锶88（88Sr）作为一种中性原子，在量子计算领域具有巨大的应用潜力。它属于碱土金属元素，具有独特的能级结构，这使得它在量子计算和量子模拟中非常有用。锶原子可以从亚稳态激发到里德堡态，这一过程中存在合适波长的光镊可以同时囚禁亚稳态和里德堡态原子，有效抑制激发过程中多普勒效应引起的退相干，有望大幅提高多量子比特操控保真度。近期，香港科技大学相关课题实验组采用鑫图Aries 16和进口sCMOS相机对锶88原子进行实验研究。如图1所示，研究人员使用Aries 16相机对锶原子461nm波段的信号获得了高信噪比的图像。图1 Aries 16 锶原子461nm的成像效果锶原子光晶格钟的核心部件通常包括：冷原子光晶格量子参考体系、超稳本地振荡器和飞秒光学频率梳等。其中，量子参考体系使用光晶格来囚禁原子，通过高灵敏度探测器对这些原子跃迁产生的荧光进行探测并实现原位测量，从而研究原子之间的相互作用，或者获得原子数与荧光信号强度的对应关系。由于光晶格中的原子运动状态类似于热运动，对探测器灵敏度要求很高，才能确保足够的时间分辨率。当锶原子的格点距离为9 μm时，研究人员对比了Aries 16与进口sCMOS相机(bin2)的成像结果。如图2所示，Aries 16在曝光时间为70ms时的信噪比水平相当于sCMOS相机（bin2）在100ms曝光时的水平。这表明Aries 16的灵敏度优于sCMOS相机，在弱光成像领域具有明显优势。图2为Aries16与进口sCMOS相机的数据对比，格点距离为9 μm。图A为Aries16相机70ms原始图像；图B为sCMOS相机(bin2)100ms原始图像，图C和图D为格点上荧光点信号（每帧选取18个点位置）多帧数据的直方图统计。两峰分别代表两种不同强度的原子状态，两峰之间的分离度可以用于估算信噪比。Aries 16 创新性地利用鑫图先进降噪技术和大像元芯片结构设计相结合，大大提升了相机的弱光探测能力，为用户提供了EMCCD国产替代的可行性解决方案；与进口6.5 μm sCMOS相机相比，无需binning即可获得更高的光子收集能力，在冷原子弱光探测等领域具有广阔的应用前景。

电介质电湿润（EWOD）通过高电容离子凝胶构建高效电润湿界面，实现非机械光束控制（OBS）。该项技术主要基于EWOD的液体棱镜（LP），它利用电润湿调节光束方向，精确控制光路。实验结果显示，该系统能在X轴和Y轴上分别调整光束高达14.82°和14.39°。并在自由空间光学（FSO）和水下无线光通信（UWOC）系统中实现高达1.9 Gbps和1.7 Gbps的数据传输速率。这些成果充分展示了EWOD技术在光通信中的潜力，同时也为未来的技术改进和设计提供了重要参考。图1 (a) 沿 X 轴和 Y 轴的光束点的实验测量，(b) XY 平面上的光束点的示意图，详细说明了用于光通信测量的光束点配置。实验系统采用了鑫图Dhyana 400BSI相机进行高帧率图像采集。该系统的关键性能指标包括约435 ms的响应时间和0.05 mm的线性精度。这要求相机不仅能在极短时间内捕捉快速移动的光束，还需要具备较高的像素分辨率和图像处理能力，以实现亚毫米级别的光束位置变化测量，确保光束控制的精确性和稳定性，保证系统在实际应用中能够准确测量光束的方向和位置。从而展示了电介质电润湿（EWOD）技术在光无线通信（OWC）领域中的巨大潜力和广阔的应用前景。参考文献Mane M K, Ali A, Tehseen R, et al. Non-mechanical beam steering for high-speed optical wireless communications via electrowetting on dielectric[J]. Optics Express, 2024, 32(16): 28792-28805.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

纳米造影术是一种多功能的添加剂纳米制造技术，通过静电相互作用将各种类型的合成纳米颗粒(NPs)组合成纳米级精度的任意形状。通常情况下，这些 NPs溶解在携带净电荷的极性溶剂（如水或乙醇）中，但极性溶剂的静介电常数一般较大，从而降低了NPs的组合效率。该论文研究人员为了解决以上问题，通过研究钙钛矿量子点在非极性溶剂中的静电组合，观察到了意想不到的符号依赖组装效应，这表明尽管钙钛矿量子点是在非极性溶剂中合成和分散的，但它们仍携带净电荷。为了证实这一结果，研究人员对单个钙钛矿量子点进行了EFM测量，结果表明它们确实是弱带电的。研究人员进一步绘制了电荷模式周围的电场分布，发现粒子在数百纳米范围内受到静电相互作用，库仑力的大小与梯度力的大小相当。此外，研究人员还测量了其他 常见的油相合成纳米颗粒，包括Au, Fe2O3和CdSe，发现在非极性溶剂中粒子带电是一种普遍现象。这为在油相中合成的各种功能纳米颗粒的高效纳米造影术发现了新的可能性。图1 (a) KPFM测量不同电压的电荷点阵列基板，(b)使用(a)中的衬底组装的量子点的荧光图像，(c)荧光强度作为电压的函数，使用从(a)和(b)中检索的数据。图1荧光图像是由倒置荧光显微镜拍摄，405 nm激光器作为激发光源，采用40X显微镜物镜采集信号，并使用长通滤波器去除激发光，最后由鑫图sCMOS相机Dhyana 400D记录荧光图像。Dhyana 400D采用前照式sCMOS技术，具有72%的峰值量子效率和低至2.1个电子的读出噪声，其6.5 μm像素尺寸能够匹配高NA显微镜物镜，可适用于广泛的荧光成像应用，包括钙钛矿量子点研究在内的众多科学应用。参考文献Man Z, Bian J, Xing X, et al. Unexpected Coulomb Interactions in Nonpolar Solvent for Highly Efficient Nanoxerography of Perovskite Quantum Dots[J]. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2020, 12(1): 59-64.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

