24/05/22Is-sensuri EMCCD kienu rivelazzjoni: żid is-sensittività tiegħek billi tnaqqas l-istorbju tal-qari tiegħek. Ukoll, kważi, aktar realistikament konna qed inżidu s-sinjal biex nagħmlu l-istorbju tal-qari tiegħek jidher li kien iżgħar.
U ħabbejnahom, sabu dar immedjata b'xogħol b'sinjal baxx bħal molekula waħda u spettroskopija u mbagħad infirxu fost il-fornituri tas-sistemi tal-mikroskopju għal affarijiet bħal spinning disc, super resolution u lil hinn. U mbagħad qtilniehom. Jew għamilnieha?
It-teknoloġija EMCCD għandha l-istorja tagħha ma' żewġ fornituri ewlenin: e2V u Texas Instruments. E2V, issa Teledyne e2V, bdiet din il-ħidma b'sensuri bikrija lejn l-aħħar tas-snin disgħin iżda għamlet passi kbar bil-varjant l-aktar aċċettat, li kellu firxa ta' 512 x 512 b'pixels ta' 16-il mikron.
Dan is-senser EMCCD inizjali, u probabbilment l-aktar dominanti, kellu impatt reali u nofs dan kien fil-fatt id-daqs tal-pixel. Pixels ta' 16-il mikron fuq mikroskopju ġabru 6 darbiet aktar dawl mill-aktar CCD popolari ta' dak iż-żmien, l-ICX285, li kien preżenti fis-serje popolari CoolSnap u Orca. Lil hinn mid-daqs tal-pixel, dawn l-apparati kienu illuminati minn wara u kkonvertew 30% aktar fotoni u b'hekk is-sensittività 6 darbiet akbar ħadet għal 7.
Għalhekk, effettivament l-EMCCD kien 7 darbiet aktar sensittiv qabel ma xegħelnieh u ħadna l-impatt tal-qligħ tal-EMCCD. Issa naturalment tista' targumenta li tista' tneħħi s-CCD, jew tista' tuża l-ottika biex toħloq daqsijiet akbar ta' pixels – huwa biss li ħafna nies ma għamlux dan!
Lil hinn minn dan, li l-ħoss tal-qari jinġibed taħt elettron wieħed kien kruċjali. Kien kruċjali, iżda ma kienx b'xejn. Il-proċess ta' multiplikazzjoni żied l-inċertezza tal-kejl tas-sinjal, jiġifieri l-ħoss tal-isparatura, il-kurrent fid-dlam, u kull ħaġa oħra li kellna qabel il-multiplikazzjoni żdied b'fattur ta' 1.4. Allura, xi kien ifisser dan? Ukoll, kien ifisser li l-EMCCD kien aktar sensittiv iżda biss f'dawl baxx, sew dak huwa t-tip ta' meta jkollok bżonnu hux?
Kontra CCD klassiku, ma kienx hemm kompetizzjoni. Pixels kbar, aktar QE, EM Gain. U lkoll konna kuntenti, speċjalment dawk minna fil-bejgħ tal-kameras: $40,000, jekk jogħġbok...
L-uniċi affarijiet li stajna nagħmlu aktar bihom kienu l-veloċità, l-erja tas-sensor, u (mhux li konna nafu li kien possibbli) daqs ta' pixel iżgħar.
Imbagħad ġew il-kontrolli tal-esportazzjoni u l-konformità, u dan ma kienx divertenti. Jirriżulta li t-traċċar ta' molekuli singoli u t-traċċar ta' rokits huma simili, u l-kumpaniji tal-kameras u l-klijenti tagħhom kellhom jikkontrollaw il-bejgħ u l-esportazzjonijiet tal-kameras.
Imbagħad ġie l-sCMOS, li beda billi wiegħed id-dinja - u mbagħad matul l-10 snin ta' wara kważi wettaq dan il-wegħda. Pixels iżgħar taw lin-nies is-6.5 mikroni li tant kienu jħobbu għal objettivi 60x u kollox b'ħoss ta' qari aktar baxx ta' madwar 1.5 elettroni. Issa dan ma kienx eżattament EMCCD, iżda kontra s-6 elettroni tat-teknoloġija CCD komparattiva ta' dak iż-żmien kien tal-għaġeb.
