24/05/22EMCCD సెన్సార్లు ఒక ఆవిష్కరణ: మీ రీడ్ నాయిస్‌ను తగ్గించడం ద్వారా మీ సెన్సిటివిటీని పెంచుకోండి. బాగా, దాదాపు, మరింత వాస్తవికంగా, మీ రీడ్ నాయిస్ చిన్నదిగా కనిపించేలా సిగ్నల్‌ను పెంచుతున్నాము.
మరియు మేము వారిని ఇష్టపడ్డాము, వారు సింగిల్ మాలిక్యూల్ మరియు స్పెక్ట్రోస్కోపీ వంటి తక్కువ సిగ్నల్ పనితో తక్షణ ఇంటిని కనుగొన్నారు మరియు తరువాత స్పిన్నింగ్ డిస్క్, సూపర్ రిజల్యూషన్ మరియు అంతకు మించి వాటి కోసం మైక్రోస్కోప్ సిస్టమ్ ప్రొవైడర్ల మధ్య వ్యాపించారు. ఆపై మేము వారిని చంపాము. లేదా మనం చేశామా?
EMCCD టెక్నాలజీ రెండు కీలక సరఫరాదారులతో చరిత్రను కలిగి ఉంది: e2V మరియు టెక్సాస్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్. E2V, ఇప్పుడు టెలిడైన్ e2V, 1990ల చివరిలో ప్రారంభ సెన్సార్‌లతో ఈ రోలింగ్‌ను ప్రారంభించింది, కానీ 16-మైక్రాన్ పిక్సెల్‌లతో 512 x 512 శ్రేణిని కలిగి ఉన్న అత్యంత ఆమోదయోగ్యమైన వేరియంట్‌తో నిజమైన పురోగతిని సాధించింది.
ఈ ప్రారంభ, మరియు బహుశా అత్యంత ఆధిపత్య EMCCD సెన్సార్ నిజమైన ప్రభావాన్ని చూపింది మరియు దీనిలో సగం నిజంగా పిక్సెల్ పరిమాణం. మైక్రోస్కోప్‌లోని 16-మైక్రాన్ పిక్సెల్‌లు ఆ సమయంలో అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన CCD, ప్రసిద్ధ కూల్‌స్నాప్ మరియు ఓర్కా సిరీస్‌లలో ప్రదర్శించబడిన ICX285 కంటే 6 రెట్లు ఎక్కువ కాంతిని సేకరించాయి. పిక్సెల్ పరిమాణానికి మించి, ఈ పరికరాలు తిరిగి ప్రకాశించబడ్డాయి, ఆ 6 రెట్లు ఎక్కువ సున్నితత్వాన్ని 7కి తీసుకొని 30% ఎక్కువ ఫోటాన్‌లను మారుస్తున్నాయి.
కాబట్టి ప్రభావవంతంగా EMCCD మేము దానిని ఆన్ చేసి EMCCD లాభం యొక్క ప్రభావాన్ని పొందే ముందు 7 రెట్లు ఎక్కువ సున్నితంగా ఉంది. ఇప్పుడు మీరు CCDని బిన్ చేయవచ్చని లేదా పెద్ద పిక్సెల్ పరిమాణాలను సృష్టించడానికి ఆప్టిక్స్‌ను ఉపయోగించవచ్చని మీరు వాదించవచ్చు - చాలా మంది అలా చేయలేదు!
దీనికి మించి, 1 ఎలక్ట్రాన్ కంటే తక్కువ రీడ్ నాయిస్ పొందడం కీలకం. ఇది కీలకం, కానీ అది ఉచితం కాదు. గుణకార ప్రక్రియ సిగ్నల్ కొలత యొక్క అనిశ్చితిని పెంచింది, అంటే షాట్ నాయిస్, డార్క్ కరెంట్ మరియు గుణకారానికి ముందు మన దగ్గర ఉన్న ఏదైనా 1.4 కారకం పెరిగింది. కాబట్టి, దాని అర్థం ఏమిటి? సరే, దీని అర్థం EMCCD మరింత సున్నితంగా ఉంటుంది కానీ తక్కువ కాంతి వద్ద మాత్రమే, మీకు అది అవసరమైనప్పుడు అలా ఉంటుంది కదా?
