Le CCCPs est le contrôleur CCD & EMCCD de pointe signature de Nüvü Camēras, menant au bruit de lecture sous l’électron et aux niveaux d’injection de charge (CIC) très faibles nécessaires pour les applications spatiales d’imagerie à très faible flux lumineux. Cette version du contrôleur CCD à comptage de photons peut opérer dans des environnements hostiles sujets au vide et à la radiation solaire, ce qui le rend compatible avec des missions spatiales ou de ballons stratosphériques.
La conception du CCCPs est optimisée pour le contrôle de senseurs CCD et EMCCD à des taux de lecture de pixel jusqu’à 10 MHz ou avec des taux de lecture bas pour optimiser le bruit de lecture. En utilisant ce contrôleur, le source de bruit dominante des EMCCD en imagerie à faible flux, l’injection de charges (CIC), est réduite à < 0.001 électron/pixel/image tout dépendant du détecteur utilisé. Ainsi, avec le plus bas bruit de fond, Nüvü est le seul manufacturier d’EMCCD offrant des caméras supportant un gain EM jusqu’à 5000 qui permet des performances de comptage de photon optimales.
Par ailleurs, en réduisant le CIC vertical à des niveaux négligeables, le CCCP permet l’utilisation de la caméra entièrement en mode d’opération inversé (IMO), ce qui réduit le courant sombre et résulte en un plus faible bruit de fond, même lors de longues expositions. Le CCCP permet la lecture de jusqu’à quatre sorties, mais est aussi compatible avec le multiplexage. Ainsi, jusqu’à quatre contrôleurs peuvent être synchronisés pour lire un total de 16 sorties.
Le CCCPs marque l’entrée de la technologie EMCCD comme solution d’imagerie spatiale à haute fiabilité. Suivant un développement initial en collaboration avec l’Agence Spatiale Canadienne, la technologie fut approfondie en partenariat avec la NASA. Le CCCPs est maintenant une pièce centrale de l’instrument coronographe sur la mission phare de la NASA: le télescope spatial Nancy Grace Roman (précédemment connu sous le nom de WFIRST). Le CCCPs offre des performances inégalées avec les détecteurs EMCCD et CCD pour la détection, caractérisation et imagerie d’exoplanètes, la recherche et le suivi de petits astéroïdes et débris spatiaux, l’imagerie dans l’ultraviolet, et le suivi de satellites, pour ne nommer que quelques applications.
La ligne de contrôleurs CCCP pour CCD et EMCCD est disponible pour les assembleurs de caméras à faible flux expérimentés. Pour pleinement profiter des capacités du CCCPs, l’un doit considérer toutes les sources de bruit potentielles dans l’entièreté du montage lors de la conception d’un système d’imagerie sur mesure basé dans l’espace.
Le CCCPs permet un contrôle complet des horloges CCD utilisées dans la lecture du détecteur, permettant l’optimisation en fonction d’un détecteur en particulier. Ce contrôle sur des horloges à plusieurs niveaux est la clé de la minimisation du bruit. Des fonctionnalités intégrées de sauvegarde et de chargement permettent de travailler rapidement avec plusieurs séquences de lecture personnalisées pour plus de flexibilité. De plus, la programmation des signaux des horloges se fait par le biais d’un interface conviviale, simplifiant ainsi les ajustements à votre montage.
Synchronisez deux CCCPs ou plus pour des détecteurs avec plus de sorties. Pour le détecteur EMCCD 16 Megapixel CCD282 de Teledyne e2v, référez au CCCP 4k. Ce détecteur offre une alternative à sensibilité plus élevée au détecteur CCD grand format CCD231-84 (Teledyne e2v) communément utilisé. Nüvü a déjà entamé l’avancement du NMT de l’électronique supportant le CCD282, ce qui permettra d’intégrer le CCCPs 4k à des missions spatiales futures utilisant une EMCCD grand format.
Bien qu’une grande partie de la caractérisation du CCCPs ait été faite pour le détecteur CCD201 de Teledyne e2v, le CCCPs est compatible avec une multitude d’autres senseurs CCD et EMCCD.
Vous avez des questions sur l’intégration du CCCPs pour votre système d’imagerie à faible flux lumineux? Les experts de Nüvü Camēras peuvent vous conseiller et offrir leur support.
