自ORCA-Flash4.0 V2发布以来,就以其在多种成像领域无以伦比的灵活性成为行业的颠覆者和高性能的代言人。它可以从USB到camera link连接灵活改变,从超快扫描到几乎无噪声的低速扫描之间通过软件一键切换。它使用我公司Lightsheet Readout Mode™与单层光显微镜系统无缝集成。它具有触发鲁棒性,可以驱动其他器件,也可以被其他器件驱动。它是市面上量子效率最高的sCMOS相机。
新增功能
两种扫描速度
尽管该相机标准扫描下读出噪声有效值只有1.9电子(中值为1.3电子),但是相对于单纯的速度,有些实验需要更低的噪声。ORCA-Flash4.0 V2新增低速扫描读出模式,读出噪声有效值只有1.5电子 (中值0.9电子)。USB连接和Camera Link连接都可以使用低噪声模式。
Lightsheet Readout Mode™
为了使相机在单层光显微技术中发挥最佳的速度和同步性,配有Camera Link接口的ORCA-Flash4.0 V2使用我公司最新的Lightsheet Readout Mode™,可以从上到下或从下到上一次扫描传感器 即可读出。
全面曝光灵活性
ORCA-Flash4.0 V2新增全面复位功能,用户可以获得全面曝光,且可以选择外部源或相机自身发出控制时序。
个性化文档
对我公司的相机了解的越多,就会对它的成像结果越有信心,特别是在苛刻的实验条件下。每个ORCA-Flash4.0 V2在发货之前,都在工厂进行了个性化地调整,测试结果包含在每个相机中。我们提供 测试噪声直方图、光子转移曲线、噪声有效值以及转换因子等数据,还有简易的公式。
特性
高灵敏度意味着用途更多
ORCA-Flash4.0 V2正在改变科学成像的行业规则。多年来,因为需要高信噪比、高对比度图像,制冷型CCD都是GFP或多通道成像等荧光成像应用的首先技术。而EM-CCD一直都是TIRF或转盘共聚焦等低 光量、高速应用的首选。由于缺少更好的选择,只能在定位显微中采用与上述相同的技术。ORCA-Flash4.0 V2不仅能轻易进行以上应用,还可以做的更好,具有更多优势。
Fan Long, Shaoqun Zeng, and Zhen-Li Huang. Localization-based super- resolution microscopy with an sCMOS camera Part II: Experimental methodology for comparing sCMOS with EMCCD cameras, Optics Express, Vol. 20, Issue 16, pp. 17741-17759 (2012)http://dx.doi.org/10.1364/OE.20.017741
量子效率:600 nm下超过70%,750nm下超过50%
ORCA-Flash4.0 V2在荧光显微中可以胜过其他所有相机。其第二代sCMOS传感器像素设计更为细致,且使用片上镜头技术,在荧光成像常见的波段范围内具有很高的量子效率。
低噪声
在所有CCD以及sCMOS相机中,ORCA-Flash4.0 V2在100帧/秒速度下的读出噪声是最小的,甚至连EM-CCD都通过使用片上增益权衡掉了相对较低的读出噪声以换取乘性噪声。我们“安静”的电子设计成 功地降低了探测极限,客户可以充分利用高帧率特性,并且用更少的光子来输出信号。
高量子效率与低噪声独一无二地结合,且没有EM-CCD的乘性噪声,意味着可采集不受相机限制的图像。低光量下的信号探测,强度微小变化的比较,可在大背景下轻易分辨小信号。
宽视场角&高分辨率
ORCA-Flash4.0 V2具有400万像素,每个像素为6.5 μm × 6.5 μm,非常适合要求严苛的显微成像应用。无论是高放大率成像,还是单细胞高精细细节成像,亦或是为了捕获和分辨多个细 胞而进行低放大率成像,ORCA-Flash4.0 V2都可以输出美丽的图像。
高速:长达40分钟的全速全分辨率采集(注1)
快还是超快?一切听从你的指挥
