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技術文章(zhāng)

當前位(wèi)置(zhì):首(shǒu)頁(yè)技(jì)術文(wén)章(zhāng)關於(yú)EMCCD,您可(kě)能不知道(dào)的10件事:為(wéi)什(shí)麼(mó)說它仍(réng)是sCMOS非常(cháng)重(zhòng)要(yào)的存在?

關於EMCCD,您(nín)可能不知道的(dí)10件(jiàn)事:為(wéi)什麼說它(tā)仍是(shì)sCMOS非(fēi)常重要的存在(zài)?

更新(xīn)時間:2026-06-25點擊(jī)次數:87
 電荷(hé)耦(ǒu)合器件 (CCD) 相(xiāng)機(jī)為現代科(kē)學(xué)成像奠定(dìng)了(liǎo)基礎(chǔ),並在過(guò)去(qù)幾十(shí)年(nián)中為(wéi)顯(xiǎn)微(wēi)鏡和光譜(pǔ)學領域(yù)的靈敏度和(hé)圖(tú)像(xiàng)質(zhì)量製定(dìng)了標準(zhǔn)。這(zhè)其中包括(kuò)專門(mén)的 CCD 技術,例如 EMCCD,這種技術(shù)是(shì)為滿足最低光照應(yīng)用(yòng)而開發(fā)的。

與此同(tóng)時,在過去的十(shí)年裏,sCMOS相(xiāng)機已成為(wéi)許(xǔ)多(duō)科學成像應用的(dí)主要探測(cè)器技(jì)術。憑(píng)借(jiè)速(sù)度(dù)快,噪聲低(dī)和大視場等優(yōu)點,sCMOS重塑了(liǎo)顯微鏡和定量成像技術(shù),並將大多數傳統CCD擠(jǐ)出(chū)了市場(cháng)。但(dàn)有(yǒu)一(yī)種(zhǒng)特殊(shū)的(dí)CCD仍然非(fēi)常重(zhòng)要:電子倍增CCD(EMCCD)。

但(dàn)是,為什(shí)麼在 sCMOS 技術不(bù)斷(duàn)進(jìn)步(bù)的(dí)情況(kuàng)下(xià)EMCCD 相機仍(réng)然很(hěn)重(zhòng)要?

在(zài)本(běn)文(wén)中(zhōng),將重點介紹(shào)您可能不(bù)知道的(dí)關(guān)於 EMCCD 的 10 件事,解釋它們的(dí)獨(dú)特(tè)功(gōng)能(néng)以及(jí)它們在(zài)哪些情況下仍(réng)然優於市麵上先(xiān)進(jìn)的(dí) sCMOS 。


 

▌1.在(zài)具挑戰(zhàn)性的超(chāo)低(dī)光照條(tiáo)件(jiàn)下(xià),EMCCD 仍(réng)然(rán)具(jù)有(yǒu)最(zuì)高的(dí)靈(líng)敏(mǐn)度。

弱(ruò)光(guāng)成(chéng)像(xiàng)的(dí)檢測極限(xiàn)主要取決(jué)於相(xiāng)機的噪(zào)聲基(jī)底(dǐ),在低(dī)於一秒的(dí)短(duǎn)曝光(guāng)時(shí)間(jiān)內,噪聲基底主(zhǔ)要(yào)由讀出噪聲(shēng)決(jué)定(dìng)。盡(jìn)管現代sCMOS相機的讀出(chū)噪聲越(yuè)來越低(dī),有(yǒu)時甚至低(dī)至(zhì)1 e⁻ rms,但在共聚焦,TIRF和(hé)其他光照(zhào)不(bù)足的(dí)應(yīng)用中,EMCCD相機對(duì)於表(biǎo)達量低或豐度低的(dí)熒(yíng)光(guāng)團仍然(rán)具(jù)有(yǒu)更優(yōu)異(yì)的檢測性能。

