我能看見(見迪)!顯微鏡用CCD和CMOS相機

兩種不同的傳感器通常用於顯微鏡相機:電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS或sCMOS)。盡管這兩種傳感器之間有許多相似之處，但它們工作方式的差異會對圖像捕獲時間和信噪比產生影響。讓我們依次看一下這些問題。

六十年代的記憶

帶有CCD探測器的照相機仍然是顯微鏡中應用最廣泛的。這些都源於1969年AT&T實驗室的計算機內存研究。CCD探測器由矽襯底上的二維光傳感器陣列組成。光活性區(電容器)捕獲並存儲光信息為與光強度成正比的電荷。在CCD相機中，圖像的檢測、數字化和重建幾乎是同時進行的。

全局視角

CCD相機通常在“全局快門”模式下工作，這意味著整個電容器陣列同時曝光。雖然這對不斷移動和變化的圖像有好處，但主要缺點在於幀速率。當圖像曝光完成時，每個單獨的像素被傳輸到單個模數轉換器-將像素值轉換為數字值。因此，需要從圖像中傳輸的像素越多，相機的幀速率就越慢。

將信號相乘

2000年，安多科技公司開發了電子倍增電荷耦合器件(EMCCD)。帶有EMCCD探測器的相機能夠使用放大器檢測單光子事件，該放大器能夠在不增加噪聲的情況下將微弱信號倍增。它們的快速速度和低信噪比使EMCCD探測器特別適合熒光顯微鏡。

CMOS探測器也是在60年代後期發展起來的。CMOS相機利用許多A/D轉換器-每列像素一個，可以總計數千個轉換器。在CMOS相機中，工作負載由大量a /D轉換器共享，而不是通過單個a /D轉換器傳輸每個像素。你也可能會遇到“sCMOS”或“科學”CMOS相機。這些修改，以提供更快的幀率與較低的信噪比相結合。

隨遇而安

CMOS相機可以在全局快門模式下工作，然而，A/D轉換器陣列也可以在“滾動快門”模式下工作。這意味著一旦一行被轉換成數字輸出，那麼每一行和a /D轉換器就能夠開始下一幀的曝光。因此，盡管每行的曝光時間保持不變，但它們開始在略有不同的時間曝光，這使得兩幀之間存在重疊。因此，這種模式下的幀率取決於滾動讀出過程完成的速度。反過來，這是由陣列中的行數和A/D轉換器的速度決定的。

考慮結尾

如果你正處於決定你應該為你的顯微鏡研究購買哪台相機的階段，你需要考慮應用程序，以及你想從你的工作中收集什麼圖像和信息。

一般來說，CCD相機更適合較長的曝光時間(長達數小時)。如果你打算做在活的有機體內例如，從Western Blots捕獲圖像，那麼CCD相機將是您的首選。如果您計劃用相機對固定標本進行熒光成像，那麼CCD和CMOS都適合此應用程序。隻要樣品對光漂白不太敏感，就可以增加CCD相機的曝光時間。另外，如果樣品對光敏感，則sCMOS相機結合了低噪聲，高幀率和較短的曝光時間。

活細胞成像對光漂白更敏感，因此您需要考慮捕獲圖像所需的曝光時間和您想要的研究問題。對於這種應用，您應該考慮到sCMOS相機的幀速率比CCD相機快10倍，並且噪聲比CCD相機少近三分之一。

如果預算有限，那麼CCD相機通常比CMOS相機更貴。然而，一分錢一分貨，這意味著更好的圖像質量。

選擇權在你!