క్లాసికల్ CCD తో పోలిస్తే, ఇది పోటీ కాదు. పెద్ద పిక్సెల్స్, ఎక్కువ QE, EM లాభం. మరియు మేమందరం సంతోషంగా ఉన్నాము, ముఖ్యంగా కెమెరా అమ్మకాలలో ఉన్న మా వారు: $40,000, దయచేసి...
మేము ఇంకా ఎక్కువ చేయగలిగేది వేగం, సెన్సార్ ప్రాంతం మరియు (అది సాధ్యమేనని మాకు తెలియదు) చిన్న పిక్సెల్ పరిమాణం మాత్రమే.
తరువాత ఎగుమతి నియంత్రణలు మరియు సమ్మతి వచ్చాయి, మరియు అది సరదాగా లేదు. సింగిల్ అణువులను ట్రాక్ చేయడం మరియు రాకెట్లను ట్రాక్ చేయడం ఒకేలా ఉన్నాయని మరియు కెమెరా కంపెనీలు మరియు వారి కస్టమర్లు కెమెరా అమ్మకాలు మరియు ఎగుమతులను నియంత్రించాల్సి వచ్చింది.
తరువాత sCMOS వచ్చింది, ప్రపంచానికి హామీ ఇవ్వడం ద్వారా ప్రారంభమైంది - ఆపై తరువాతి 10 సంవత్సరాలలో దానిని దాదాపుగా అందించింది. చిన్న పిక్సెల్‌లు 60x లక్ష్యాల కోసం ప్రజలకు ఇష్టమైన 6.5 మైక్రాన్‌లను మరియు దాదాపు 1.5 ఎలక్ట్రాన్ల తక్కువ రీడ్ నాయిస్‌తో అందించాయి. ఇప్పుడు ఇది పూర్తిగా EMCCD కాదు, కానీ ఆ సమయంలో తులనాత్మక CCD సాంకేతికత యొక్క 6 ఎలక్ట్రాన్‌లకు వ్యతిరేకంగా ఇది అద్భుతంగా ఉంది.
ప్రారంభ sCMOSలు ఇప్పటికీ ముందు భాగంలో ప్రకాశించేవే. కానీ 2016లో వెనుక భాగంలో ప్రకాశించే sCMOS వచ్చింది, మరియు అసలు ముందు భాగంలో ప్రకాశించే వెర్షన్‌లకు మరింత సున్నితంగా కనిపించేలా చేయడానికి ఇది 11-మైక్రాన్ పిక్సెల్‌లను కలిగి ఉంది. QE బూస్ట్ మరియు పిక్సెల్ సైజు పెరుగుదలతో, వినియోగదారులు తమకు 3.5 x ప్రయోజనం ఉన్నట్లు భావించారు.
చివరగా, 2021లో సబ్-ఎలక్ట్రాన్ రీడ్ నాయిస్ విరిగిపోయింది, కొన్ని కెమెరాలు 0.25 ఎలక్ట్రాన్ల వరకు తగ్గాయి - EMCCDకి అంతా అయిపోయింది.
లేదా అది ...
సరే, కొంచెం సమస్య పిక్సెల్ సైజులోనే ఉంది. మళ్ళీ మీరు ఆప్టికల్‌గా మీకు కావలసినది చేయవచ్చు కానీ అదే సిస్టమ్‌లో, 4.6-మైక్రాన్ పిక్సెల్ 16-మైక్రాన్ పిక్సెల్ కంటే 12 x తక్కువ కాంతిని సేకరిస్తుంది.
ఇప్పుడు మీరు బిన్ చేయవచ్చు, కానీ సాధారణ CMOS తో బిన్ చేయడం వల్ల బిన్నింగ్ ఫ్యాక్టర్ యొక్క ఫంక్షన్ ద్వారా శబ్దం పెరుగుతుందని గుర్తుంచుకోండి. కాబట్టి చాలా మంది తమ 6.5-మైక్రాన్ పిక్సెల్‌లతో సంతోషంగా ఉన్నారు, వారు సున్నితత్వానికి తమ మార్గాన్ని బిన్ చేయగలరని అనుకుంటున్నారు, కానీ వారు తమ రీడ్ శబ్దాన్ని 3 ఎలక్ట్రాన్‌లకు రెట్టింపు చేస్తున్నారు.