EMCCD傳感(gǎn)器集成(chéng)了一個額外的電子倍(bèi)增(EM)增(zēng)益(yì)寄存(cún)器,它的可控高(gāo)壓脈衝(chōng)可(kě)將(jiāng)信號放(fàng)大(dà)幾(jī)個數量級(jí)。這種放(fàng)大作用使(shǐ)信號遠(yuǎn)高(gāo)於(yú)後續讀(dú)出(chū)過(guò)程(chéng)中引入的讀出(chū)噪聲,從(cóng)而使讀(dú)出噪(zào)聲(shēng)相(xiāng)對(duì)於(yú)放(fàng)大後的信號(hào)可(kě)以忽(hū)略(lüè)不計。

EMCCD是(shì)如(rú)何(hé)達到這種(zhǒng)靈敏度(dù)的(dí)?

EMCCD 傳感(gǎn)器的(dí)串行(háng)讀(dú)出(chū)架構還能(néng)確保高度均匀(yún)的像素響(xiǎng)應(yīng),最(zuì)大限(xiàn)度(dù)地減少固定模(mó)式(shì)噪聲,而(ér)當(dāng) sCMOS 傳感器(qì)在其檢測極(jí)限附近(jìn)工作(zuò)時,固(gù)定(dìng)模式(shì)噪(zào)聲(shēng)可(kě)能會成為問題(tí)。

EMCCD 在(zài)哪些應用(yòng)中(zhōng)能真(zhēn)正發揮(huī)作用?

諸(zhū)如 iXon Ultra EMCCD 之(zhī)類的(dí) EMCCD 相(xiāng)機(jī)具(jù)有獨特的光(guāng)子計(jì)數(shù)功能,能(néng)夠以很高(gāo)的概率(shuài)探測到(dào)單個(gè)光(guāng)子。這(zhè)使(shǐ)得(dé)它們特(tè)別適(shì)用(yòng)於(yú)生(shēng)物物(wù)理學(xué)和量(liáng)子研(yán)究(jiū),因(yīn)為這(zhè)些領域(yù)的(dí)實(shí)驗通常(cháng)在(zài)極低的光通(tōng)量下(xià)進(jìn)行(háng),有時甚至低(dī)至每(měi)個像(xiàng)素隻有(yǒu)一個光子(zǐ)。因(yīn)此,EMCCD 技術(shù)仍(réng)然是(shì)需要(yào)單光(guāng)子靈敏(mǐn)度(dù)的好(hǎo)選(xuǎn)擇(zé)。
 

▌2.EMCCD相機的大像素(sù)尺寸是(shì)其靈敏度的一(yī)個重要因素(sù)。

與sCMOS傳感(gǎn)器相比(bǐ),EMCCD相機的像(xiàng)素(sù)尺寸(cùn)相對較大,這(zhè)在(zài)其高(gāo)靈敏(mǐn)度(dù)方(fāng)麵起著(zhuó)至(zhì)關重要的(dí)作用。簡(jiǎn)而(ér)言(yán)之,更(gēng)大(dà)的(dí)像素(sù)意味著(zhuó)更(gēng)大的光子收集(jí)麵(miàn)積(jī),可以捕(bǔ)獲(huò)更多的(dí)光子,從而實現更高的信噪比。

像素尺寸(cùn)的差異(yì)在實際應用(yòng)中意(yì)味著什麼(mó)?

EMCCD相機的(dí)像素(sù)尺寸通常為(wéi)13或(huò)16微(wēi)米,而(ér)大多數常用的sCMOS傳(chuán)感(gǎn)器的像素(sù)尺寸為(wéi)6.5微(wēi)米或(huò)更小。EMCCD像素尺寸較(jiào)大(dà)的缺點是空間采(cǎi)樣(yàng)率較低(dī),這意(yì)味(wèi)著在(zài)較低放大倍率(例如(rú)40倍或(huò)20倍(bèi))下使用時(shí),像素(sù)過大(dà)而無法(fǎ)提供精(jīng)細(xì)的(dí)細(xì)節(jié)。因(yīn)此,在需要(yào)大視(shì)場範(fàn)圍(wéi)內(nèi)呈現(xiàn)精(jīng)細細節的情(qíng)況下,sCMOS通常是更好的(dí)選(xuǎn)擇。