一个4194304像素、每个像素16位深度的相机进行成像,那么单幅图像为8M字节。但是仅仅采集一帧图像是不够的,更重要的是持久的、连续的采集图像。滨松的ImageConductor可以控制客户需要的 速度。在默认配置下, ORCA-Flash4.0 V2配有USB3.0板卡和传输线,全帧采集下可提供30帧/秒。客户也可选择升级我公司全力支持的Firebird PCI总线第二代8×Camera Link卡,使用相同的相机 ,不需要其他更改,全分辨率下可获得100帧/秒的速度。而将Camera Link版本与推荐的固态硬盘以及高速电脑结合,可以进行全速40分钟全分辨率的记录。两种版本可以灵活选择感兴趣的成像区域,有 助于帧速的微调。每种配置在全速下的读出噪声都为有效值1.9电子(中值1.3电子),具有多功能性和高性能。
注1:测试条件为 Dell T5500 (E5640 2.66GHz)+RAID0 (LSI MegaRAID SAS 9260-4i) and 4 pcs SATA SSD drivers (SAMSUNG MZ-7PC512) Windows7 64 bit
进行研究
ORCA-Flash4.0 V2包括了ImageConductor connectivity™,因此支持USB3.0(默认)和高速Camera Link。如果成像速度为30帧/秒,那么默认的USB3.0配置就非常适合。如果需要更加生动真实 的图像,那么可以增加一块Camera Link板,可获得全4百万像素图像的100帧/秒输出。两种选择具有同样的低噪声、高量子效率的成像能力,获得了空前的灵敏度。使用滨松的多功能ImageConductor connectivity™,一切由你主宰。
读出噪声:有效值还是中值
RMS(均方根值、有效值)和中值都是评估数据分布中央倾向的有效的统计模型。在CCD上没有关于使用哪种模型的争议,因为每个像素的典型读出噪声非常相似,rms和中值是相等的。而cSMOS则不同 ,其天生的传感器结构使其在每个像素上具有更多的变化,而传感器的超低噪声使得这种变化更加具有统计上的显著性。而当涉及到评估相机性能时,真正有意义的特性是rms噪声。rms噪声值提供了图 像质量的评估,也是量化计算中合适的噪声变量。而ORCA-Flash4.0 V2之所以包含了1.3电子中值噪声,只是为了便于与其他sCMOS相机进行对比。实际进行量化成像,还是需要知道rms噪声。ORCA- Flash4.0 V2的rms读出噪声典型值为1.9电子。
全像素还是部分像素?
只有在传感器上所有的像素都被使用或者记录并且考虑了异常像素的排除,rms或者中值噪声值才有效。对于ORCA-Flash4.0 V2,我们在计算rms和中值读出噪声时使用了传感器的每个像素,是在未进 行任何像素校正或者数据预审的情况下计算的。提供特性参数的目标之一是进行精确度的成像结果量化,与我们提供最佳量化科学用相机的目标相吻合。
在光子下思考
成像上有一种不连接性:我们对光子成像,但是对相机特性的讨论却用电子。这个代沟可以轻易跨越,使相机对比更有意义。比如第一代sCMOS和第二代sCOMS,表面上读出噪声参数看起来相等(注意 在相似的模式和速度下,rms和rms相比,中值和中值相比)。但如果先考虑电子下rms读出噪声,然后转换为光子下思考,使用特定波长时的量子效率,就会发现显著的差别。滚动快门模式100帧/秒速度 下,第二代ORCA-Flash4.0 V2的rms噪声为1.9电子,而第一代rms为2电子。在550nm下,第一代和第二代的量子效率分别为54%和72%。根据这些数字,可算出第一代的光子读出噪声为2/0.54 = 3.7,而第 二代仅有1.9/0.72 = 2.6。因此,第一代的sCMOS比ORCAFlash4.0 V2的读出噪声高出42%。
最后,在ORCA-Flash4.0 V2工作在慢速扫描模式下,其输出结果只有1.5电子rms噪声。读出噪声只有2.08光子。
应用
ORCA-Flash4.0 V2是荧光以及其他宽视场显微成像的理想选择。
-超分辨率显微成像
-TIRF显微成像
-比率成像
-FRET
