25/08/01Sensor ea Electron-Multiplying CCD ke phetoho ea sensor ea CCD ho lumella ts'ebetso ea leseli le tlase. Ka tloaelo li etselitsoe lipontšo tsa li-photoelectrons tse makholo a seng makae, ho theohela boemong ba motho ka mong oa ho bala photon.
Sehlooho sena se hlalosa hore na li-sensor tsa EMCCD ke life, hore na li sebetsa joang, melemo le melemo ea tsona, le hore na ke hobane'ng ha li nkoa e le phetoho e latelang ea theknoloji ea CCD bakeng sa litšoantšo tse tlaase.
Sensor ea EMCCD ke Eng?
Sesebelisoa sa Electron-Multiplying Charge-Coupled Device (EMCCD) ke sensor ea mofuta o khethehileng oa CCD e matlafatsang matšoao a fokolang pele a baloa, e leng se lumellang kutloisiso e phahameng ka ho fetisisa libakeng tse tlaase tsa leseli.
E thehiloe qalong bakeng sa lits'ebetso tse joalo ka bolepi ba linaleli le microscopy e tsoetseng pele, li-EMCCD li khona ho bona lifoto tse le 'ngoe, e leng mosebetsi oo li-sensor tsa CCD tsa setso li thatafalloang le ona. Bokhoni bona ba ho bona li-photon ka bomong bo etsa hore li-EMCCD e be tsa bohlokoa bakeng sa masimo a hlokang litšoantšo tse hlakileng tlas'a maemo a tlase haholo.
Li-sensors tsa EMCCD li sebetsa joang?
Ho fihlela qetellong ea ho bala, li-sensor tsa EMCCD li sebetsa ka melao-motheo e tšoanang le ea li-CCD. Leha ho le joalo, pele ho tekanyo le ADC, litefello tse lemohuoeng li atisa ka mokhoa o bitsoang impactionization, ho 'registara ea katiso ea elektronike'. Ho feta letoto la mehato e makholo a 'maloa, litefiso tse tsoang ho pixel li tsamaisoa hammoho le letoto la lipikselse tse koahetsoeng ka matla a phahameng. Elektrone e 'ngoe le e' ngoe mohatong o mong le o mong o na le monyetla oa ho tlisa lielektrone tse eketsehileng. Ka hona lets'oao le atolosoa ka sekhahla.
Sephetho sa EMCCD e lekantsoeng hantle ke bokhoni ba ho khetha palo e nepahetseng ea katiso e tloaelehileng, hangata e ka bang 300 ho isa ho 400 bakeng sa mosebetsi o bobebe bo tlase. Sena se etsa hore mats'oao a fumanoeng a atisetsoe ho feta lerata le baloang ke khamera, ha e le hantle e fokotsa lerata le baloang la khamera. Ka bomalimabe, sebopeho sa stochastic sa ts'ebetso ena ea katiso se bolela hore pixel ka 'ngoe e atolosoa ka bongata bo fapaneng, e leng se hlahisang lerata la tlatsetso, ho fokotsa tekanyo ea EMCCD's signal-to-noise ratio (SNR).
Mona ke karohano ea hore na li-sensor tsa EMCCD li sebetsa joang. Ho fihlela Mohato oa 6, ts'ebetso e ts'oana hantle le ea li-sensor tsa CCD.
Setšoantšo: Mokhoa oa ho bala oa sensor ea EMCCD
Qetellong ea tlhahiso ea tsona, li-sensor tsa EMCCD li qala ka potlako ho tsamaisa litefiso tse bokelletsoeng ho lipikselse tse nang le litekanyo tse lekanang le tsa mofuta o bobebe oa leseli (ho fetisa foreimi). Ebe, mola o le mong ka nako, litefiso li fetisetsoa bukeng ea ho bala. Kholomo e le 'ngoe ka nako, litefiso tse ka har'a rejisetara ea ho bala li fetisetsoa ho rejisetara ea ho atisa. Karolong e 'ngoe le e' ngoe ea ngoliso ena (ho fihlela ho mekhahlelo ea 1000 ka lik'hamera tsa EMCCD tsa sebele), elektronike e 'ngoe le e' ngoe e na le monyetla o monyenyane oa ho lokolla elektronike e eketsehileng, e atisang pontšo ka mokhoa o hlakileng. Qetellong, letšoao le atisang ho baloa.