EMCCD 相(xiāng)機則針(zhēn)對(duì)高倍率,光(guāng)綫(xiàn)不(bù)足(zú)的應用(例如(rú)單分子生物物(wù)理學和(hé)共(gòng)聚焦顯微(wēi)鏡中的(dí)弱(ruò)熒(yíng)光標(biāo)記)中(zhōng)的(dí)光(guāng)子(zǐ)收(shōu)集進行了(liǎo)優化。
 

▌3.EMCCD相機不(bù)存在亞(yà)電(diàn)子讀出噪聲,它們(mén)克服讀出噪(zào)聲限(xiàn)製的方(fāng)式不同。

雖(suī)然 EMCCD 相(xiāng)機通(tōng)常被描(miáo)述(shù)為具有(yǒu)“幾(jī)乎(hū)為(wéi)零”的讀出噪聲,但(dàn)其實際讀(dú)出(chū)噪(zào)聲(shēng)可能(néng)相(xiāng)對(duì)較(jiào)高(gāo),通常在 100 – 180 e⁻ 範(fàn)圍內,而(ér)現(xiàn)代 sCMOS 傳感器(qì)的(dí)讀出(chū)噪聲(shēng)約為(wéi) 1 e⁻ rms。

EMCCD 相機在(zài)靈(líng)敏(mǐn)度(dù)方(fāng)麵(miàn)仍(réng)然優(yōu)於(yú) sCMOS 的原因在(zài)於 EM 增益寄存(cún)器。

電磁(cí)增益(yì)如何影(yǐng)響讀取噪(zào)聲?

在(zài)EMCCD讀出之前(qián),輸(shū)入信(xìn)號(hào)經由(yóu)電磁(cí)增益(yì)寄存器(qì)放(fàng)大幾(jī)個數量(liáng)級。這種放(fàng)大作用(yòng)將信號提升到(dào)一(yī)定水平,使得(dé)讀出噪聲(shēng)(盡管仍然存(cún)在,並(bìng)且高(gāo)於(yú)sCMOS的讀(dú)出噪聲(shēng))相對(duì)於(yú)放大(dà)後(hòu)的(dí)信號(hào)可以忽略(lüè)不計。因(yīn)此(cǐ),已(yǐ)發(fā)表的文(wén)獻(xiàn)估(gū)計,EMCCD有(yǒu)效(xiào)讀取(qǔ)噪聲(最終限製檢測(cè)性(xìng)能的(dí)參(cān)數(shù))低於(yú) 0.3 e⁻ rms。
 

▌4.EMCCD即(jí)使(shǐ)在高(gāo)速下也能(néng)提供(gōng)高靈(líng)敏(mǐn)度。

隨(suí)著幀(zhēn)率的提(tí)高(gāo)和(hé)曝光時(shí)間(jiān)的縮短,到達傳感(gǎn)器的(dí)光子數量(liáng)減(jiǎn)少(shǎo),使(shǐ)得(dé)傳統高速探(tàn)測器(qì)越(yuè)來越難以獲(huò)得(dé)足夠(gòu)的(dí)信噪比(bǐ)。EMCCD 相機在(zài)高幀速率下仍(réng)能(néng)保持(chí)有效(xiào)的(dí)靈(líng)敏度,因(yīn)為(wéi)電磁增益放大(dà)技(jì)術(shù)可以(yǐ)提(tí)高(gāo)信噪(zào)比(bǐ),從而(ér)能夠檢測(cè)到非常微弱的(dí)信號。

這使得 EMCCD 技術特(tè)別適用(yòng)於動態(tài),低(dī)光照應(yīng)用,例如(rú)神(shén)經成(chéng)像和(hé)蛋白質-蛋白質相互作用(yòng)研究。

為(wéi)什麼與 EMCCD 相機相(xiāng)比(bǐ),使用(yòng) sCMOS 相(xiāng)機(jī)實(shí)現高(gāo)靈(líng)敏(mǐn)度和(hé)高速成像更(gēng)具挑戰性(xìng)?

