Andor Zyla sCMOS天文相机捕捉月球撞击
来自近地天体(neo)的影响，如流星体、小行星、……
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Marana是Andor最新的高性能sCMOS相机平台，适用于天文学、Bose Einstein缩合、量子光学、高光谱成像、中子断层扫描和快速光谱学等物理科学领域的各万博电脑网页版登录种应用。两种Marana模型的特点4.2像素传感器,95%量子效率(QE)和市场领先真空冷却至-45°C，使Marana最灵敏的背光sCMOS平台可用。安多独特的能力来交付终极的sCMOS灵敏度意味着信号到噪声可以在光线不足的条件下进行优化，非常适合跟踪较小的轨道物体，痕量浓度的光谱检测和离散数原子/离子的BEC荧光检测。更高的灵敏度也意味着曝光时间可以缩短，促进更快的动态过程的帧率测量。
关键是，Marana sCMOS在不到50毫秒的时间内读取出420万像素的高分辨率阵列，同时保持非常低的读取噪声;比类似分辨率的CCD探测器快上百倍。
创新的“双功放”方法扩展动态范围是精确可视化和量化具有极弱和明亮区域的具有挑战性的场景的理想选择，如太阳测量和光谱材料表征。此外，为了实现一流的量化精度在整个动态范围内，安铎实现了增强的头部智能，提供了市场领先的> 99.7%的线性度，是精确测光的理想选择。
4.2 Marana b-11:这种大视野选项利用了独特的抗辉光技术方法，使人能够有效地访问整个2048 x 2048阵列，提供令人印象深刻的32mm传感器对角线，与高达24帧/秒(16位)和48帧/秒(12位)的快速帧率相结合，使相机成为大型天空扫描天文应用的理想选择，如轨道碎片跟踪和近地小行星探测。万博电脑网页版登录它也是密集多光纤高光谱应用的理想选择。万博电脑网页版登录Marana 4.2B-11还提供了QE配置文件的选择，UV增强选项(“BU”)扩展了260nm和400nm之间的特定应用需求的实用性。
新Marana 4.2 b - 6:该高速模型达到74帧/秒(16位)，是最敏感的背光相机，可用于需要快速帧率的成像或光谱应用，如量子气体动力学，快速高分辨率光谱学，高光谱成像和通过x射线或中子射线对样品动力学进行无损成像。万博电脑网页版登录较小的6.5 μm像素更适合在许多基于实验室的光学成像配置中进行分辨率匹配，以及在梯队光谱中。
Marana平台可以很容易地适应自适应光学波前传感。它不仅能够使用roi生成数百帧fps，而且还专门设计了最小化数据传输延迟的架构。此外，Marana的快速帧率可以通过图像或光谱的快速堆叠(积累)来大规模扩展动态范围和有效井深。
| 功能 | 好处 |
| 所有Marana模型 | |
| 高达95% QE和最低噪音 | 光缺乏测量的最大信噪比。探测较小的轨道碎片;BEC荧光。 |
| 真空冷却至-45°C | 非常微弱的信号需要最低的噪声下限和较长的曝光时间:不要受到相机热噪声的限制! |
| 4.2像素 | 高像素分辨率，在扩展的视野中保持图像清晰度 |
| 唯一的真空背光sCMOS | Andor专有的UltraVac™技术保护传感器免受(a) QE退化和(b)水分凝结 |
| 扩展动态范围(EDR)模式 | 在全动态范围内的“一个快照量化”-完美的测光。 |
| 99.7%线性 | 在整个信号范围内，市场领先的定量精度。 |
| 风扇和液冷为标准 | 液冷最大的灵敏度。 |
| 自适应光学器件 | 尽量减少数据收集后的延迟——曝光后立即传输行数据。 |
| Marana 4.2B-11 (11 μm像素) | |
| Anti-Glow技术 | 抑制传感器放大器辉光的影响，允许访问完整的420万像素阵列。 |
| 像素为11 μm，传感器对角线为32 mm | 最大的视场sCMOS，兼容广泛的采集时间。大天空扫描;断层扫描。 |
| 紫外线优化QE选项 | 增强260 - 400 nm之间的紫外线灵敏度。晶圆检查(266 nm)。 |
| 新Marana 4.2B-6 (6.5 μm像素) | |
| 6.5 μm像素 | 较小的像素更适合于某些光学系统，如梯队天体光谱学和冷原子成像。 |
| USB 3.0和CoaXPress连接选项 | USB 3.0提供了灵活性。CoaXPress能够以最高的速度捕获最动态的事件 |
| 低噪音模式 | 以牺牲像素阱深度为代价，进一步降低读噪声下限，同时保持快速帧速率。理想情况下，最高可能的灵敏度是优先考虑的。 |
| 高速模式 | 通过CoaXPress在全帧16位模式下获得高达74帧/秒的高速图像!使用感兴趣的区域进一步提高速度。 |
| 超高速光谱学准备就绪 | 头部垂直像素分箱，理想的动态光谱(高达> 25000光谱/秒)。 |
