最大化emccd的帧率性能

iXon Ultra具有市场领先的帧率性能，在保持定量稳定性的同时，实现了读数期间的“超频”水平和垂直偏移。此外，使用“裁剪模式”可以获得最快的连续感兴趣区域(ROI)帧率。

第1部分。超频水平和垂直位移最快的速度

emccd的最大帧率性能是两个参数的函数;(1)像素读出速度(水平);(2)垂直时钟速度。前者决定了电荷通过EM增益寄存器和其余读出电子器件水平推进的速度，而后者决定了电荷通过暴露的传感器区域和芯片的掩模帧传输区域垂直向下移动的速度。通过优化相机电子器件，可以通过超频加速水平和垂直位移，从而获得显著的优势。

iXon提供业界最快的垂直移位速度，从而实现更快的帧速率和减少模糊，在常用的子阵列/分组条件下显着更快。值得注意的是，与标准的10MHz速度相比，iXon Ultra显着超频像素读出速度高达30 MHz，在iXon Ultra 888的情况下，帧率进一步提高了3倍。

• iXon Ultra 888超频至30MHz像素读出速度:三倍快的全帧速率
• 最快的垂直变速速度产生进一步的速度增益与ROI / bin
• 通过更快的垂直移动最小化涂抹

第2部分。提高ROI帧率与裁剪模式

iXon系列提供裁剪模式，它具有以下优点:

• 从“标准”相机实现非常快的ROI帧率(亚毫秒曝光)的专用读出模式。
• 图像/光谱的连续快速假脱机到硬盘
• 用户可选择裁剪传感器大小-高度直观的软件定义。
• iXon Ultra配备了“光学中心裁剪模式”- roi可以从图像的中心选择。
• 理想的超分辨率显微镜，离子信号，电压敏感染料和自适应光学。
• iXon现在可与互补的OptoMask配件一起使用，该配件可用于屏蔽裁剪区域之外的传感器区域。

如果一个实验需要快速的时间分辨率，但不能受到传感器最大存储大小的限制(就像“快速动力学模式”读出的情况一样)，那么可以在“裁剪模式”下读出iXon相机。在这种模式下，用户定义一个“ROI”区域，从传感器区域的输出角(光学中心可能与iXon Ultra)，确保定位样品，使ROI包含图像的区域，其中变化迅速发生(例如，一个细胞内的“钙火花”)。传感器随后“想象”它是这个更小的定义阵列大小，通过相机执行特殊的读出模式来实现，并按比例以更快的帧速率读出。定义的数组大小越小，可以实现的帧速率就越快。在裁剪模式下的ROI可以明显快于“标准”ROI的原因是，裁剪模式克服了与传感器区域的“不需要的”像素的读取和转储信号电荷相关的额外读出开销。为了使用裁切模式，必须确保没有光线落在定义区域以外的光敏区域。在裁剪区域之外收集的任何光线都可能损坏在此模式下获得的图像。对于显微镜设置，现在有一个叫做OptoMask的配件辅助，可以从Andor获得。表1显示了iXon Ultra 897在裁剪模式(角系)下可以实现的帧率。

新-光学中心裁剪模式:启用活细胞超分辨率

iXon Ultra现在配备了“光学中心裁剪模式”，这让用户可以选择脱离标准裁剪模式的角落捆绑要求，并选择一些位于图像场中心的预定义roi。这是在实现帧率的最小牺牲下实现的，例如，在iXon Ultra 897的情况下，128 x 128的光学中心ROI提供569 fps。

光学中心的ROI使得这种模式非常吸引许多显微镜技术，包括“点彩”活细胞超分辨率显微镜。例如，iXon Ultra 897可以在512 x 512分辨率下以适合生成固定细胞超分辨率图像的帧速率运行，然后光学中心裁剪模式可以在128 x 128 ROI下调用，以生成显示动态事件的超分辨率活细胞图像。表2显示了在不同ROI尺寸范围内，光学中心裁剪模式可能产生的帧率。

作物模式非常适合于许多不同研究领域的许多具有挑战性的应用。万博电脑网页版登录在技术匹配方面，裁剪模式特别适合EMCCD相机的许多动态应用。万博电脑网页版登录EMCCD技术的基本优势和一个显著特点是它能够在任何读出速度下几乎消除相机读出噪声检测限制。这使得EMCCD探测器能够成功地用于原始灵敏度和曝光时间要求最终无法使用传统CCD系统的应用中万博电脑网页版登录

在生物成像中，作物模式可以成功地用于提高超分辨率“点画法”应用的性能和吞吐量，包括STORM, PALM和PALMIRA。万博电脑网页版登录通过128 x 128的ROI (iXon Ultra的光学中心)可以轻松实现超过500 fps的成像帧率，这使相机能够满足活细胞超分辨率测量所需的时间和空间要求。

裁剪模式也可以用于离子信号测量中实现极快的时间分辨率，例如观察钙火花。用电压敏感染料标记的样品也受益于极快的成像，每秒数千帧并不罕见。也有可能使用裁剪的emccd荧光相关显微镜(FCS)，使用多点或光片照明。该模式还适用于多光谱荧光共聚焦扫描，作为传统上用于该方法的pmt阵列的替代方案。背光传感器大于90%的量子效率、单光子灵敏度、阵列结构和快速的像素读出速度可以显著改善这种方法。激光停留时间应设置为与曝光和读出大约32像素的短行时间一致-足够的光谱通道以产生几种已知发射染料的有效混合，从而产生512 x 512 x 32(光谱)的数据立方体，生成时间少于1秒。与通常使用的pmt技术相比，EMCCD像素具有明显的灵敏度优势，后者在蓝绿色中约为5倍，在红色中高达10倍。

有许多物理科学应用可以从裁剪模式的速度中受益，例如玻色爱因斯坦凝万博电脑网页版登录聚(BEC)或幸运天文学。基于EMCCD的自适应光学，通常使用较小格式的EMCCD传感器，也可以从这种读出模式中受益。iXon Ultra可以以近600 fps的速率以128 x 128的ROI运行，可以轻松地将帧速率推到bbb1000 fps，甚至可以适应行星自适应光学。

图1所示。裁剪模式:传感器的活动成像区域被定义为仅使用整个芯片的一小部分进行成像。剩下的区域必须被光学遮蔽，以防止光泄漏和电荷溢出，这将损害来自成像区域的信号。通过裁剪传感器，可以实现更快的帧速率，因为时间分辨率将由读取传感器一小部分所需的时间决定。ROI可以在输出角(a)处定义，也可以从预定义的光学中心ROI列表中选择(仅限iXon Ultra)。