25/08/15Дар тасвири илмӣ дақиқ ҳама чиз аст. Новобаста аз он ки шумо сигналҳои флуорессенси пасти рӯшноиро сабт мекунед ё объектҳои осмонии сустро пайгирӣ мекунед, қобилияти камераи шумо барои муайян кардани рӯшноӣ бевосита ба сифати натиҷаҳои шумо таъсир мерасонад. Яке аз омилҳои муҳимтарин, вале аксар вақт нодуруст фаҳмидани ин муодила самаранокии квантӣ (QE) мебошад.
Ин дастур ба шумо дар бораи QE чист, чаро он муҳим аст, чӣ гуна тафсири мушаххасоти QE ва чӣ гуна онро дар байни намудҳои сенсор муқоиса мекунад. Агар шумо дар бозор барои акамераи илмйё танҳо кӯшиши фаҳмидани варақаҳои иттилоотии камера, ин барои шумост.
Тасвири: Намунаҳои каҷи камераи маъмулии Tucsen QE
(а)Aries 6510(б)Dhyana 6060BSI(в)Тарози 22
Самаранокии квантӣ чист?
Самаранокии квантӣ ин эҳтимолияти пайдо шудани фотонест, ки ба сенсори камера мерасад ва воқеан ошкор шудани фотоэлектрон дар кремний аст.
Дар марҳилаҳои сершумори сафари фотон ба ин нуқта монеаҳо мавҷуданд, ки метавонанд фотонҳоро азхуд кунанд ё онҳоро инъикос кунанд. Илова бар ин, ҳеҷ гуна мавод ба ҳар як дарозии мавҷи фотон 100% шаффоф нест, инчунин ҳама гуна тағирот дар таркиби моддӣ имкони инъикос ё пароканда кардани фотонҳоро доранд.
Самаранокии квантӣ бо фоиз ифода карда мешавад:
QE (%) = (Миқдори электронҳои тавлидшуда / Шумораи фотонҳои ҳодиса) × 100
Ду намуди асосӣ вуҷуд доранд:
●QE беруна: Иҷрои ченшуда, аз ҷумла эффектҳо ба монанди инъикос ва талафоти интиқол.
●QE дохилӣ: Самаранокии табдилро дар худи сенсор чен мекунад, бо назардошти он ки ҳамаи фотонҳо ҷаббида мешаванд.
Баландии QE маънои ҳассосияти беҳтари рӯшноӣ ва сигналҳои қавитари тасвирро дорад, махсусан дар сенарияҳои нури кам ё фотон маҳдуд.
Чаро самаранокии квантӣ дар камераҳои илмӣ муҳим аст?
Ҳангоми тасвир, гирифтани фоизи баландтарини фотонҳои воридшаванда, ки мо метавонем, ҳамеша муфид аст, махсусан дар барномаҳое, ки ҳассосияти баландро талаб мекунанд.
Бо вуҷуди ин, сенсорҳои самаранокии квантӣ одатан гаронтаранд. Ин ба мушкилоти муҳандисии ҳадди аксар расонидани омили пуркунӣ ҳангоми нигоҳ доштани функсияи пиксел ва инчунин аз сабаби раванди равшании қафо вобаста аст. Ин раванд, тавре ки шумо мефаҳмед, баландтарин самаранокии квантиро фароҳам меорад, аммо он бо мураккабии ба таври назаррас афзоишёфтаи истеҳсолот меояд.
Мисли ҳама мушаххасоти камера, эҳтиёҷоти самаранокии квантӣ бояд ҳамеша бо дигар омилҳо барои барномаи мушаххаси тасвирии шумо барраси карда шавад. Масалан, ҷорӣ кардани пардаи глобалӣ метавонад барои бисёр барномаҳо бартарӣ диҳад, аммо одатан дар сенсори BI татбиқ карда намешавад. Ғайр аз он, он ба пиксел илова кардани транзистори иловагӣ талаб мекунад. Ин метавонад омили пуркунӣ ва аз ин рӯ самаранокии квантиро ҳатто дар муқоиса бо дигар сенсорҳои FI коҳиш диҳад.