| 模型 | 4.2 Marana b-11 | 新马拉那4.2B-6 |
| 传感器类型 | 背光科技CMOS | |
| 数组大小 | 2048 (W) x 2048 (H) 420万像素 | |
| 像素大小 | 11 × 11 μm | 6.5 × 6.5 μm |
| 图像区域 | 22.5 mm × 22.5 mm(对角线31.9 mm) | 13.3毫米× 13.3毫米(对角线18.8毫米) |
| 读出模式 | 滚动快门 | |
| 像素读出速率 | 100mhz(高动态范围模式，16位) 200mhz(快速模式，12位) |
310mhz(快速高动态范围模式，16位) 180 MHz(低噪声模式，12位) |
| 量子效率 | 高达95% | |
| 读噪声(e-)中位数 | 1.6 e-(任何读出速率) | 1.6 e-(快速高动态范围模式，16位) 1.2 e-(低噪声模式，12位) |
| 暗电流 风冷(@-25°C) 水/液冷(@ -45°C) |
0.7 e - /像素/秒 0.3 e - /像素/秒 |
0.15 e - /像素/秒 0.10 e - /像素/秒 |
| 线性 | > 99.7% | |
| 光子响应不均匀性(PRNU) | < 0.5%(@半光范围) | |
| 数据范围 | 16位(高动态范围模式) 12位(快速模式) |
16位(快速高动态范围模式) 12位(低噪音模式) |
| 接口 | USB 3.0 | USB 3.0和CoaXPress |
最敏感的背光sCMOS可用
Marana背光式sCMOS相机具有95%的量子效率(QE)和市场领先的真空冷却至-45°C，最大限度地减少噪声。得益于独特的真空设计，Marana热电冷却至-25°C，仅使用内部风扇散热，利用液体辅助冷却将温度降至极具竞争力的-45°C。GS400BSI和GS2020BSI传感器的暗电流是整个系统噪声的重要贡献者，因此有效的冷却变得至关重要。通过空气冷却，Marana的暗电流几乎比最近的物理科学竞争相机低5倍。
拥有最灵敏的背光sCMOS相机在天文学和物理科学领域具有许多实际优势，例如:
防辉光:访问整个传感器阵列
GPixel公司生产的GSense400背光传感器(Marana 4.2B-11型号和一些竞争对手的相机)被广泛认为在传感器边缘有发光问题。这种发光表现为虚假信号，并依赖于曝光。竞争者的做法是:(a)活在光环中;(b)只使用传感器的中间区域;或者(c)固件限制曝光时间为30毫秒，以遏制辉光对实验的影响!无论是哪种方式，这都从根本上限制了一系列应用程序的性能和有用性，无论是通过视野限制还是通过灵敏度限制。万博电脑网页版登录
Andor已经详细研究和描述了这个传感器问题，并开发和实现了一种“抗辉光”技术来抑制传感器辉光对图像的影响。下图显示了带有和不带有防辉光技术的GSense400BSI背光传感器的深色图像——它所产生的差异是明显的，并且使安道能够打开完整的2048 x 2048阵列，同时还允许用户访问长达几秒的曝光时间。
扩展的动态范围和卓越的线性
sCMOS传感器的创新双放大器架构独特地避免了在高增益或低增益放大器之间进行选择的需要，因为信号可以同时通过高增益(低噪声)和低增益(高容量)放大器进行采样。因此，传感器的最低噪声可以与最大井深一起利用，提供最宽的动态范围。对于这种相对较小的像素设计，这使得Marana 4.2B-11的动态范围性能达到53,000:1。
此外，摄像头智能提供了显著的线性优势，在全动态范围内提供无与伦比的定量测量精度。
Marana sCMOS的快速、低噪声读出也是通过快速堆叠(累积)多帧大规模扩展动态范围的理想选择。例如，下图显示了Marana 4.2B-6的动态范围和有效井深作为堆叠(累积)帧数的函数。动态范围为188,280:1，有效阱深度为1650,000电子，只需要30个堆叠帧即可达到。在最大帧速率下，这个累积帧数只需要0.4秒就可以获得，达到> 2 fps。这种能力对于跨越成像和光谱表征的一系列挑战是重要的。
快速帧速率
Marana 4.2B-6和Marana 4.2B-11中的sCMOS传感器具有高度并行读出架构，促进高数据读出速率，因此具有快速帧速率。所有列都有自己的放大器和模数转换器(ADC)，这意味着所有列都是并行读出的。感兴趣区域(ROI)可以用于进一步提高帧率。
Marana 4.2-6提供了74帧/秒(全阵列)的快速帧速率能力，同时保持完整的16位数据范围，使其成为动态应用的理想选择，同时避免运动涂抹，如量子气体(例如BEC)动力学或高光谱成像。万博电脑网页版登录
Marana 4.2-11结合了快速帧率和扩展视场，是离子天文学应用的理想选择，如空间碎片和近地天体跟踪，脉冲星成像，太阳偏振测量和幸运成像/散斑干涉测量。万博电脑网页版登录
