在emccd中最大化帧速率性能

iXon Ultra能够实现市场领先的帧速率性能，在读取过程中通过“超频”实现水平和垂直偏移，同时保持定量稳定性。此外，最快的连续感兴趣区域(ROI)帧率可以使用“裁剪模式”获得。

第1部分。超频水平和垂直位移最快的速度

emccd中的最大帧速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。前者规定了电荷水平通过EM增益寄存器和剩余读出电子器件的速度，而后者规定了电荷垂直向下通过芯片的暴露传感器区域和屏蔽帧传输区域的速度。显著的优势是通过优化相机电子器件，使水平和垂直移动都可以通过超频加速。

iXon提供业界最快的垂直移动速度，从而实现更快的帧速率和减少涂抹，在子阵列/分箱的常用条件下显著更快。值得注意的是，与标准的10MHz速度相比，iXon Ultra的像素读出速度显著提高到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:全帧速率快3倍
• 最快的垂直位移速度可以通过ROI / binning进一步提高速度
• 通过更快的垂直移动最小化涂抹

第2部分。用裁剪模式提高ROI帧率

iXon家族提供裁剪模式，它具有以下优点:

• 专门的读出模式，实现非常快的ROI帧率(亚毫秒曝光)从'标准'相机。
• 连续快速假脱机图像/光谱到硬盘
• 用户可选择裁剪传感器尺寸-高度直观的软件定义。
• iXon Ultra配备了“光学中心裁剪模式”——可以从图像的中心选择ROIs。
• 超分辨率显微镜，离子信号，电压敏感染料和自适应光学的理想选择。
• iXon现在可与补充的OptoMask附件一起使用，该附件可用于屏蔽裁剪区域以外的传感器区域。

如果实验需要快速的时间分辨率，但不受传感器最大存储大小的限制(就像读取的“快速动力学模式”一样)，则可以在“裁剪模式”下读取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)，确保样品的位置，使ROI包含图像中快速发生变化的区域(例如细胞内的“钙火花”)。随后，传感器“想象”它是这个更小的定义数组大小，通过相机执行特殊的读取模式来实现，并以比例更快的帧率读取。定义的数组大小越小，帧速率越快。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“不需要的”像素的读取和转储信号电荷相关的额外读取开销。为了使用裁剪模式，必须确保没有光落在定义区域之外的光敏感区域上。在裁剪区域之外收集的任何光线都可能破坏在这种模式下获得的图像。对于显微镜设置，现在有一个名为OptoMask的附件，由Andor提供。表1显示了iXon Ultra 897在裁剪模式(角系留)下可实现的帧率。

新-光学中心作物模式:启用活细胞超分辨率

iXon Ultra现在带有“光学中心裁剪模式”，使用户可以选择摆脱标准裁剪模式的角落束缚，并选择位于图像场中心的一些预定义的roi。这仅以最小的牺牲可实现的帧率，例如，在iXon Ultra 897的情况下，128 x 128光学中心的ROI提供569帧/秒。

ROI的光学居中使得这种模式对许多显微镜技术极具吸引力，包括“点彩”活细胞超分辨率显微镜。例如，iXon Ultra 897可以在全512 x 512分辨率下操作，帧速率适合生成固定单元超分辨图像，然后可以使用128 x 128 ROI调用光学中心作物模式，生成显示动态事件的超分辨活单元图像。表2显示了在一定范围的ROI大小下，以光学为中心的裁剪模式可能产生的帧率。

作物模式非常适合跨越许多不同研究领域的许多具有挑战性的应用程序。bob综合app官网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。bob综合app官网登录EMCCD技术的基本优势和独特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极限。这使得EMCCD探测器成功地应用于原始灵敏度和曝光时间要求最终阻止使用传统CCD系统的应用bob综合app官网登录

在生物成像中，裁剪模式可以成功地用于提高超分辨率“点彩画”应用程序的性能和吞吐量，包括STORM, PALM和PALMIRA。bob综合app官网登录从128 x 128 ROI(在iXon Ultra的情况下为光学中心)可以轻松实现超过500 fps的Imagin帧率，这使得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。

裁剪模式还可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。也有可能将裁剪的emccd用于荧光相关显微镜(FCS)，使用多点或光片照明。该模式进一步适用于多光谱荧光共聚焦扫描，作为一种替代方案的pmt阵列，传统上已用于这种方法。背光传感器90%以上的量子效率、单光子灵敏度、阵列结构和快速的像素读出速度可以被利用来显著改进这种方法。激光驻留时间应设置为与曝光和读出约32像素的短行时间相一致——足够的光谱通道可产生几种已知发射染料的有效混合，从而生成一个512 x 512 x 32(光谱)的数据立方体，所需时间不到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，后者在蓝绿色区域约为5倍，在红色区域高达10倍。

有许多物理科学应用可以受益于裁剪模式的速度，如玻色爱因斯坦凝聚(bob综合app官网登录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可以在近600帧/秒的速率下以128 x 128 ROI操作，很容易推动到> 1000帧/秒的分箱，帧速率甚至可以适应行星自适应光学。

图1。裁剪模式:传感器的主动成像区域被定义为只使用整个芯片的一小部分进行成像。剩余的区域必须被光学屏蔽，以防止漏光和电荷溢出，这将损害成像区域的信号。通过裁剪传感器，可以获得更快的帧速率，因为时间分辨率将由读取传感器的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)。