emccd外部触发模式

安多的emccd提供全面的内部、软件和外部触发模式。此外，软件和内部触发模式利用先进的固件和SDK增强，在复杂的软件采集协议(iCam)中提供增强的速度性能。头部存储多个曝光时间，便于在接收触发器时快速切换曝光时间。

第1部分-外部触发模式

iXon背光相机系列有几种不同的外部触发模式:

帧传输模式下的外部触发器(同时曝光和读出)

在这种模式下，相机处于“外部保持清洁”循环中，外部触发器可以在几微秒内中断这一循环(具体取决于相机型号)。在接收到触发器后，相机停止所有垂直时钟，并在开始读取阶段之前等待编程的用户延迟周期。在读出阶段，图像区域迅速传输到存储区域。然后以正常的方式读取存储区域。

一旦读取完成，摄像机将继续等待下一个外部触发事件。当相机等待触发事件时，移位寄存器持续计时，但图像和存储区域没有。在下一次触发时，相机在开始读取阶段之前再次等待编程延迟。相机继续这个循环，直到所要求的图像数量被捕获为止。由于在触发事件之间没有清理图像区域，因此曝光时间由触发事件之间的时间定义。这个序列如图1所示。

图1:帧传输模式下的外部触发器

外部曝光结合帧转移模式(仅适用于iXon3 885相机)

这种模式不适用于其他iXon模型，因为它需要一个885全局清除功能，其中每个像素的抗开花结构用于耗尽像素在曝光周期之外的电荷。这种模式与前面讨论的触发模式不同，因为曝光周期完全由外部触发脉冲的宽度控制。暴露期开始于正边缘，结束于负边缘。如下面的时序图所示(图2)，正边可以发生在之前的图像已经完全读出或仍在读取时。能够重叠的读数与曝光周期允许非常高的帧率。为了确保曝光开始前落在图像区域上的光不会对测量信号产生影响，CCD被置于特殊的保持清洁模式。这种保持清洁模式使用了Global Clear功能，该功能仅适用于有限范围的CCD传感器，因此不适用于所有iXon相机。虽然曝光的开始可以与前一图像的读出阶段重叠，但曝光的结束不能重叠。这是因为曝光的结束是通过将图像区域移到存储区域来标记的。不可能使用与用于防止曝光开始前下降的光对测量信号的贡献相同的特性，因为这将导致已经累积的电荷被清除。 NOTE: If the falling edge occurs during the read out phase it will be ignored and the next falling edge will terminate the exposure.

图2:帧传输模式下的外部曝光触发器(仅限iXon3 885型号)

非帧传输模式下的“外部触发器”

在此模式下，相机再次处于“外部保持清洁”状态。从图3中可以看出，外部保持清洁循环持续运行，直到检测到外部触发事件，此时暴露阶段开始。一旦曝光时间过去，在图像区建立的电荷迅速转移到存储区。从存储区正常读取电荷。在读取完成时，摄像机重新启动外部保持清洁循环，并在接受后续触发事件之前执行最小数量的清洁。

图3:非帧传输模式下的外部触发器

非帧传输模式下的“快速外部触发”

这种模式在很大程度上与外部触发模式相同，仅在一个方面有所不同:在采集和读取后，相机将不会等待足够数量的保持清洁循环完成，才允许触发事件开始下一次采集。因此，快速外部触发允许比标准外部触发模式更高的帧速率。快速外部触发是最有用的情况下，有很少的光落在传感器曝光时间外，用户正在寻找快速帧率。

非帧传输模式下的“外部曝光”

图4显示了外部曝光模式的计时方案，这是用于非帧传输读出的另一个外部触发选项。这种模式类似于上面讨论的外部触发模式，因为保持清理的类型是相同的，曝光由触发脉冲的正边缘开始。这两种触发模式的不同之处在于如何控制曝光时间。使用标准的外部触发，用户(通过软件)控制曝光时间。使用外部电平触发模式，触发脉冲的电平(即TTL信号处于“on”状态的时间)控制曝光时间。曝光周期从触发脉冲的正边缘开始，到负边缘结束。通过将图像区域移到存储区域，在物理上结束曝光。然后以正常方式读取存储区域。读数完成后，再次启动外部保持清洁循环。

图4:非帧转移模式下的外部曝光

第二部分- iCam快速曝光切换

iCam包含一系列独特的创新，通过Andor iQ多维显微镜套件和其他第三方成像软件包，使Andor iXon相机具有完整的采集效率。

	帧率(fps)
iXon3 897带iCam	23
其他EMCCD	12

表1 - iXon3 897与竞争对手的EMCCD相机在相同10 MHz像素读数下的曝光切换速度的比较。Freerun成像序列涉及双通道采集协议，每个通道使用1 ms和2 ms之间的快速切换。两款相机都有相同的512 x 512背光传感器。

成像摄像机处于高度戒备状态……安多的iCam技术是一种结合了固件和软件创新的高效和性能优化的解决方案，现在集成在所有新的安多成像相机和安多的iQ和SDK软件平台上。iCam功能已经集成到许多流行的第三方软件驱动程序中，包括MDC Metamorph和Nikon NIS Elements。iCam在紧密同步和复杂的多维显微镜实验中提供了更高的EMCCD性能。

使用最先进的相机和PC机之间的双向通信，iCam对于多通道采集特别有效，在此期间，不同的曝光时间在通道之间快速切换，无论是软件触发还是硬件(外部)触发，开销绝对最小。

iCam交付:

• 在采集过程中增强的软件触发-高效地将采集参数从软件上传到相机，最大限度地减少了开销。
• 环形模式-在多通道协议期间的最终暴露切换。软件将最多16个采集通道预加载到相机上。
• 增强的外部触发模式-优化的速度性能跨越所有安多的全面外部触发选项。
• 异步帧传输模式(AFTM) -在重叠/帧传输采集模式下增强速度和同步。
• 双向通信- PC机和相机之间
• 进一步增强基线稳定性-将安多市场领先的定量基线稳定性提升到一个全新的水平。
• 第三方软件兼容性-大多数流行的成像套件都可以利用iCam。

增强的相机和PC iCam之间的数据交换，通过使用专用的定时模式，缩短不必要的开销时间，允许软件中更快的帧速率。这些时间延迟阻止了市场上其他EMCCD和行间相机在复杂的实验协议中实现快速帧率。

此外，iCam的“环形模式”提供了多达16种不同的时间模式上传到相机头的能力，因此外部触发器可以导致几乎瞬时切换频道，促进与其他外围设备(如滤光轮，激光- aotf或z-stage)的无与伦比的同步。