隨著傳感器研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，背照式傳感器峰值量子效率(Peak QE)已提升至95%以上，讀出噪聲和暗電流成為弱光條件下相機靈敏度的主要限制因素。電子倍增(EM)技術(shù)是降低讀出噪聲的方法之一，深度制冷技術(shù)則能有效抑制暗電流。
什么是EMCCD相機？
EMCCD即電子倍增CCD，有時也被稱為"片上倍增"CCD，結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)幀轉(zhuǎn)移CCD結(jié)構(gòu)類似，一個是"成像部分"，用于捕捉圖像；另一個是"存儲區(qū)域"，用于在讀取圖像之前存儲圖像。但在讀出寄存器和讀出放大器之間增加了數(shù)百個增益寄存器，作用是實現(xiàn)信號放大。
EMCCD對信號進(jìn)行數(shù)千倍的增益，原本難以與讀出噪聲區(qū)分開的微弱信號能夠被放大到高于讀出噪聲，由于信號增益發(fā)生在讀出之前，實際上降低了相機的讀出噪聲水平，減少讀出噪聲對信號的影響，實現(xiàn)單光子級的靈敏度。即使在相對較低的EM增益設(shè)置下，有效讀出噪聲也能降低到小于1個電子（RMS）。
逐步增加EMCCD增益
單分子的信號進(jìn)入視野并顯著提高信噪比
另外EMCCD在需要較高速率的應(yīng)用也具有優(yōu)勢。傳統(tǒng)的CCD相機讀出噪聲在個位數(shù)范圍內(nèi)（<10e-），是以低于1MHz讀出速度為代價。為實現(xiàn)高速讀出，電荷放大器的帶寬需要盡可能寬，但噪聲會隨之增大。EMCCD則可以避免這一限制，像素讀出速度可達(dá)30MHz，能夠在高速下實現(xiàn)前所未有的靈敏度。
EMCCD的應(yīng)用
由于EMCCD超高的靈敏度與高讀出速度，在物理光電和生命科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如量子糾纏、自適應(yīng)光學(xué)、散斑成像、幸運成像、單分子檢測、超分辨、生物發(fā)光等。
產(chǎn)品推薦
Andor iXon系列EMCCD高端超靈敏科研級相機，具有多種優(yōu)勢，例如單光子靈敏度、高幀率、深度制冷等，廣泛應(yīng)用在生命科學(xué)和物理科學(xué)。
iXon Ultra系列：提供了無與倫比的靈活性和功能性，適用于物理科學(xué)和生命科學(xué)應(yīng)用。
iXon Life系列：專為熒光顯微鏡應(yīng)用而設(shè)計，性能卓越，價格極具競爭力，?非常適合單分子檢測和活細(xì)胞顯微鏡觀察。
產(chǎn)品亮點
超快幀率
擁有業(yè)界領(lǐng)先的垂直轉(zhuǎn)移速度，顯著提升幀率并減少拖尾現(xiàn)象。在ROI或Binning模式下，速度更快。
iXon Ultra897：將像素讀取速度從標(biāo)準(zhǔn)的10MHz超頻至17MHz，幀率提升超過60%，達(dá)到全畫幅56幀/秒。
iXon Ultra888: 時鐘頻率躍升至30MHz！大靶面?zhèn)鞲衅饕材軐崿F(xiàn)視頻級幀率，在裁剪模式下，512x512（ROI）幀率最高可達(dá)93幀每秒！
高QE范圍
iXon系列EMCCD采用背照式傳感器，QE超過90%，提供從UV到NIR的廣泛波長覆蓋。其中新品iXon Ultra Blue在藍(lán)光和近紫外具備極致的靈敏度，非常適合離子阱量子系統(tǒng)成像，尤其是鐿-370nm、鎂-285nm或鍶-422nm等離子。
近紅外優(yōu)化設(shè)計
EXF涂層針對近紅外NIR優(yōu)化，采用邊緣抑制設(shè)計，有效抑制近紅外單色成像時干涉條紋振幅（Etaloning現(xiàn)象，在>750nm波長尤為明顯），提升定量精度。
深度制冷
由于單個熱電子通過EMCCD的增益，即使在短時間曝光時，也會影響相機靈敏度，所以深度制冷至關(guān)重要。iXon最低可冷卻至-100℃，實現(xiàn)極低暗電流。
不同制冷溫度下獲取的圖像
永久真空
Andor開發(fā)永久真空UltraVac工藝，將背照式傳感器密封在真空中，保障制冷性能和QE。
"二合一"EMCCD和CCD模式
iXon Ultra系列具有"二合一"模式，可作為單光子EMCCD或低噪聲傳統(tǒng)CCD運行，用戶可通過軟件自行選擇。
在單光子的應(yīng)用中，選擇EMCCD放大器通常能在較快幀頻條件下獲得更好的信噪比。而在使用較長曝光時間和傳感器緩慢讀出時，CCD放大器通常能獲得更好的信噪比。
