EMCCD解决了第一代单原子成像“看见光子”的问题而sCMOS解决了下一阶段“规模化读取量子信息”的问题。对于冷原子实验而言真正重要的不是选择“参数最好”的相机而是选择与实验系统最匹配的成像解决方案。冷原子相机选型要素1. 选择合适的技术路线极弱光、小视场实验EMCCD仍具优势对于极低光子通量、小视场以及以极限弱光探测为核心需求的实验EMCCD依托电子倍增机制仍然是成熟可靠的技术方案。大规模、高通量实验sCMOS成为主流随着冷原子实验逐步向大规模阵列读出、高通量测量和实时反馈控制发展sCMOS凭借并行架构综合性能优势正成为越来越多实验平台的选择。2. 选择专业科学相机厂商无论采用EMCCD还是sCMOS科学相机最终的定量成像能力不仅取决于传感器本身的性能还依赖于相机厂商在低噪声电路设计、信号处理、系统校准和噪声控制等方面的综合能力。3. 结合实验系统综合评估实验系统的最终性能并非仅由相机决定而是受到光学系统及实验目标等多种因素共同影响。因此科学相机选型需要立足于完整实验链路才能充分发挥整体系统性能优势。冷原子专业成像解决方案国内 Tucsen 依托超低读出噪声信号链路设计、稳定可靠的制冷工艺以及先进的图像处理算法等系统级科学定量成像技术为单原子成像实验构建了丰富的sCMOS产品矩阵可根据光学系统设计、成像视场及实验目标提供更加匹配的探测方案。1. 系统级PRNU/DSNU非均匀性校正针对sCMOS并行架构读出特点鑫图相机建立了系统级非均匀性校正体系。背照式高端机型实现了 DSNU 0.3 e⁻、PRNU 0.3%的高一致性指标有效提升极弱信号场景下的图像一致性与定量测量精度为科研实验的高重复性测量提供可靠支持。DSNU/PRNU 校正前后对比2. 不同实验平台矩阵推荐Aries 16超大像元sCMOS相机采用EMCCD相近的技术架构16μm超大像元低至0.9e-的读出噪声无需binning即可满足典型单原子弱光成像所需的低光子通量探测需求。Aries 16 快速访问告别EMCCD弱光探测新利器-Aries 16 高灵敏度sCMO相机Aries 6510超大靶面sCMOS相机在6.5 μm级BSI sCMOS产品中兼具低读出噪声0.7 e⁻与大靶面3200×3200双重优势。在光晶格、大规模光镊阵列等需要同时分辨数千个格点的场景中其空间分辨率与视场覆盖能力尤为突出。Aries 6510 - 高灵敏高速大靶面sCMOS相机Aries 6504单光子级sCMOS相机读出噪声低至0.43 e⁻ RMS的突破在无需电子倍增的条件下即可达到单光子级灵敏度同时保持了与上一代产品相同2048×2048面阵规格为现有实验平台提供了更高性能且高效的升级路径。高灵敏高速sCMOS相机-Aries 6504参考文献① Picken C J, Legaie R, Pritchard J D. Single atom imaging with an sCMOS camera[J]. Applied Physics Letters, 2017, 111(16).②Wang Y, Zhao L, Hu Z, et al. Quantitative performance evaluation of a back‐illuminated sCMOS camera with 95% QE for super‐resolution localization microscopy[J]. Cytometry Part A, 2017, 91(12): 1175-1183.
