२२/०५/२४EMCCD सेन्सरहरू एउटा खुलासा थिए: तपाईंको पढ्ने आवाज घटाएर तपाईंको संवेदनशीलता बढाउनुहोस्। ठीक छ, लगभग, अझ वास्तविक रूपमा हामी तपाईंको पढ्ने आवाज सानो देखिने बनाउन सिग्नल बढाउँदै थियौं।
अनि हामीलाई उनीहरू मन पर्यो, उनीहरूले एकल अणु र स्पेक्ट्रोस्कोपी जस्ता कम सिग्नल कामको साथ तुरुन्तै घर भेट्टाए र त्यसपछि स्पिनिङ डिस्क, सुपर रिजोल्युसन र त्यसभन्दा बाहिरका चीजहरूको लागि माइक्रोस्कोप प्रणाली प्रदायकहरूमाझ फैलिए। अनि त्यसपछि हामीले उनीहरूलाई मारिदियौं। वा हामीले गर्यौं?
EMCCD प्रविधिको इतिहास दुई प्रमुख आपूर्तिकर्ताहरूसँग छ: e2V र टेक्सास इन्स्ट्रुमेन्टहरू। E2V, अब Teledyne e2V ले १९९० को दशकको अन्त्यतिर प्रारम्भिक सेन्सरहरूबाट यो रोलिङ सुरु गर्यो तर सबैभन्दा स्वीकृत भेरियन्टको साथ वास्तविक प्रगति गर्यो, जसमा १६-माइक्रोन पिक्सेलको साथ ५१२ x ५१२ को एरे थियो।
यो प्रारम्भिक, र सम्भवतः सबैभन्दा प्रभावशाली EMCCD सेन्सरले वास्तविक प्रभाव पारेको थियो र यसको आधा भाग वास्तवमै पिक्सेल आकारको थियो। माइक्रोस्कोपमा १६-माइक्रोन पिक्सेलले लोकप्रिय CoolSnap र Orca श्रृंखलामा चित्रित समयको सबैभन्दा लोकप्रिय CCD, ICX285 भन्दा ६ गुणा बढी प्रकाश सङ्कलन गर्यो। पिक्सेल आकारभन्दा बाहिर, यी उपकरणहरूलाई फिर्ता उज्यालो पारिएको थियो जसले गर्दा ३०% बढी फोटोनहरू रूपान्तरण गरेर ६ गुणा बढी संवेदनशीलता ७ मा पुर्याइएको थियो।
त्यसैले प्रभावकारी रूपमा EMCCD हामीले यसलाई खोल्नु अघि र EMCCD लाभको प्रभाव पाउनु अघि ७ गुणा बढी संवेदनशील थियो। अब अवश्य पनि तपाईं तर्क गर्न सक्नुहुन्छ कि तपाईं CCD लाई बिन गर्न सक्नुहुन्छ, वा तपाईं ठूला पिक्सेल आकारहरू सिर्जना गर्न अप्टिक्स प्रयोग गर्न सक्नुहुन्छ - यो केवल धेरै मानिसहरूले गरेनन्!
यसबाहेक, १ इलेक्ट्रोनभन्दा कम पढ्ने आवाज पाउनु महत्वपूर्ण थियो। यो महत्वपूर्ण थियो, तर यो नि:शुल्क थिएन। गुणन प्रक्रियाले सिग्नल मापनको अनिश्चितता बढायो जसको अर्थ शट आवाज, अँध्यारो प्रवाह, र गुणन गर्नु अघि हामीसँग भएको अरू केहि पनि १.४ को कारकले बढेको थियो। त्यसोभए, यसको अर्थ के थियो? ठीक छ, यसको अर्थ EMCCD बढी संवेदनशील थियो तर कम प्रकाशमा मात्र, ठीक छ, तपाईंलाई आवश्यक परेको बेला त्यस्तो हुन्छ, हैन?
क्लासिकल CCD विरुद्ध, यो कुनै प्रतिस्पर्धा थिएन। ठूला पिक्सेल, बढी QE, EM लाभ। र हामी सबै खुसी थियौं, विशेष गरी क्यामेरा बिक्रीमा हामीमध्ये जो: $४०,०००, कृपया ...
हामीले अझ धेरै गर्न सक्ने कुराहरू गति, सेन्सर क्षेत्र, र (हामीलाई थाहा थिएन कि यो सम्भव छ) सानो पिक्सेल आकार थिए।
त्यसपछि निर्यात नियन्त्रण र अनुपालन आयो, र त्यो रमाइलो थिएन। यो पत्ता लाग्यो कि एकल अणुहरू ट्र्याक गर्ने र ट्र्याकिङ रकेटहरू समान छन्, र क्यामेरा कम्पनीहरू र उनीहरूका ग्राहकहरूले क्यामेरा बिक्री र निर्यात नियन्त्रण गर्नुपर्यो।
त्यसपछि sCMOS आयो, संसारलाई वाचा गरेर सुरु गर्दै - र त्यसपछि अर्को १० वर्षमा लगभग यसलाई प्रदान गर्दै। साना पिक्सेलहरूले मानिसहरूलाई ६० गुणा उद्देश्यका लागि मन पराउने ६.५ माइक्रोन र लगभग १.५ इलेक्ट्रोनको कम पढ्ने आवाज प्रदान गर्दै। अब यो EMCCD थिएन, तर त्यस समयको तुलनात्मक CCD प्रविधिको ६ इलेक्ट्रोनहरूको विरुद्धमा यो अद्भुत थियो।
प्रारम्भिक sCMOS अझै पनि अगाडि उज्यालो थियो। तर २०१६ मा पछाडि उज्यालो sCMOS आइपुग्यो, र यसलाई मूल अगाडि-उज्यालो संस्करणहरू भन्दा अझ बढी संवेदनशील देखाउन यसमा ११-माइक्रोन पिक्सेल थियो। QE बूस्ट र पिक्सेल आकार वृद्धिको साथ, ग्राहकहरूले महसुस गरे कि उनीहरूसँग ३.५ गुणा फाइदा छ।
अन्ततः, २०२१ मा केही क्यामेराहरूमा ०.२५ इलेक्ट्रोनहरू सम्म कम हुँदै सब-इलेक्ट्रोन पढ्ने आवाज तोडियो - यो EMCCD को लागि सबै समाप्त भयो।
वा थियो ...
