२४/०५/२२EMCCD सेन्सर्स हे एक प्रकटीकरण होते: तुमचा वाचन आवाज कमी करून तुमची संवेदनशीलता वाढवा. बरं, जवळजवळ, अधिक वास्तववादीपणे आम्ही तुमचा वाचन आवाज कमी दिसावा यासाठी सिग्नल वाढवत होतो.
आणि आम्हाला ते खूप आवडले, त्यांना सिंगल मॉलिक्यूल आणि स्पेक्ट्रोस्कोपी सारख्या कमी सिग्नल कामासाठी लगेचच एक घर सापडले आणि नंतर स्पिनिंग डिस्क, सुपर रिझोल्यूशन आणि त्याहून अधिक गोष्टींसाठी मायक्रोस्कोप सिस्टम प्रदात्यांमध्ये पसरले. आणि मग आम्ही त्यांना मारले. की आम्ही?
EMCCD तंत्रज्ञानाचा इतिहास दोन प्रमुख पुरवठादारांसह आहे: e2V आणि टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स. E2V, आता Teledyne e2V, ने 1990 च्या दशकाच्या अखेरीस सुरुवातीच्या सेन्सर्ससह हे काम सुरू केले परंतु सर्वात स्वीकार्य प्रकारासह, 512 x 512 च्या अॅरेसह 16-मायक्रॉन पिक्सेलसह, खऱ्या अर्थाने प्रगती केली.
या सुरुवातीच्या आणि कदाचित सर्वात प्रभावी EMCCD सेन्सरचा खरा परिणाम झाला आणि त्यातील अर्धा भाग खरोखरच पिक्सेल आकाराचा होता. मायक्रोस्कोपवरील १६-मायक्रॉन पिक्सेलने त्या काळातील सर्वात लोकप्रिय CCD, ICX285, लोकप्रिय CoolSnap आणि Orca मालिकेत वैशिष्ट्यीकृत पेक्षा ६ पट जास्त प्रकाश गोळा केला. पिक्सेल आकारापेक्षा, ही उपकरणे परत प्रकाशित झाली होती, ज्यामुळे ३०% जास्त फोटॉन रूपांतरित झाले होते आणि त्यामुळे ६ पट जास्त संवेदनशीलता ७ झाली.
त्यामुळे आम्ही ते चालू करण्यापूर्वी आणि EMCCD वाढीचा परिणाम मिळण्यापूर्वी EMCCD ७ पट जास्त संवेदनशील होते. आता अर्थातच तुम्ही असा युक्तिवाद करू शकता की तुम्ही CCD बिन करू शकता, किंवा मोठे पिक्सेल आकार तयार करण्यासाठी ऑप्टिक्स वापरू शकता - बहुतेक लोकांनी ते केले नाही!
यापलीकडे, १ इलेक्ट्रॉनपेक्षा कमी वाचनीय आवाज येणे हे महत्त्वाचे होते. ते महत्त्वाचे होते, पण ते मोफत नव्हते. गुणाकार प्रक्रियेमुळे सिग्नल मापनाची अनिश्चितता वाढली म्हणजेच शॉट नॉइज, गडद प्रवाह आणि गुणाकार करण्यापूर्वी आपल्याकडे असलेले इतर काहीही १.४ च्या घटकाने वाढले. तर, याचा अर्थ काय होता? बरं, याचा अर्थ असा होता की EMCCD अधिक संवेदनशील होता परंतु फक्त कमी प्रकाशात, बरं, जेव्हा तुम्हाला त्याची आवश्यकता असते तेव्हाच असे होते ना?
क्लासिकल CCD विरुद्ध, ती स्पर्धा नव्हती. मोठे पिक्सेल, अधिक QE, EM वाढ. आणि आम्ही सर्वजण आनंदी होतो, विशेषतः कॅमेरा विक्रीत आमच्यापैकी जे: $४०,०००, कृपया...
वेग, सेन्सर क्षेत्र आणि (आम्हाला माहित नव्हते की ते शक्य आहे) लहान पिक्सेल आकार यासारख्या गोष्टींमुळे आम्ही अधिक करू शकलो असतो.
मग निर्यात नियंत्रणे आणि अनुपालन आले, आणि ते मजेदार नव्हते. असे दिसून आले की एकल रेणूंचा मागोवा घेणे आणि ट्रॅकिंग रॉकेट्स सारखेच आहेत आणि कॅमेरा कंपन्या आणि त्यांच्या ग्राहकांना कॅमेरा विक्री आणि निर्यात नियंत्रित करावी लागली.
मग sCMOS आले, सुरुवात जगाला आश्वासन देऊन - आणि नंतर पुढील १० वर्षांत जवळजवळ ते पूर्ण करत. लहान पिक्सेल लोकांना ६०x उद्दिष्टांसाठी ६.५ मायक्रॉन इतके आवडते आणि ते सर्व सुमारे १.५ इलेक्ट्रॉनच्या कमी वाचनीय आवाजासह मिळवून देत. आता हे फारसे EMCCD नव्हते, परंतु त्या काळातील तुलनात्मक CCD तंत्रज्ञानाच्या ६ इलेक्ट्रॉनच्या तुलनेत ते आश्चर्यकारक होते.