Намунаи барномаҳое, ки QE метавонад муҳим бошад
Якчанд мисоли барномаҳо:
● Намоиши нури паст ва флуорессенси намунаҳои биологии собит
● Тасвири баландсуръат
● Барномаҳои миқдорӣ, ки андозагирии шиддати дақиқи баландро талаб мекунанд
QE аз рӯи намуди сенсор
Технологияҳои гуногуни сенсорҳои тасвирӣ самаранокии гуногуни квантиро нишон медиҳанд. Ин аст, ки чӣ тавр QE маъмулан дар намудҳои асосии сенсор муқоиса мекунад:
CCD (дастгоҳи бо барқ пайвастшуда)
Ба таври анъанавӣ тасвири илмӣ барои садои паст ва QE баланди онҳо маъқул аст, ки аксар вақт дар байни 70-90% авҷ мегиранд. CCD-ҳо дар барномаҳои монанди астрономия ва тасвири дарозмуддат бартарӣ доранд.
CMOS (комплементарии металл-оксиди нимноқил)
Вақте ки аз ҷониби QE пасттар ва садои баландтари хондан маҳдуд карда шуд, сенсорҳои муосири CMOS - махсусан тарҳҳои паси равшаншуда - ба таври назаррас афзоиш ёфтанд. Бисёриҳо ҳоло ба қуллаҳои QE болотар аз 80% расида, иҷрои аълоро бо суръати тезтар чаҳорчӯба ва истеъмоли ками нерӯ пешниҳод мекунанд.
Диапазони пешрафтаи моро омӯзедКамераи CMOSмоделҳои барои дидани то чӣ андоза ин технология омад, мислиКамераи Tucsen Libra 3405M sCMOS, як камераи илмии ҳассосияти баланд барои барномаҳои серталаби нури кам пешбинӣ шудааст.
sCMOS (Scientific CMOS)
Синфи махсуси CMOS, ки барои тасвири илмӣ пешбинӣ шудааст,камераи sCMOSтехнология QE баланд (одатан 70-95%) бо садои паст, диапазони баланди динамикӣ ва ба даст овардани зудро муттаҳид мекунад. Беҳтарин барои тасвири ҳуҷайраҳои зинда, микроскопияи баландсуръат ва флуорессенсияи бисёрканал.
Каҷи самаранокии квантиро чӣ гуна бояд хонд
Истеҳсолкунандагон маъмулан каҷи QE-ро нашр мекунанд, ки самаранокиро (%) дар тӯли дарозии мавҷҳо (нм) нишон медиҳад. Ин хатҳо барои муайян кардани он, ки камера дар диапазони мушаххаси спектралӣ чӣ гуна кор мекунад, муҳиманд.
Унсурҳои асосӣ барои ҷустуҷӯ:
●Қуллаи QE: Самаранокии максималӣ, аксар вақт дар диапазони 500-600 нм (нури сабз).
●Диапазони дарозии мавҷ: Равзанаи спектралии қобили истифода, ки дар он QE болотар аз ҳадди муфид боқӣ мемонад (масалан, >20%).
●Минтақаҳои партофташуда: QE майл дорад, ки дар минтақаҳои ултрабунафш (<400 нм) ва NIR (>800 нм) афтад.
Тафсири ин каҷ ба шумо кӯмак мекунад, ки ҷиҳатҳои тавонои сенсорро бо барномаи худ мувофиқ созед, новобаста аз он ки шумо дар спектри намоён, наздики инфрасурх ё ултрабунафш тасвир мекунед.
Вобастагии мавҷҳо аз самаранокии квантӣ
Тасвир: Каҷи QE, ки арзишҳои маъмулиро барои сенсорҳои бар кремний асосёфтаи пеш ва қафо нишон медиҳад
ШАРҲ: Графика эҳтимолияти ошкор кардани фотонҳоро (самаранокии квантӣ, %) нисбат ба дарозии мавҷи фотон барои чаҳор камераи мисол нишон медиҳад. Вариантҳои гуногуни сенсорҳо ва рӯйпӯшҳо метавонанд ин каҷҳоро ба таври назаррас иваз кунанд
Самаранокии квантӣ аз дарозии мавҷ вобаста аст, тавре ки дар расм нишон дода шудааст. Аксарияти сенсорҳои камераи кремний самаранокии квантии худро дар қисми намоёни спектр, маъмулан дар минтақаи сабз то зард, аз тақрибан 490 нм то 600 нм нишон медиҳанд. Каҷҳои QE-ро тавассути рӯйпӯшҳои сенсорӣ ва вариантҳои моддӣ тағир додан мумкин аст, то қуллаи QE-ро тақрибан 300 нм дар ултрабунафш (ултрабунафш), тақрибан 850 нм дар наздикии инфрасурх (NIR) ва имконоти зиёде дар байни онҳо таъмин кунад.