共聚焦显微成像技术的开发不仅要突破光学、探测器、计算机视觉等跨学科知识壁垒和核心技术发展的挑战，其商业化还要解决仪器整合稳定性、应用复杂性以及用户需求多样性等应用难题。该技术自1950年代提出理论概念以来已历经60多年的漫长发展和演变，现阶段依然仅有少数厂商具备商业化的实力。近期，北京艾锐精仪科技有限公司 (www.airy-tech.cn) 依托北京大学席鹏教授课题组的雄厚研发实力发布了自研的商用转盘共聚焦系统（Nova-SD），引发国内科研市场关注。图1 北京艾锐精仪科技有限公司发布的转盘共聚焦系统（Nova-SD）艾锐转盘共聚焦系统（Nova-SD）在技术原理上没有采用市场主流双转盘的共聚焦方案，而是采用对用户更为友好的单转盘技术方向进行创新，通过增大激发光功率的形式来弥补微透镜阵列的聚焦效应，避免了双转盘视野和分辨率受限、以及孔位容易错位的应用问题，实现了高速、高分辨率、高三维层切能力和大视野的“三高一大”优势。图2 双转盘（左）与单转盘（右）对比。双转盘通过上层微透镜阵列将激光聚焦到针孔阵列，然而这一过程会限制二向色镜的大小与厚度，从而限制视野大小和成像质量。此外，该系统还可以和艾锐公司自研的偏振结构光显微镜、活细胞培养系统、成像分离器等产品组合应用，并在国内多家研究所完成了内测，在成像质量、灵活定制等方面获得了高度评价。转盘共聚焦显微镜通常需要具备较快的速度对样本进行高分辨率扫描，同时需要相机具备高动态成像优势以适应复杂光路的成像需求，需要同时对光强较弱和较强的区域进行区分。鑫图Dhyana 400BSI V3（简称 400BSI V3）相机非常适合转盘共聚焦系统的整合应用：不仅提供高达95%量子效率和低至1.1 e-的读出噪声，确保在低光强下快速捕捉弱信号；采用的6.5 μm像元尺寸能很好地平衡高NA显微镜的空间采样率和灵敏度的需求，对样本进行清晰、高动态成像；高达100 fps@4.2MP的速度可以快速捕捉动态变化的信号，实现对样本的实时动态观察；同时整机轻量化和低功耗的设计可以进一步降低对系统资源的占用，非常有利于仪器系统的整合应用。

氮空位 (NV) 中心作为生物相容性磁强计的应用引起了研究人员的极大兴趣。NV中心是一种点缺陷，它由金刚石晶格中的空位和与之相邻的取代氮原子组成，这些缺陷在室温下表现出光学可寻址磁场响应，这一过程称为光学检测磁共振(Optically Detected Magnetic Resonance, ODMR)。来自德国农工大学的研究者开发了一种NV传感器的宽场弛豫测量法，该技术在室温下应用，无需微波控制频率或感应磁场。研究人员测量了掺杂磷的块状NV传感器的弛豫时间，结果优于参考值。此外，NV金刚石中的磷掺杂可使激发波长发生红移，这一特性有助于降低细胞毒性。图1 宽视场显微镜对容纳NV传感器的微带电路成像德国农工大学的研究者表示，该系统能够通过光学检测光致发光强度的差异来读出自旋状态的能力。因为在较长的波长下，组织穿透深度增加且光毒性效应减少，因此这对于生物应用来说是很有前景的。该系统配备的鑫图Dhyana 95相机采用背照式sCMOS技术，具有200 nm~1100 nm的宽光谱响应能力，高达95%的峰值量子效率，读出噪声低于2 e-，具有显著的高信噪比优势。相机采用DSNU及PRNU校准技术，不仅提高了成像背景质量，还增强了定量分析的精准度，从而帮助科学研究获得更可靠的结果。参考文献Keppler M A, Tovar C, Alghannam F S, et al. Widefield relaxometry with phosphorus doped NV sensor[C]//Synthesis and Photonics of Nanoscale Materials XVI. SPIE, 2019, 10907: 8-15.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

