24/05/22EMCCD סענסארן זענען געווען א התגלות: פארגרעסערן אייער סענסיטיוויטי דורך רעדוצירן אייער לייען ראַש. נו, כּמעט, מער רעאַליסטיש האָבן מיר פארגרעסערט דעם סיגנאַל צו מאַכן אייער לייען ראַש אויסזען ווי עס איז קלענער.
און מיר האָבן זיי ליב געהאַט, זיי האָבן געפֿונען אַ באַלדיקע היים מיט נידעריק-סיגנאַל אַרבעט ווי למשל איין-מאָלעקול און ספּעקטראָסקאָפּיע און דערנאָך פֿאַרשפּרייט צווישן מיקראָסקאָפּ סיסטעם פּראַוויידערז פֿאַר זאַכן ווי דרייען דיסק, סופּער רעזאָלוציע און ווייטער. און דערנאָך האָבן מיר זיי געהרגעט. צי יאָ?
EMCCD טעכנאָלאָגיע האט איר געשיכטע מיט צוויי הויפּט סאַפּלייערז: e2V און Texas Instruments. E2V, איצט Teledyne e2V, האָט אָנגעהויבן דאָס אַרומפֿירן מיט פֿריִע סענסאָרן קעגן דעם סוף פֿון די 1990ער יאָרן אָבער האָט געמאַכט גרויסע פֿאָרשריט מיט דער מערסט אָנגענומענער וואַריאַנט, מיט אַן אַרעי פֿון 512 x 512 מיט 16-מיקראָן פּיקסעלן.
די ערשטע, און מסתּמא מערסט דאָמינירנדע EMCCD סענסאָר האָט געהאַט אַן עכטע השפּעה און העלפט דערפון איז טאַקע געווען פּיקסעל גרייס. 16-מיקראָן פּיקסעלן אויף אַ מיקראָסקאָפּ האָבן געזאַמלט 6 מאָל מער ליכט ווי די מערסט פּאָפּולערע CCD פון יענער צייט, די ICX285, וואָס איז געווען אין די פּאָפּולערע CoolSnap און Orca סעריעס. חוץ די פּיקסעל גרייס, זענען די דעווייסעס צוריק באַלויכטן געוואָרן, קאָנווערטירנדיק 30% מער פאָטאָנען, נעמענדיק די 6 מאָל גרעסערע סענסיטיוויטי צו 7.
אַזוי עפעקטיוו איז EMCCD געווען 7 מאָל מער סענסיטיוו איידער מיר האָבן עס אפילו אָנגעצונדן און באַקומען דעם אימפּאַקט פון די EMCCD געווינס. איצט, פֿאַרשטייט זיך, קענט איר טענהן אַז איר קענט אָפּוואַרפן די CCD, אָדער איר קענט נוצן אָפּטיק צו שאַפֿן גרעסערע פּיקסעלס – עס איז נאָר אַז רובֿ מענטשן האָבן נישט געטאָן דאָס!
ווייטער פון דעם, באקומען לייען-גערויש אונטער 1 עלעקטראן איז געווען שליסל. עס איז געווען שליסל, אבער עס איז נישט געווען פריי. דער פארמערערונג פראצעס האט פארגרעסערט די אומזיכערהייט פון די סיגנאל מעסטונג, וואס מיינט אז די שאס-גערויש, טונקעל-שטראם, און אלעס אנדערש וואס מיר האבן געהאט פאר דער פארמערערונג איז פארגרעסערט געווארן מיט א פאקטאר פון 1.4. נו, וואס האט דאס געמיינט? נו, דאס האט געמיינט אז EMCCD איז געווען מער סענסיטיוו אבער נאר ביי שוואכע ליכט, נו דאס איז ווען מען דארף עס, נישט אזוי?
קעגן אַ קלאַסישן CCD, איז עס נישט געווען קיין קאָנקורענץ. גרויסע פּיקסעלן, מער QE, EM געווינס. און מיר זענען אַלע געווען צופרידן, ספּעציעל די פון אונדז אין קאַמעראַ פארקויפונגען: $40,000, ביטע ...
די איינציקע זאכן וואָס מיר וואָלטן געקענט טאָן מער מיט זענען געווען גיכקייט, סענסאָר שטח, און (נישט אַז מיר האָבן געוואוסט אַז עס איז מעגלעך) אַ קלענערע פּיקסעל גרייס.
דערנאך זענען געקומען עקספּאָרט קאָנטראָלן און קאָנפאָרמאַנס, און דאָס איז נישט געווען קיין שפּאַס. עס שטעלט זיך אַרויס אַז טראַקינג איינציקע מאַלעקולן און טראַקינג ראַקעטן זענען ענלעך, און קאַמעראַ קאָמפּאַניעס און זייערע קאַסטאַמערז האָבן געדאַרפט קאָנטראָלירן קאַמעראַ פארקויפונגען און עקספּאָרטן.
דעמאָלט איז געקומען sCMOS, אָנהייבנדיק מיטן צוזאָגן דער וועלט - און דעמאָלט איבער די קומענדיקע 10 יאָר כּמעט עס אויסגעפירט. קלענערע פּיקסעלן וואָס געבן מענטשן די 6.5 מיקראָנס וואָס זיי האָבן ליב געהאַט פֿאַר 60x אָביעקטיוון און אַלץ מיט אַ נידעריקער לייענראַוש פון אַרום 1.5 עלעקטראָנען. איצט, דאָס איז נישט געווען גאַנץ EMCCD, אָבער קעגן די 6 עלעקטראָנען פון דער פאַרגלייַכבארער CCD טעכנאָלאָגיע פון יענער צייט איז עס געווען אַמייזינג.