Ҳама камераҳои бар кремний асосёфта пастравии самаранокии квантиро то 1100 нм нишон медиҳанд, ки дар он фотонҳо дигар энергияи кофӣ барои баровардани фотоэлектронҳоро надоранд. Фаъолияти ултрабунафш метавонад дар сенсорҳои дорои микролинзҳо ё шишаи тирезаи ҷилавгирӣ аз ултрабунафш, ки расидани нури мавҷи кӯтоҳро ба сенсор маҳдуд мекунад, ба таври ҷиддӣ маҳдуд карда мешавад.
Дар байни онҳо, хатҳои QE хеле кам ҳамвор ва ҳамворанд ва ба ҷои он аксар вақт қуллаҳо ва чуқуриҳои хурдро дар бар мегиранд, ки аз хосиятҳои гуногуни моддӣ ва шаффофияти маводҳои пиксел иборатанд.
Дар барномаҳое, ки ҳассосияти ултрабунафш ё NIR-ро талаб мекунанд, баррасии каҷҳои самаранокии квантӣ метавонад хеле муҳимтар шавад, зеро дар баъзе камераҳо самаранокии квантӣ нисбат ба дигарон дар ақсои шадиди хат метавонад чанд маротиба калонтар бошад.
Ҳассосияти рентгенӣ
Баъзе сенсорҳои камераи кремний метавонанд дар қисми равшани намоёни спектр кор кунанд, дар ҳоле ки қодиранд баъзе дарозии мавҷҳои рентгениро муайян кунанд. Бо вуҷуди ин, камераҳо одатан муҳандисии мушаххасро талаб мекунанд, то ҳам бо таъсири рентгенҳо ба электроникаи камера ва ҳам камераҳои вакуумӣ, ки одатан барои таҷрибаҳои рентгенӣ истифода мешаванд, мубориза баранд.
Камераҳои инфрасурх
Ниҳоят, сенсорҳое, ки на ба кремний, балки ба маводҳои дигар асос ёфтаанд, метавонанд хатҳои комилан гуногуни QE-ро нишон диҳанд. Масалан, камераҳои инфрасурхи InGaAs, ки ба ҷои кремний бар индиум Галлий асос ёфтаанд, метавонанд диапазони васеи дарозии мавҷро дар NIR, то ҳадди аксар тақрибан 2700 нм, вобаста ба варианти сенсорӣ муайян кунанд.
Самаранокии квантӣ ва дигар хусусиятҳои камера
Самаранокии квантӣ як нишондиҳандаи калидии иҷроиш аст, аммо он дар алоҳидагӣ кор намекунад. Ин аст он чизе ки бо дигар хусусиятҳои муҳими камера алоқаманд аст:
QE ва ҳассосият
Ҳассосият қобилияти камера барои муайян кардани сигналҳои суст аст. QE бевосита ба ҳассосият мусоидат мекунад, аммо омилҳои дигар ба монанди андозаи пиксел, садои хондан ва ҷараёни торик низ нақш мебозанд.
QE ва таносуби сигнал ба садо (SNR)
QE баландтар SNR-ро тавассути тавлиди сигнали бештар (электронҳо) дар як фотон беҳтар мекунад. Аммо садои аз ҳад зиёд, аз сабаби электроникаи бад ё хунуккунии номуносиб, метавонад тасвирро боз ҳам паст кунад.
QE против Диапазони динамикӣ
Дар ҳоле ки QE таъсир мерасонад, ки чӣ қадар рӯшноӣ муайян карда мешавад, диапазони динамикӣ таносуби байни равшантарин ва ториктарин сигналҳои камераро тавсиф мекунад. Камераи баланди QE бо диапазони сусти динамикӣ то ҳол метавонад дар саҳнаҳои контрасти баланд натиҷаҳои пасттар диҳад.
Хулоса, самаранокии квантӣ муҳим аст, аммо ҳамеша онро дар баробари хусусиятҳои иловагӣ арзёбӣ кунед.
Самаранокии квантии "хуб" чист?