当前量子点发光二极管已经拥有接近和内部统一的量子效率。进一步提高外量子效率则需要更高效的光子反耦合。提高光子发射的方向性被认为是可行的方法。本研究中展示了一种提高发射指向性的胶体量子点薄膜。通过生长一个非对称的压缩壳层，能够提升它们的带边态简并性（band-edge state degeneracy），这会使得具有平面内偶极矩的激子大量存在，从而实现高效光子解耦，由此获得的增强的发射指向性为显著提高外部量子效率开辟了道路。图1 光学、形态和晶体结构表征。研究了流体静力(A)和双轴应变( B ) CQDs的吸光度和 PL 光谱。吸光度的二阶导数表明，在双轴应变的CQDs中，第一个激子峰的展宽是由于最初紧密间隔的峰的分离，而在静水应变的CQDs中没有观察到这一点。从碳薄膜上的CQDs的HRTEM中提取出(C)流体静力学和(D)双轴应变CQDs的晶体结构和形状。从c轴（[002] 轴）观察时，它们具有相似的大小和形状，但从侧视图([110]轴)观察到形状的差异。通过比较粉末和薄膜样品的XRD光谱，研究了双向应变CQDs的帽子状取向特性。在双轴应变的CQD薄膜样品中，(002)与(110)片的衍射峰比明显增强，表明大部分CQD薄膜的c轴是垂直于衬底的，而在静水应变的CQD薄膜中没有这种现象。通过在非衍射硅衬底上滴铸CQDs得到了薄膜样品的XRD谱图。（相机使用鑫图Dhyana 400BSI）量子点方向性研究的成像需要高灵敏以及高信噪比的探测器，以更好的记录量子点的形态，判断方向性对于外部量子效率的影响。研究人员选用的鑫图Dhyana 400BSI相机采用背照式sCMOS芯片结构，95% QE和低至1.1e-的低噪声读出模式，保证了其在可见光光谱超高的信噪比，同时鑫图相机还为用户提供PRNU/DSNU图形噪声校正功能选项，选用该功能可以解决因芯片像素不均一性带来的噪声干扰，非常适合需要均一背景的定量分析应用。参考文献Song Y, Liu R, Wang Z, et al. Enhanced emission directivity from asymmetrically strained colloidal quantum dots[J]. Science Advances, 2022, 8(8): eabl8219.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

微芯片驱动的三电极电化学反应器系统实现了电解质流动的精准调控与动态调整，为探究Cu基催化剂在电化学二氧化碳还原反应（CO2R）中的行为提供了平台。该系统借助于电解液的瞬时置换与灵活的电位调控手段，对Cu颗粒催化剂实施了原位软X射线光谱分析，深化了对此类催化过程的理解。本研究详尽记录了单个立方形Cu颗粒在CO2还原环境中的动态演变，重点关注了其形态与氧化状态随外加电位调节的微妙变化。相较于传统的扫描透射X射线显微镜（STXM），本研究采用的光谱成像技术在空间分辨率上实现了三倍提升，通过捕捉衍射光子的精细分布，极大地丰富了分析细节。图1 +0.1 VRHE 下B区Cu L3原位光谱叠层衍射成像分析(A) 933.3 eV 处的叠层衍射振幅图像(B-E) 原位光谱叠层衍射 (Ptycho) 测量的 Cu(0)、Cu(I) 和 Cu(II)参考光谱，以 5 μm-1垂直比例尺表示。(C) Cu(0)、(D) Cu(I) 和 (E) Cu(II) 的分量图(F) 拟合残差(G) 使用相对缩放比例对组件图进行颜色编码合成。(H) 使用绝对比例尺绘制的彩色编码成分图。测量是在 CO2饱和的0.1M KHCO3中进行的在这项研究中，实验采用的是鑫图优化后的软x射线-极紫外直接探测相机：Dhyana XV95。这款相机其传感器表面采用了创新性的镀膜涂层技术，这不仅大幅减少了高能X射线对相机的潜在破坏，从而延长了设备的使用寿命，而且在900电子伏特条件下，实现了接近~100%的量子效率；并且借助背景校正技术，成功地将平均背景噪声降至极低水平，低于1个电子，这大大增强了信号的纯净度，确保了数据的准确性。值得一提的是，该相机的满阱容量达到了90ke-，这意味着它具备更大的动态范围，有效避免了信号饱和的风险。此外相机内置的制冷系统能够有效抑制长时间曝光过程中温度波动所引发的暗电流干扰，保障了图像的质量。Dhyana XV95采用的背照式sCMOS技术，相比传统的CCD技术，成像速度提高了数十倍之多，实现了质的飞跃。同时，图像的整体质量和动态范围得到了充分保留，为科研人员解锁了全新的图像解析力和数据分析的可能性。参考文献Zhang C, Mille N, Eraky H, Stanescu S, Swaraj S, Belkhou R, et al. Copper carbon dioxide reduction electrocatalysts studied by in situ soft X-ray spectro-ptychography. Cell Reports Physical Science; 2023.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