Notre technologie brevetée peut améliorer la qualité d’imagerie et les fréquences d’acquisition de n’importe quelle application à faible flux lumineux. Contactez sans hésiter nos scientifiques d’application expérimentés pour plus d’information.
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 garantie d'un an 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.
Adaptez encore davantage le contrôleur selon vos exigences pour des mesures améliorées et plus de polyvalence. Plusieurs options sont disponibles.
Nüvü Camēras fabrique les caméras EMCCD les plus sombres. Le secret? Son contrôleur à comptage de photons, ou CCCP, pour CCD Controller for Counting Photons, une technologie innovatrice qui élimine pratiquement l’injection de charge, et une unité de refroidissement Peltier ingénieusement encapsulée. La caméra HNü refroidie thermo-électriquement fonctionne entre -80 et -90°C avec une précision exceptionnelle dans le but d’optimiser l’injection de charge et le courant sombre jusqu’à leur niveau minimal. Les images ci-bas illustrent l’accumulation de courant sombre lorsque l’obturateur est fermé. Plus l’image est sombre, moins il y a de bruit.
À des vitesses de lecture élevées, le transfert d’électrons d’un puits de potentiel à l’autre peut demeurer incomplet, oubliant quelques charges dans le dernier puits de potentiel. Par conséquent, les électrons restants augmentent artificiellement la luminosité de certains pixels, diminuant ainsi la qualité globale de l’image en y ajoutant des taches floues arbitraires. Cependant, le CCCP de Nüvü Camēras conserve l’efficacité de transfert de charge, y compris aux basses températures d’opération, augmentant ainsi le gain EM, tout en diminuant l’injection de charge, donnant une qualité d’image nettement supérieure.
Comme l’indique son nom, le contrôleur CCD pour le comptage de photons, ou CCCP, a été conçu spécialement pour l’imagerie par comptage de photons. À cet effet, aucun algorithme de filtrage du bruit n’est utilisé. La quantité de bruit générée est tout simplement plus faible, ce qui élimine le risque de supprimer de véritables photoélectrons.
Ayant recours à des horloges arbitraires au lieu des horloges carrées standard pour déplacer les électrons à travers le EMCCD, le contrôleur réduit drastiquement l’injection de charge et réduit significativement le bruit de fond total du détecteur. Par conséquent, la capacité du EMCCD de distinguer des photons isolés augmente considérablement, et la caméra peut efficacement opérer en mode de comptage de photons tant que le bruit de fond reste faible.
Dans les cas extrêmes où on s’attend à une intensité d’un seul photon par pixel par seconde ou encore moins, le mode comptage de photons (PC pour photon counting) est la solution idéale pour obtenir des images de haute qualité. En éliminant le facteur de bruit excessif (ENF pour excess noise factor) et en utilisant un seuil statistiquement significatif, les pixels sont analysés individuellement dans le but de déterminer s’ils ont vraiment détecté un photon en dépit des diverses sources de bruit.
Les images ci-dessous sont celles de sources de lumière extrêmement faible — échantillons bioluminescents de faible concentration— et illustrent la puissance de l’imagerie par comptage de photons en de telles conditions. Images fournies par le Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke.
Simple acquisition de 30 secondes en mode conventionnel (CCD). Aucun détail n’est visible, alors qu’on aurait dû voir plusieurs échantillons bioluminescents d’ATP.
En appliquant la multiplication d’électrons pour supprimer le bruit de lecture, on révèle les échantillons bioluminescents d’ATP en cinq secondes. Ainsi, toutes les six concentrations d’ATP deviennent détectables avec des valeurs de RSB allant de 1,9 à 14,1 (ou de façon équivalente, de 2,8 à 11,5 dB).
Le mode comptage de photons avec une EMCCD augmente le contraste de tous les échantillons d’ATP en supprimant le facteur d’excès de bruit, permettant ainsi des améliorations considérables dans la qualité de l’image. Le RSB passe de 6,6 à 51,3 (équivalant à une gamme de 8,2 dB à 17,1 dB).
Des questions sur l'EMCCD ou l'imagerie à faible flux lumineux ? Les experts de Nüvü Camēras peuvent vous conseiller sur les options d'imagerie en basse lumière.