Ягон QE универсалии "беҳтарин" вуҷуд надорад - он аз дархости шумо вобаста аст. Гуфта мешавад, инҳо меъёрҳои умумӣ мебошанд:
| Диапазони QE | Сатҳи иҷроиш | Ҳолатҳои истифода |
| <40% | Кам | Барои истифодаи илмӣ идеалӣ нест |
| 40–60% | Миёна | Барномаҳои илмӣ дар сатҳи ибтидоӣ |
| 60–80% | Хуб | Барои аксари вазифаҳои тасвирӣ мувофиқ аст |
| 80–95% | Аъло | Тасвири нури кам, дақиқи баланд ё фотон маҳдуд |
Инчунин, QE-и қуллаи QE против QE-и миёнаро дар доираи спектри дилхоҳатон баррасӣ кунед.
Хулоса
Самаранокии квантӣ яке аз омилҳои муҳимтарин, вале нодида гирифташуда дар интихоби дастгоҳи тасвирии илмӣ мебошад. Новобаста аз он ки шумо CCDs, камераҳои sCMOS ё камераҳои CMOS-ро арзёбӣ мекунед, фаҳмидани QE ба шумо кӯмак мекунад:
● Пешгӯӣ кунед, ки камераи шумо дар шароити равшании воқеии ҷаҳон чӣ гуна кор мекунад
● Маҳсулотро ба таври объективӣ берун аз иддаои маркетинг муқоиса кунед
● Хусусиятҳои камераро бо талаботи илмии худ мувофиқ созед
Бо пешрафти технологияи сенсорӣ, камераҳои илмии имрӯзаи QE баланд ҳассосият ва гуногунҷабҳаро дар барномаҳои гуногун пешниҳод мекунанд. Аммо новобаста аз он ки сахтафзор то чӣ андоза пешрафта аст, интихоби асбоби дуруст аз фаҳмидани он, ки самаранокии квантӣ ба тасвири бузургтар мувофиқат мекунад.
Саволҳо
Оё самаранокии баланди квантӣ ҳамеша дар камераи илмӣ беҳтар аст?
Самаранокии баландтари квантӣ (QE) умуман қобилияти камераро барои муайян кардани сатҳи пасти рӯшноӣ беҳтар мекунад, ки дар барномаҳои монанди микроскопияи флуоресцентӣ, астрономия ва тасвири якмолекула арзишманд аст. Аммо, QE танҳо як қисми профили мутавозини иҷроиш аст. Камераи баландсифати QE бо диапазони сусти динамикӣ, садои баланди хониш ё хунуккунии нокифоя метавонад то ҳол натиҷаҳои нокофӣ диҳад. Барои иҷрои беҳтарин, ҳамеша QE-ро дар якҷоягӣ бо дигар хусусиятҳои калидӣ ба монанди садо, умқи бит ва меъмории сенсор арзёбӣ кунед.
Самаранокии квантӣ чӣ гуна чен карда мешавад?
Самаранокии квантӣ бо роҳи равшан кардани сенсор бо шумораи маълуми фотонҳо дар дарозии мавҷи мушаххас ва сипас ҳисоб кардани шумораи электронҳои аз ҷониби сенсор тавлидшуда чен карда мешавад. Ин одатан бо истифода аз манбаи нури монохроматии калибршуда ва фотодиоди истинод анҷом дода мешавад. Қимати натиҷавии QE дар тӯли дарозии мавҷҳо барои сохтани хатти QE кашида мешавад. Ин барои муайян кардани аксуламали спектрии сенсор кӯмак мекунад, ки барои мувофиқ кардани камера ба манбаи нур ё диапазони партоби барномаатон муҳим аст.
Оё нармафзор ё филтрҳои беруна самаранокии квантиро беҳтар карда метавонанд?
Не. Самаранокии квантӣ хосияти дохилии сатҳи сахтафзори сенсори тасвир аст ва онро бо нармафзор ё лавозимоти беруна тағир додан мумкин нест. Бо вуҷуди ин, филтрҳо метавонанд тавассути баланд бардоштани таносуби сигнал ба садо (масалан, бо истифода аз филтрҳои эмиссия дар барномаҳои флуоресцентӣ) сифати умумии тасвирро беҳтар кунанд ва нармафзор метавонад дар коҳиш додани садо ё коркарди пас аз он кӯмак кунад. Бо вуҷуди ин, онҳо арзиши QE-ро тағир намедиҳанд.
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ҳама ҳуқуқҳо ҳифз шудаанд. Ҳангоми истинод, лутфан манбаъро тасдиқ кунед:www.tucsen.com