光镊技术已成为操纵微观世界的关键手段，其应用范围涵盖微小粒子、生物分子乃至中性原子的精准调控。本研究采用生成神经网络来设计光镊阵列布局，这一创新方法依托于灵活可调的原子排列，通过集成的生成模型驱动空间光调制器（SLM），实现高效中性冷锶原子在多样化光镊结构中的俘获。该技术的核心挑战在于，针对每种新型光镊模式，传统方法均需重新进行纯相位全息图的精细优化，这不仅耗时巨大，还可能限制实时原子阵列的操控。本文介绍的方法通过加速SLM的调控流程，大幅缩减准备时间，尽可能的压缩操作延迟，无需频繁迭代全息图的优化步骤，为光镊技术在动态环境中的应用开辟了新途径。图1 基于深度学习的原子阵列制作方案概述。为了捕获88Sr原子使用了光镊阵列。空间光调制器(SLM)由基于U-net模型生成的神经网络控制。该生成模型使用光镊图像和相应的SLM全息图组成的全息图数据集进行训练，各种光镊的配置可以根据需要创建。图2 生成式神经网络产生的各种原子阵列。（a）~20个镊子点的实验吸收图像，其中每个亮点对应~ 30个88Sr原子的集合。通过训练后的生成神经网络形成了正方形、三角形和蜂窝形状的各种网格，晶格常数是15μm，吸收图像通过sCMOS相机记录。（b）当原子信号位于镊子阱的中心时，我们将 SNR 定义为Isignal和Inoise的比值。（c）通过比较算法运行时间和镊子阵列质量，显示生成神经网络（绿色）在所需迭代次数方面优于 GS 算法（紫色），无需迭代即可达到镊子阵列的SNR。文中提到在每个量子阱中均能捕获几十个Sr原子，为精确量化俘获的原子数目，实验将一束461nm的准直激光束照射Sr原子阵列，并通过鑫图Dhyana 400BSI V3记录光密度(OD)。因为不同的微观陷阱可能捕获的原子数量各异，从而引起局部光密度的显著差异。因此这就要求相机具有足够大的动态范围，Dhyana 400BSI V3相机的动态范围为90dB，这样不仅有效防止了信号过饱和及损失，还确保了在光强变化剧烈的情况下依旧能进行准确的记录。此外，Dhyana 400BSI V3具备6.5μm的高分辨率，这一特性对于精细区分并准确计算尤为关键，确保了对光镊阵列中各离散光密度信号的清晰辨别。加之其峰值量子效率为95%，这样能提高对原子阵列散发的微弱光信号的捕捉能力，使得数据收集更为灵敏且可靠。参考文献Ren Z, Yan X, Wen K, et al. Creation of a tweezer array for cold atoms utilizing a generative neural network[J]. arXiv preprint arXiv:2401.06014, 2024.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

鞭毛细菌通过旋转螺旋鞭毛束进行游动，通常以“前进”和“翻转”交替的运动模式探索周围环境。目前尚不清楚外部机械因素是否能影响这种行为。研究人员使用双光镊来捕获单个细菌，并施加流体流动和细胞体旋转等机械因素，研究其对“前进”和“翻转”行为的影响。结果表明，施加的外部机械因素通过影响鞭毛束的形成和扩散，对“前进”和“翻转”行为有很大的影响。这些机械效应为进一步研究复杂环境中的细菌趋化性提供了新的思路。(A)前进和(B)翻转时细菌鞭毛的荧光图像，虚线勾勒出细胞体鑫图Dhyana 400BSI相机凭借其高灵敏度和高速性能，能够高效跟踪细菌鞭毛束。高灵敏度和低读取噪声对于采集高质量图像进行分析是不可或缺的，因为低激发功率能够显著减少对活细胞的损伤。此外，随着sCMOS技术的发展，相机能够提供更高的帧率，在ROI下可以轻松达到所需的1000 fps。鞭毛细菌通过旋转螺旋鞭毛束进行游动，通常以“前进”和“翻转”交替的运动模式探索周围环境。目前尚不清楚外部机械因素是否能影响这种行为。研究人员使用双光镊来捕获单个细菌，并施加流体流动和细胞体旋转等机械因素，研究其对“前进”和“翻转”行为的影响。 结果表明，施加的外部机械因素通过影响鞭毛束的形成和扩散，对“前进”和“翻转”行为有很大的影响。这些机械效应为进一步研究复杂环境中的细菌趋化性提供了新的思路。 参考文献Guangzhe Liu, Zhaorong Liu, Lailai Zhu, Rongjing Zhang, Junhua Yuan,Upcoming flow promotes the bundle formation of bacterial flagella,Biophysical Journal,Volume 120, Issue 20,2021, Pages 4391-4398,ISSN 0006-3495, https://doi.org/10.1016/j.bpj.2021.09.007.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

为了将光谱成像技术更方便地引入显微成像领域，本文介绍了高光谱成像技术与显微成像技术相结合，搭建出一套全自动推扫式高光谱显微成像系统。该系统以倒置显微镜为主体进行设计，采用棱镜-光栅元件进行光谱分光，利用高精度二维电动运动平台进行推扫，同时结合电动对焦组件完成对焦，最终成像在高灵敏sCMOS科学相机上。根据大多数生物样本光谱检测需求，系统的光谱范围选择为420~800 nm，并引入激光自动对焦系统作为主动对焦模块，以HE染色的乳腺癌病理切片为研究对象。通过对全自动推扫式高光谱显微成像系统的设计与研究，解决了高光谱显微成像中无法实时对焦的难题，实现了在40倍显微物镜下3.25 mm × 3.25 mm范围内的全自动成像。这有助于促进光谱技术在生物医学等领域中的应用，特别是对需要高分辨率和高灵敏度的场景中，提供了有效的解决方案。图1 整机图片图2 基于主动对焦的大视场推扫成像推扫式高光谱显微成像系统的光谱探测器采用了鑫图背照式sCMOS科学相机Dhyana 400BSI。该相机像元大小为6.5 μm，非常适配于40x~60x的成像系统。相机的宽光谱响应范围涵盖了190 nm~1100 nm，可以适用于生物样本的光谱检测需求，峰值量子效率高达95%，读出噪声仅为1.1e-。这些性能在高分辨率成像和灵敏度之间实现了平衡，并能大幅提高信号检测能力，非常适合部分光谱应用的需求。参考文献唐凌宇, 葛明锋, 董文飞. 全自动推扫式高光谱显微成像系统设计与研究[J]. 中国光学, 2021, 14(6): 1486.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