శబ్దాన్ని తగ్గించగలిగినప్పటికీ, పిక్సెల్ పరిమాణం, మరియు ఆ విషయానికి పూర్తి వెల్, ఇప్పటికీ నిజమైన సిగ్నల్ సేకరణకు రాజీ.
మరో విషయం ఏమిటంటే లాభం మరియు కాంట్రాస్ట్ - ఎక్కువ గ్రే రంగులను కలిగి ఉండటం మరియు మీ సిగ్నల్‌ను చిన్నగా కత్తిరించడం వల్ల మంచి కాంట్రాస్ట్ లభిస్తుంది. మీరు అదే శబ్దాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు కానీ మీరు CMOSతో ప్రతి ఎలక్ట్రాన్‌కు 2 గ్రే రంగులను మాత్రమే చూపించినప్పుడు మీకు 5 ఎలక్ట్రాన్ల సిగ్నల్ మాత్రమే ఉన్నప్పుడు మీరు పెద్దగా ఆడుకోలేరు.
చివరగా, షట్టరింగ్ సంగతి ఏమిటి? కొన్నిసార్లు EMCCDలో ఇది ఎంత శక్తివంతమైన సాధనమో మనం మర్చిపోతామని నేను అనుకుంటున్నాను: గ్లోబల్ షట్టర్లు నిజంగా సహాయపడతాయి మరియు చాలా తేలికగా మరియు వేగవంతమైన సామర్థ్యంతో ఉంటాయి, ముఖ్యంగా సంక్లిష్టమైన బహుళ-భాగాల వ్యవస్థలలో.
512 x 512 EMCCD సెన్సార్‌కు దగ్గరగా ఉన్న ఏకైక sCMOS కెమెరా ఏరీస్ 16. ఇది 16-మైక్రాన్ పిక్సెల్‌లతో ప్రారంభమవుతుంది మరియు బిన్ చేయవలసిన అవసరం లేకుండా 0.8 ఎలక్ట్రాన్ల రీడ్ నాయిస్‌ను అందిస్తుంది. 5 ఫోటాన్‌ల కంటే ఎక్కువ (16-మైక్రాన్ పిక్సెల్‌కు) సిగ్నల్‌ల కోసం, ఇది నేను ఇప్పటివరకు చూసిన వాటిలో అత్యుత్తమమైనది మరియు దాదాపు సగం ధర అని నేను భావిస్తున్నాను.
మరి EMCCD చనిపోయిందా? లేదు, మరియు మనం మళ్ళీ అంత మంచిదాన్ని పొందే వరకు అది నిజంగా చనిపోదు. సమస్య ఏమిటంటే, అన్ని సమస్యలు: అదనపు శబ్దం, వృద్ధాప్యం పెరగడం, ఎగుమతి నియంత్రణలు...
EMCCD టెక్నాలజీ ఒక విమానం లాంటిది అయితే, అది కాంకర్డ్ అయి ఉండేది. దాన్ని నడిపిన ప్రతి ఒక్కరూ దీన్ని ఇష్టపడ్డారు, కానీ వారికి బహుశా అది అవసరం లేదు మరియు ఇప్పుడు పెద్ద సీట్లు మరియు ఫ్లాట్‌బెడ్‌లతో - అట్లాంటిక్ మీదుగా ఆ అదనపు 3 గంటలు నిద్రపోండి.
కాంకర్డ్ లా కాకుండా, EMCCD ఇప్పటికీ సజీవంగా ఉంది ఎందుకంటే కొంతమందికి - క్రమంగా తగ్గుతున్న కొద్ది మందికి - ఇప్పటికీ అది అవసరం. లేదా బహుశా వారు అలా అనుకుంటున్నారా?
అత్యంత ఖరీదైన మరియు సంక్లిష్టంగా విస్తృతంగా ఉపయోగించే ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ అయిన EMCCDని ఉపయోగించడం వల్ల మీరు ప్రత్యేకంగా లేదా ఇమేజింగ్ నిపుణుడిగా మారరు - మీరు వేరే పని చేస్తున్నారు. మరియు మీరు మార్చడానికి ప్రయత్నించకపోతే, మీరు బహుశా తప్పక ప్రయత్నించాలి.