1. Ho Hlakola Tefiso: Ho qala ho fumana, tefiso e hlakoloa ka nako e le 'ngoe ho tsoa ho sensor eohle (shutter ea lefats'e).
2. Kokello ea Tefiso: Tefiso e bokellana nakong ea ho pepeseha.
3. Chelete Storage: Kamora ho pepeseha, litefiso tse bokelletsoeng li isoa sebakeng se sirelelitsoeng sa sensor, moo li ka emelang ho bala ntle le hore li-photon tse ncha li fumane lifoto tse baloang. Ena ke ts'ebetso ea 'Fetisetso ea Frame'.
4. Next Frame Exposure: Ka litefiso tse bonoeng tse bolokiloeng ho lipikselse tse koahetseng, lipikselse tse sebetsang li ka qala ho pepeseha ha foreimi e latelang (mokhoa oa ho kopana).
5. Mokhoa oa ho bala: Mola o le mong ka nako, litefiso tsa mola o mong le o mong oa foreimi e phethiloeng li fetisetsoa ho 'rejisetara ea ho bala'.
6. Kholomo e le 'ngoe ka nako, litefiso tse tsoang ho pixel e 'ngoe le e 'ngoe li kenngoa sebakeng sa ho bala.
7. Katiso ea Elektrone: Ka mor'a moo, litefiso tsohle tsa elektronike tse tsoang ho pixel li kenya rejisetara ea ho atisa lielektrone, 'me li tsamaee mohato ka mohato, li atisa palo ka sekhahla mohatong o mong le o mong.
8. Bala haholo: Letšoao le atisang ho baloa ke ADC, 'me ts'ebetso e phetoa ho fihlela foreimi eohle e baloa.
Melemo le Mathata a Li-Sensors tsa EMCCD
Melemo ea li-Sensors tsa EMCCD
| Molemo | Tlhaloso |
| Ho bala lifoto | E lemoha li-photoelectrons tse nang le lerata le tlase haholo (<0.2e⁻), le nolofalletsang kutlo ea photon e le 'ngoe. |
| Sensitivity e tlase-tlase ea Leseli | E betere haholo ho feta li-CCD tsa setso, ka linako tse ling li feta esita le likhamera tsa boemo bo holimo tsa sCMOS maemong a mabone a tlase haholo. |
| Lefifi le Lefifi le Tlase | Pholiso e tebileng e fokotsa lerata la mocheso, e nolofalletsa litšoantšo tse hloekileng nakong ea nako e telele. |
| 'Half-Global' Shutter | Phetisetso ea foreimi e lumella ho pepeseha ha lefatše ka ho fetoha ha litefiso ka potlako haholo (~ 1 microsecond). |
● Ho baloa ha Photon: Ka katiso e phahameng ea elektronike e lekaneng, lerata le balang le ka felisoa (<0.2e-). Sena, hammoho le boleng bo phahameng ba phaello le katleho ea palo e haufi-ufi, e bolela hore ho ka khoneha ho khetholla li-photoelectrons ka bomong.
● Kutloelo-bohloko ea Leseli: Ha ho bapisoa le li-CCD, ts'ebetso ea leseli le tlase ea li-EMCCD e betere haholo. Ho ka 'na ha e-ba le lisebelisoa moo EMCCD e fanang ka bokhoni bo betere ba ho lemoha le ho bapisa esita le ho feta sCMOS ea boemo bo holimo maemong a tlaase ka ho fetisisa a ka khonehang.
● Lefifi le Lefifi le Tlase: Joalo ka li-CCD, li-EMCCD hangata li pholile haholo 'me li khona ho fana ka boleng bo tlase haholo bo lefifi.
● Sekoahelo sa 'Half Global': Ts'ebetso ea phetisetso ea foreimi ho qala le ho felisa ho pepeseha ha se nnete ka nako e le 'ngoe, empa hangata e nka taelo ea 1 microsecond.