组织病理学分析通常被认为是肿瘤诊断和临床治疗的“黄金标准”。近年来，人工智能（AI）在病理诊断中的应用取得了显著进展。然而，目前大多数AI方法使用的数据源是由传统光学显微镜捕获的彩色图像，这种图像所包含的病理信息有限，影响了诊断的准确性。随着二维图像处理算法的逐步成熟，研究人员开始转向三维算法，以期获得更准确的结果和更丰富的信息。本文提出了一种新的多维胆汁数据库，该数据库包含在同一视场下捕获的显微镜高光谱图像和RGB彩色图像，专门用于深度学习研究。该数据库中的所有图像均经过经验丰富的病理学家评估和标记，适用于训练神经网络。由于该数据库包含了样本的形态、光谱和生化变化信息，对研究人员开发新型多维深度学习算法用于病理诊断具有重要意义。图1 数据集的多维图像场景(a) RGB图像  (b) 显微镜高光谱数据立方体  (c) 从高光谱数据立方体中提取的16个单波段图像本实验旨在建立一个多维胆汁数据库，为此开发了一种显微镜高光谱成像系统，用于采集胆汁组织的高光谱图像。胆总管组织切片的透射光通过显微镜被收集，并在sCMOS相机上成像，最终合成高光谱数据立方体。该成像系统使用的鑫图sCMOS相机Dhyana 400D，具有6.5 μm的像素尺寸，适用于高倍显微镜。此外，其低读出噪声和在制冷条件下的低暗电流，使其在弱光成像时仍能获得高信噪比的图像。同时，USB 3.0的接口能够提供高达35 fps的帧率，满足了高光谱成像所需的高速采集性能指标。参考文献Zhang Q, Li Q, Yu G, et al. A multidimensional choledoch database and benchmarks for cholangiocarcinoma diagnosis[J]. IEEE Access, 2019, 7: 149414-149421.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

高温燃烧反应广泛应用于冶金、火力发电以及发动机制造等工业领域。在燃烧反应的状态测量中，温度是最关键的参数之一，它能够反馈燃烧状态，从而帮助诊断和优化燃烧过程。现有的非接触式火焰测温方法多依赖于理想的热-光激发模型，这对测温精度有较大影响。本研究提出了一种基于元素掺杂和能谱分析的二维火焰温度和发射率分布测试方法。首先，利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术进行元素掺杂和光谱分析。接着，使用高精度sCMOS科学相机鑫图Dhyana 400BSI 对掺杂后的火焰进行光学检测。结合图像处理技术和标定结果，能够计算出火焰的二维温度和发射率分布。最后，通过红外热成像技术和热电偶接触测温技术验证了测温结果的准确性和有效性。图1 掺杂前后的火焰亮度演变图2 二维未经过滤和未掺杂的火焰(a) 原始的图像分割；(b) 过滤和掺杂火焰的划分；(c) 红外热成像本研究基于元素能谱激发模型和元素掺杂方法，通过激光诱导击穿光谱（LIBS）技术选择合适的火焰掺杂元素，并设计了窄波段滤波片检测系统。结合成像系统、光谱发射率标定实验和图像处理技术，成功计算出火焰的二维温度和发射率分布。实验中使用的Dhyana 400BSI同时具有高灵敏度、高分辨率和高帧率的优点，可以提供准确可靠的温度测量结果：1）高灵敏度有利于捕捉到火焰中掺杂元素发出的微弱光信号；2）高帧率主要用于测量火焰中快速变化的温度场；3）高分辨率可以提供清晰的火焰图像，方便进行图像处理和分割。参考文献Liu X, Hao X, Xue B, et al. Two-Dimensional Flame Temperature and Emissivity Distribution Measurement Based on Element Doping and Energy Spectrum Analysis[J]. IEEE Access, 2020, 8: 200863-200874.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

血管靶向光动力疗法（V-PDT）在治疗血管类相关疾病上拥有巨大的应用前景。然而由于个体差异，如病理类型、生化特性、光学特性以及光敏剂（PS）的体内分布，光漂白特性和单线态氧1O2的量子产率等，V-PDT疗法在个体间存在明显差异，因此研究V-PDT 中各要素之间相互作用规律及量效关系有助于医生在临床上为病人制定个性化的治疗方案，以获得最佳疗效。单线态氧1O2作为V-PDT的主要细胞毒性产物，是用于评价疗效的黄金指标，但由于1O2的发光信号很弱，所以对它的检测非常具有挑战性。因此，研究人员开发了一个光学成像系统，结合了高光谱成像（HSI）、双波长反射成像（DWRI）和激光斑点成像（LSI）。该系统具有高时空分辨率、非接触性和非破坏性的优点，在实现V-PDT多要素时空动态变化的实时监测方面具有巨大的潜力。图1 光学成像系统示意图图2 样本示意图（A）HSI的荧光强度（B）DWRI的漫反射光强度和（C）LSI的血流速度动态变化在该应用中，一方面为了保持生物活性，所以需要通过降低光强度以尽可能地减少光毒性对样本的损伤，另一方面由于系统需要对样本进行多模式的实时动态测量，所以对系统的成像效率也提出了更高要求。该系统采用的鑫图Dhyana 400BSI背照式sCMOS相机，具有高灵敏度高速成像优势，不仅可以有效缩短曝光时间，减少光漂白和光毒性对实验样本的影响，还可以在多维成像时提高通道切换的效率，帮助提升成像实验的整体周转效率！参考文献Jiaqing Tao, Tianlong Chen, Yi Shen, Chenfei Ren, Huiyun Lin, Buhong Li, "Monitoring dosimetric parameters for vascular-targeted photodynamic therapy," Proc. SPIE 11900, Optics in Health Care and Biomedical Optics XI, 119000M (9 October 2021);https://doi.org/10.1117/12.2601467该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