सुरुवातीचे sCMOS अजूनही समोर प्रकाशित होते. परंतु २०१६ मध्ये मागील प्रकाशित sCMOS आले आणि ते मूळ समोर प्रकाशित आवृत्त्यांपेक्षा अधिक संवेदनशील दिसण्यासाठी त्यात ११-मायक्रॉन पिक्सेल होते. QE बूस्ट आणि पिक्सेल आकार वाढल्याने, ग्राहकांना असे वाटले की त्यांना ३.५ पट फायदा आहे.
अखेर, २०२१ मध्ये सब-इलेक्ट्रॉन रीड नॉइज खंडित झाला आणि काही कॅमेरे ०.२५ इलेक्ट्रॉनपर्यंत कमी झाले - EMCCD साठी ते सर्व संपले.
किंवा ते होते...
बरं, थोडी समस्या अजूनही पिक्सेल आकाराची आहे. पुन्हा तुम्ही तुम्हाला हवे ते ऑप्टिकली करू शकता परंतु त्याच सिस्टीमवर, ४.६-मायक्रॉन पिक्सेल १६-मायक्रॉनपेक्षा १२ पट कमी प्रकाश गोळा करतो.
आता तुम्ही बिन करू शकता, पण लक्षात ठेवा सामान्य CMOS सह बिनिंग केल्याने बिनिंग फॅक्टरच्या कार्यामुळे आवाज वाढतो. म्हणून बहुतेक लोक त्यांच्या 6.5-मायक्रॉन पिक्सेलवर आनंदी असतात आणि त्यांना वाटते की ते संवेदनशीलतेपर्यंत बिन करू शकतात, परंतु ते त्यांचा रीड नॉइज दुप्पट करून 3 इलेक्ट्रॉन करत आहेत.
जरी आवाज कमी करता आला तरी, पिक्सेल आकार आणि त्या बाबतीत पूर्णतः योग्य, वास्तविक सिग्नल संकलनासाठी अजूनही एक तडजोड आहे.
दुसरी गोष्ट म्हणजे फायदा आणि कॉन्ट्रास्ट - जास्त राखाडी रंग असणे आणि तुमचा सिग्नल कमी करणे चांगले कॉन्ट्रास्ट देते. तुम्हाला समान आवाज येऊ शकतो परंतु जेव्हा तुम्ही CMOS सह प्रत्येक इलेक्ट्रॉनसाठी फक्त 2 राखाडी रंग दाखवता तेव्हा तुमच्याकडे फक्त 5 इलेक्ट्रॉन सिग्नल असताना तुम्हाला खेळायला फारसे काही मिळत नाही.
शेवटी, शटरिंगबद्दल काय? कधीकधी मला वाटतं की आपण विसरतो की EMCCD मध्ये हे किती शक्तिशाली साधन होते: ग्लोबल शटर खरोखर मदत करतात आणि खूप हलके आणि जलद कार्यक्षम असतात, विशेषतः गुंतागुंतीच्या बहु-घटक प्रणालींमध्ये.
मी पाहिलेला एकमेव sCMOS कॅमेरा जो ५१२ x ५१२ EMCCD सेन्सरच्या अगदी जवळ पोहोचतो तो म्हणजे Aries १६. हा १६-मायक्रॉन पिक्सेलपासून सुरू होतो आणि बिन करण्याची आवश्यकता नसताना ०.८ इलेक्ट्रॉन रीड नॉइज देतो. ५ फोटॉनपेक्षा जास्त सिग्नलसाठी (प्रति १६-मायक्रॉन पिक्सेल), मला वाटते की हा मी पाहिलेला सर्वोत्तम आहे आणि त्याची किंमत जवळपास निम्मी आहे.
तर EMCCD मृत आहे का? नाही, आणि जोपर्यंत आपल्याला पुन्हा तेवढे चांगले काही मिळत नाही तोपर्यंत ते खरोखर मरणार नाही. समस्या म्हणजे, सर्व समस्या: जास्त आवाज, वाढत्या वयाचे, निर्यात नियंत्रणे...
जर EMCCD तंत्रज्ञान हे विमान असते, तर ते कॉनकॉर्ड असते. ज्यांनी ते उडवले त्यांना ते खूप आवडले, पण कदाचित त्यांना त्याची गरज नव्हती आणि आता मोठ्या सीट्स आणि फ्लॅटबेडसह - अटलांटिक ओलांडून ते अतिरिक्त 3 तास झोपा.
कॉनकॉर्डच्या विपरीत, EMCCD अजूनही जिवंत आहे कारण काही लोकांना - एक लहान, सतत कमी होत जाणारी संख्या - अजूनही त्याची गरज आहे. किंवा कदाचित त्यांना वाटते की त्यांना ते आवश्यक आहे?
सर्वात महाग आणि गुंतागुंतीची व्यापकपणे वापरली जाणारी इमेजिंग तंत्रज्ञान EMCCD वापरून तुम्ही विशेष किंवा इमेजिंग तज्ञ बनत नाही - तुम्ही फक्त काहीतरी वेगळे करत आहात. आणि जर तुम्ही बदलण्याचा प्रयत्न केला नसेल, तर तुम्हाला कदाचित ते करायला हवे.