Mathata a li-Sensors tsa EMCCD
| Bothata | Tlhaloso |
| Lebelo le Lekanyelitsoeng | Litefiso tse kholo tsa foreimi (~ 30fps ho 1 MP) li butle haholo ho feta mekhoa e meng ea sejoale-joale ea CMOS. |
| Lerata la Amplification | Sebopeho se sa reroang sa ho atisa elektronike se hlahisa lerata le feteletseng, ho fokotsa SNR. |
| Tefiso e susumetsoang ke Oache (CIC) | Motsamao o potlakileng oa ho tjhaja o ka hlahisa matshwao a bohata a ntseng a hola. |
| Matla a Fokotseng | Phaello e phahameng e fokotsa lets'oao le phahameng leo sensor e ka le tšoarang pele e tlala. |
| Pixel e kholo | Boholo bo tloaelehileng ba pixel (13–16 μm) bo kanna ba se ke ba ikamahanya le litlhoko tse ngata tsa optical system. |
| Tlhokahalo ea ho Pholisa ka Boima | Hoa hlokahala ho pholisa ho tebileng ho tsitsitseng ho finyella katiso e tsitsitseng le lerata le tlaase. |
| Litlhoko tsa Calibration | EM e ntse e fokotseha ha nako e ntse e feta (ho bola ka bongata), e hlokang ho lekanyetsoa khafetsa. |
| Ho se tsitse ha Pontšo e Khutšoane | Lits'oants'o tse khutšoane haholo li ka baka matlafatso le lerata le sa lebelloang. |
| Litšenyehelo tse Phahameng | Ho etsa lintho tse rarahaneng le ho pholisa ho tebileng ho etsa hore li-sensor tsena li theko e boima ho feta sCMOS. |
| Nako e Lekanyelitsoeng ea Bophelo | Rejisetara ea katiso ea elektronike ea khathala, hangata e nka lilemo tse 5-10. |
| Mathata a ho Romela kantle ho naha | Ho latela melao e thata ka lebaka la likopo tse ka bang teng sesoleng. |
● Lebelo le Lekanyelitsoeng: Li-EMCCD tse potlakileng li fana ka lifps tse ka bang 30 ho MP e le 'ngoe, tse tšoanang le tsa CCDs, liodara tsa boholo bo liehang ho feta lik'hamera tsa CMOS.
● Kenyelletso ea Lerata: 'Lerata le feteletseng' le bakoang ke ho atisa ha elektronike ka tšohanyetso, ha ho bapisoa le kh'amera ea sCMOS ea molumo o tlase e nang le ts'ebetso e ts'oanang ea quantum, e ka fa li-EMCCD lerata le phahameng haholo ho latela maemo a mats'oao. SNR bakeng sa sCMOS ea boemo bo holimo hangata e betere bakeng sa matshwao a ka bang 3e-, le ho feta bakeng sa matshwao a phahameng.
● Tefiso e Bakoang ke Oache (CIC): Ntle le ha e laoloa ka hloko, ho tsamaea ha litefiso ho pholletsa le sensor ho ka hlahisa li-elektronike tse eketsehileng ka lipikselse. Joale lerata lena le atisoa ke rejisetara ea ho atisa elektronike. Mabelo a holimo a ho tjhaja (litefiso tsa ditshupanako) a lebisa ho litefiso tse phahameng tsa foreimi, empa ho feta CIC.
● Ho Fokotsa Matla a Matla: Litekanyetso tse phahameng haholo tsa katiso ea elektronike tse hlokahalang ho hlola lerata la ho bala EMCCD li lebisa maemong a fokolang haholo.
● Boholo ba Pixel e Kholo: Boholo bo bonyenyane bo tloaelehileng ba pixel bakeng sa lik'hamera tsa EMCCD ke 10 μm, empa 13 kapa 16 μm ke eona e tloaelehileng haholo. Sena se seholo haholo ho lumellana le litlhoko tsa tharollo ea sistimi ea optical.
● Litlhoko tsa ho lekanya: Ts'ebetso ea katiso ea elektrone e senya rejisetara ea EM ka ts'ebeliso, e fokotsa bokhoni ba eona ba ho ikatisa ka mokhoa o bitsoang 'ho bola ha elektronike'. Sena se bolela hore phaello ea khamera e lula e fetoha, 'me khamera e hloka ho hlahlojoa khafetsa ho etsa litšoantšo leha e le life tse ngata.