现阶段EMCCD在弱光成像领域的地位似乎正面临sCMOS技术的全面威胁，属于EMCCD的王者时代结束了吗？本篇文章不会在原理上做过多深度解析，而是对大家更关心的结论性问题做了总结性输出，相信能帮助使用者理解两者之间的区别，作为产品选型时的参考。》》EMCCD的崛起之路《《EMCCD的出现曾是一种技术进步，它通过降低读出噪声来大幅提高相机的灵敏度，或者更准确地说是通过放大信号使读出噪声相对变小，在单分子级别的极弱光应用中备受推崇。早在1990年代初，e2V（现在的Teledyne e2V）和德州仪器（TI）就推出了EMCCD的第一代技术，但这项技术直到1990年代末才最终取得实质性进展。其中512x512分辨率、16μm像元以及背照式设计方案逐渐成为EMCCD的主流技术方案，并在业内产生了深远影响。图1 EMCCD工作原理示意图：EMCCD的增益寄存器可以对信号进行成百上千倍的放大，因为这个过程发生在芯片数据读出前，所以不会放大读出噪声。16μm像元在显微镜下收集到的信号是当时主流CCD（Sony ICX285芯片）的6倍，再加上背照式的设计带来的量子效率提升，使得EMCCD即使不用EM增益放大，灵敏度仍是CCD的7倍。除了像素大小和背照式带来的灵敏度大幅提升，读出噪声降至1个电子以下也是EMCCD崛起的关键，这使得它在单光子等极限信号探测领域里所向披靡。即使它的增益技术并不完美，这个过程会放大信号的不确定性，还会使得散粒噪声、暗电流噪声等变为1.4倍；但好在它仅为极弱光而生，高达3万美元的售价就足见其实力无可匹敌，和当时的CCD不是一个层级的竞争关系。》》EMCCD面临的挑战《《EMCCD技术本身存在的乘性噪声和增益老化等不利的因素，随着sCMOS技术的崛起，EMCCD迎来了正面冲击。图2 EMCCD信噪比公式：G为EM Gain值，F为额外噪声因子（约1.414）刚开始是前照式sCMOS，6.5μm像元的读出噪声降到了1.5e-左右的水平，开始替代一部分高灵敏度应用；接着是2016年的背照式sCMOS面世，像元尺寸和背照式技术优势的叠加使其灵敏度较前照式技术提高了3.5倍以上，逐步逼近EMCCD水平；而到了2021年，sCMOS则再次将读出噪声降到了＜0.5e-的亚电子水平。所有这些似乎意味着EMCCD时代即将终结。》》EMCCD和sCMOS的较量《《但实际上，sCMOS的临门一脚首先还是和像元大小有关。虽然前文提到的6.5μm像元可以进行更高分辨率的成像，但我们不得不承认其收集光子的能力要远小于16μm的像元，两者有着近6倍的差距。像素合并功能可以帮助解决这一差距，但别忘了这同时也会让读出噪声成倍增加。这也正是为什么人们更喜欢直接使用6.5μm像元，而不会通过像素合并把它合并成一个更大的像元使用，因为这会将读出噪声从原本的1.5e-增加到3e-以上，在个位数的极弱光领域得不偿失。图3 sCMOS Binning功能示意图：sCMOS技术目前仅能进行数字Binning，因为像素合并发生在芯片数据读出后，所以Binning不仅会合并信号，也会合并读出噪声。另外，增益带来的对比度优势现阶段仍然不可替代。即使sCMOS和EMCCD的读出噪声已经可以达到一致的水平，但对比一下两者的电子、灰度的转化比例，你就不得不感叹EMCCD增益的威力了：理论上EMCCD单个电子通常会转化为上百个灰度，但sCMOS每个电子只能实现2-4个灰度的转化比，这使得EMCCD的图像有更佳的对比度。图4 sCMOS和EMCCD灰度转化比示意图。EMCCD由于读出噪声相对很低，在背景信号仅为读出噪声的成像模式下，其图像有更高的信背比。最后，我们还要提一下全局快门。这种快门方式在采集转瞬即逝的高速信号，和在复杂的系统中非常好用。现阶段，大部分sCMOS相机为了保持在弱光成像时的灵敏度，仍然首选卷帘快门，即使提供了全局重置（Global Reset）功能，能够适用于一部分同步拍摄的需求，但还是无法完全达到EMCCD全局快门的优势。图5 卷帘和全局快门的曝光示意图上述所列的几个技术点都和sCMOS所采用的芯片底层技术逻辑有关。目前的背照式sCMOS产品中，鑫图Aries 16是一款和EMCCD（512 x 512）技术性能较为相近的sCMOS相机。它具有16μm大像元，0.9e-的读出噪声，无需使用binning就可以直接应用在差不多5个光子级的弱信号探测中，而且价格仅为EMCCD的一半。图6 鑫图Aries 16产品图及主要参数》》EMCCD时代真的结束了吗《《不，EMCCD还没有完全被替代，直到有一天我们能够再次创造这么伟大的发明。但它的问题也依然存在：乘性噪声、增益老化、速度、视野、成本，然后还有出口管制……EMCCD好比一架协和超音速飞机（Concorde），每个人都会喜欢它，但并不是所有人都真的需要它。如果有个新选择也能成功到达大洋彼岸，不需要额外的支出，还提供更大的座位和平躺的床，让您能够美美地在空中睡上三个小时，我想大部分人都会考虑换乘吧。图7 协和超音速飞机（Concorde）是世界上少数曾投入商业使用的超音速客机，于1976年进行商业首飞，但因载客量有限，最终于2003年退役。（图片来源网络，如有侵权，请联系删除）。EMCCD始终会是一小部分应用的选择，只是这部分应用越来越少了。我们感叹EMCCD成就的同时，也不得不感叹时代的车轮滚滚向前，总是驱动着进步发生。向时代潮流中所有伟大的发明创造者们致敬！