Marana 4.2B-11架构提供16位和12位模式。12位的选择是为了将帧率加速2倍，同时牺牲了较宽的动态范围，有助于成像仅在低光下的快速现象，例如在荧光冷原子的离散数上遵循BEC动力学。
| 最大帧率(fps) | Marana 4.2 b | |
| ROI尺寸(宽×高) | 16位 | 12位 |
| 2048 x 2048 | 24 | 48 |
| 1608 x 1608 | 30. | 61 |
| 1410 x 1410 | 35 | 69 |
| 1200 × 1200 | 41 | 81 |
| 1024 * 1024 | 48 | 95 |
| 512 * 512 | 95 | 190 |
| 256 * 256 | 190 | 378 |
| 128 x 128 | 378 | 750 |
| 2048 x 8 | 5415 | 9747 |
| 1200 x 8 | 5415 | 9747 |
滚动快门和模拟全局快门
两种Marana模型都使用了卷帘曝光机制。滚动快门本质上意味着当读出的“波”扫过传感器时，阵列的不同行在不同的时间被曝光，底部的一行开始曝光大约比传感器远端边缘的行早21毫秒。这种模式具有最低的读出噪声和最快的帧速率。卷帘快门只有在拍摄相对较大、快速移动的物体时才会出现问题。然后，除了运动模糊的风险，可以影响任何成像条件下的运动速率是时间采样不足，还有一个额外的可能性，卷帘门空间失真。然而，当相对较小的对象以帧率临时过采样的速度移动时，失真不太可能发生，这实际上描述了绝大多数用例。
卷帘快门的另一个潜在缺点是，曝光图像的不同区域不会与其他区域在时间上精确相关，这对于某些应用程序来说是必不可少的。万博电脑网页版登录例如，如果一个细胞被电刺激，测量钙火花相对于刺激事件的开始是很重要的，那么卷帘门不应该使用。在这种情况下，需要一个真正的全局快门模式，可在Zyla 5.5而且Neo 5.5sCMOS相机。
多种光学安装选项
Marana 4.2B-11默认配备标准f挂载光学耦合器，然而，用户可以很容易地将相机转换为c挂载镜头，只需在订购时选择这个额外的光学挂载附件。C-mount可用于裁剪尺寸达1400 x 1400的子阵列，产生22mm的传感器对角线。
对于各种专业的望远镜配置，Marana 4.2B-11前端可以直接安装，提供f / 0.7 #72°锥角。通过参与安多的客户特殊要求(CSR)服务，自定义安装面板可根据您的特定光学需求量身定制。
同样地，虽然Marana 4.2B-6的小视场是原生c挂载的，但可以订购一个f挂载附件来转换相机使用f挂载镜头，例如访问较低的f#输入。
快速光谱模式
Marana 4.2B-6和Marana 4.2B-11可以很容易地适应快速光谱的需要，产生大于25K光谱/秒。这样的光谱速率是理想的快速反应动力学在亚毫秒停止流动的时间尺度。快速光谱动力学能力也可用于“伪门控”时间分辨功能，其中快速系列的第一系列光谱可以被丢弃，以“门控”初始激发激光脉冲的影响。
摄像机上FPGA实时不对称像素分仓可实现优化的光学匹配和最大的光子收集，而互补的32位位深度可实现非常高的分仓有效阱深度，非常适合快速瞬变吸收测量。
伪噪声滤波器
Andor公司的Marana sCMOS相机配备了内置FPGA滤波器，可实时工作，以降低高噪声像素的发生频率。这个实时过滤器可以校正图像中可能出现的虚假“盐和胡椒”噪声峰值的像素。
这种噪声像素的出现类似于EMCCD相机中的时钟诱导电荷(CIC)噪声峰值的情况，因为这是由于我们已经显著降低了传感器大部分的噪声，剩余的一小部分伪高噪声像素可能会成为美学问题。该滤波器动态识别这些高噪声像素，并将其替换为相邻像素的均值。
FPGA的时间戳
Marana平台可以为每张图像生成精确到25纳秒的时间戳。当精确的帧时间知识影响时间动态分析时，准确的时间戳非常重要。这对于需要考虑计算机和接口延迟的快速事件尤其重要，例如脉冲星研究。
灵活的像素分组
Marana模型具有相机上灵活的像素分组，用户可定义为1像素粒度。更大的分箱灵活性对于一些光子匮乏的应用是有用的，在这些应用中，为了增强每像素的光子收集面积，可以牺牲分辨率-例如极低光发光实验。万博电脑网页版登录
GPU表达
创建了Andor GPU Express库，以简化和优化从相机到支持cuda的NVidia图形处理单元(GPU)卡的数据传输，以促进加速GPU处理，作为采集管道的一部分。GPU Express与SDK3轻松集成Andor sCMOS相机，为管理高带宽数据流的挑战提供用户友好但功能强大的解决方案;理想的数据密集型应用，如轻片显微镜，超分辨率显微镜万博电脑网页版登录和自适应光学。
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