25/08/01Dareemaha CCD-ku-dhufashada ee Electron-ku waa korriinka dareemaha CCD si uu u oggolaado hawlgalka iftiinka hoose. Caadi ahaan waxaa loogu talagalay calaamadaha dhowr boqol oo sawir-qaade, ilaa heerka tirinta sawir-qaadista.
Maqaalkani waxa uu sharxayaa waxa EMCCD dareemaha yihiin, sida ay u shaqeeyaan, faa'iidooyinka iyo khasaaraha, iyo sababta loo tixgeliyo horumarinta soo socda ee tignoolajiyada CCD ee sawiridda iftiinka hooseeya.
Waa maxay Dareemiyaha EMCCD?
Qalabka Dareemaha Isku-xidhan ee Electron-Multiplying Charge-Coupled Device (EMCCD) waa nooc gaar ah oo CCD ah oo kor u qaada calaamadaha daciifka ah ka hor inta aan la akhriyin, taas oo u oggolaanaysa dareenka aadka u sarreeya ee jawiga iftiinka hooseeya.
Markii hore loo sameeyay codsiyada sida xiddigiska iyo microscopy horumarsan, EMCCD-yadu waxay ogaan karaan hal sawir-qaade, hawl ay dareemayaasha CCD-da dhaqameedku la halgamayaan. Awooddan lagu ogaanayo sawir-qaadista shakhsi ahaaneed waxay ka dhigaysaa EMCCD-yada muhiim u ah goobaha u baahan sawir-qaadis sax ah oo hoos yimaada heerarka iftiinka hooseeya.
Sidee bay Dareemayaasha EMCCD u shaqeeyaan?
Ilaa heerka akhriska, dareemayaasha EMCCD waxay ku shaqeeyaan mabaadi'da dareemayaasha CCD. Si kastaba ha ahaatee, ka hor inta aan la cabbirin ADC, kharashyada la ogaaday waxaa lagu dhuftaa habka loo yaqaan saamaynta, gudaha 'diiwaanka isku dhufashada elektaroonigga ah'. In ka badan dhawr boqol oo tallaabo oo taxana ah, dallacaadaha pixels waxaa lagu dhaqaajiyaa taxane ah pixels wejiyada leh oo danab sare leh. Elektarooni kasta oo tallaabo kasta ah wuxuu leeyahay fursad uu ku keeno elektaroono dheeraad ah. Sidaa darteed calaamadda si weyn ayaa loo dhuftaa.
Natiijada kama dambaysta ah ee EMCCD si fiican loo jaangooyay waa awooda lagu dooranayo qadarka saxda ah ee isku dhufashada celceliska, sida caadiga ah qiyaastii 300 ilaa 400 shaqada iftiinka hoose. Tani waxay awood u siinaysaa calaamadaha la ogaado inay ku dhuftaan si aad uga sarreeya sanqadha akhriska kamarada, taasoo hoos u dhigaysa dhawaaqa akhrinta kamaradda. Nasiib darro, dabeecadda stochastic ee habka isku dhufashada macnaheedu waa pixel kasta waxaa lagu dhuftey qadar kala duwan, kaas oo soo bandhigaya qodob sanqadh dheeraad ah, hoos u dhigaya saamiga EMCCD ee signal-to-coise (SNR).
Waa kuwan kala goynta sida dareemayaasha EMCCD u shaqeeyaan. Ilaa Talaabada 6, habka wax ku ool ah ayaa la mid ah kan dareemayaasha CCD.
Jaantus: Habka akhrinta ee dareenka EMCCD
Dhammaadka soo bandhigiddooda, dareemayaasha EMCCD waxay marka hore si degdeg ah ugu dhaqaaqaan eedeymaha la soo ururiyey oo ay geeyaan hannaan mad-madow oo pixels oo la mid ah sida shaxanka xasaasiga ah (wareejinta dhexda). Dabadeed, hal safba mar, kharashyada ayaa loo raray diiwaanka akhrinta. Hal tiirba mar, kharashyada ku jira diiwaanka akhrinta ayaa loo gudbiyaa diiwaanka isku dhufashada. Marxalad kasta oo ka mid ah diiwaankan (ilaa 1000 marxaladood ee kamaradaha EMCCD ee dhabta ah), elektaroonik kastaa wuxuu leeyahay fursad yar oo uu ku sii daayo elektaroonig dheeraad ah, isagoo ku dhufanaya calaamadda si xad dhaaf ah. Dhammaadka, signalka la isku dhuftay waa la akhriyaa.
