Caméra EMCCD EM N2

L'EMCCD personnalisable

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SURVOL

Grâce à un système de refroidissement à l’azote liquide, la caméra EM N2 génère notablement moins d’injection de charge (CIC) et de bruit thermique que toute autre caméra EMCCD. En d’autres termes, la caméra EM N2 fournit le plus haut rendement signal-sur-bruit (RSB) pour des applications d’imagerie à faible flux.

La caméra EM N2 prend en charge les trois formats standard de détecteur EMCCD (128 × 128, 512 × 512 et 1024 × 1024) et peut faire l’objet d’une conception sur mesure selon des exigences spécifiques. Aussi, le détecteur EMCCD peut être refroidi jusqu’à – 110 °C afin de satisfaire les applications qui nécessitent un très faible bruit thermique, en particulier pendant de longues expositions. La caméra EM N2 comprend également une monture de type C ainsi qu’un obturateur intégré pour l’acquisition d’images noires. De plus, une intégration logicielle rapide et simple ainsi que des services complémentaires sont offerts, et ce, partout dans le monde.

RSB plus élevé

Pour des applications exigeantes en imagerie à faible flux, la caméra EM N2 est celle qui génère le moins de bruit de fond grâce à son électronique innovatrice (CCCP) qui minimise la source de bruit dominante, l’injection de charges. De plus, son gain EM supérieur présente le plus faible bruit de lecture effectif et la plus forte probabilité de détection d’un photon unique.

L’efficacité relative d’une caméra ayant un niveau de CIC de 0,005 électron/pixel/image pour différents rapports G/σ. G est défini comme le gain tandis que σ est le niveau de bruit fond.

La figure ci-dessus compare l’efficacité d’observation entre le mode comptage de photons (PC) et l’acquisition en mode analogique (AM) d’un EMCCD, exprimée comme le rapport entre le temps d’observation nécessaire pour atteindre un RSB donné et le flux lumineux. Étant donné qu’une acquisition régulière mesure plus d’un photon/pixel/image, le taux d’acquisition peut être inférieure à celui du mode PC. Pour ces courbes, le mode PC s’est réalisé à 10 images par seconde alors que l’acquisition analogique s’est déroulée à 1 image par seconde. La ligne horizontale pointillée représente un rapport de 1. Lorsqu’une courbe est plus élevée que le rapport de 1, le mode PC est plus efficace que l’AM. On suppose que les images ont un courant d’obscurité de 0,001 électron/pixel/seconde.

Pour de plus amples renseignements sur l’efficacité du mode comptage de photons, consultez la section Infos sur l’EMCCD.

Qualité d’image supérieure

Le contrôleur de CCD CCCP de Nüvü Camēras supprime non seulement l’injection de charges lors de la lecture de la puce EMCCD, mais maintien aussi un excellent transfert de charges malgré la température d’opération du détecteur. Dans les faits, CCCP, le cerveau de la caméra EM N2, contribue considérablement à la qualité d’une image en garantissant un minimum de charges. Résultat : des images plus claires et sans déformations causées par l’étalement de pixels ainsi qu’un très faible bruit de fond à des cadences élevées.

Une acquisition plus rapide, jusqu’à 20 MHz

En plus de l’agrégation de pixels (binning), des options de recadrage ainsi que l’utilisation de multiples régions d’intérêt (mROI) entièrement personnalisables, la HNü offre une variété de vitesses d’acquisition. La combinaison de ces paramètres répond à toutes les exigences quant aux vitesses d’acquisition des applications à faible flux lumineux.

Les détecteurs EMCCD sont conçus et optimisés par un fabricant de première qualité pour une vitesse de lecture déterminée. Cependant, repousser leurs limites pour parvenir à des vitesses d’acquisition plus élevées que celles recommandées par le fabricant entraîne une plus grande injection de charge (CIC). CCCP, qui gère les opérations du EMCCD, génère un niveau exceptionnellement bas de CIC : les acquisitions haute vitesse deviennent ainsi plus efficaces.

DES OPTIONS SUR MESURE,
SELON LES EXIGENCES DE VOS APPLICATIONS

La caméra EM N2 est une caméra EMCCD entièrement adaptable afin d’optimiser ses performances conformément aux exigences d’une application donnée.

QUEL CAPTEUR?

En général, les détecteurs EMCCD sont optimisés pour des applications à bande moyenne, qui couvrent tout un spectre visible, ou pour des applications à faible frange, qui offrent une sensibilité accrue dans les régions du proche-ultraviolet et du bleu. La caméra EM N2 supporte tous les formats de capteur EMCCD produits par des fabricants de puce de haute qualité, peu importe si le détecteur est optimisé pour les applications à bande moyenne ou à faible frange. Veuillez communiquer avec nous afin de vérifier la disponibilité de ces capteurs.

Pour de plus amples renseignements sur la conception de nos détecteurs et leurs applications à bande moyenne et à faible frange, consultez la section Infos sur l’EMCCD.