די ערשטע sCMOS זענען נאך אלץ געווען פראנט-באלויכטן. אבער אין 2016 זענען אנגעקומען הינטער-באלויכטענע sCMOS, און כדי עס זאל אויסזען נאך מער סענסיטיוו צו די ארגינעלע פראנט-באלויכטענע ווערסיעס האט עס געהאט 11-מיקראן פיקסעלן. מיטן QE בוסט און פיקסל גרייס פארגרעסערונג, האבן קאסטומערס געפילט ווי זיי האבן א 3.5 מאל פארטייל.
צום סוף, אין 2021 איז דער סוב-עלעקטראן לייען ראַש צעבראכן געוואָרן, מיט עטלעכע קאַמעראַס וואָס האָבן באַקומען אַזוי נידעריק ווי 0.25 עלעקטראָנען - עס איז געווען אַלץ פֿאַרטיג פֿאַר EMCCD.
אדער איז עס געווען...
נו, א טייל פון די פראבלעם איז נאך אלץ די פיקסל גרייס. נאכאמאל קענט איר טון וואס איר ווילט אפטיש אבער אויף דער זעלבער סיסטעם, א 4.6-מיקראן פיקסל זאמלט 12 מאל ווייניגער ליכט ווי א 16-מיקראן.
איצט קענט איר "בין", אבער געדענקט אז "בין" מיט נארמאלע CMOS פארגרעסערט ראַש לויט א פונקציע פון דעם "בין" פאַקטאָר. אַזוי רובֿ מענטשן זענען צופרידן מיט זייערע 6.5-מיקראָן פּיקסעלן טראַכטנדיק אז זיי קענען "בין" זייער וועג צו סענסיטיוויטי, אָבער זיי פארדאָפּלען זייער לייען ראַש צו 3 עלעקטראָנען.
אפילו אויב ראַש קען ווערן רעדוצירט, די פּיקסעל גרייס, און גאַנץ נו, אגב, זענען נאָך אַלץ אַ קאָמפּראָמיס פֿאַר עכטע סיגנאַל זאַמלונג.
די אנדערע זאך איז דער געווינס און דער קאנטראסט – האבן מער גרויע פארבן און קלענער מאכן דעם סיגנאל גיט יא א בעסערן קאנטראסט. מען קען האבן דעם זעלבן גערויש אבער ווען מען ווייזט נאר 2 גרויע פאר יעדן עלעקטראן מיט א CMOS באקומט מען נישט צו פיל צו שפילן מיט ווען מען האט נאר 5 עלעקטראנען סיגנאל.
צום סוף, וואָס וועגן די שאַטערינג? מאַנטשמאָל טראַכט איך מיר פֿאַרגעסן ווי שטאַרק אַ געצייַג דאָס איז געווען אין EMCCD: גלאָבאַלע שאַטערינגען העלפֿן טאַקע און זענען זייער לייכט און שנעל-עפֿעקטיוו, ספּעציעל אין קאָמפּליצירטע מולטי-קאָמפּאָנענט סיסטעמען.
די איינציקע sCMOS קאַמעראַ וואָס איך האָב געזען קומען אפילו נאָענט צו דעם 512 x 512 EMCCD סענסאָר איז די Aries 16. דאָס הייבט זיך אָן מיט 16-מיקראָן פּיקסעלס און גיט 0.8 עלעקטראָנען פון לייענען ראַש אָן קיין נויט צו בין. פֿאַר סיגנאַלן פון העכער 5 פאָטאָנס (פּער 16-מיקראָן פּיקסעל), איך טראַכטן עס איז די בעסטע וואָס איך האָב אלץ געזען און וועגן האַלב די פּרייַז.
איז EMCCD טויט? ניין, און עס וועט נישט טאקע שטאַרבן ביז מיר וועלן ווידער באַקומען עפּעס אַזוי גוט. די פּראָבלעם איז, נו, אַלע פּראָבלעמען: איבערגעטריבענע ראַש, געווינס-אַלטערינג, עקספּאָרט קאָנטראָלן...
אויב EMCCD טעכנאָלאָגיע וואָלט געווען אַ פליגער, וואָלט עס געווען אַ קאָנקאָרד. יעדער וואָס האָט עס געפלויגן האָט עס ליב געהאַט, אָבער זיי האָבן עס מסתּמא נישט געדאַרפט און איצט מיט גרעסערע זיצן און פלאַטבעדס – שלאָפט נאָר יענע עקסטרע 3 שעה אַריבער דעם אַטלאַנטיק.
EMCCD, נישט ווי קאנקארד, לעבט נאך ווייל עטלעכע מענטשן – א קליינע, שטענדיג קלענערע צאל – דארפן עס נאך אלץ. אדער אפשר מיינען זיי נאר אז זיי דארפן עס?
ניצן אַן EMCCD, די טייערסטע און קאָמפּליצירטסטע ברייט גענוצטע בילדגעבונג טעכנאָלאָגיע, מאַכט אײַך נישט ספּעציעל, אָדער אַן עקספּערט אין בילדגעבונג - איר טוט נאָר עפּעס אַנדערש. און אויב איר האָט נישט פּרובירט צו טוישן, דאַן זאָלט איר מסתּמא.
