24/05/22EMCCD سینسر ایک انکشاف تھے: اپنے پڑھنے کے شور کو کم کرکے اپنی حساسیت میں اضافہ کریں۔ ٹھیک ہے، تقریباً، زیادہ حقیقت پسندانہ طور پر ہم آپ کے پڑھنے کی آواز کو چھوٹا کرنے کے لیے سگنل بڑھا رہے تھے۔
اور ہم ان سے پیار کرتے تھے، انہوں نے کم سگنل والے کام جیسے سنگل مالیکیول اور سپیکٹروسکوپی کے ساتھ ایک فوری گھر پایا اور پھر اسپننگ ڈسک، سپر ریزولوشن اور اس سے آگے کی چیزوں کے لیے مائکروسکوپ سسٹم فراہم کرنے والوں کے درمیان پھیل گیا۔ اور پھر ہم نے انہیں مار ڈالا۔ یا ہم نے کیا؟
EMCCD ٹیکنالوجی کی تاریخ دو اہم سپلائرز کے ساتھ ہے: e2V اور Texas Instruments۔ E2V، جو اب Teledyne e2V ہے، نے 1990 کی دہائی کے آخر میں ابتدائی سینسرز کے ساتھ یہ رولنگ شروع کی لیکن سب سے زیادہ قبول شدہ قسم کے ساتھ حقیقی ترقی کی، جس میں 16-مائکرون پکسلز کے ساتھ 512 x 512 کی صف ہے۔
اس ابتدائی، اور غالباً سب سے زیادہ غالب EMCCD سینسر کا حقیقی اثر تھا اور اس میں سے نصف واقعی پکسل سائز کا تھا۔ ایک خوردبین پر 16-مائکرون پکسلز نے اس وقت کی سب سے مشہور CCD، ICX285 سے 6 گنا زیادہ روشنی اکٹھی کی، جسے CoolSnap اور Orca سیریز میں نمایاں کیا گیا ہے۔ پکسل سائز سے آگے، یہ ڈیوائسز 30% زیادہ فوٹان کو تبدیل کرتے ہوئے دوبارہ روشن ہوئیں جو کہ 6 گنا زیادہ حساسیت کو 7 تک لے گئیں۔
اتنے مؤثر طریقے سے EMCCD 7 گنا زیادہ حساس تھا اس سے پہلے کہ ہم نے اسے آن کیا اور EMCCD فائدہ کا اثر حاصل کیا۔ اب یقیناً آپ یہ بحث کر سکتے ہیں کہ آپ سی سی ڈی کو بِن کر سکتے ہیں، یا آپ آپٹکس کا استعمال کر کے بڑے پکسل سائز بنا سکتے ہیں – یہ صرف زیادہ تر لوگوں نے نہیں کیا!
اس سے آگے، 1 الیکٹران کے نیچے شور کو پڑھنا اہم تھا۔ یہ کلید تھا، لیکن یہ مفت نہیں تھا۔ ضرب کے عمل نے سگنل کی پیمائش کی غیر یقینی صورتحال کو بڑھا دیا جس کا مطلب ہے کہ شاٹ شور، تاریک کرنٹ، اور ضرب سے پہلے جو کچھ بھی ہمارے پاس تھا اسے 1.4 کے عنصر سے بڑھایا گیا۔ تو، اس کا کیا مطلب تھا؟ ٹھیک ہے، اس کا مطلب یہ ہے کہ EMCCD زیادہ حساس تھا لیکن صرف کم روشنی میں، ٹھیک ہے جب آپ کو اس کی ضرورت ہو تو ٹھیک ہے؟
کلاسیکی سی سی ڈی کے خلاف، یہ کوئی مقابلہ نہیں تھا۔ بڑے پکسلز، مزید QE، EM گین۔ اور ہم سب خوش تھے، خاص طور پر کیمرے کی فروخت میں ہم میں سے: $40,000، برائے مہربانی...
صرف وہی چیزیں جن کے ساتھ ہم زیادہ کر سکتے تھے وہ تھے رفتار، سینسر کا علاقہ، اور (یہ نہیں کہ ہم جانتے تھے کہ یہ ممکن ہے) ایک چھوٹا پکسل سائز۔
پھر برآمدی کنٹرول اور تعمیل آ گئی، اور یہ مزہ نہیں تھا۔ یہ پتہ چلتا ہے کہ سنگل مالیکیولز کو ٹریک کرنا اور ٹریکنگ راکٹ ایک جیسے ہیں، اور کیمرہ کمپنیوں اور ان کے صارفین کو کیمرے کی فروخت اور برآمدات کو کنٹرول کرنا پڑتا ہے۔
اس کے بعد sCMOS آیا، جس کا آغاز دنیا سے وعدہ کرتے ہوئے ہوا - اور پھر اگلے 10 سالوں میں اسے تقریباً ڈیلیور کر دیا گیا۔ چھوٹے پکسلز لوگوں کو 6.5 مائیکرون حاصل کرتے ہیں جو وہ 60x مقاصد کے لیے پسند کرتے ہیں اور یہ سب تقریباً 1.5 الیکٹران کے کم پڑھنے والے شور کے ساتھ ہیں۔ اب یہ بالکل EMCCD نہیں تھا، لیکن اس وقت کے تقابلی CCD ٹیک کے 6 الیکٹران کے خلاف یہ حیرت انگیز تھا۔
ابتدائی sCMOS ابھی بھی سامنے روشن تھے۔ لیکن 2016 میں بیک الیومینیٹڈ sCMOS آ گیا، اور اسے اصل فرنٹ الیومینیٹڈ ورژنز سے اور زیادہ حساس ظاہر کرنے کے لیے اس میں 11 مائکرون پکسلز تھے۔ QE بوسٹ اور پکسل سائز میں اضافے کے ساتھ، صارفین نے محسوس کیا کہ انہیں 3.5 x فائدہ ہے۔
آخر کار، 2021 میں سب الیکٹران ریڈ شور کچھ کیمروں کے 0.25 الیکٹران سے کم ہونے کے ساتھ ٹوٹ گیا - یہ سب EMCCD کے لیے ختم ہو گیا تھا۔
یا یہ تھا...