1. Nadiifinta Lacagta: Si loo bilaabo iibsiga, kharashka ayaa isku mar laga nadiifiyaa dareemaha oo dhan (shutter caalami ah).
2. Lacag ururin: Kharashka ayaa urura inta lagu jiro soo-gaadhista.
3. Kharash KaydintaSoo-gaadhista ka dib, kharashyada la ururiyey waxaa loo rari doonaa meel daboolan oo dareemaha ah, halkaas oo ay ku sugi karaan akhrinta iyada oo aan la tirin sawir-qaade cusub. Tani waa habka 'wareejinta'.
4. Soo Bandhigidda Qaabka Xiga: Iyada oo kharashyada la ogaaday lagu kaydiyay pixels-ka daboolan, pixels-yada firfircoon waxay bilaabi karaan soo-gaadhista qaabka soo socda (qaabka isku dhafka ah).
5. Habka Akhriska: Hal safba mar, kharashyada saf kasta oo ka mid ah qaab-dhismeedka la dhammeeyey ayaa loo rari doonaa 'diiwaanka akhriska'.
6. Hal tiirba hal mar, kharashyada pixel kasta ayaa lagu xidhaa noodhka akhrinta.
7. Isku dhufashada ElectronMarka xigta, dhammaan kharashyada elektarooniga ah ee pixelsku waxay galaan diiwaanka isku dhufashada elektaroonigga ah, oo u gudub tallaabo tallaabo, iyagoo tiro ku dhufanaya tillaabo kasta.
8. AkhrisoDigniinta la dhuftey waxaa akhriya ADC-da, howshana waa lagu soo celiyaa ilaa inta jir-ga oo dhan laga akhriyo.
Faa'iidooyinka iyo qasaarooyinka EMCCD Sensors
Faa'iidooyinka EMCCD Sensors
| Faa'iidada | Sharaxaada |
| Tirinta Sawirka | Wuxuu ogaadaa sawir-qaade shaqsiyeed oo leh sanqadh-akhris aad u hooseeya (<0.2e⁻), oo awood u siinaya dareenka hal sawir. |
| Dareenka-U-Low-Iftiinka | Aad bay uga fiican tahay CCD-yada caadiga ah, mararka qaarkood way dhaafaan xataa kamaradaha sCMOS-dhamaadka sare ee heerarka iftiinka hooseeya. |
| Hadda Madow Hoose | Qaboojinta qoto dheer waxay yaraynaysaa qaylada kulaylka, taas oo awood u siinaysa sawirro nadiif ah inta lagu jiro soo-gaadhista dheer. |
| Shutter 'Half-Global' | Wareejinta qaab-dhismeedku waxay u ogolaataa soo-gaadhis caalami ah oo u dhow oo leh lacag wareejin degdeg ah (~ 1 microsecond). |
● Tirinta Sawirka: Iyada oo ku filan isku dhufashada elektarooniga ah ee ku filan, qaylada akhrinta si ficil ah ayaa loo tirtiri karaa (<0.2e-). Tani, oo ay weheliso qiimaha sare ee faa'iidada iyo waxtarka tirada ugu dhow, waxay la macno tahay in la kala saaro sawir-qaadayaasha shakhsi ahaaneed waa suurtagal.
● Xasaasiyadda Iftiinka-U-hooseeyaMarka la barbar dhigo CCD-yada, waxqabadka iftiinka hooseeya ee EMCCDs aad ayuu u fiican yahay. Waxaa laga yaabaa inay jiraan codsiyo qaar oo EMCCD ay bixiso awood ogaansho iyo isbarbardhig ka wanaagsan xitaa sCMOS-dhamaadka sare ee heerarka iftiinka ugu hooseeya.
● Hadda Madow HooseSida CCD-yada, EMCCD-yadu waa kuwo qoto dheer oo la qaboojiyey oo awood u leh inay keenaan qiyamka mugdiga ah ee aadka u hooseeya.
● Shutter 'Half Global'Habka wareejinta qaab-dhismeedka si loo bilaabo iyo soo afjarida soo-gaadhista run ahaantii isku mar maaha, laakiin waxay caadi ahaan qaadataa nidaamka 1 microsecond.
