歡迎光臨頂點(diǎn)光電子商城!專業(yè)的光電器件與集成電路采購(gòu)平臺(tái)！
在納米尺度的光譜探測(cè)與活細(xì)胞的單分子追蹤中，研究者借助濱松qCMOS相機(jī)的獨(dú)特性能，獲得了意想不到的觀測(cè)清晰度。下面的兩個(gè)案例，便將揭示qCMOS相機(jī)如何成為探索者的“第二雙眼睛”，讓真實(shí)的信號(hào)前所未有地凸顯出來(lái)。
一，qCMOS如何“看見(jiàn)”納米世界的分子振動(dòng)
在納米科學(xué)的深處，針尖增強(qiáng)拉曼光譜（TERS）技術(shù)如同一個(gè)超級(jí)顯微鏡，試圖“窺見(jiàn)”分子與原子的振動(dòng)。然而，它捕捉到的信號(hào)微弱如絲，幾乎被探測(cè)器自身的噪聲所淹沒(méi)。如何從紛雜的噪聲中分辨出真實(shí)的光子信號(hào)，一直是橫亙?cè)谘芯空呙媲暗木薮筇魬?zhàn)。
韓濤博士在此領(lǐng)域深耕近二十載。他于2005年畢業(yè)于上海復(fù)旦大學(xué)，在光譜與光譜測(cè)量領(lǐng)域積累了近20年的豐富經(jīng)驗(yàn)。面對(duì)TERS信噪比瓶頸，他領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)對(duì)濱松新一代qCMOS相機(jī)進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)鍵評(píng)測(cè)。
1，逼近理論極限的極低噪聲
測(cè)評(píng)結(jié)果超出了預(yù)期。濱松qCMOS相機(jī)將讀出噪聲成功壓制至驚人的0.27 electrons RMS，幾乎觸及理論極限。如此極致的低噪聲意味著什么？它直接轉(zhuǎn)化為了觀測(cè)效果的飛躍。
針尖增強(qiáng)拉曼散射實(shí)驗(yàn)原理圖 對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，將樣本 (MoS2) 放入 STM，使用 532 nm 二極管泵浦固體 (DPSS) 激光器激發(fā)光譜，然后再用自制帶光路的立方體采集拉曼信號(hào)（如上圖所示）。濱松qCMOS相機(jī)ORCA?-Quest安裝在焦距為550 mm的光譜儀上，用于采集拉曼光譜信號(hào)。
這項(xiàng)突破意味著，在采集單光子級(jí)別的信號(hào)時(shí)，相機(jī)能實(shí)現(xiàn)極高的定量的準(zhǔn)確性和信噪比。對(duì)比圖像清晰顯示，qCMOS所獲光譜的質(zhì)量顯著提升，那些曾經(jīng)被噪聲掩蓋的、代表分子“指紋”的微弱拉曼信號(hào)，終于得以清晰、穩(wěn)定地顯現(xiàn)。
2，從模糊到清晰的飛躍
這項(xiàng)研究不僅用扎實(shí)的數(shù)據(jù)證明了濱松qCMOS的卓越性能，更重要的是，它為TERS技術(shù)提供了一條行之有效的升級(jí)路徑。憑借其光子計(jì)數(shù)級(jí)別的分辨能力，qCMOS能為高端科研實(shí)驗(yàn)提供更為可靠的數(shù)據(jù)基石，推動(dòng)材料科學(xué)、化學(xué)分析等領(lǐng)域向更微觀、更精確的維度邁進(jìn)。
如上圖所示效果對(duì)比：和傳統(tǒng)的sCMOS不適合長(zhǎng)曝光應(yīng)用不同的是，qCMOS相機(jī)在180s曝光時(shí)間下的整體噪音水平可以和液氮制冷CCD媲美，獲取了優(yōu)異的拉曼信號(hào)信噪比。
二，qCMOS為活細(xì)胞單分子成像注入清晰度
如果說(shuō)韓濤博士的工作，展現(xiàn)了濱松qCMOS在提取極端微弱光譜信號(hào)上的極限能力；那么，在生命科學(xué)領(lǐng)域，研究者則更關(guān)注其在動(dòng)態(tài)、活體環(huán)境中捕捉瞬時(shí)熒光信號(hào)的表現(xiàn)。
在生命科學(xué)的最前沿，真正的突破往往始于“看見(jiàn)”以往無(wú)法觀測(cè)的現(xiàn)象。單分子熒光成像技術(shù)正是這樣一雙眼睛，它致力于在活細(xì)胞中實(shí)時(shí)追蹤單個(gè)分子的活動(dòng)軌跡。在這一領(lǐng)域，探測(cè)器的每一次性能提升，都可能直接開(kāi)啟一項(xiàng)全新的發(fā)現(xiàn)。
在中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所，徐家超博士的研究核心，正是利用TIRF顯微鏡技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)活細(xì)胞內(nèi)單分子行為的精密成像。這項(xiàng)技術(shù)的成功，高度仰賴于探測(cè)器的卓越性能——它必須能在極低噪聲下，清晰捕捉那些轉(zhuǎn)瞬即逝的微弱熒光信號(hào)。