● Ho Iponahatsa ho sa Feleng ka Nako e Khutšoane: Ha o sebelisa nako e khutšoane haholo ea ho pepeseha, lik'hamera tsa EMCCD li ka hlahisa liphetho tse sa lumellaneng hobane lets'oao le fokolang le apareloa ke lerata, mme ts'ebetso ea ho holisa e hlahisa liphetoho tsa lipalo.
● Tlhokahalo ea ho Pholisa Haholo: Mokhoa oa ho atisa elektronike o susumetsoa haholo ke mocheso. Ho pholisa sensor ho eketsa katiso ea elektronike e fumanehang. Ka hona, ho pholile ha sensor e tebileng ha ho ntse ho boloka botsitso ba mocheso ho bohlokoa haholo ho litekanyo tsa EMCCD tse ka hlahisoang hape.
● Litšenyehelo tse phahameng: Bothata ba ho etsa li-sensor tsena tse nang le likarolo tse ngata, tse kopantsoeng le pholileng e tebileng, li lebisa ho theko e tloaelehileng ho feta lik'hamera tsa sCMOS tsa boleng bo phahameng ka ho fetisisa.
● Nako e Lekanyelitsoeng ea Bophelo: Ho senyeha ha elektrone ho atisa ho beha moeli bophelong ba li-sensor tsena tse theko e boima hangata lilemo tse 5-10, ho itšetlehile ka boemo ba tšebeliso.
● Mathata a ho Romela Linaheng Ntle: Ho kenya le ho romela kantle ho naha ea li-sensor tsa EMCCD ho batla ho ba le phephetso ka lebaka la ts'ebeliso ea tsona e ka bang teng lits'ebetsong tsa sesole.
Hobaneng ha EMCCD e le Mohlahlami oa CCD
| Sebopeho | CCD | EMCCD |
| Kutloisiso | Phahameng | Holimo (haholo-holo leseli le tlase) |
| Readout Noise | E itekanetseng | E tlase haholo (ka lebaka la phaello) |
| Dynamic Range | Phahameng | E itekanetseng (e lekanyelitsoe ke phaello) |
| Litšenyehelo | Tlase | E phahameng |
| Ho phodisa | Taba ea boikhethelo | Ka tloaelo ho hlokahala bakeng sa tshebetso e ntlafetseng |
| Sebelisa Maemo | Litšoantšo tse akaretsang | Ho fumana leseli le tlase, photon e le 'ngoe |
Li-sensor tsa EMCCD li haha ka theknoloji ea CCD ea setso ka ho kenyelletsa mohato oa ho atisa elektronike. Sena se ntlafatsa bokhoni ba ho holisa matšoao a fokolang le ho fokotsa lerata, ho etsa hore li-EMCCD e be khetho e ratoang bakeng sa lits'ebetso tsa litšoantšo tse bobebe bo tlase haholo moo li-sensor tsa CCD li haellang.
Lisebelisoa tsa bohlokoa tsa li-Sensors tsa EMCCD
Li-sensor tsa EMCCD li sebelisoa hangata mafapheng a mahlale le a indasteri a hlokang kutloisiso e phahameng le bokhoni ba ho lemoha matšoao a fokolang:
● Nahana ka Saense ea Bophelog: Bakeng sa lits'ebetso tse joalo ka molek'hule e le 'ngoe ea fluorescence microscopy le kakaretso ea ka hare ea reflection fluorescence (TIRF) microscopy.
● Thuto ea linaleli: E sebelisoa bakeng sa ho nka leseli le lerootho ho tsoa linaleling tse hole, lihlopha tsa linaleli le lipatlisiso tsa exoplanet.
● Quantum Optics: Bakeng sa liteko tsa tlhahlobo ea photon le quantum information entanglement.
● Forensics le Tšireletso: E hiriloe ka leihlo la khanya e tlase le tlhahlobo ea bopaki.
● Spectroscopy: Ho Raman spectroscopy le ho fumanoa ha fluorescence ea matla a tlase.
U Lokela ho Khetha Sensor ea EMCCD Neng?
