可用于快速“瞬態(tài)等離子體”診斷的門控式sCMOS成像探測器

市場與營銷發(fā)表于 2020-10-20 9:07:39 瀏覽 ( )

ICCD可以實現(xiàn)瞬時分辨率，即：通過圖像增強(qiáng)器的門控，有效地將瞬態(tài)現(xiàn)象“凍結(jié)”在納秒級。

研究級的ICCD可用于及時取樣，以及精確重建瞬態(tài)等離子體動態(tài)系統(tǒng)的化學(xué)性質(zhì)和分布。科研人員對等離子體(例如：激光感應(yīng)、射頻或電感耦合、介質(zhì)阻擋放電等離子體)進(jìn)行研究，以了解它們的基本屬性，如：電子溫度和密度等。重要的是，ICCD可以實現(xiàn)瞬時分辨率，即：通過圖像增強(qiáng)器的門控，有效地將瞬態(tài)現(xiàn)象“凍結(jié)”在納秒級。

此外，ICCD還可以及時地、非常精確地移動這個門(<2納秒)，以獲得連續(xù)的、高精度的等離子體行為和相位快照。為了對快速瞬態(tài)現(xiàn)象(如：等離子體)進(jìn)行精確地成像，成像設(shè)備必須克服幾個關(guān)鍵性的實驗挑戰(zhàn)。

利用“Andor iStar sCMOS相機(jī)”觀察到的水下放電的等離子體流光動態(tài)(由英國拉夫堡大學(xué) “等離子體和脈沖功率研究組”的Jessica Stobbs、Bucur Novac、Peter Senior 參與研究)。

獲取大型數(shù)據(jù)集：瞬態(tài)等離子體的重建需要獲取數(shù)百或數(shù)千個成像周期。這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)集的獲取時間很長。

超快現(xiàn)象：鑒于等離子體短暫壽命(納秒量級)，我們需要一個超快的快門，以便對等離子體形成的動態(tài)變化過程進(jìn)行序列成像。如果這一需求得不到滿足，就會導(dǎo)致圖像出現(xiàn)條紋，或者無法捕捉到等離子體形成周期的每個相位。

低光照強(qiáng)度：一些等離子體結(jié)構(gòu)發(fā)出的光量非常低，相機(jī)需要單光子級別的靈敏度來正確地顯示更精細(xì)的圖像。

精細(xì)結(jié)構(gòu)：為了充分捕捉等離子體形成的所有復(fù)雜特性，我們需要一種高分辨率的傳感器。

過飽和現(xiàn)象：等離子體(如：介質(zhì)阻擋放電等離子體)表面的光學(xué)信號有顯著的變化，這可能導(dǎo)致相機(jī)傳感器出現(xiàn)過飽和現(xiàn)象。為了避免這一問題，相機(jī)必須具備高動態(tài)范圍，以便在一個成像中同時捕捉光亮的強(qiáng)信號和微弱信號。

當(dāng)前的時間門控技術(shù)(如：CCD、Interline CCD，以及基于EMCCD的相機(jī))受到緩慢幀速和有限動態(tài)范圍的限制。緩慢的幀速率會導(dǎo)致實驗時間較長。此外，這些設(shè)備有限的動態(tài)范圍意味著必須做出妥協(xié)，才能在實驗中同時捕獲微弱的或明亮的光信號。

02、PART技術(shù)解決方案

“門控型增強(qiáng)型sCMOS相機(jī)”為等離子體的成像提供了一種理想的解決方案。像增強(qiáng)器與sCMOS相機(jī)的耦合能夠?qū)⑾裨鰪?qiáng)器的超快納秒時間分辨率與sCMOS技術(shù)的高幀速率和動態(tài)范圍相結(jié)合，從而為等離子體的成像和診斷提供一個理想的多功能解決方案，并實現(xiàn)高速率和動態(tài)范圍，以盡量縮短實驗時間、避免過飽和現(xiàn)象。

03、PART Andor相機(jī)解決方案

Andor強(qiáng)烈推薦其全新、快速、高動態(tài)范圍“iStar sCMOS像增強(qiáng)型相機(jī)”系統(tǒng)用于瞬態(tài)等離子體成像與診斷。iStar sCMOS的特征參數(shù)包括：最小<2ns的門寬，550萬像素高分辨率，50fps的高幀頻;進(jìn)一步的，其低讀出噪聲(2.5 e-)與高滿井容量相結(jié)合，支持輸出16位動態(tài)范圍的圖像。此外，在光譜采集和裁剪模式下，它還可以實現(xiàn)高達(dá)4000 Hz的采樣頻率，這使得它也非常適合等離子體的光譜應(yīng)用，例如：湯姆遜散射、OES和LIBS等。另外，Andor還提供一系列iStar CCD像增強(qiáng)型相機(jī)，非常適合時間分辨光譜應(yīng)用和較慢的時間分辨成像需求。