Новый сенсор GSENSE6504BSI представлен с разрешением 2048 × 2048 (4,2 Мп) и стандартным для отрасли размером пикселя 6,5 мкм² и диагональю 18,8 мм. Выполнен в том же корпусе, что и сенсор предыдущего поколения GSENSE2020BSI, что позволяет упростить процесс интеграции и обеспечить механическую совместимость сенсора с существующими камерами. Квадратный формат сенсора оптимизирован для работы с объективами, использующимися в микроскопии.
Рисунок 1. GSENSE6504BSI выполнен в 153-контактном керамическом корпусе µPGA со съёмной стеклянной крышкой, идентичном корпусу GSENSE2020BSI.
Пиковая квантовая эффективность составляет 95% на длине волны 450 нм, при этом сохраняется средний уровень >50% в диапазоне 200–300 нм. Сенсор способен детектировать одиночные фотоны на скорости 100 кадров/с, а также предлагает высокоскоростной режим 300 кадров/с с уровнем шума менее одного электрона. По сравнению с популярной моделью GSENSE2020BSI, новый сенсор обеспечивает снижение темнового тока более чем на порядок.
GSENSE6504BSI предлагает три режима работы. В режиме с низким уровнем шума он обеспечивает уровень шума считывания 0.43 e⁻ (СКЗ) при 100 кадрах/с и динамический диапазон 91 дБ благодаря использованию встроенного выхода с двойным усилением. В высокоскоростном режиме сенсор демонстрирует уровень шума 0.7 e⁻ (медиана) при максимальной частоте кадров 300 кадров/с. Также доступен HDR-режим с уровнем шума 0,8 e⁻ (медиана), скоростью 170 кадров/с и динамическим диапазоном 85 дБ. Максимальная емкость потенциальной ямы во всех режимах считывания составляет 15 тыс. e⁻.
Рисунок 2. GSENSE6504BSI способен регистрировать одиночные фотоны, обеспечивая пиковое значение шума на гистограмме 0.28 e⁻ и среднеквадратическое значение шума 0.43 e⁻
Рисунок 3. Эксперимент по регистрации одиночных фотонов, проведённый с использованием матрицы GSENSE6504BSI при температуре кристалла -20°C и накоплении 100 000 кадров. Каждая кривая представляет собой отклик отдельного пикселя с различным уровнем шума
Данные изображения преобразуются встроенным 12-битным АЦП и передаются через выходной интерфейс по 16 каналам LVDS со скоростью 1,2 Гбит/с каждый, обеспечивая максимальную совокупную скорость передачи данных 19,2 Гбит/с. Максимальное энергопотребление составляет 1,6 Вт.
Рисунок 4. Сравнение соотношения сигнал-шум матриц GSENSE6504BSI и GSENSE2020BSI при съёмке миры с усреднённым уровнем сигнала 2 фотона/пиксель при комнатной температуре.
Кроме того, новое поколение технологии обеспечивает не только в 3 раза более низкий шум считывания, но и 17-кратное улучшение характеристик темнового тока. Измеренное значение темнового тока для GSENSE6504BSI составляет 0,004 электрона/пиксель/секунду при -30°C (температура кристалла), тогда как для GSENSE2020BSI с тем же размером пикселя этот показатель равен 0,07 электрона/пиксель/секунду.
Рисунок 5. Сравнение темнового тока сенсоров GSENSE6504BSI и GSENSE2020BSI в зависимости от температуры. Это ключевой параметр для научных и промышленных применений, работающих в условиях слабой освещенности или требующих длительных экспозиций.
«GSENSE2020BSI на протяжении многих лет был „рабочей лошадкой“ в индустрии микроскопии. GSENSE6504BSI выводит возможности на новый уровень благодаря более низкому уровню шума и повышенной частоте кадров, сохраняя при этом широкополосную чувствительность — от УФ до видимого и ближнего ИК-диапазона — с ожидаемой пиковой квантовой эффективностью в 95%», — коммерческий директор Gpixel. «Квадратный оптический формат сенсора, низкий уровень шума на высоких частотах кадров в сочетании с широкой спектральной чувствительностью обеспечивают эффективное использование оптики и регистрацию одиночных фотонов на высокой скорости для новых научных применений».
Рисунок 6. Высокая чувствительность в УФ-диапазоне в сочетании со сверхнизким уровнем шума расширяют возможности применения GSENSE6504BSI.
Рисунок 7. По сравнению с GSENSE2020BSI, режим низкого шума GSENSE6504BSI обеспечивает меньший уровень шума при более высокой частоте кадров, сохраняя при этом динамический диапазон.
GSENSE6504BSI – монохромный КМОП-сенсор со строковым затвором и функцией кадрового сброса, режимом для микроскопии плоскостного освещения, который обеспечивает управление синхронизацией через триггеры. Сенсор оснащен встроенным датчиком температуры, встроенным SPI-контроллером и поддерживает режим низкого темнового тока для длительных экспозиций. Данные изображения считываются через 16 каналов LVDS, также поддерживается вертикальное оконное преобразование (vertical windowing) для увеличения частоты кадров при сниженном разрешении.
Для получения дополнительной информации по поставке продукции пишите нам на почту info@npk-photonica.ru или звоните по номеру +7 (812) 209-20-20.