-高速Ca2+成像
-实时共聚焦显微成像
-单层光显微成像
配置图
电脑要求
ORCA-Flash 4.0 V2推出以后,客户能够将4M像素的图像以100帧/秒的速度导入电脑。如此高的数据率对电脑的要求可以参看下边的ORCA-Flash4.0 V2电脑推荐配置。 PC Recommendations for ORCA- Flash4.0 V2
规格表
型号 | C11440-22CU |
量子效率 | 600nm下超过70%,750nm下超过50% |
成像器件 | 科学级CMOS传感器 FL-400 |
有效像素数 | 2048 (H)×2048 (V) |
像素尺寸 | 6.5 μm×6.5 μm |
有效面积 | 13.312 mm×13.312 mm |
满阱容量 | 30 000电子 |
读出速度 |
全分辨率Camera Link下100帧/秒 全分辨率USB3.0下30帧/秒 |
读出噪声 |
标准扫描模式(100帧/秒)1.9电子rms 慢速扫描(30帧/秒)1.5电子rms |
曝光时间 |
内部触发模式:全分辨率下1ms到10s*1 子阵列读出内部触发模式:8.96μs到10s 子阵读出外部触发模式:1ms到10s |
制冷方式 | 半导体制冷 |
制冷温度 |
强迫风冷(环境温度20 ℃):-10 ℃ 水中(20 ℃): -20 ℃ 水中(15 ℃): -30 ℃ |
暗电流 |
0.5 electrons/pixel/s (-10 ℃) (typ.) 0.15 electrons/pixel/s (-20 ℃) (typ.) 0.05 electrons/pixel/s (-30 ℃) (typ.) |
动态范围 | 33 000:1 (typ.)*2 |
子阵列 | 支持 |
拼接(binning) | 2×2, 4×4 |
外部触发模式 | 边沿、电平、同步读出和起始信号触发 |
外部触发信号连线 | SMA接口或CameraLink I/F |
触发延时功能 | 0us到10s,步长10us |
触发输出 |
3个可编程时序输出 全面曝光时序和触发准备(Trigger ready)输出 |
外部信号输出连接 | SMA接口 |
接口 | CameraLink全配置Deca mode、USB3.0 |
软件接口 |
包含基于电脑的采集包 DCAM-SDK,商品化软件 |
AD转换器 | 16位输出 |
镜头卡口 | C卡口 |
电源 | AC100 V到AC240 V, 50 Hz/60 Hz |
功耗 | 约70W |
*1内部触发模式下最小曝光时间根据子阵列设置不同而变。最小曝光时间是在标准扫描下。
*2低速扫描下满阱容量/读出噪声
读出速度
中央位置读出速度 (帧/秒,典型值) | Camera Link | USB 3.0 | ||||
水平像素数 |
拼接 2×2, 4×4 | 水平像素数 |
拼接 2×2, 4×4 | |||
2048 / 1536 / 1024 / 512 | 2048 / 1536 / 1024 | 512 | ||||
垂直方向行数 | 2048 | 100 | 30 | 100 | 100 | |
1024 | 200 | 60 | 200 | 200 | ||
512 | 400 | 120 | 400 | 400 | ||
256 | 801 | 240 | 801 | 801 | ||
128 | 1603 | 481 | 1603 | 1603 | ||
64 | 3206 | 968 | 3206 | 3206 | ||
8 | 25 655 | 7894 | 25 655 | 25 655 |
读出时间
标准扫描(100帧/秒) | 10ms |
低速扫描(30帧/秒) | 33ms |
Lightsheet Readout Mode™(仅支持Camera Link)
读出格式 | 无缝读出 |
读出方向 | 从下向上、从上向下 |
读出时间 | 20 ms到204.8s(全部面积读出) |
读出模式 | 全面积、子阵列 |
光谱响应
外形尺寸图