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HAMAMATSU 濱松 C15550-22UP ORCA-Quest 2 qCMOS 相機(jī)
它具有開(kāi)創(chuàng)性的概念和****的性能。
自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，濱松光子學(xué)株式會(huì)社一直利用其獨(dú)特的相機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)高靈敏度、低噪聲相機(jī)，并始終為前沿科學(xué)和技術(shù)研究的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。ORCA-Quest 是一款采用 qCMOS 圖像傳感器的相機(jī)，而該傳感器采用我們獨(dú)特的設(shè)計(jì)技術(shù)和*新的制造技術(shù)開(kāi)發(fā)。它也是****款通過(guò)光子數(shù)解析實(shí)現(xiàn)**定量成像的相機(jī)。
ORCA-Quest 2 是一款新的 qCMOS 相機(jī)，是 ORCA-Quest 的后續(xù)產(chǎn)品，具有多項(xiàng)進(jìn)一步的進(jìn)步，例如在極低噪聲掃描模式下讀出速度更快，紫外區(qū)域靈敏度更高。
由 ORCA-Quest 演化而來(lái)
更快的超靜音掃描模式
ORCA-Quest 憑借超靜音掃描模式下的超低噪聲特性達(dá)到了實(shí)現(xiàn)光子數(shù)解析的水平。然而，這種可用性對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)是有限的，因?yàn)橹挥挟?dāng)相機(jī)以每秒 5 幀（全分辨率）的速度運(yùn)行時(shí)，才能獲得超低噪聲。
ORCA-Quest 2 通過(guò)優(yōu)化傳感器運(yùn)行，將幀速率提高了 5 倍，并具有類(lèi)似的超低噪聲特性。現(xiàn)在大多數(shù)用戶(hù)都可以使用光子數(shù)解析功能！
UV QE 改進(jìn)
與大多數(shù)傳統(tǒng)的科學(xué)相機(jī)相比，ORCA-Quest 在 280 nm-400 nm 紫外區(qū)域具有較高的量子效率 (QE)。
受市場(chǎng)需求的啟發(fā)，ORCA-Quest 2 通過(guò)優(yōu)化傳感器窗口的抗反射膜，實(shí)現(xiàn)了更高的 UV QE，而可見(jiàn)光和近紅外波長(zhǎng)范圍沒(méi)有變化。QE 的改進(jìn)擴(kuò)大了 ORCA-Quest 系列在俘獲離子量子實(shí)驗(yàn)等多種用途中的通用性。
原始數(shù)據(jù)輸出
該功能允許您應(yīng)用任何算法來(lái)估計(jì)原始數(shù)字信號(hào)的光電子數(shù)量。
更快的邊緣觸發(fā)模式
新的邊緣觸發(fā)模式使您能夠在卷簾快門(mén)讀出時(shí)輸入外部觸發(fā)信號(hào)并開(kāi)始曝光，從而獲得更快的幀速率。
四大關(guān)鍵功能
1. 極低噪聲性能
為了檢測(cè)具有高信噪比的弱光，ORCA-Quest 2 針對(duì)傳感器從結(jié)構(gòu)到電子元件的各個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。相機(jī)開(kāi)發(fā)以及定制傳感器開(kāi)發(fā)都采用*新的 CMOS 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 0.30 電子的極低噪聲性能。
平均每像素 1 個(gè)光子的圖像（偽彩色）比較
曝光時(shí)間：200 ms LUT：*小值至*大值 比較面積：512 像素 × 512 像素
2. 實(shí)現(xiàn)光子數(shù)解析 (PNR) 輸出
