24/05/22Сенсорҳои EMCCD як кашфиёт буданд: тавассути кам кардани садои хониш ҳассосияти худро зиёд кунед. Хуб, қариб, ба таври воқеӣ мо сигналро зиёд мекардем, то садои хониши шумо хурдтар бошад.
Ва мо онҳоро дӯст медоштем, онҳо хонаи фаврии дорои кори пасти сигнал ба монанди молекулаи ягона ва спектроскопия пайдо карданд ва сипас дар байни провайдерҳои системаи микроскоп барои чизҳое ба монанди чархи диск, резолюцияи супер ва ғайра паҳн шуданд. Ва он гоҳ мо онҳоро куштем. Ё мо кардем?
Технологияи EMCCD таърихи худро бо ду таъминкунандаи асосӣ дорад: e2V ва Texas Instruments. E2V, ҳоло Teledyne e2V, ин чархишро бо сенсорҳои барвақт дар охири солҳои 1990 оғоз кард, аммо бо варианти аз ҳама қабулшуда, ки массиви 512 x 512 бо 16 микрон пиксел дорад, ба қадамҳои воқеӣ ноил шуд.
Ин сенсори ибтидоӣ ва эҳтимолан бартаритарин EMCCD таъсири воқеӣ дошт ва нисфи он воқеан андозаи пиксел буд. 16 микрон пиксел дар микроскоп нисбат ба CCD-и маъмултарини замон, ICX285, ки дар силсилаи машҳури CoolSnap ва Orca тавсиф шудааст, 6 маротиба бештар рӯшноӣ ҷамъ овард. Ғайр аз андозаи пиксел, ин дастгоҳҳо дубора равшан карда шуданд ва 30% бештар фотонҳоро табдил доданд, ки ҳассосияти 6 маротиба зиёдтар ба 7.
Ҳамин тавр, EMCCD ба таври муассир 7 маротиба ҳассостар буд, пеш аз он ки мо онро фаъол кунем ва таъсири фоидаи EMCCD ба даст орем. Акнун, албатта, шумо метавонед баҳс кунед, ки шумо метавонед CCD-ро бинед, ё шумо метавонед оптикаро барои сохтани андозаи калонтар пиксел истифода баред - ин танҳо аксари одамон ин корро накарданд!
Ғайр аз ин, гирифтани садои хондани зери 1 электрон калид буд. Ин калид буд, аммо ройгон набуд. Раванди зарб номуайянии андозагирии сигналро афзоиш дод, яъне садои тир, ҷараёни торик ва ҳар чизи дигаре, ки мо қабл аз зарб 1,4 маротиба зиёд карда будем. Пас, ин чӣ маъно дошт? Хуб, ин маънои онро дошт, ки EMCCD ҳассостар буд, аммо танҳо дар нури кам, хуб ин гуна аст, ки ба шумо дуруст лозим аст?
Бар зидди CCD классикӣ, ин рақобат набуд. Пикселҳои калон, бештар QE, EM Gain. Ва мо ҳама хурсанд будем, хусусан онҳое, ки дар фурӯши камераҳо: $40,000, лутфан ...
Ягона корҳое, ки мо метавонистем бо он бештар кор кунем, суръат, майдони сенсор ва (на он ки мо медонистем, ки ин имконпазир аст) андозаи хурдтари пиксел буданд.
Пас аз он назорати содирот ва риояи он омад, ва ин шавқовар набуд. Маълум мешавад, ки пайгирии молекулаҳои ягона ва пайгирии мушакҳо ба ҳам монанданд ва ширкатҳои камеравӣ ва муштариёни онҳо бояд фурӯш ва содироти камераҳоро назорат кунанд.
Пас аз он, sCMOS омад, ки аз ваъда додани ҷаҳон оғоз кард - ва сипас дар тӯли 10 соли оянда қариб онро пешкаш мекунад. Пикселҳои хурдтар ба одамон 6,5 микронро, ки онҳо барои ҳадафҳои 60x дӯст медоштанд, мегиранд ва ҳама бо садои камтар хондани тақрибан 1,5 электрон. Ҳоло ин комилан EMCCD набуд, аммо бар зидди 6 электрони технологияи муқоисавии CCD он вақт аҷиб буд.
sCMOS-и ибтидоӣ ҳанӯз ҳам дар пеши рӯшноӣ буд. Аммо дар соли 2016 sCMOS-и қафои равшаншуда омад ва барои боз ҳам ҳассостар шудани он ба версияҳои аслии рӯшноӣшудаи пеши он 11 микрон пиксел дошт. Бо афзоиши QE ва афзоиши андозаи пиксел, муштариён эҳсос карданд, ки онҳо 3,5 x бартарӣ доранд.