鑫图宣布基于长光辰芯GSENSE6510BSI芯片开发新一代大靶面高速sCMOS相机。长光辰芯近期发布的GSENSE6510BSI芯片，具有 3200 x 3200 (10.2 MP) 像素阵列，行业标准的 6.5 μm 像素和 29.4 mm 对角线视野，成像速度较上一代sCMOS技术实现了成倍提升；峰值 QE 达到 了95%，低噪声模式下读出噪声中值仅 0.7 e‾，在极弱光成像时也能提供出色的信噪比。该款芯片在灵敏度、速度和分辨率三个方面实现了极致平衡的性能，帮助用户进一步拓展成像系统灵敏度和效率的可能性。鑫图已基于长光辰芯的高端 sCMOS 芯片，包括 GSENSE、GMAX、GLUX、GL 和 GSPRINT 系列，成功开发了多系列的sCMOS相机产品。我们不仅有能力实现芯片的极致性能，而且在设计中也会充分考虑 OEM 和终端用户的应用需求。我们预计将在未来几个月内完成这个产品的开发和上市，并即时分享产品动态，欢迎大家关注。

近期，南京大学相关课题实验组老师采用鑫图Aries 16和EMCCD相机进行了生物电致化学发光成像的实验研究，实验结果显示Aries 16和EMCCD信噪比相当，且具有更大的视野范围。图 1 组织样本使用的是玻碳电极钌电化学发光；图 1-A为Aries 16拍摄的电化学发光图像，Low Noise模式，曝光时间10s；图 1-B为EMCCD拍摄的电化学发光图像，10MHz 16bit，Gain1 EMgain1000，曝光时间10s。图 2 组织样本使用的是氧化铟锡（ITO）电极鲁米诺电化学发光；图 2-A为 Aries 16拍摄的电化学发光图像，Low Noise模式，曝光时间2s；图 2-B为EMCCD拍摄的电化学发光图像，10MHz 16bit，Gain1 EMgain1000，曝光时间2s。电致化学发光是通过对电极施加一定电压产生电化学反应，反应产物与样本上的染料组分产生化学发光的一种现象。由于单位时间产生的光子数很少，信号很弱，通常需要EMCCD级别的高灵敏度相机才能拍摄到实验观察所需的图像。Aries 16 是鑫图在科学弱光成像领域攻克EMCCD替代的重磅新品。它具有16μm像元尺寸和 > 90%的量子效率水平，同时读出噪声实现了0.9e- 的关键突破，在极弱光下成像信噪比几乎与EMCCD 相当；同时它不受额外噪声因子影响，相比EMCCD具有更高动态范围优势；另外800(H) x 600(V)的分辨率，相比EMCCD成像范围更大，能够帮助用户获取更多信息点。

近期，英国伯明翰大学研究活细胞代谢及其应用系统的高级成像专家Joao Correia博士团队采用鑫图Aries 16和EMCCD相机针对TIRF单分子荧光检测应用进行了灵敏度对比测试实验。图1 为Correia博士测试Aries 16相机与EMCCD相机的TIRF系统图。两台相机的像素大小均为16μm，分别接在TwinCam（来自Cairn Research Ltd）的两个C口上进行比较，信号采用50/50分光。“我们发现Aries 16与我们现有的EMCCD之间的信噪比没有差异，而且Aries 16能获得更大的视野范围，帮助我们在单个视野中获得更多数据。” Correia博士如此评价鑫图Aries 16在测试中的表现。图 2 为全内反射共振(TIRF)系统拍摄的活细胞荧光蛋白表达图像，图A为Aries 16，图B为EMCCD。荧光激发波长为488nm，吸收波长为530nm。实验的物镜为100X，两台相机的曝光时间均为30ms。上图由伯明翰大学医学院的Zsombor Koszegi博士拍摄。鑫图Aries 16与传统的16μm EMCCD相机相比，由于采用的sCMOS结构不受额外噪声因子影响，所以高动态优势明显优于EMCCD相机。另外我们从图2也可以看出，Aries 16能够生成高信噪比且视野显著更大的图像，从而为每张图像提供更多的数据点。图 3 为Aries 16与EMCCD的线剖面比较示意图。荧光激发波长为488nm，吸收波长为530nm。实验的物镜为100X，两台相机的曝光时间均为30ms。黄线对应的灰度值直方图，左侧为Aries 16, 右侧为EMCCD。图像由伯明翰大学医学院的Zsombor Koszegi博士拍摄。Correia博士比较了 Aries 16和EMCCD图像的信号强度剖面数据。图3显示，Aries 16探测到了250DN左右的有效信号(峰值信号450减背景强度200DN)，和40DN左右的背景变化，信号反差比为250/40=6.2。相比之下，EMCCD探测到300DN左右的有效信号(峰值信号850DN减背景强度550DN)，和60DN左右的背景变化，信号反差比为300/60=5。这和信噪比数据分析结果类似，与理论分析相符。从整体成像表现来看，Aries 16的灵敏度在该成像条件下，优于EMCCD。Aries 16与传统的6.5μm sCMOS相机比较，也有非常明显的优势。虽然利用Binning也能增加像素大小，但这同时也会带来更高的读出噪声。例如，在高动态范围模式下，合并像素后，6.5μm sCMOS相机原有的1.6 e-读出噪声会增加到3.2 e-；鑫图Aries 16可以不用使用Binning像素合并功能，读出噪声仅有0.9 e-，这一优势在极弱光成像条件下，例如在单分子成像应用中，是非常关键的突破。