光是許多光子的集合。光子在傳感器上轉(zhuǎn)化為電子，這些電子被稱(chēng)為光電子?！肮庾訑?shù)解析*”是一種通過(guò)對(duì)光電子計(jì)數(shù)來(lái)**測(cè)量光的方法。為了計(jì)算這些光電子，相機(jī)噪聲必須足夠小于光電子信號(hào)量。傳統(tǒng)的 sCMOS 相機(jī)可實(shí)現(xiàn)較小的讀出噪聲，但仍大于光電子信號(hào)，因此難以計(jì)算光電子。ORCA-Quest 2 采用先進(jìn)的相機(jī)技術(shù)，可對(duì)光電子進(jìn)行計(jì)數(shù)，并提供 0.27 電子 rms（@Ultra 安靜掃描）的超低讀出噪聲、溫度和時(shí)間穩(wěn)定性、單個(gè)校準(zhǔn)以及每個(gè)像素值的實(shí)時(shí)校正。
*光子數(shù)解析是**的，與光子計(jì)數(shù)有很大不同（更**地說(shuō)，該方法解析光子的數(shù)量。然而，由于單光子計(jì)數(shù)代替單光電子計(jì)數(shù)已用于該領(lǐng)域的可比較方法，因此我們將使用術(shù)語(yǔ)“光子數(shù)解析”）。
光電子概率分布的模擬數(shù)據(jù)（每個(gè)像素生成的光電子的平均數(shù)量：2 個(gè)電子）
高 QE 對(duì)于檢測(cè)光子的高效性至關(guān)重要，并且通過(guò)背照式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的背照式傳感器中，由于沒(méi)有像素分離，像素之間會(huì)發(fā)生串?dāng)_，分辨率通常低于前照式傳感器。ORCA-Quest 2 qCMOS 的傳感器具有用于實(shí)現(xiàn)高量子效率的背照式結(jié)構(gòu)，以及用于減少串?dāng)_的一對(duì)一像素的溝槽結(jié)構(gòu)。
什么是溝槽結(jié)構(gòu)？
MTF 測(cè)量結(jié)果
調(diào)制傳遞函數(shù) (MTF) 是一種分辨率評(píng)估。它是表明物體對(duì)比度能夠被**再現(xiàn)的程度的值。
4. 實(shí)現(xiàn)大量像素和快速讀出
ORCA-Quest 2 以 940 萬(wàn)像素 (4096 (H) × 2304 (V)) 實(shí)現(xiàn)超低噪聲。與 Gen Ⅱ sCMOS 和 EM-CCD 相機(jī)等傳統(tǒng)科學(xué)相機(jī)相比，ORCA-Quest 能夠捕獲更多對(duì)象。
此外，ORCA-Quest 2 的讀出速度表現(xiàn)優(yōu)異。這里，我們指的是“數(shù)據(jù)率（像素?cái)?shù) × 幀速率）”，它表示相機(jī)在 1 秒內(nèi)讀取多少像素，以便比較各種科學(xué)相機(jī)。與傳統(tǒng)的 sCMOS 相機(jī)相比，帶標(biāo)準(zhǔn)掃描功能的 ORCA-Quest 2 即使在較低的讀出噪聲下也能實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)率。此外，具有超靜音掃描功能的 ORCA-Quest 2 實(shí)現(xiàn)了光子數(shù)解析成像，其數(shù)據(jù)率比 EM-CCD 相機(jī)的單光子計(jì)數(shù)成像快了 10 倍。
像素比較
數(shù)據(jù)率比較
白皮書(shū)
成像技術(shù)的發(fā)展與新的科學(xué)成就直接相關(guān)?？茖W(xué)成像已將許多實(shí)驗(yàn)從依靠主觀記錄轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽陀^記錄、可重復(fù)和可量化的方法。如果沒(méi)有合適的圖像傳感器，就不可能實(shí)現(xiàn)要求苛刻且**價(jià)值的技術(shù)，例如基于單分子的方法。新穎的量化 CMOS (qCMOS) 技術(shù)終于達(dá)到了物理極限：可靠量化每個(gè)像素內(nèi)的光子數(shù)，消除了技術(shù)對(duì)“沮喪三角”（分辨率、靈敏度、速度）的影響。本白皮書(shū)討論了作為 qCMOS 相機(jī)核心的新型圖像傳感器技術(shù)。主題包括半導(dǎo)體圖像傳感器、定量半導(dǎo)體圖像傳感器的*新方法、qCMOS 圖像傳感器以及光子數(shù)解析的挑戰(zhàn)。