為了突破成像極限，徐博士進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)鍵對(duì)比：讓傳統(tǒng)的EM-CCD相機(jī)與濱松新推出的qCMOS相機(jī)ORCA-Quest，在成像血管緊張素II 1型受體（AT1R-EYFP）的實(shí)驗(yàn)中同臺(tái)競(jìng)技。
1，極低噪聲下的清晰世界
實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人振奮。qCMOS相機(jī)展現(xiàn)出卓越的性能，即使在快速成像模式下，其讀出噪聲也低至0.43e RMS。這意味著在捕捉單分子熒光信號(hào)時(shí)，它能提供與EM-CCD相媲美的高信噪比，研究人員可以在非常干凈的背景下，輕松地識(shí)別出單個(gè)分子。
2，高分辨率與靈活性兼?zhèn)?/span>
除了在噪聲控制上表現(xiàn)卓越，濱松qCMOS在空間解析與操作靈活性上也帶來(lái)了新的可能。qCMOS相機(jī)還擁有更小的像素尺寸（4.6 μm），并支持多種像素合并模式。徐家超博士可以根據(jù)具體的成像需求，靈活選擇不同的設(shè)置。例如，通過(guò)采用2×2合并獲得9.2 μm的像素尺寸，從而在靈敏度與定位精度之間找到最佳平衡點(diǎn)。
如上圖，qCMOS相機(jī)參數(shù)介紹，案例與實(shí)際參數(shù)相結(jié)合，您可以更直觀感受到qCMOS相機(jī)的性能表現(xiàn)。
徐家超博士的實(shí)踐表明，qCMOS在單分子熒光成像方面不僅表現(xiàn)堪比傳統(tǒng)技術(shù)，更在綜合性能上展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。它正助力科學(xué)家們更清晰、更精確地探索微觀世界，推動(dòng)著科研成像邁向“光子定量”的新紀(jì)元。
兩位科研工作者在不同領(lǐng)域的探索，看似路徑各異，卻得出了相似的結(jié)論。無(wú)論是韓濤博士在納米光譜中捕捉精確的信號(hào)，還是徐家超博士在生命動(dòng)態(tài)中追蹤清晰的軌跡，他們的實(shí)踐都如同一份嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證。結(jié)果表明，qCMOS相機(jī)這款新工具，確實(shí)能夠?yàn)榭辞迥切┰?jīng)模糊的細(xì)節(jié)，提供一種更值得信賴的選擇。
三，通往“定量”成像的新紀(jì)元
這項(xiàng)技術(shù)的意義，遠(yuǎn)不止于當(dāng)下。它的未來(lái)發(fā)展路徑清晰可見(jiàn)：
1，在極致精度上追求更快的速度與更強(qiáng)的捕捉能力,
通過(guò)芯片設(shè)計(jì)與讀出算法的協(xié)同優(yōu)化，濱松qCMOS將在保持光子計(jì)數(shù)級(jí)分辨能力的同時(shí)，不斷提升幀率與滿阱容量，從而精準(zhǔn)捕捉更快速的動(dòng)態(tài)生命過(guò)程與更強(qiáng)烈的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。
2，邁向跨平臺(tái)的系統(tǒng)集成與智能解析
qCMOS相機(jī)與超分辨顯微技術(shù)、高通量光譜平臺(tái)的深度集成，將催生出更智能、多維度的聯(lián)用系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)生物分子互作、納米材料相變等復(fù)雜過(guò)程的原位、實(shí)時(shí)解析。
qCMOS作為可靠的探測(cè)平臺(tái)，其意義遠(yuǎn)不止于“看清”。它所開(kāi)啟的，是一條通往“定量成像”的新紀(jì)元。其產(chǎn)生的高質(zhì)量數(shù)據(jù)將與人工智能深度融合，幫助科學(xué)家在各個(gè)前沿領(lǐng)域，超越“觀測(cè)”，實(shí)現(xiàn)從微觀現(xiàn)象到宏觀規(guī)律的精準(zhǔn)解析與預(yù)測(cè)。
這不僅是參數(shù)的提升，更是認(rèn)知范式的演進(jìn)。這兩個(gè)案例共同印證，濱松qCMOS相機(jī)如同探索者精準(zhǔn)而敏銳的“第二雙眼睛”，而它所帶來(lái)的清晰、可定量的世界，正在為科學(xué)發(fā)現(xiàn)鋪設(shè)一條更堅(jiān)實(shí)、更智能的道路。
鄂公網(wǎng)安備 42011502001385號(hào) 鄂ICP備2021012849號(hào) 