Ka lintlafatso tsa li-sensor tsa CMOS lilemong tsa morao tjena, monyetla oa ho bala lerata oa li-sensor tsa EMCCD o fokotsehile kaha joale le lik'hamera tsa sCMOS li khona ho bala lerata la subelectron, hammoho le melemo e meng e mengata. Haeba kopo e kile ea sebelisa li-EMCCD, ho loketse ho hlahloba hore na ena ke khetho e ntle ka ho fetisisa e fanoeng ka nts'etsopele ea sCMOS.
Ho ea ka nalane, li-EMCCD li ne li ntse li ka etsa ho bala photon ka katleho ho feta, hammoho le lits'ebetso tse ling tse 'maloa tse nang le maemo a tloaelehileng a lets'oao le ka tlase ho 3-5e- pixel e le ngoe tlhōrōng. Leha ho le joalo, ka boholo bo boholo ba pixel le lerata le balang la sub-electron le ntse le fumanehalik'hamera tsa saenseho ipapisitsoe le theknoloji ea sCMOS, ho ka etsahala hore lits'ebetso tsena le tsona li ka etsoa haufinyane ka sCMOS ea maemo a holimo.
FAQs
Nako e Nyenyane ea Ponahalo ea Likhamera tsa Phetisetso ea Frame ke Efe?
Bakeng sa li-sensor tsohle tsa phetisetso ea foreimi, ho kenyeletsoa le li-EMCCD, potso ea nako e ka bang teng ea ho pepeseha e thata. Bakeng sa ho nkuoa ha setšoantšo se le seng, ho pepeseha ho ka felisoa ka ho kopanya litefiso tse fumanoeng sebakeng se koahetsoeng hore se baloe ka potlako, 'me linako tse khutšoane tsa ho pepeseha (sub-microsecond) lia khonahala.
Leha ho le joalo, hang ha kh'amera e ntse e phalla ka lebelo le felletseng, ke ho fumana liforeimi tse ngata / filimi ka sekhahla se felletseng, hang ha setšoantšo sa pele se qeta ho pepesa, sebaka se sirelelitsoeng se lula ke foreimi eo ho fihlela ho phethoa ho bala. Ka hona, ho pepeseha ho ke ke ha fela. Sena se bolela hore, ho sa tsotelehe nako ea ho pepeseha e kopiloeng ho software, nako ea 'nete ea ho pepeseha ea liforeimi tse latelang ka mor'a ho fumana liforeimi tse ngata ka lebelo le felletseng le fanoa ke nako ea foreimi, ke hore 1 / Frame Rate, ea khamera.
Na theknoloji ea sCMOS e nka sebaka sa li-sensor tsa EMCCD?
Lik'hamera tsa EMCCD li ne li e-na le lintlha tse peli tse thusitseng ho boloka monyetla oa tsona maemong a ho nahana ka khanya e tlase haholo (ka maemo a holimo a li-photoelectrons tse 5 kapa ka tlase ho moo). Taba ea pele, lipikselse tsa tsona tse kholo, ho fihla ho 16 μm, 'me ea bobeli, lerata la bona la <1e- bala.
Moloko o mocha oaKhamera ea sCMOSho hlahile tse fanang ka litšobotsi tse tšoanang, ntle le litšitiso tse ngata tsa EMCCDs, haholo-holo lerata le feteletseng. Lik'hamera tse kang Aries 16 tse tsoang Tucsen li fana ka lipikselse tse khantšitsoeng ka morao tsa 16 μm tse nang le lerata le balang la 0.8e-. Ka lerata le tlase le lipikselse tse kholo tsa 'natively', lik'hamera tsena li boetse li sebetsa hantle ho feta lik'hamera tse ngata tsa sCMOS, ka lebaka la kamano e teng lipakeng tsa lerata le ho bala.
Haeba u batla ho ithuta haholoanyane ka EMCCD, ka kopo tlanya:
Na EMCCD e ka Nchafatsoa 'me Na re Tla ke re e Batle?
Tucsen Photonics Co., Ltd. Litokelo tsohle li sirelelitsoe. Ha u qotsa, ka kopo ela hloko mohloli:www.tucsen.com