Efficacité quantique de la caméra EM N2.

Détecteur optimisé à bande moyenne offert avec les modèles EM N2 128, 512 et 1024.

Détecteur optimisé à faible frange disponible avec les modèles EM N2 512 et 1024.

QUELLE TEMPÉRATURE DE REFROIDISSEMENT?

La caméra EM N2 est une caméra EMCCD entièrement adaptable. Son système de refroidissement à l’azote liquide modulable permet d’optimiser la performance des capteurs de toutes les dimensions. Le système de refroidissement peut atteindre une température aussi basse que – 110 °C afin d’obtenir l’équilibre recherché entre le courant d’obscurité et l’efficacité du transfert de charge. Par conséquent, grâce à une température de refroidissement ajustable et à un capteur ultrasensible, y compris les capteurs non standard et sur mesure, on obtient la meilleure qualité d’image.

SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES

En plus de l’agrégation de pixels (binning), des options de recadrage ainsi que l’utilisation de multiples régions d’intérêt (mROI) entièrement personnalisables pour atteindre des taux d’acquisitions plus élevés. Toutefois, les vitesses de lecture varient aussi en fonction des dimensions du détecteur EMCCD de la caméra qui, à son tour, affecte le champ de vision.

La caméra EM N2 est offerte en différents modèles.
 Des détecteurs sur mesure sont également offerts.

Idéale pour les acquisitions rapides  Fiche technique EM N2 128
Idéale pour les acquisitions rapides, pour les champs de vision larges, avec un bruit minimal Fiche technique EM N2 512
Idéale pour les champs de vision larges  Fiche technique EM N2 1024
Détecteurs EMCCD sur mesure offerts sur demande. Communiquez avec nous pour de plus amples renseignements.

UN SERVICE ENTIÈREMENT INTÉGRÉ

OUTILS LOGICIELS

Le logiciel NüPixel est un outil convivial et d’utilisation intuitive pour le paramétrage, l’acquisition et l’analyse d’images et de séquences obtenues au moyen d’une caméra Nüvü.

Aux fins de la programmation sur mesure, une trousse d’outils logiciels complémentaire est comprise.

Une variété de pilotes pour des logiciels tiers ainsi que des services de consultation sont également offerts.



 

Service

En plus d’un manuel facile d’utilisation visant l’installation et l’utilisation autonomes de ses produits, Nüvü Camēras offre des services de formation et d’installation partout dans le monde. Notre équipe se passionne pour le développement de l’imagerie à très faible flux. Ainsi, nous offrons un éventail de services visant à minimiser le délai entre l’achat et les découvertes anticipées.

Garantie

Nüvü Camēras est une entreprise canadienne spécialisée dans la conception et la fabrication de caméras EMCCD novatrices destinées à des disciplines où l’instrumentation d’avant-garde stimule l’innovation. Nous améliorons la performance de l’imagerie dans de nombreux domaines, notamment en recherche biomédicale, en astronomie et en photonique. Aussi, nos produits bénéficient d’une solide garantie qui comprend deux ans sur les pièces et la main-d’œuvre (sous réserve des modalités et conditions stipulées dans le manuel d’utilisation propre à chaque produit).

Garantie prolongée offerte sur demande.

Démonstration

EMCCD plus noir — moins de bruit

Nüvü caméras fabrique la caméra EMCCD la plus sombre. Le secret? Son contrôleur de CCD CCCP, une technologie innovante qui supprime l’injection de charge (CIC), et un système de refroidissement à effet Peltier ingénieux. La caméra HNü fonctionne entre -85 et -95 °C avec une précision exceptionnelle pour atténuer les niveaux de CIC et courant d’obscurité, ou bruit thermique.

Les images ci-dessous illustrent l’accumulation de courant d’obscurité quand l’obturateur est fermé. Plus l’image est sombre, moins elle renferme de bruit.

EMCCD de Nüvü Camēras. Autres EMCCD.

Conditions d’acquisition : refroidissement à – 85 °C, vitesse de lecture de 10 MHz, gain EM de 5000 pour l’EMCCD de Nüvü Camēras et de 1000 pour les autres EMCCDs.

Aucun étalement de pixels — qualité d’image supérieure

Au cours d’un transfert de charge à haute vitesse, le transfert d’électrons d’un puits de potentiel à un autre peut être incomplet, laissant quelques charges derrière. Par conséquent, les électrons restants augmentent artificiellement la luminosité de certains pixels, ce qui diminue la qualité globale d’une image en raison en raison du flou qu’ils génèrent. Néanmoins, le contrôleur CCCP de Nüvü préserve l’efficacité de transfert de charge même à faible température et permet un gain EM supérieur en plus de réduire l’induction de charges (CIC), menant à des images d’une qualité exceptionnelle.