ٹھیک ہے، تھوڑا سا مسئلہ اب بھی پکسل سائز کا ہے۔ ایک بار پھر آپ وہ کر سکتے ہیں جو آپ آپٹیکل طور پر چاہتے ہیں لیکن اسی سسٹم پر، ایک 4.6-مائکرون پکسل 16-مائکرون سے 12 x کم روشنی جمع کرتا ہے۔
اب آپ بِن کر سکتے ہیں، لیکن یاد رکھیں کہ عام سی ایم او ایس کے ساتھ بِننگ بِننگ فیکٹر کے فنکشن سے شور بڑھاتا ہے۔ لہذا زیادہ تر لوگ اپنے 6.5-مائکرون پکسلز سے یہ سوچ کر خوش ہیں کہ وہ اپنی حساسیت کو روک سکتے ہیں، لیکن وہ اپنے پڑھنے والے شور کو 3 الیکٹران سے دوگنا کر رہے ہیں۔
یہاں تک کہ اگر شور کو کم کیا جا سکتا ہے، پکسل کا سائز، اور اس معاملے کے لیے مکمل طور پر، اب بھی حقیقی سگنل جمع کرنے کے لیے ایک سمجھوتہ ہے۔
دوسری چیز فائدہ اور کنٹراسٹ ہے – زیادہ گرے ہونے اور اپنے سگنل کو چھوٹا کرنے سے بہتر کنٹراسٹ ملتا ہے۔ آپ کے پاس ایک ہی شور ہو سکتا ہے لیکن جب آپ CMOS کے ساتھ ہر الیکٹران کے لیے صرف 2 گرے دکھاتے ہیں تو آپ کے پاس صرف 5 الیکٹران سگنل ہونے پر آپ کو کھیلنے کے لیے زیادہ کچھ نہیں ملتا۔
آخر میں، شٹرنگ کے بارے میں کیا خیال ہے؟ کبھی کبھی مجھے لگتا ہے کہ ہم بھول جاتے ہیں کہ یہ EMCCD میں کتنا طاقتور ٹول تھا: عالمی شٹر واقعی مدد کرتے ہیں اور بہت ہلکے اور تیز رفتار ہوتے ہیں، خاص طور پر پیچیدہ کثیر اجزاء والے نظاموں میں۔
میں نے صرف sCMOS کیمرہ دیکھا ہے جو 512 x 512 EMCCD سینسر کے قریب آتا ہے Aries 16۔ یہ 16-مائکرون پکسلز سے شروع ہوتا ہے اور 0.8 الیکٹران ریڈ شور فراہم کرتا ہے جس کو بِن کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ 5 سے اوپر کے فوٹان (فی 16-مائکرون پکسل) کے سگنلز کے لیے، میرے خیال میں یہ سب سے بہتر ہے جو میں نے دیکھا ہے اور تقریباً آدھی قیمت ہے۔
تو کیا EMCCD مر گیا ہے؟ نہیں، اور یہ اس وقت تک نہیں مرے گا جب تک کہ ہمیں دوبارہ کوئی اچھی چیز نہ ملے۔ مسئلہ، ٹھیک ہے، تمام مسائل ہیں: زیادہ شور، بڑھاپے میں اضافہ، برآمدی کنٹرول...
اگر EMCCD ٹیکنالوجی ایک طیارہ ہوتی تو یہ ایک Concord ہوتی۔ ہر ایک جس نے اسے اڑایا تھا وہ اسے پسند کرتا تھا، لیکن شاید انہیں اس کی ضرورت نہیں تھی اور اب بڑی سیٹوں اور فلیٹ بیڈز کے ساتھ – بحر اوقیانوس کے پار ان اضافی 3 گھنٹے سوئے۔
EMCCD، Concord کے برعکس، اب بھی زندہ ہے کیونکہ کچھ لوگوں کو - ایک چھوٹی، ہمیشہ گھٹتی ہوئی تعداد - کو اب بھی اس کی ضرورت ہے۔ یا شاید وہ صرف سوچتے ہیں کہ وہ کرتے ہیں؟
EMCCD کا استعمال کرتے ہوئے، سب سے مہنگی اور پیچیدہ وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی امیجنگ ٹیکنالوجی آپ کو خاص یا امیجنگ ماہر نہیں بناتی ہے - آپ صرف کچھ مختلف کر رہے ہیں۔ اور اگر آپ نے تبدیل کرنے کی کوشش نہیں کی ہے، تو آپ کو شاید کرنا چاہیے۔