在(zài)快速,低(dī)光照實(shí)驗中,可用(yòng)光(guāng)子數量少,信(xìn)號(hào)強(qiáng)度往往低(dī)於高(gāo)速sCMOS相機的(dí)檢測極限。此外,sCMOS傳感(gǎn)器(qì)在(zài)最(zuì)高(gāo)速模式(shì)下運行會(huì)顯(xiǎn)著(zhù)提高其噪聲基(jī)底,增加(jiā)像素異常(cháng)行(háng)為(wéi),並(bìng)降(jiàng)低動(dòng)態(tài)範圍(wéi)。

裁剪(jiǎn)或(huò)ROI等技術(shù)可以提(tí)高檢測器的性(xìng)能,但並不總(zǒng)是(shì)足(zú)以達到可靠分析所需(xū)的信噪比(bǐ)水平。

相(xiāng)比之(zhī)下,EMCCD中的電磁(cí)增益寄存(cún)器(qì)可以在(zài)讀(dú)出前放(fàng)大少(shǎo)量光(guāng)子(zǐ),而不會(huì)相(xiāng)應增(zēng)加噪(zào)聲。這使得(dé)即(jí)使在光(guāng)子(zǐ)數量(liáng)極(jí)其有限的(dí)條(tiáo)件下,也(yě)能以(yǐ)高幀速率(shuài)進(jìn)行(háng)有(yǒu)效檢測。EMCCD相機(jī)提高(gāo)幀(zhēn)速率的代(dài)價是(shì)視(shì)場角減小(xiǎo)。
 

▌5.EMCCD相機在(zài)藍光和近紅(hóng)外波段(duàn)具(jù)有最(zuì)高的靈敏度。

EMCCD傳感(gǎn)器(qì)采用特殊塗層,可在藍(lán)光(guāng)到(dào)近紅外(NIR)波段實現高量(liáng)子(zǐ)效率(shuài)。相比之下(xià),sCMOS相(xiāng)機(jī)通常針對(duì)常用熒(yíng)光染料(liào)(例(lì)如GFP)進行(háng)優化,其峰值靈敏(mǐn)度(dù)範(fàn)圍為460-620 nm,超出(chū)此範圍響應(yīng)迅(xùn)速(sù)下降(jiàng)。

哪些應用需要(yào)具有(yǒu)擴(kuò)展藍(lán)光(guāng)和近(jìn)紅(hóng)外靈敏(mǐn)度的(dí)EMCCD?

對於需要在(zài)可(kě)見(jiàn)光(guāng)範圍之(zhī)外(wài)獲得高靈敏度的應(yīng)用,EMCCD 技術仍然是(shì)好選擇(zé)。增強的紅色靈敏度對於(yú)成像(xiàng)較(jiào)厚的(dí)組織尤為有利,因為減(jiǎn)少散射和降低(dī)自發(fā)熒光至關重要。諸如(rú) iXon Ultra EMCCD 相(xiāng)機之(zhī)類的 EMCCD 提(tí)供定(dìng)製的傳感器(qì)塗層(céng),可(kě)增(zēng)強從藍色(sè)到(dào)近(jìn)紅外波段(duàn)的(dí)檢(jiǎn)測能力。

最(zuì)近(jìn)推出的(dí) iXon Ultra Blue 可在光(guāng)譜的(dí)藍區(qū)提(tí)供(gōng)的性能(néng),支持離(lí)子阱量子計(jì)算等要求高(gāo)短波(bō)響應(yīng)的(dí)應(yīng)用(yòng)。

▲ iXon Ultra,牛(niú)津儀器公司(sī)的高(gāo)性(xìng)能(néng) EMCCD 相(xiāng)機(jī)
 

▌6.電(diàn)磁(cí)增益的(dí)綫性度和穩定性不(bù)再(zài)是實(shí)際的限(xiàn)製(zhì)因(yīn)素。

EMCCD攝像機剛(gāng)問(wèn)世時(shí),人(rén)們(mén)對這項(xiàng)新技(jì)術提(tí)出(chū)了兩個主要擔(dān)憂(yōu):

• 電磁增益電壓與實(shí)際增(zēng)益(yì)輸出(chū)之間(jiān)的(dí)關(guān)係本質上是(shì)非(fēi)綫性(xìng)的。我(wǒ)們(mén)如何(hé)在定量(liáng)分(fēn)析中(zhōng)保(bǎo)證(zhèng)測量精(jīng)度?