Efficacité de transfert decharge de la technologie de Nüvü Camēras. Étalement de pixels dû à unemauvaise efficacité de transfertde charge.

Conditions d’acquisition : refroidissement à – 85 °C, vitesse de lecture de 10 MHz, gain EM de 5000 pour l’EMCCD de Nüvü Camēras et de 1000 pour les autres EMCCDs.

Mode conventionnel, linéaire et comptage de photons

Les caméras EMCCD offrent plusieurs modes d’acquisition selon l’intensité de lumière de la scène observée. Le mode linéaire par multiplication d’électrons est tout indiqué en condition de très faible flux lumineux, où seuls quelques photons par pixel par image sont décelables. Dans les cas où l’intensité lumineuse n’est que d’un seul photon par pixel par seconde, voire moins, le mode comptage de photons (PC) est idéal pour obtenir des images de haute qualité. En éliminant le facteur de bruit excédentaire (ENF) et en déterminant le bon seuil de détection, chaque pixel est analysé individuellement pour confirmer la présence de photons en dépit des diverses sources de bruit.

En comparaison, le mode de fonctionnement conventionnel est approprié dans les situations où la quantité de lumière est infinie. La caméra EMCCD fonctionne alors de la même manière qu’une caméra CCD.

Comme son nom l’indique, le contrôleur de CCD pour le comptage des photons (CCCP) a été délibérément conçu pour l’imagerie à comptage de photons; recourant à des horloges sinusoïdales plutôt que des horloges carrés pour déplacer les électrons à travers le EMCCD réduit significativement l’induction de charges. Au final : un bruit d’arrière-plan nettement inférieur. Ainsi, le EMCCD est en mesure de discriminer un événement généré par un seul photon et peut effectivement fonctionner en mode de comptage de photons lorsque le bruit de fond est faible.

Les images ci-dessous présentent des images à très faible flux lumineux — des échantillons bioluminescents de faibles concentrations — et illustrent tout le potentiel de l’imagerie en comptage de photons dans de telles conditions. Toutes les figures sont fournies par le Centre hospitalier de l’Université de Sherbrooke.

Acquisition unique d’une durée de 30 secondes en mode conventionnel (CCD). Aucun détail n’est visible; pourtant, plusieurs échantillons d’ATP bioluminescent sont présents.

L’utilisation du registre de multiplication d’électrons a pour effet de supprimer le bruit de lecture, ce qui révèle les échantillons d’ATP bioluminescents en 5 secondes. Ainsi, les six concentrations d’ATP sont détectables avec des rapports signal-sur-bruit variant de 1,9 à 14,1 (ou, de façon équivalente, de 2,8 dB à 11,5 dB).

Le mode comptage de photons d’une EMCCD augmente le contraste de l’ensemble des échantillons d’ATP en supprimant le facteur de bruit excédentaire (ENF), ce qui améliore la qualité de l’image. Le rapport signal-sur-bruit a sensiblement augmenté, passant de 6,6 à 51,3 (ce qui équivaut à une plage de 8,2 dB à 17,1 dB).

OBSERVATIONS ASTRONOMIQUES

Pour des applications qui ne sont pas limitées par le bruit de fond et le bruit quantique, un instrument d’imagerie ayant le bruit de lecture le plus faible est capital pour obtenir une observation de haute qualité. À cet égard, un bruit de lecture en deçà d’un électron du EMCCD en fait un candidat idéal pour les applications astronomiques à faible flux lumineux. Toutefois, en raison de la nature stochastique du gain par multiplication d’électrons réduisant le bruit de lecture, les EMCCD sont aux prises avec un facteur de bruit excédentaire (ENF) qui a le même effet sur le rapport signal-sur-bruit que si l’on réduisait le rendement quantique de la caméra de moitié.

Pour contrer cet effet, on peut opérer le EMCCD en mode comptage de photons ; ce faisant, on supprime complètement l’ENF, permettant au capteur d’atteindre une sensibilité inégalée, comme il est démontré ci-dessous.

Champ de vitesse radiale de NGC7331 extraite à partir des données de spectroscopie de Fabry-Pérot. Les données ont été recueillies au télescope de 1,6 m du Mont-Mégantic avec une résolution spectrale de 15000. Gauche : acquisition d’un CCD intensifié (ICCD). Droite : acquisition d’une EM N2 de Nüvü caméras. C’est image constitue une de première démonstration du potentiel de l’imagerie en comptage de photons pour l’astronomie.

Pour obtenir un devis

Vous avez des questions sur l’EMCCD ou sur l’imagerie à faible flux? Les experts de Nüvü  Camēras peuvent vous conseiller sur vos options d’imagerie. Grâce à notre technologie brevetée, nos caméras EMCCD haut de gamme peuvent à la fois augmenter la qualité de l’image et les taux d’acquisition de votre application à faible flux lumineux. N’hésitez pas à communiquer avec notre équipe pour obtenir de plus amples renseignements.