ठीक छ, समस्याको एक हिस्सा अझै पनि पिक्सेल आकार हो। फेरि पनि तपाईंले अप्टिकली जे चाहनुहुन्छ त्यो गर्न सक्नुहुन्छ तर उही प्रणालीमा, ४.६-माइक्रोन पिक्सेलले १६-माइक्रोन पिक्सेलको तुलनामा १२ गुणा कम प्रकाश सङ्कलन गर्छ।
अब तपाईं बिन गर्न सक्नुहुन्छ, तर याद गर्नुहोस् सामान्य CMOS सँग बिन गर्नाले बिनिंग कारकको कार्यले आवाज बढाउँछ। त्यसैले धेरैजसो मानिसहरू आफ्नो ६.५-माइक्रोन पिक्सेलसँग खुसी छन् कि उनीहरूले संवेदनशीलतामा बिन गर्न सक्छन् भन्ने सोच्छन्, तर तिनीहरूले आफ्नो पढ्ने आवाजलाई ३ इलेक्ट्रोनमा दोब्बर बनाइरहेका छन्।
यदि आवाज कम गर्न सकिन्छ भने पनि, पिक्सेल आकार, र त्यस कुराको लागि पूर्ण रूपमा, वास्तविक सिग्नल सङ्कलनको लागि अझै पनि सम्झौता हो।
अर्को कुरा भनेको लाभ र कन्ट्रास्ट हो - धेरै खैरो हुनु र तपाईंको सिग्नललाई सानो बनाउनुले राम्रो कन्ट्रास्ट दिन्छ। तपाईंसँग उही आवाज हुन सक्छ तर जब तपाईं CMOS सँग प्रत्येक इलेक्ट्रोनको लागि केवल २ ग्रे देखाउनुहुन्छ भने तपाईंसँग खेल्नको लागि धेरै कुरा हुँदैन जब तपाईंसँग केवल ५ इलेक्ट्रोन सिग्नल हुन्छ।
अन्तमा, शटरिङको बारेमा के भन्नु हुन्छ? कहिलेकाहीँ मलाई लाग्छ कि हामी EMCCD मा यो कति शक्तिशाली उपकरण थियो भनेर बिर्सन्छौं: विश्वव्यापी शटरहरूले वास्तवमै मद्दत गर्छन् र धेरै हल्का र गति कुशल हुन्छन्, विशेष गरी जटिल बहु-घटक प्रणालीहरूमा।
मैले देखेको एक मात्र sCMOS क्यामेरा ५१२ x ५१२ EMCCD सेन्सरको नजिक पनि आउँछ, त्यो Aries १६ हो। यो १६-माइक्रोन पिक्सेलबाट सुरु हुन्छ र बिन गर्न आवश्यक नपर्ने गरी ०.८ इलेक्ट्रोन पढ्ने आवाज प्रदान गर्दछ। ५ फोटनभन्दा माथिका सिग्नलहरू (प्रति १६-माइक्रोन पिक्सेल) को लागि, मलाई लाग्छ कि यो मैले देखेको सबैभन्दा राम्रो हो र लगभग आधा मूल्य हो।
त्यसो भए के EMCCD मरेको छ? होइन, र हामीले फेरि राम्रो चीज नपाएसम्म यो वास्तवमा मर्ने छैन। समस्या भनेको सबै समस्याहरू हुन्: अत्यधिक आवाज, बढ्दो उमेर, निर्यात नियन्त्रण...
यदि EMCCD प्रविधि विमान भएको भए, यो Concord हुने थियो। यसलाई उडाउने सबैलाई यो मन पर्थ्यो, तर उनीहरूलाई सायद यसको आवश्यकता थिएन र अब ठूला सिट र फ्ल्याटबेडहरू भएकोले - एट्लान्टिक पार गर्ने ती अतिरिक्त ३ घण्टा मात्र सुत्नुहोस्।
कन्कर्डको विपरीत, EMCCD अझै पनि जीवित छ किनभने केही मानिसहरू - एउटा सानो, निरन्तर घट्दो संख्या - लाई अझै पनि यसको आवश्यकता छ। वा हुनसक्छ उनीहरूलाई लाग्छ कि उनीहरूलाई चाहिन्छ?
सबैभन्दा महँगो र जटिल व्यापक रूपमा प्रयोग हुने इमेजिङ प्रविधि, EMCCD प्रयोग गरेर तपाईंलाई विशेष वा इमेजिङ विशेषज्ञ बनाउँदैन - तपाईं केवल केही फरक गर्दै हुनुहुन्छ। र यदि तपाईंले परिवर्तन गर्ने प्रयास गर्नुभएको छैन भने, तपाईंले सायद गर्नुपर्छ।