• EM增益(yì)的長期穩(wěn)定(dìng)性(xìng)(通常(cháng)稱(chēng)為(wéi)EM增(zēng)益老化)是(shì)否會(huì)限(xiàn)製(zhì)相機的可(kě)用(yòng)性(xìng)和使(shǐ)用壽命?

這(zhè)些問題在(zài) iXon EMCCD 相機中(zhōng)已得到解決。

iXon EMCCD 相機如何保(bǎo)證(zhèng) EM 增(zēng)益(yì)綫性(xìng)度(dù)和(hé)長(cháng)期(qī)穩定(dìng)性?

• 電磁(cí)增(zēng)益綫(xiàn)性(xìng)度:RealGain™ 通(tōng)過將真實的電磁(cí)增益(yì)(定義為(wéi)絕對信號倍增(zēng)因(yīn)子(zǐ))精確映射到(dào)攝(shè)像(xiàng)機輸(shū)出,確保(bǎo)了精確的電磁(cí)增益(yì)綫(xiàn)性度。這提供(gōng)了長(cháng)期穩定(dìng)可(kě)靠的(dí)性能(néng)。

• EM增益老(lǎo)化:iXon EMCCD 相(xiāng)機(jī)采(cǎi)用(yòng)專有(yǒu)設計,將(jiāng)電磁增(zēng)益漂移(yí)降至極(jí)低(dī)水平,使其(qí)在正(zhèng)常工作(zuò)條(tiáo)件(jiàn)下幾(jī)乎(hū)可以忽略(lüè)不計(jì)。經過 20 多年的高(gāo)強度(dù)使(shǐ)用(yòng),數(shù)千(qiān)台 iXon EMCCD 相機從未因(yīn)電磁增益老化而無(wú)法(fǎ)使用。
 

▌7.通過光學(xué)掩蔽,EMCCD相機(jī)的速(sù)度最多(duō)可以提(tí)高三倍(bèi)。

提高成(chéng)像速(sù)度是(shì)常見的(dí)實驗需(xū)求(qiú),而減(jiǎn)小有效成(chéng)像區域(yù)是(shì)提(tí)高幀速率而(ér)不(bù)影響靈敏度和其他成像參(cān)數(shù)的常(cháng)用方(fāng)法。除(chú)了(liǎo)標準的數字(zì)裁(cái)剪之(zhī)外,iXon EMCCD 相(xiāng)機還提(tí)供(gōng)光學掩模功能,通(tōng)過(guò)限製傳感(gǎn)器本(běn)身的照明(míng)區域來進(jìn)一步提高速度(dù)。

光學掩蔽(bì)與傳統傳(chuán)感(gǎn)器裁剪(jiǎn)有(yǒu)何(hé)不(bù)同(tóng)?

數字(zì)傳(chuán)感器裁(cái)剪是一(yī)種(zhǒng)非(fēi)常有效的提高(gāo)sCMOS和(hé)EMCCD相機成像速(sù)度的(dí)方法。可(kě)達到(dào)的幀(zhēn)速率(shuài)取決(jué)於(yú)數(shù)據速率是受限(xiàn)於傳感器(qì),計算機的數據接(jiē)口(kǒu)(例(lì)如(rú)USB或(huò)CoaXPress)還是相機的數(shù)字(zì)化速(sù)率(例如(rú)8位,12位(wèi)或(huò)16位(wèi)數據)。

 