Ниҳоят, дар соли 2021 садои хониши зерэлектронӣ шикаста шуд ва баъзе камераҳо то 0,25 электрон кам шуданд - барои EMCCD ҳамааш тамом шуд.
Ё ин буд...
Хуб, каме мушкилот ҳанӯз андозаи пиксел аст. Боз шумо метавонед он чизеро, ки мехоҳед оптикӣ кунед, иҷро кунед, аммо дар ҳамон система, пиксели 4,6 микрон нисбат ба пиксели 16 микрон 12 маротиба камтар нур ҷамъ мекунад.
Акнун шумо метавонед бинед, аммо дар хотир доред, ки бастабандӣ бо CMOS муқаррарӣ садоро бо функсияи омили binning зиёд мекунад. Ҳамин тавр, аксари одамон аз пикселҳои 6,5 микронашон қаноатманданд, фикр мекунанд, ки онҳо метавонанд роҳи худро ба ҳассосият бибанданд, аммо онҳо садои хондани худро ба 3 электрон дучанд мекунанд.
Ҳатто агар садоро кам кардан мумкин бошад ҳам, андозаи пиксел ва хуб барои ин масъала ҳанӯз ҳам созиш барои ҷамъоварии воқеии сигнал мебошанд.
Чизи дигар фоида ва контраст аст - доштани хокистарӣ ва хурдтар кардани сигнали шумо контрасти беҳтар медиҳад. Шумо метавонед садои якхела дошта бошед, аммо вақте ки шумо барои ҳар як электрон бо CMOS танҳо 2 хокистарӣ нишон медиҳед, вақте ки шумо ҳамагӣ 5 электрони сигнал доред, шумо бозӣ кардан намехоҳед.
Ниҳоят, дар бораи басташавӣ чӣ гуфтан мумкин аст? Баъзан ман фикр мекунам, ки мо фаромӯш мекунем, ки ин асбоб дар EMCCD то чӣ андоза тавоно буд: пардаҳои глобалӣ воқеан кӯмак мекунанд ва хеле сабук ва самаранок мебошанд, махсусан дар системаҳои мураккаби бисёркомпонентӣ.
Ягона камераи sCMOS, ки ман дидаам, ҳатто ба сенсори 512 x 512 EMCCD наздик шудааст, ин Aries 16 мебошад. Ин аз пикселҳои 16 микрон оғоз мешавад ва 0,8 электронҳои садои хонданро бидуни зарурати бинӣ таъмин мекунад. Барои сигналҳои зиёда аз 5 фотон (ба 16 микрон пиксел), ман фикр мекунам, ки ин беҳтарин чизест, ки ман дидаам ва тақрибан нисфи нарх аст.
Пас оё EMCCD мурдааст? Не, ва он воқеан намемирад, то он даме, ки мо чизи хуберо дубора ба даст орем. Мушкилот дар он аст, ки ҳама мушкилот: садои зиёдатӣ, пиршавӣ, назорати содирот ...
Агар технологияи EMCCD як ҳавопаймо мебуд, он Конкорд мебуд. Ҳар касе, ки онро парвоз мекард, онро дӯст медошт, аммо онҳо эҳтимол ба он ниёз надоштанд ва ҳоло бо курсиҳои калонтар ва катҳои ҳамвор - танҳо 3 соати иловагӣ дар саросари Атлантик хоб кунед.
EMCCD, бар хилофи Конкорд, то ҳол зинда аст, зеро баъзе одамон - шумораи кам ва ҳамеша камшаванда - ҳанӯз ҳам ба он ниёз доранд. Ё шояд онҳо танҳо фикр мекунанд, ки ин корро мекунанд?
Бо истифода аз EMCCD, гаронтарин ва мураккабтарин технологияи ба таври васеъ истифодашавандаи тасвирӣ шуморо махсус ё коршиноси тасвирӣ намегардонад - шумо танҳо кори дигаре мекунед. Ва агар шумо кӯшиш накарда бошед, ки тағир диҳед, пас шумо эҳтимол бояд кард.
