CCD成像傳感器廣泛應(yīng)用于成像應(yīng)用,其能夠獲得高(空間)分辨率和高靈敏度的量化圖像。高含量篩選(HCS)、基因組測序、FRET / FRAP / TIRF等應(yīng)用使用的就是這種最高性能的成像設(shè)備,其傳感器像素可達百萬,峰值量子效率(QE)接近100%,讀取噪聲下限為2個電子均方根或更少,可以滿足客戶極其靈敏的成像要求。
同時,還有一些關(guān)于弱信號探測的應(yīng)用,包括生物發(fā)光、天文成像和熒光顯微鏡成像等應(yīng)用。這些應(yīng)用不但需要使用高靈敏度的器件,而且需要CCD相機同時具備長積分(曝光)時間探測和Binning模式(芯片上像元電荷合并),以實現(xiàn)弱信號探測。對于這些類型的應(yīng)用,CCD傳感器就必須進行深度冷卻,以減少與暗信號相關(guān)的噪聲成分。
英國Raptor公司是一家總部位于北愛爾蘭的高科技公司,其所設(shè)計制造的深度制冷CCD相機,擁有真空封裝和制冷技術(shù),是目前靈敏的科學(xué)級CCD相機之一。
為什么要冷卻CCD傳感器:
非常顯著的結(jié)果就是提高了相機/成像系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像的質(zhì)量,其原因就是下面這兩個主要效應(yīng)的減少:①每個像素的暗信號;②傳感器陣列內(nèi)噪點(缺陷)的影響。
簡單地比較下面各組圖中的兩幅圖像,我們可以定性地看到冷卻CCD傳感器所產(chǎn)生的圖像質(zhì)量改善:
圖1顯示了冷卻CCD傳感器后圖像質(zhì)量的提高(這兩幅圖像為相機使用相同的鏡頭配置和曝光時間(10秒)所獲得的,只有溫度不同,剖面圖顯示為兩個圖像虛線的位置)。
圖2為10秒曝光下的暗圖像,突出了由于CCD傳感器冷卻而導(dǎo)致的暗信號和噪點的減少,改變的采集參數(shù)是CCD溫度。
圖3是在CCD溫度為-60°C和-90°C時,先進行亮場拍攝后,再關(guān)閉快門進行長時間曝光拍攝的暗圖像。(測試先拍攝一張明亮圖像,其最大信號水平近似等于像素滿阱,緊接著關(guān)閉快門拍攝一張長曝光時間的暗圖像。在拍攝暗圖像時,之前亮場拍攝時勢阱中的殘留電荷會隨時間慢慢釋放,生成殘余圖像。但隨著溫度降低,會抑制殘留電荷的釋放,也就不會出現(xiàn)殘余圖像。所以Raptor的名稱和標(biāo)志在-60°C下拍攝的圖像中清晰可見,而在-90°C的圖像中卻幾乎看不見。)
西安立鼎光電是Raptor公司中國區(qū)的代理商,負責(zé)該公司EMCCD相機、CCD相機、深度制冷短波紅外相機及X射線等產(chǎn)品在中國的市場推廣和技術(shù)支持。以下為Raptor的幾款深度制冷的CCD相機,性能優(yōu)異,可提供樣機測試。
Eagle 42-40 CCD相機
?CCD傳感器真空保護
?高量子效率:QE>90%@ 525nm
?極低的暗電流,可至0.0001e/p/s
?采用E2V背照式傳感器,400萬像素大視場成像
?可進行深度制冷,ΔT > 110℃
Eagle 47-10 CCD相機
?CCD傳感器真空保護
?高量子效率:QE>90%@ 525nm
?極低的暗電流,可至0.0001e/p/s
?采用E2V背照式傳感器,100萬像素大視場成像
?可進行深度制冷,可達-80℃(水冷可達-90℃)
Falcon III EMCCD相機
?EMCCD傳感器真空冷卻
?高量子效率:QE>95%@ 575nm
?極低的暗電流,可至0.001e/p/s@-70℃
?采用背薄型EMCCD傳感器,高達5000x EM增益
?可進行深度制冷,可達-40℃(水冷可達-70℃)