光學掩(yǎn)蔽是一種鮮(xiān)為人知(zhī)的(dí)技(jì)術,它(tā)通(tōng)過(guò)物理方式(shì)阻(zǔ)止光綫(xiàn)到(dào)達感興趣(qù)區(qū)域(yù) (ROI) 以外(wài)的傳感器區(qū)域,從而實現更高的(dí)幀(zhēn)速(sù)率(shuài)。在 iXon EMCCD 相機(jī)中,這項技術通過(guò)一(yī)種(zhǒng)名為(wéi)“ OptoMask ”的器(qì)件(jiàn)來實(shí)現,與標準(zhǔn)裁剪模(mó)式(shì)相比(bǐ),在某些 ROI 尺寸下(xià),該器(qì)件可以將幀(zhēn)速率提高至(zhì)三倍。

 

▌8.EMCCD攝(shè)像(xiàng)機(jī)的使(shǐ)用(yòng)遠沒有人(rén)們(mén)想象的(dí)那麼(mó)復(fù)雜。

由於EMCCD相機(jī)通(tōng)常與先進(jìn)的(dí)成像(xiàng)係(xì)統相(xiāng)關(guān)聯,且設置範圍更廣(guǎng),因(yīn)此人(rén)們有(yǒu)時(shí)會認為(wéi)EMCCD相機(jī)比sCMOS相機更復(fù)雜(zá)。然而,實際上,像(xiàng)iXon Life 888這樣(yàng)的現代EMCCD相(xiāng)機的操(cāo)作(zuò)難(nán)度(dù)並不(bù)比(bǐ)其他科學相機(jī)高(gāo)多少(shǎo),日(rì)常(cháng)使用隻(zhī)需(xū)考(kǎo)慮少(shǎo)數幾個關鍵參(cān)數。

為什麼 EMCCD 看(kàn)起(qǐ)來很(hěn)復(fù)雜,有效使(shǐ)用(yòng)它們實際上需(xū)要(yào)什麼?

人們感(gǎn)知(zhī)到的EMCCD相機的(dí)復雜性,大多源於整個成(chéng)像係統(tǒng)以(yǐ)及(jí)相機參(cān)數在(zài)采集軟件(jiàn)中的實(shí)現方(fāng)式,而非(fēi)相機(jī)技(jì)術(shù)本身(shēn)。需要理(lǐ)解的主要參數(shù)是電磁(cí)增益,隻需(xū)將其設置為合適(shì)的(dí)水平即可。

一般來(lái)說(shuō),EM增益應設置(zhì)為(wéi)讀出噪(zào)聲的(dí)四到五倍(bèi)左右,對於大多(duō)數(shù)熒光顯微(wēi)鏡應用(yòng)而(ér)言(yán),通(tōng)常(cháng)對應於250到400之間(jiān)的值。EM增益設置(zhì)好(hǎo)後,即(jí)可調整曝光時(shí)間(jiān)以(yǐ)獲得(dé)所需(xū)的(dí)圖像質量(liáng)。

如果(guǒ)電磁增益過低(dī),信(xìn)號強度將不(bù)足以(yǐ)遠(yuǎn)高(gāo)於噪聲(shēng)基底(dǐ),從(cóng)而降低圖像質量(liáng)和(hé)檢測效(xiào)率。選(xuǎn)擇高於實(shí)際(jì)需要(yào)的電(diàn)磁增(zēng)益(yì)會降低(dī)動(dòng)態(tài)範圍,但不(bù)會損壞傳感器。

如何進(jìn)一步簡(jiǎn)化EMCCD的設置?

牛津(jīn)儀(yí)器(qì)公司的 OptAcquire 功(gōng)能(néng)可(kě)以(yǐ)根據應用自動配置多(duō)個(gè) EMCCD 參(cān)數,例如優(yōu)化設(shè)置以獲得(dé)最大速(sù)度或最高靈(líng)敏(mǐn)度。

