24/05/22Vihisi vya EMCCD vilikuwa ufunuo: ongeza usikivu wako kwa kupunguza kelele yako ya kusoma. Kweli, karibu, kiuhalisia zaidi tulikuwa tukiongeza mawimbi ili kufanya kelele yako ya usomaji ionekane kama ni ndogo.
Na tuliwapenda, walipata nyumba ya karibu iliyo na kazi ya mawimbi ya chini kama vile molekuli moja na spectroscopy na kisha kuenea kati ya watoa huduma wa mfumo wa hadubini kwa vitu kama vile diski ya kusokota, azimio bora na zaidi. Na kisha tukawaua. Au sisi?
Teknolojia ya EMCCD ina historia yake na wasambazaji wawili muhimu: e2V na Texas Instruments. E2V, ambayo sasa ni Teledyne e2V, ilianza mwendo huu kwa vitambuzi vya mapema hadi mwisho wa miaka ya 1990 lakini ilipiga hatua halisi kwa lahaja inayokubalika zaidi, ikiwa na safu ya 512 x 512 na pikseli 16-micron.
Kihisi hiki cha awali, na pengine kikubwa zaidi cha EMCCD kilikuwa na athari halisi na nusu ya hii ilikuwa saizi ya pikseli. Pikseli za micron 16 kwenye darubini zilikusanya mwanga mara 6 zaidi kuliko CCD maarufu zaidi ya wakati huo, ICX285, iliyoangaziwa katika mfululizo maarufu wa CoolSnap na Orca. Zaidi ya saizi ya pikseli, vifaa hivi vilikuwa vimeangaziwa na kubadilisha fotoni 30% zaidi na kuchukua unyeti huo mara 6 hadi 7.
Kwa hivyo EMCCD ilikuwa nyeti mara 7 zaidi kabla hata hatujaiwasha na kupata matokeo ya faida ya EMCCD. Sasa bila shaka unaweza kubishana kuwa unaweza kuwafunga CCD, au unaweza kutumia macho kuunda saizi kubwa za saizi - ni watu wengi tu hawakufanya hivyo!
Zaidi ya hii, kupata kelele ya kusoma chini ya elektroni 1 ilikuwa muhimu. Ilikuwa muhimu, lakini haikuwa bure. Mchakato wa kuzidisha uliongeza kutokuwa na uhakika wa kipimo cha mawimbi ikimaanisha kelele ya risasi, mkondo wa giza, na kitu kingine chochote tulichokuwa nacho kabla ya kuzidisha kiliongezwa kwa sababu ya 1.4. Kwa hiyo, hilo lilimaanisha nini? Kweli, ilimaanisha EMCCD ilikuwa nyeti zaidi lakini kwa mwanga hafifu tu, basi ni wakati gani unaihitaji sawa?
Dhidi ya CCD ya zamani, haikuwa mashindano. Pikseli kubwa, QE zaidi, EM Gain. Na sote tulifurahi, haswa wale wetu katika mauzo ya kamera: $40,000, tafadhali ...
Vitu pekee ambavyo tungeweza kufanya zaidi ni kasi, eneo la kihisi, na (si kwamba tulijua kuwa inawezekana) saizi ndogo ya pikseli.
Kisha vidhibiti vya usafirishaji na kufuata vilikuja, na hiyo haikuwa ya kufurahisha. Inabadilika kuwa kufuatilia molekuli moja na roketi za kufuatilia ni sawa, na makampuni ya kamera na wateja wao walipaswa kudhibiti mauzo ya kamera na mauzo ya nje.
