EMCCD камеры для микроскопа 

Несмотря на технологическое совершенствование CCD (приборов с зарядовой связью, ПЗС), направленное на улучшение светосигнальной характеристики матриц и создание камер с высокой чувствительностью, шум считывания по-прежнему остается доминирующим фактором, ограничивающим возможности использования ПЗС.

Шумом считывания называется шум, который имеет место даже при отсутствии светового сигнала на матрице. Величина типичного шума считывания для хороших образцов ПЗС составляет 15-20 электронов. Это значение является критичным, так как при низкой освещенности оно сопоставимо с квантовой эффективностью матрицы. «Обнаружить» сигнал ниже уровня шума считывания матрицы возможно с помощью различных специальных методов или технологий. Наиболее распространенным методом «обнаружения» сигнала, расположенного ниже уровня шума, является метод интеграции заряда. За счет увеличения времени накопления заряда сигнал становится больше, чем шум считывания. Технология электронного умножения в ПЗС, реализована в матрицах EM-CCD.

Принцип работы матрицы EM-CCD

Принцип работы таких матриц заключается в увеличении количества единичных электронов, возникающих в них при низкой освещенности, для достижения высокого значения квантовой эффективности.

Структура EM-CCD схожа со структурой обычного ПЗС с кадровым переносом (Frame Transfer CCD). Накопление зарядов происходит в секции I попеременно в течение формирования нечетного и четного полей. Во время обратного хода после каждого полукадра заряды выводятся в секцию хранения II. Затем секция накопления воспринимает новый объем информации, а из секции хранения заряды выводятся построчно в выходной регистр для считывания. Однако, в отличие от CCD, именно в этой точке EM-CCD имеет регистр умножения, где на каждый электрод подается более высокое напряжение (до 50 В), чем на электроды передачи заряда. Такое напряжение вызывает ионизационный эффект - возникает случайная электронно-дырочная пара. И хотя вероятность ее возникновения крайне низка - не более 1,6% для каждого перехода в регистре умножения, за счет большого числа переходов происходит увеличение числа электронов. Таким образом, умножение сигнала делает шум считывания некритичной величиной, и квантовая эффективность EM-CCD оказывается значительно выше эффективности CCD в спектре 450-750 нм.

Достоинства и недостатки

При всей своей привлекательности технология EM-CCD имеет ряд недостатков, сдерживающих ее распространение. В первую очередь - это цена сенсора. ЕM-CCD матрица стоит на порядок дороже, чем обычная ПЗС. CCD-камера по чувствительности не может соперничать с камерами с матрицей с электронным умножением, и при всей уникальности не обеспечивает необходимого уровня детализации. Кроме того, поддержание постоянного высокого напряжения на электродах регистра умножения сокращает жизненный цикл EM-CCD-матрицы, делая его меньше, чем у обычного ПЗС. Высокое напряжение отражается и на энергопотреблении устройства. Среднее значение мощности потребления EM-CCD-камеры - 18-20 Вт.

Варианты решения:

- iXon3 EMCCD Cameras
Данная линейка камер, в отличии от других гарантирует самую высокую чувствительность, особенно при динамических условиях измерения.

- LucaEM EMCCD Cameras
Данная линейка камер, с высокой чувствительностью и самым маленьким размером пикселя идеально подходит для микроскопии клетки

- Newton EMCCD and CCD Detectors
Универсальная камера, совмещающие как преимущества CCD - матрицы, для съемки низкошумовых изображений, так и возможность использовать электронный умножитель для съемки низкоосвещенных объектов.