▌9.EMCCD攝像機可(kě)以作為(wéi)兩台攝(shè)像機使用。

不(bù)同(tóng)的成像(xiàng)方式對(duì)探測器(qì)性能的(dí)要(yào)求截(jié)然(rán)不同。基(jī)於熒光的(dí)成(chéng)像(xiàng)通(tōng)常隻需(xū)要50-500毫(háo)秒的(dí)短(duǎn)曝(pù)光(guāng)時(shí)間,而基(jī)於發(fā)光(guāng)的(dí)成像則需要從(cóng)幾(jī)秒(miǎo)到(dào)幾(jī)分鐘(zhōng)不等的(dí)較(jiào)長(cháng)信號(hào)積分(fēn)時間。這些截然(rán)不同的(dí)要求通常意味著(zhuó)需(xū)要針(zhēn)對不同(tóng)的(dí)應用使用(yòng)不(bù)同的相(xiāng)機。

sCMOS相(xiāng)機(jī)針(zhēn)對靈(líng)敏度和(hé)高(gāo)速成(chéng)像(xiàng)進(jìn)行(háng)了(liǎo)優化,因(yīn)此(cǐ)非(fēi)常適合短(duǎn)曝光成像。然而,即使是(shì)像Sona-6 Extreme這(zhè)樣(yàng)采(cǎi)用深(shēn)度(dù)冷(lěng)卻(què)技術的(dí)型號,熱噪聲(shēng)也會將(jiāng)曝光時(shí)間(jiān)限(xiàn)製(zhì)在10到20秒(miǎo)左(zuǒ)右。

相(xiāng)比(bǐ)之(zhī)下,iXon Ultra EMCCD 等(děng) EMCCD 相(xiāng)機可(kě)以(yǐ)配置為兩種不同(tóng)的(dí)工(gōng)作(zuò)模(mó)式。對於快速(sù)熒光(guāng)成(chéng)像,它提(tí)供高速(sù)讀出(chū)和 EM 增益,從而在短曝光(guāng)時間(jiān)內最大(dà)限度地(dì)提(tí)高靈敏度(dù)。對於(yú)長時(shí)間曝光實(shí)驗(yàn),該相機(jī)可(kě)以(yǐ)工(gōng)作在慢(màn)掃(sǎo)描 CCD 模式(shì)下,結(jié)合深度冷(lěng)卻(què)技(jì)術,可最(zuì)大(dà)限度(dù)地降低熱噪聲,並在發光實(shí)驗(yàn)中(zhōng)實(shí)現(xiàn)最佳性能(néng)。

因此,iXon Ultra 具(jù)備“二合一相機(jī)”的(dí)靈(líng)活(huó)性(xìng),既可(kě)用(yòng)於快速(sù)成像,也(yě)可用於慢(màn)速,長(cháng)時間(jiān)曝(pù)光實(shí)驗。

所(suǒ)有(yǒu)EMCCD攝像機都可以(yǐ)在(zài)CCD模(mó)式下運行(háng)嗎(má)?

不可(kě)以。雖(suī)然(rán)任(rèn)何EMCCD的電子倍增(zēng)增益都(dū)可(kě)以設置(zhì)為(wéi)1(EM增益=1),但(dàn)這並(bìng)不意(yì)味著所有(yǒu)EMCCD都(dū)適合(hé)作為傳(chuán)統CCD使(shǐ)用。CCD模(mó)式通(tōng)常(cháng)需要傳感器設(shè)計(jì)中配(pèi)備一(yī)個獨(dú)立的傳(chuán)統輸(shū)出放(fàng)大(dà)器來旁路EM增(zēng)益寄存(cún)器(qì),因為(wéi)在較長時間尺度(dù)下,EM增益寄存(cún)器可(kě)能(néng)會(huì)引(yǐn)入(rù)額外(wài)的(dí)噪(zào)聲源。因(yīn)此(cǐ),隻有(yǒu)專(zhuān)為長時(shí)間曝(pù)光應用(yòng)而(ér)設(shè)計的(dí)EMCCD才(cái)能提供(gōng)真(zhēn)正的(dí)CCD模(mó)式性能。

iXon Ultra EMCCD 包(bāo)含一個專用的 CCD 模式,非(fēi)常適(shì)合長(cháng)時(shí)間曝光成像。它(tā)還配(pèi)備了(liǎo)機械快門,有利於(yú)控(kòng)製到(dào)達(dá)傳感器的光綫,並實現(xiàn)精(jīng)確(què)的背景扣除。其他型號不(bù)具備(bèi)此(cǐ)功(gōng)能(néng)。