Qasaarooyinka EMCCD Sensors
| Khasaaro | Sharaxaada |
| Xawaaraha xaddidan | Heerarka qaab-dhismeedka ugu badan (~ 30 fps at 1 MP) aad ayay uga hooseeyaan beddelka CMOS ee casriga ah. |
| Kordhinta Qaylada | Dabeecadda random ee isku dhufashada elektarooniga ah waxay soo bandhigaysaa qaylada xad-dhaafka ah, yaraynta SNR. |
| Kharashka Saacadu Keentay (CIC) | Dhaqdhaqaaqa dallacaadda degdega ah wuxuu soo bandhigi karaa calaamado been abuur ah oo la xoojiyay. |
| Range firfircoon oo la dhimay | Faa'iidada sare waxay yaraynaysaa signalka ugu badan ee dareemaha uu xamili karo ka hor inta uusan dhergin. |
| Cabbirka Pixel ee Weyn | Cabbirrada pixel-ka caadiga ah (13-16 μm) waxa laga yaabaa inaanay la jaan qaadin shuruudo badan oo nidaamka indhaha ah. |
| Shuruudaha Qaboojinta Culus | Qaboojin qoto dheer ayaa loo baahan yahay si loo gaaro isku dhufasho joogto ah iyo buuq hoose. |
| Baahida Qalinjabinta | Faa'iidada EM waxay hoos u dhigtaa waqti ka dib (ku-dhufashada suuska), waxay u baahan tahay qiyaasid joogto ah. |
| Degenaansho La'aanta Soo Bandhigida Gaaban | Soo-gaadhista aadka u kooban waxay sababi kartaa dhawaaq weyn iyo dhawaaq aan la saadaalin karin. |
| Qiimaha Sare | Wax-soo-saar adag iyo qaboojin qoto dheer ayaa ka dhigaya dareemayaashan kuwo ka qaalisan sCMOS. |
| Cimriga xaddidan | Diiwaanka isku dhufashada elektarooniga ah wuu gabaabsan yahay, caadi ahaan wuxuu socdaa 5-10 sano. |
| Caqabadaha Dhoofinta | Iyadoo la raacayo xeerar adag oo ay ugu wacan tahay codsiyada milatari ee suurtagalka ah. |
Xawaaraha xaddidanEMCCD-yada degdega ah waxay bixiyaan qiyaastii 30fps 1 MP, oo la mid ah CCD-yada, amarada baaxadda oo ka hooseeya kamaradaha CMOS.
● Hordhac buuqa: 'Qaybta xad-dhaafka ah ee qaylada' ee ay keento isku-dhufashada elektaroonigga random, marka la barbar dhigo kamarad sCMOS-yar oo sanqadhkeedu hooseeyo oo leh waxtarka tirada la mid ah, waxay siin kartaa EMCCD-yada dhawaaq aad u sarreeya iyadoo ku xiran heerarka calaamadaha. SNR ee sCMOS-dhamaadka sare ayaa caadi ahaan u fiican calaamadaha agagaarka 3e-, xitaa si ka sii badan calaamadaha sare.
● Kharashka Saacadu Keentay (CIC): Ilaa si taxadar leh loo xakameeyo mooyaane, dhaq-dhaqaaqa kharashyada dareemaha oo dhan waxay gelin karaan elektaroonno dheeraad ah pixels. Sawaxan ayaa markaa lagu dhuftaa diiwaanka isku dhufashada elektarooniga ah. Xawaaraha dhaq-dhaqaaqa sare ee xawliga (heerka saacada) ayaa keenaya heerar sare, laakiin CIC ka badan.
● Range firfircoon oo la dhimay: Qiimaha isku dhufashada elektarooniga ah ee aadka u sarreeya ee looga baahan yahay in laga gudbo EMCCD dhawaaqa akhrinta ayaa horseedaya hoos u dhac weyn oo kala duwan oo firfircoon.
● Cabbirka Pixel ee weynCabbirka pixel ee ugu yar ee kamaradaha EMCCD waa 10 μm, laakiin 13 ama 16 μm ayaa ugu badan. Tani aad bay u weyn tahay oo ku habboon inta badan shuruudaha xallinta nidaamyada indhaha.
Shuruudaha Qalinjabinta: Habka isku dhufashada elektaroonigga ah wuxuu daminayaa diiwaanka EM iyadoo la isticmaalayo, taasoo yaraynaysa awoodda ay u leedahay inay ku dhufato habka loo yaqaan 'isku dhufashada elektaroonigga ah'. Tani waxay ka dhigan tahay faa'iidada kamaradu si joogto ah ayey isu beddeshaa, kamaraduna waxay u baahan tahay is-habayn joogto ah si loo sameeyo sawir kasta oo qiyaas ah.
