haruru panui o 0.8e-. Na te iti o te haruru me nga pika nui 'maori', he pai ake enei kamera i te nuinga o nga kaamera sCMOS kua kati, na te hononga i waenga i te kati me te haruru panui.
Mena kei te pirangi koe ki te ako atu mo te EMCCD, panui koa:
Ka Whakakapihia te EMCCD, ka pirangi ano tatou ki tera?
Tucsen Photonics Co., Ltd. Pūmau te mana. Ina korero koe, me mihi ki te puna:www.tucsen.com