Kisha sCMOS ilikuja, ikianza kwa kuahidi ulimwengu - na kisha katika miaka 10 ijayo karibu kuiwasilisha. Pikseli ndogo hupata watu maikroni 6.5 walizopenda kwa malengo 60x na zote zenye sauti ya chini ya kusoma ya elektroni 1.5 hivi. Sasa hii haikuwa EMCCD kabisa, lakini dhidi ya elektroni 6 za teknolojia ya kulinganisha ya CCD ya wakati huo ilikuwa ya kushangaza.
sCMOS za awali bado zilikuwa zimeangaziwa mbele. Lakini mnamo 2016 sCMOS iliyoangaziwa nyuma iliwasili, na kuifanya ionekane nyeti zaidi kwa matoleo ya awali yaliyoangaziwa ilikuwa na saizi 11-micron. Kwa nyongeza ya QE na ongezeko la saizi ya pikseli, wateja walihisi kama wana faida ya 3.5 x.
Mwishowe, mnamo 2021 kelele ya kusomeka kwa elektroni ndogo ilivunjwa huku kamera zingine zikishuka hadi elektroni 0.25 - ilikuwa imekamilika kwa EMCCD.
Au ilikuwa...
Kweli, shida kidogo bado ni saizi ya saizi. Tena unaweza kufanya kile unachotaka kwa macho lakini kwenye mfumo huo huo, pikseli ya 4.6-micron inakusanya mwanga wa 12 x chini ya moja ya 16-micron.
Sasa unaweza kubandika, lakini kumbuka kufunga na CMOS ya kawaida huongeza kelele kwa utendaji wa sababu ya kufunga. Kwa hivyo watu wengi wanafurahishwa na saizi zao za 6.5-micron wakifikiri wanaweza kuweka njia yao kwa usikivu, lakini wanaongeza kelele yao ya kusoma hadi elektroni 3 maradufu.
Hata kama kelele inaweza kupunguzwa, saizi ya pikseli, na kamili kwa jambo hilo, bado ni maelewano kwa mkusanyiko halisi wa mawimbi.
Jambo lingine ni faida na utofautishaji - kuwa na mvi zaidi na kukata ishara yako ndogo kunatoa utofautishaji bora. Unaweza kuwa na kelele sawa lakini unapoonyesha kijivu 2 tu kwa kila elektroni iliyo na CMOS hupati mengi ya kucheza nayo wakati una elektroni 5 tu za mawimbi.
Hatimaye, vipi kuhusu kufunga? Wakati mwingine nadhani tunasahau jinsi zana hii ilivyokuwa na nguvu katika EMCCD: shutters za kimataifa husaidia sana na ni nyepesi sana na zinafaa kwa kasi, hasa katika mifumo ngumu ya vipengele vingi.
Kamera pekee ya sCMOS ambayo nimeona ikija hata karibu na kihisishi cha 512 x 512 EMCCD ni Mapacha 16. Hii huanza na pikseli 16-micron na inatoa elektroni 0.8 za kelele ya kusoma bila haja ya kufunga. Kwa mawimbi ya zaidi ya fotoni 5 (kwa pikseli 16-micron), nadhani ni bora zaidi kuwahi kuona na karibu nusu ya bei.
Kwa hiyo EMCCD imekufa? Hapana, na haitakufa hadi tupate kitu kizuri kama hicho tena. Shida ni, shida zote: kelele nyingi, kuzeeka, udhibiti wa usafirishaji ...
Ikiwa teknolojia ya EMCCD ingekuwa ndege, ingekuwa Concord. Kila mtu aliyeiendesha kwa ndege aliipenda, lakini pengine hawakuihitaji na sasa ikiwa na viti vikubwa na vitanda vilivyotambaa – lala tu saa hizo 3 za ziada kuvuka Atlantiki.
EMCCD, tofauti na Concord, ingali hai kwa sababu baadhi ya watu - idadi ndogo, inayopungua kila wakati - bado wanaihitaji. Au labda wanafikiria tu wanafanya?
Kwa kutumia EMCCD, teknolojia ya gharama kubwa na ngumu zaidi ya upigaji picha inayotumika sana haikufanyi uwe maalum, au mtaalamu wa upigaji picha - unafanya kitu tofauti. Na ikiwa haujajaribu kubadilisha, basi labda unapaswa.