● Soo-bandhigidda aan joogtada ahayn ee waqtiyada gaaban: Marka la isticmaalayo waqtiyo soo-gaadhis ah oo aad u gaaban, kamaradaha EMCCD waxay soo saari karaan natiijooyin aan iswaafaqayn sababtoo ah calaamada daciifka ah waxaa ka batay buuq, iyo habka kor u qaadida wuxuu soo bandhigaa isbeddello tirakoob.
● Shuruudaha qaboojinta culusHabka isku dhufashada elektaroonigga ah waxaa si xooggan u saameeya heerkulka. Qaboojinta dareemaha waxay kordhisaa isku dhufashada elektarooniga ah ee la heli karo. Sidaa darteed qaboojinta dareemayaasha qoto dheer iyadoo la ilaalinayo xasilloonida heerkulka ayaa sidaas darteed muhiim u ah cabbirada EMCCD ee dib loo soo saari karo.
● Kharash badanDhibaatada soo saarista dareemayaasha qaybaha badan, oo ay weheliso qaboojin qoto dheer, waxay keenaysaa qiimayaal caadi ahaan ka sarreeya kamaradaha dareemayaasha sCMOS ee tayada ugu sarreeya.
● Cimrigu xaddidan yahayQulqulka isku dhufashada korantada ayaa xaddidaysa cimriga dareemayaasha qaaliga ah ee inta badan 5-10 sano, iyadoo ku xiran heerka isticmaalka.
● Caqabadaha DhoofintaSoo dejinta iyo dhoofinta dareemayaasha EMCCD waxay u muuqdaan inay noqdaan kuwo caqabad ku ah saadka sababtoo ah isticmaalka suurtagalka ah ee codsiyada militariga.
Waa maxay sababta EMCCD u yahay ku-beddelka CCD
| Muuqaal | CCD | EMCCD |
| Dareenka | Sare | Ultra-sare (gaar ahaan iftiin hoose) |
| Akhris Buuqa | Dhexdhexaad | Aad u hooseeya (helid awgeed) |
| Range firfircoon | Sare | Dhexdhexaad (waxay ku xaddidan tahay faa'iidada) |
| Qiimaha | Hoose | Sareeye |
| Qaboojin | Ikhtiyaari | Caadi ahaan looga baahan yahay waxqabadka ugu fiican |
| Isticmaal Kiisas | Sawirka guud | Ogaanshaha iftiinka hooseeya, hal sawir |
Dareemayaasha EMCCD waxay ku dhisaan tignoolajiyada CCD ee dhaqanka iyagoo ku daraya tallaabada isku dhufashada elektaroonigga ah. Tani waxay kor u qaadaysaa awoodda lagu kordhinayo calaamadaha daciifka ah iyo dhimista qaylada, taasoo ka dhigaysa EMCCD-yada doorashada la door bidayo ee codsiyada sawirada iftiinka hooseeya halkaasoo dareemayaasha CCD ay gaaban yihiin.
Codsiyada Muhiimka ah ee EMCCD Sensors
Dareemayaasha EMCCD ayaa inta badan loo adeegsadaa goobaha sayniska iyo warshadaha ee u baahan dareen sare iyo awoodda lagu ogaanayo calaamadaha daciifka ah:
● Khayaaliga Sayniska Noloshag: Codsiyada sida hal-molecule fluorescence microscopy iyo wadarta guud ee fluorescence gudaha (TIRF) microscopy.
● XiddiggaWaxaa loo isticmaalaa in lagu soo qabto iftiinka daciifka ah ee xiddigaha fog, galaxies, iyo cilmi-baarista exoplanet.
● Quantum Optics: Wixii ku saabsan isku-xirnaanta photon iyo tijaabooyinka macluumaadka tirada.
● Baarista iyo Amniga: Waxaa lagu shaqaaleeyay ilaalinta iftiinka hoose iyo falanqaynta caddaynta.
● Spectroscopy: In Raman spectroscopy iyo ogaanshaha fluorescence-xoogaa hooseeya.
Goorma ayay tahay inaad doorato EMCCD Sensor?