請(qǐng)?jiān)谙路降陌灼?shū)中查看詳細(xì)信息。
我們正處于 CMOS 和科學(xué)成像技術(shù)的新時(shí)代來(lái)臨之際。為了充分了解為什么我們推出采用光子數(shù)解析技術(shù)的全新 ORCA-Quest 定量 CMOS (qCMOS) 相機(jī)是一項(xiàng)工程壯舉，它能夠?yàn)樯飳W(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)和量子學(xué)研究的新發(fā)現(xiàn)道路提供助力，我們邀請(qǐng)您觀看由 Peter Seitz 博士主持的發(fā)布日網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)。Seitz 博士將簡(jiǎn)要回顧半導(dǎo)體圖像傳感器的發(fā)展歷程和傳感器設(shè)計(jì)原理，并展示如何將光子和相機(jī)噪聲原理與半導(dǎo)體制造的進(jìn)步相結(jié)合，*終實(shí)現(xiàn)世界上**個(gè) qCMOS 技術(shù)。
自 2021 年 5 月 19 日起，Laurin Publishing Company, Inc. 是視頻制作人和所有者。
相機(jī)文章
qCMOS 相機(jī)與 EM-CCD 相機(jī) – 光子計(jì)數(shù)相機(jī)的性能比較
qCMOS 相機(jī)定位為超靈敏相機(jī)，由于其噪音極低，可提供**的定量成像。因此，在比較 qCMOS 和 EM-CCD 相機(jī)時(shí)，需要判斷哪種相機(jī)*適合您的用途。
本文旨在比較 qCMOS 和 EM-CCD 相機(jī)，以幫助您選擇*適合您用途的相機(jī)。
用途
量子技術(shù)
中性原子，離子阱
中性原子和離子在陣列中逐個(gè)排列，用作量子計(jì)算的量子位。量子位狀態(tài)可以通過(guò)觀察它們各自散發(fā)的熒光來(lái)確定。熒光測(cè)量需要在短時(shí)間內(nèi)完成，還需要具有極低噪聲和很高速度的光電檢測(cè)器。ORCA-Quest 2 既可以對(duì)整個(gè)量子位陣列進(jìn)行診斷，也可以對(duì)每個(gè)量子位進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，具有極低的噪聲特性和快速讀出能力。此外，QE 覆蓋主要離子和原子物質(zhì)的廣泛波長(zhǎng)范圍。
使用 ORCA-Quest 對(duì) Rb 原子陣列進(jìn)行熒光成像
數(shù)據(jù)提供：大阪大學(xué)山本隆教授和小林俊輝助理教授
量子光學(xué)
量子光學(xué)使用單光子源來(lái)利用單光子的量子特性。量子光學(xué)研究還使用單光子計(jì)數(shù)探測(cè)器，并且現(xiàn)在還出現(xiàn)了使用光子數(shù)解析檢測(cè)器以區(qū)分進(jìn)入檢測(cè)器的光子數(shù)的新興需求。相機(jī)技術(shù)的新概念，光子計(jì)數(shù)相機(jī)，預(yù)計(jì)將在該領(lǐng)域獲得新的發(fā)現(xiàn)。
使用 ORCA-Quest 進(jìn)行量子成像的實(shí)驗(yàn)設(shè)置
使用 ORCA-Quest 進(jìn)行量子成像的圖像
數(shù)據(jù)提供：格拉斯哥大學(xué) Miles Padgett
生命科學(xué)
超分辨率顯微鏡
超分辨率顯微鏡是指獲得空間分辨率高于衍射極限的顯微鏡圖像的一系列方法。超分辨率顯微鏡需要配備兼具極低噪聲和小像素尺寸，從而產(chǎn)生更高分辨率的科學(xué)相機(jī)。
ORCA-Quest 生成的超高分辨率圖像
qCMOS 相機(jī) / 4.6 μm 像素尺寸
ORCA-Fusion 生成的超高分辨率圖像