請(qǐng)注(zhù)意,iXon Life EMCCD 不包(bāo)含(hán) CCD 模(mó)式或機械快門,因為(wéi)該產品係(xì)列專(zhuān)門針對需要 EMCCD 操(cāo)作的熒光顯微鏡應用進(jìn)行了優化(huà)。

▌10.EMCCD技術不斷發展(zhǎn)和(hé)改(gǎi)進。

EMCCD相機(jī)有(yǒu)時(shí)被認為(wéi)是一種成熟甚至過(guò)時(shí)的(dí)技(jì)術。但實(shí)際上,EMCCD仍然(rán)是一(yī)種(zhǒng)積(jī)極發展的探測器技術(shù),其性能,易用性以及(jí)針對需(xū)要(yào)很高靈敏度測量的應(yīng)用優(yōu)化都在不(bù)斷改(gǎi)進(jìn)。

EMCCD性能的哪些方麵仍(réng)需改(gǎi)進?

隨(suí)著(zhuó)時(shí)間(jiān)的推移,EMCCD 的發展(zhǎn)重點一(yī)直放在優化關鍵參數(shù)上(shàng),例(lì)如靈(líng)敏度,速(sù)度,穩(wěn)定(dìng)性,光譜響(xiǎng)應(yīng)和易用性。iXon 897 就是這(zhè)一(yī)持(chí)續演(yǎn)進的(dí)鮮明(míng)例證,它是全球(qiú)安裝(zhuāng)量最大的 EMCCD 相機。盡(jìn)管相機(jī)名稱基本(běn)保(bǎo)持不變,但(dàn)歷(lì)次(cì)更新不斷(duàn)提升(shēng)了(liǎo)讀(dú)取(qǔ)速(sù)度(dù),靈敏(mǐn)度和圖像(xiàng)質(zhì)量,而且這種優化仍(réng)在(zài)繼續。

近期發展如(rú)何(hé)拓(tuò)展了EMCCD的(dí)應(yīng)用?

iXon Life係列產品將EMCCD的成本降(jiàng)低(dī)到(dào)接近背照(zhào)式sCMOS探測(cè)器(qì)的水平(píng),代表著生(shēng)命科(kē)學(xué)市場的(dí)一項重大進(jìn)步(bù)。這(zhè)使得更(gēng)多用(yòng)戶(hù)和(hé)實驗(yàn)室能(néng)夠(gòu)使用(yòng)EMCCD技(jì)術。

最近(jìn)推(tuī)出(chū)的 iXon Ultra Blue EMCCD 在(zài)光譜的藍色區(qū)域實(shí)現(xiàn)了(liǎo)檢測效(xiào)率,滿足了離子阱(jǐng)量(liáng)子計算(suàn)等應(yīng)用的新(xīn)興(xīng)需求(qiú)。

這些發展共同凸(tū)顯了(liǎo)一個(gè)關(guān)鍵點:EMCCD 技術(shù)隨著科(kē)學需(xū)求的不斷(duàn)發(fā)展(zhǎn)而持續(xù)進步(bù),並且(qiě)對於(yú)對靈敏度(dù)和光譜(pǔ)性能要(yào)求很(hěn)高的應用(yòng)仍然(rán)具有很高(gāo)的相關性(xìng)。

 ▲iXon Life 和(hé) iXon Ultra Blue EMCCD 相(xiāng)機係列,旨在推(tuī)進(jìn) EMCCD 在(zài)各個(gè)研(yán)究(jiū)領域(yù)的(dí)應用(yòng)。

*本篇(piān)技術應(yīng)用原文(wén)出自(zì)牛津(jīn)儀(yí)器科(kē)技(jì)(上(shàng)海(hǎi))有限(xiàn)公司。

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