Horumarka lagu sameeyay dareemayaasha CMOS sanadihii ugu dambeeyay, faa'iidada sawaxanka akhriska ee dareemayaasha EMCCD ayaa hoos u dhacay iyadoo hadda xitaa kamaradaha sCMOS ay awood u leeyihiin inay akhriyaan dhawaaqa elektiroonigga ah, oo ay weheliyaan faa'iidooyin kale oo aad u badan. Haddii arji uu hore u isticmaalay EMCCDs, waxa aad u mudan in dib loo eego in tani ay tahay doorashada ugu wanaagsan ee horumarka sCMOS.
Taariikh ahaan, EMCCD-yadu waxay wali si guul leh u samayn karaan tirinta sawir-qaadista, oo ay weheliyaan dhawr codsiyo kale oo niche ah oo leh heerarka calaamadaha caadiga ah ee ka hooseeya 3-5e-pixelkii ugu sarreeya. Si kastaba ha ahaatee, oo leh cabbirada pixels ka weyn iyo dhawaaqa akhriska elektarooniga ah ee la heli karokamaradaha sayniskaiyadoo lagu saleynayo tignoolajiyada sCMOS, waxaa suurtogal ah in codsiyadan sidoo kale dhawaan lagu sameeyo sCMOS-dhamaadka sare.
FAQs
Waa maxay wakhtiga ugu yar ee kaamirooyinka wareejinta
Dhammaan dareemayaasha wareejinta qaab-dhismeedka, oo ay ku jiraan EMCCDs, su'aasha ah wakhtiga ugu yar ee suurtogalka ah ee suurtogalka ah waa mid adag. Helitaanka hal sawir, soo-gaadhista waxa lagu dhamayn karaa iyada oo la isku shaandhayn karo kharashyada la helay ee gobolka waji-xidhan si loo akhriyo si degdeg ah, iyo wakhtiyada ugu yar ee soo-gaadhista (sub-second) waa suurtogal.
Si kastaba ha noqotee, sida ugu dhakhsaha badan kamaradu waxay ku socotaa xawaare buuxa, iyada oo la imaanaysa fiimyo badan / filim heerar buuxa ah, isla markii sawirka ugu horreeya uu dhammeeyo bandhigga, gobolka wejiga daboolan waxaa qabsaday qaabkaas ilaa akhrinta la dhammeeyo. Soo-gaadhista sidaas darteed ma dhammaan karto. Tani waxay ka dhigan tahay, iyadoon loo eegin wakhtiga soo-bandhigidda ee lagu codsado software-ka, wakhtiga soo-bandhigidda dhabta ah ee xirmooyinka xiga ka dib marka ugu horreysa ee helitaanka xawaarahooda badan ee xawaaraha buuxa waxaa bixiya wakhtiga fireemada, ie 1 / Frame Rate, ee kamaradda.
Tignoolajiyada sCMOS ma beddelaysaa dareemayaasha EMCCD?
Kaamirooyinka EMCCD waxay lahaayeen laba tilmaamo kuwaas oo ka caawiyay inay faa'iidooyinkooda ku sii haystaan muuqaalo iftiin-hooseeya (oo leh heerarka calaamadaha ugu sarreeya ee 5 photoelectrons ama ka yar). Marka hore, pixels kooda waaweyn, ilaa 16 μm, marka labaadna <1e- sawaxankooda.
Jiil cusub oo ahkamarad sCMOSayaa soo ifbaxday kuwaas oo bixiya sifooyin isku mid ah, iyada oo aan lahayn dib-u-dhacyo badan oo EMCCDs ah, gaar ahaan qodobka buuqa dheeraadka ah. Kamaradaha sida Aries 16 ee Tucsen waxay bixiyaan 16 μm pixels gadaal-iftiin leh oo leh dhawaaqa 0.8e-. Sawaxanka hooseeya iyo pixels 'hooyo ahaan' weyn, kamaradahani waxay sidoo kale ka sarreeyaan inta badan kamaradaha sCMOS ee xiran, sababtoo ah xiriirka ka dhexeeya qashin-qubka iyo qaylada akhriska.
Haddii aad rabto inaad wax badan ka ogaato EMCCD, fadlan guji:
EMCCD ma la bedeli karaa oo waligey ma rabi lahayn taas?
Tucsen Photonics Co., Ltd. Dhammaan xuquuqaha way xifdisan yihiin. Markaad xiganayso, fadlan qir isha:www.tucsen.com