L-sCMOS inizjali kienu għadhom imdawla minn quddiem. Iżda fl-2016 waslu l-sCMOS imdawla minn wara, u biex jidhru aktar sensittivi mill-verżjonijiet oriġinali mdawla minn quddiem, kellhom pixels ta' 11-il mikron. Biż-żieda fil-QE u d-daqs tal-pixel, il-klijenti ħassew li kellhom vantaġġ ta' 3.5 darbiet.
Fl-aħħar, fl-2021 l-istorbju tal-qari tas-subelettroni tkisser b'xi kameras jiksbu sa 0.25 elettroni - kollox kien spiċċa għall-EMCCD.
Jew kien...
Ukoll, parti mill-problema għadha d-daqs tal-pixel. Għal darb'oħra tista' tagħmel li trid ottikament iżda fuq l-istess sistema, pixel ta' 4.6 mikroni jiġbor 12-il darba inqas dawl minn wieħed ta' 16-il mikroni.
Issa tista' tagħmel bin, imma ftakar li l-binning b'CMOS normali jżid l-istorbju b'funzjoni tal-fattur tal-binning. Għalhekk ħafna nies huma kuntenti bil-pixels ta' 6.5 mikron tagħhom u jaħsbu li jistgħu jagħmlu bin għas-sensittività, imma qed jirdoppjaw l-istorbju tal-qari tagħhom għal 3 elettroni.
Anke jekk l-istorbju jista' jitnaqqas, id-daqs tal-pixel, u sew jekk hu, xorta huma kompromess għall-ġbir tas-sinjal reali.
Il-ħaġa l-oħra hija l-qligħ u l-kuntrast – li jkollok aktar griżi u li tqatta’ s-sinjal tiegħek f’biċċiet iżgħar jagħti kuntrast aħjar. Jista’ jkollok l-istess storbju imma meta turi biss 2 griżi għal kull elettron b’CMOS ma tantx ikollok x’tilgħab bih meta jkollok biss 5 elettroni tas-sinjal.
Fl-aħħar nett, xi ngħidu dwar ix-shuttering? Kultant naħseb li ninsew kemm kienet għodda b'saħħitha din fl-EMCCD: ix-shutters globali tassew jgħinu u huma ħfief ħafna u effiċjenti fil-veloċità, speċjalment f'sistemi kkumplikati b'ħafna komponenti.
L-unika kamera sCMOS li rajt li toqrob saħansitra s-sensorju EMCCD ta' 512 x 512 hija l-Aries 16. Din tibda b'pixels ta' 16-il mikron u tagħti 0.8 elettroni ta' ħoss ta' qari mingħajr il-ħtieġa li tiġi binjata. Għal sinjali ta' aktar minn 5 fotoni (għal kull pixel ta' 16-il mikron), naħseb li hija l-aħjar li qatt rajt u madwar nofs il-prezz.
Allura l-EMCCD miet? Le, u mhux se tmut tassew sakemm ma nerġgħux niksbu xi ħaġa daqshekk tajba. Il-problema hija, sew, il-problemi kollha: storbju żejjed, tixjiħ tal-qligħ, kontrolli tal-esportazzjoni...
Kieku t-teknoloġija tal-EMCCD kienet ajruplan, kienet tkun Concord. Kulħadd li tellgħu kien iħobbu, imma probabbilment ma kellhomx bżonnha u issa b'sedili akbar u sodod ċatti – sempliċement torqod dawk it-3 sigħat żejda fuq in-naħa l-oħra tal-Atlantiku.
L-EMCCD, għall-kuntrarju ta' Concord, għadha ħajja għax xi nies - numru żgħir, li dejjem qed jonqos - għadhom jeħtiġuha. Jew forsi sempliċement jaħsbu li għandhom bżonnha?
L-użu ta' EMCCD, l-aktar teknoloġija tal-immaġini għalja u kkumplikata li tintuża ħafna, ma jagħmlekx speċjali, jew espert tal-immaġini - sempliċement qed tagħmel xi ħaġa differenti. U jekk ma ppruvajtx tinbidel, allura probabbilment għandek.
