在量子物理領(lǐng)域的單光子態(tài)精準(zhǔn)甄別、生命科學(xué)領(lǐng)域的細(xì)胞亞結(jié)構(gòu)超分辨觀測及材料科學(xué)領(lǐng)域的分子級(jí)動(dòng)態(tài)追蹤等極限弱光研究場景中，探測器的靈敏度、噪聲控制與穩(wěn)定性直接決定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。

傳統(tǒng)EMCCD相機(jī)雖曾是該領(lǐng)域的標(biāo)桿設(shè)備，但其固有的增益老化、乘性噪聲、極低采樣頻率、高昂設(shè)備成本等問題，始終影響研究者長期觀測與高精度分析的效率。

深視智能Solis B518作為針對(duì)性革新的科學(xué)級(jí)sCMOS相機(jī)，在芯片選型、低噪聲電路設(shè)計(jì)、真空密封與制冷技術(shù)、圖像矯正算法等方面均有突破。憑借這些優(yōu)異的產(chǎn)品性能和更穩(wěn)定的技術(shù)路線，它已成為多領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)的核心成像工具。

Solis B518相機(jī)采用獨(dú)家定制的科學(xué)級(jí)背照式（BSI）CMOS芯片。BSI結(jié)構(gòu)的一大優(yōu)勢是量子效率極高（quantum efficiency，QE）；由于其電荷探測層較厚，在近紅外區(qū)域和紫外區(qū)域也具備較高量子效率。

得益于背照式（BSI）結(jié)構(gòu)，Solis B518相機(jī)在低照度條件下能獲得更高的信噪比，同時(shí)具備更快的讀出速度與更低的運(yùn)行功耗。

圖 | 左：6.5μm像元1500μs曝光；右：18μm像元150μs曝光

原生18×18μm超大像元顯著擴(kuò)大了感光面積，既賦予其無與倫比的靈敏度，又進(jìn)一步提升了信噪比。上圖為890nm波段的火焰觀測測試結(jié)果：左圖為6.5微米背照式sCMOS相機(jī)拍攝圖像，右圖為Solis B518拍攝圖像?？梢悦黠@看出，Solis B518僅用前者1/10的曝光時(shí)間，就獲得了更明亮的圖像，充分印證了其在890nm波段的優(yōu)異靈敏度。

圖 | 讀出噪聲統(tǒng)計(jì)

為了應(yīng)對(duì)極具挑戰(zhàn)的弱光成像場景，Solis B518相機(jī)從傳感器結(jié)構(gòu)到處理電路的電子元件，全面進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化?；贓MVA 1288標(biāo)準(zhǔn)對(duì)讀出噪聲進(jìn)行測試統(tǒng)計(jì)（如上圖所示），Solis B518相機(jī)實(shí)現(xiàn)了0.5e-級(jí)別的極低噪聲性能。

普通圖像傳感器因讀出噪聲較高，難以實(shí)現(xiàn)光子數(shù)分辨；而Solis B518相機(jī)讀出噪聲較低，因此可精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)光子統(tǒng)計(jì)。下圖為相機(jī)實(shí)測結(jié)果——平均光電子為3e-/pixel的直方圖。

圖 | 光電子概率分布

Solis B518相機(jī)除了能實(shí)現(xiàn)時(shí)間光子數(shù)分辨外，還可達(dá)成空間光子數(shù)分辨，其成像噪聲服從泊松分布。