Gen III sCMOS 相機(jī)/6.5 μm 像素尺寸
使用 ORCA-Quest 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置
由 Visitech International 的 Steven Coleman 提供，該圖像采用 VT-iSIM 這種高速超分辨率活細(xì)胞成像系統(tǒng)生成。
生物發(fā)光
與傳統(tǒng)熒光顯微鏡相比，生物發(fā)光顯微鏡具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)（例如不需要激發(fā)光），因而備受關(guān)注。生物發(fā)光的主要缺點(diǎn)是其非常低的光強(qiáng)度，這會(huì)導(dǎo)致曝光時(shí)間長(zhǎng)、圖像質(zhì)量低。生物發(fā)光研究即使在長(zhǎng)時(shí)間曝光時(shí)也需要高靈敏度相機(jī)。
NanoLuc 融合蛋白質(zhì) ARRB2 和 Venus 融合蛋白質(zhì) V2R 位于附近，即將發(fā)生 BRET。
視場(chǎng)整體圖像（物鏡：20× / 曝光時(shí)間：30 秒 / 像素合并：4×4）
顯微鏡系統(tǒng)的外觀
數(shù)據(jù)提供：東北大學(xué)分子和細(xì)胞生物化學(xué)研究生院柳川正隆博士
植物中的延遲熒光
植物會(huì)釋放極小一部分光能量，在一段時(shí)間內(nèi)作為光進(jìn)行光合作用。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為延遲熒光。通過(guò)檢測(cè)這種微弱光，可以觀察化學(xué)物質(zhì)、病原體、環(huán)境和其他應(yīng)激源對(duì)植物的影響。
觀賞植物的延遲熒光（在激發(fā)光淬滅 10 秒后曝光 10 秒）
天文學(xué)
幸運(yùn)成像
當(dāng)從地面觀察星星時(shí)，由于大氣湍流，星星的圖像可能模糊，因此大大降低捕獲清晰圖像的能力。但是，由于曝光時(shí)間短且大氣條件適宜，有時(shí)可以拍攝到清晰的圖像。因此，幸運(yùn)成像是一種獲取大量圖像并在對(duì)齊時(shí)僅整合*清晰的圖像的方法。
Orion Nebula（帶 3 個(gè)波長(zhǎng)濾光片的彩圖像）
成像裝置
自適應(yīng)光學(xué)
通過(guò)自適應(yīng)光學(xué)方法，系統(tǒng)可立即校正受大氣波動(dòng)干擾的入射光的波前。為了執(zhí)行實(shí)時(shí)和高精度的波前校正，相機(jī)必需以高速和高空間分辨率獲取圖像。此外，由于波前校正是在測(cè)量激光導(dǎo)星的極暗狀態(tài)下執(zhí)行的，因此相機(jī)還需要具備高靈敏度。
通過(guò)自適應(yīng)光學(xué)進(jìn)行波前校正
自適應(yīng)光學(xué)比較＊
*數(shù)據(jù)提供：京都大學(xué)天文系山本廣大博士
詳細(xì)參數(shù)
*1：僅正常區(qū)域讀出模式
*2：PNR 模式和 Raw 模式可以通過(guò) DCAM 配置器切換。默認(rèn)選擇 PNR 模式。
*3：水量為 0.46 L/m。
*4：根據(jù)超靜音掃描中*大阱容與讀出噪聲的比值計(jì)算
*5：另提供 F 型接口 (C15550-22UP01) 產(chǎn)品。 如有興趣，請(qǐng)聯(lián)系您當(dāng)?shù)氐臑I松代表或經(jīng)銷(xiāo)商。F 型接口結(jié)構(gòu)導(dǎo)致漏光，可能會(huì)影響測(cè)量，尤其是在曝光時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)。
聯(lián)系電話(huà)：0755-83317701 0755-84670052
手機(jī)/微信：13246646513 13682357549
QQ：564600083 672776553
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