用于超快光谱学的sCMOS

科学CMOS (sCMOS)技术的高采集速度、高灵敏度和高动态范围的独特组合已被证明对从天文学到冷原子研究、流动力学(如粒子图像测速)或细胞显微镜的应用具有极大的吸引力。万博电脑网页版登录结合快速门控图像增强技术，它能够快速、高动态范围、纳秒(ns)时间分辨率的等离子体或流动/喷雾/火焰动力学研究。该技术说明提出了一套新的专用的头上光谱模式，用于智能和无缝的光谱和多道数据采集，可用于Andor的Zyla sCMOS和ns时间分辨iStar sCMOS平台。

不对称的装箱

图2 - Andor Solis非对称(光谱学)bin用户界面。

用户可以为给定的感兴趣区域(ROI)在sCMOS传感器上配置垂直和水平分类的任意组合。在通过10-tap或USB3接口传输之前，头部处理提供了易于分析的二进制单光谱或多(多轨)光谱。这种方便、预先的数据管理大大减少了用户通过采集软件处理和处理的数据集大小(见图2)。

在Solis bin /ROI选项卡中，用户可以独立设置传感器上成像频谱的通道(ROI)高度(a)，垂直分类(b)和水平分类(c)参数与实验分辨率最匹配。ROI高度和垂直装箱应设置为相同的值。

注:为了获得表1中总结的最佳光谱率，信号应该在Solis软件界面(d)中勾选的传感器和自动垂直居中选项上垂直居中。

表1 -针对选定的垂直分类roi，使用Zyla 5.5和4.2和iStar sCMOS可实现的光谱率(sps)

扩展位深度模式

这种模式推荐用于使用广泛像素分箱的光谱或成像实验。

Zyla和iStar sCMOS上的标准像素编码设置为12位(低噪声或高井容量)或16位(低噪声和高井容量)，旨在为1x1像素分选保持动态范围。因此，通过相机接口传输的“标准”最大数字值被限制为16位。

在多个像素分箱的情况下，计数的总和超过16位，信号将在16位被数字“封顶”，因此将导致探测器上传入信号中最亮的部分的定量信息丢失。

参照图3，左图显示的是使用Zyla 5.5拍摄的美国空军目标的非装箱图像。在图像上最大的白色方框的十字准星上的单个像素强度约为40000计数(<16位)。右边的图像是在相同的条件下拍摄的，但使用了4x4像素分类，在十字准星16 × 40000计数~ 640000计数(19-20位)的“理论”超像素计数水平。

Zyla和iStar sCMOS的标准传输协议只允许传输较低的16位信息，导致16位超像素人为饱和。

图4显示了使用“标准”16位数据传输(左)和扩展位深度模式(右)的相同4x4像素分类图像。完整的64万计数(19-20位)数据现在可以转移到计算机，因此完整的数据动态范围保留。

注:扩展动态范围模式(32位数据传输)是自动启用的Andor Solis软件时，用户选择' a '的分类模式。由于数据包的大小增加，这种模式的激活可能导致较慢的采集速率。如果超像素的动态范围(由多个像素分类产生)低于16位，则可以手动禁用该选项，以允许访问最快的光谱或成像采集速率。

多轨模式

在检测器上必须同时采集多个光谱的情况下(例如，多路光纤束)，用户可以创建一个或多个单独的采集轨迹，这些轨迹可以通过高度和垂直位置定义(成行)。轨道的位置可以调整以匹配传感器上产生的光模式。

只有在多轨模式下选择的sCMOS图像芯片的部分被传输到计算机。每次采集时，所有选定的轨道都作为单一帧传输。用户最多可以定义256个人的任何身高。每个轨道可以单独设置为1x1装箱或完全垂直装箱。用户不能定义轨道的宽度，无论是单独的还是全局的-轨道宽度等于传感器的全宽度。图6为Andor Solis软件中的多轨设置界面。

在Solis bining /ROI选项卡中，在MultiTrack图像区域选项下，用户可以定义每个单独轨道的起始行和结束行(a);轨道参数必须经过验证才能考虑(b)。轨道可以很容易地添加/删除(c)，用户可以选择是否必须对单个轨道进行垂直分类(d)，以及是否应该应用水平分类(e)。

注意:总ROI高度和位置由轨迹1的起始位置和轨迹N的结束位置决定，其中N为轨迹的个数。表2所示的最快采集速率将在多轨迹模式垂直集中在传感器上时获得。