隨著(zhù)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。

EMCCD即電子倍增CCD，有時(shí)也被稱(chēng)為"片上倍增"CCD，結構和傳統幀轉移CCD結構類(lèi)似，一個(gè)是"成像部分"，用于捕捉圖像；另一個(gè)是"存儲區域"，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百個(gè)增益寄存器，作用是實(shí)現信號放大。

EMCCD對信號進(jìn)行數千倍的增益，原本難以與讀出噪聲區分開(kāi)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(shí)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(shí)現單光子級的靈敏度。即使在相對較低的EM增益設置下，有效讀出噪聲也能降低到小于1個(gè)電子（RMS）。

逐步增加EMCCD增益
單分子的信號進(jìn)入視野并顯著(zhù)提高信噪比

另外EMCCD在需要較高速率的應用也具有優(yōu)勢。傳統的CCD相機讀出噪聲在個(gè)位數范圍內（<10e-），是以低于1MHz讀出速度為代價(jià)。為實(shí)現高速讀出，電荷放大器的帶寬需要盡可能寬，但噪聲會(huì )隨之增大。EMCCD則可以避免這一限制，像素讀出速度可達30MHz，能夠在高速下實(shí)現前所未有的靈敏度。

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)域應用廣泛，例如量子糾纏、自適應光學(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，廣泛應用在生命科學(xué)和物理科學(xué)。

iXon Ultra系列：提供了無(wú)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)應用。

iXon Life系列：專(zhuān)為熒光顯微鏡應用而設計，性能卓越，價(jià)格極具競爭力，?非常適合單分子檢測和活細胞顯微鏡觀(guān)察。

擁有業(yè)界領(lǐng)先的垂直轉移速度，顯著(zhù)提升幀率并減少拖尾現象。在ROI或Binning模式下，速度更快。
iXon Ultra897：將像素讀取速度從標準的10MHz超頻至17MHz，幀率提升超過(guò)60%，達到全畫(huà)幅56幀/秒。
iXon Ultra888: 時(shí)鐘頻率躍升至30MHz！大靶面傳感器也能實(shí)現視頻級幀率，在裁剪模式下，512x512（ROI）幀率最高可達93幀每秒！

iXon系列EMCCD采用背照式傳感器，QE超過(guò)90%，提供從UV到NIR的廣泛波長(cháng)覆蓋。其中新品iXon Ultra Blue在藍光和近紫外具備極致的靈敏度，非常適合離子阱量子系統成像，尤其是鐿-370nm、鎂-285nm或鍶-422nm等離子。

EXF涂層針對近紅外NIR優(yōu)化，采用邊緣抑制設計，有效抑制近紅外單色成像時(shí)干涉條紋振幅（Etaloning現象，在>750nm波長(cháng)尤為明顯），提升定量精度。

由于單個(gè)熱電子通過(guò)EMCCD的增益，即使在短時(shí)間曝光時(shí)，也會(huì )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(shí)現極低暗電流。

不同制冷溫度下獲取的圖像

Andor開(kāi)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。

iXon Ultra系列具有"二合一"模式，可作為單光子EMCCD或低噪聲傳統CCD運行，用戶(hù)可通過(guò)軟件自行選擇。

在單光子的應用中，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(cháng)曝光時(shí)間和傳感器緩慢讀出時(shí)，CCD放大器通常能獲得更好的信噪比。