钙钛矿材料因其优异的光电性能备受关注，在光电领域有着广泛的应用前景。其中，其闪烁特性在X射线成像、辐射检测等领域具有重要意义。通过对钙钛矿闪烁体进行性能测试，可以评估其灵敏度、响应速度、能量分辨率等关键指标，为其在各种光电应用中的性能优化和实际应用提供依据。近期，华中科技大学牛广达教授组使用鑫图Aries16成功完成了低剂量条件下的钙钛矿闪烁体的实验测试。该实验使用X射线源产生的高能X射线照射样品后，经过闪烁体变换将X射线信号转化为可见光信号，最后由Aries 16进行探测。图 1 钙钛矿闪烁体弱光探测实验装置示意图“因为相机实验空间里存在X射线，如果进行长时间曝光，图像上会充满高能X射线带来的雪花点，而进行短时间曝光，信号又太弱，我们之前使用的相机没有办法获得高质量的图像，但Aries 16拍出的效果超出了我的想象。” 负责此次实验的刘博士这样评价Aries 16 的应用优势。图 2 Aries 16  HDR 2000ms 所拍摄的图像Aries 16 是鑫图在科学弱光成像领域攻克EMCCD替代的重磅新品。它具有16微米像元尺寸和 > 90%的量子效率水平，同时读出噪声实现了＜1.0e- 的关键突破，在极弱光下成像信噪比几乎与EMCCD (CCD97) 相当，可以有效降低X射线对图像质量的干扰；同时其Global Reset 功能还结合了全局快门和卷帘快门两种传统曝光方式的优势，可实现所有行同时开始曝光，并从上到下依次结束曝光，实现高速、低噪声、无失真的图像拍摄。

2024年3月20日-22日，第十八届慕尼黑（上海）光博会在新国际博览中心成功举行并圆满收官。本次展会上，鑫图以专业的品牌形象亮相，向观众动态展示了科学相机在科学成像与挑战性检测领域的四大典型应用板块，并围绕科学仪器国产替代等行业应用热点，推出我们针对性的sCMOS相机技术解决方案，吸引了众多观众驻足参观和交流讨论。鑫图sCMOS新品应用方向暨先进技术看点解析      点击视频，回顾鑫图展位现场盛况半导体高速&紫外检测9K背照式TDI相机性能升级鑫图Dhyana 9KTDI背照式TDI相机至2020年推出以来，已率先在生命科学仪器应用领域取得了整合技术方案突破。今年我们针对半导体材料及晶圆缺陷检测的应用需求推出了Dhyana 9KTDI PRO升级方案：不仅可以提供在紫外波段具有更高量子效率的芯片版本，266nm波段光电转化效率提升近70%；行频还由510KHz 升级到了600KHz, 整体效能较传统面阵相机方案可提升10倍。科学弱光探测新利器挑战EMCCD极限灵敏度Aries 16是鑫图在科学弱光成像领域攻克EMCCD替代的重磅新品：16微米大像元的芯片设计方案可大幅提升弱光信号探测能力；我们先进的制冷降噪技术实现了读出噪声高通量科学机器视觉相机大靶面高速高分辨率新品预告背照式sCMOS技术自2006年正式在市场取得应用突破后，近年来取得的成就有目共睹，那么它的未来发展趋势又如何呢？鑫图LEO大靶面高速高分辨率产品系列针对这一问题给出了自己的答案：它不仅需要具有高信噪比性能优势，适用于前研科学研究发现，更要满足前研科学研究成果在产业化应用方向的技术需要，助力高通量科学仪器性能的整体提升。近年来，鑫图持续加大在先进成像技术应用领域的预研投入，并加快了全球化市场布局和技术资源整合，我们期待能为更多细分应用市场提供先进科学相机技术解决方案，希望在下一届慕尼黑上海光博会上，能为科学相机行业发展带来更多的应用启发和技术突破！

金纳米棒（AuNRs）和光热疗法（PPTT）作为一种新兴的癌症治疗手段，已经引起了广泛的关注。这种治疗方式不仅可以直接杀死癌细胞，还能影响细胞的生物学特性，如细胞骨架和细胞连接，进而抑制癌细胞的集体迁移。有研究表明，通过使用STORM超分辨显微镜和DIC图像记录，可以更加深入地观察这一过程中细胞内部的变化。该研究利用STORM超分辨显微镜进一步观察了被扰乱了肌动蛋白细胞骨架的情况。同时，另一台显微镜被用来记录实验中的差分干涉对比图像（DIC图像），其放大率高达200倍。实验结果显示，整合素靶向的金纳米棒与细胞之间的相互作用可以触发磷酸化变化，并导致细胞形态或表达水平的改变。这些变化对于细胞骨架丝和细胞连接来说是至关重要的组成部分，因此可有效抑制肿瘤集体的迁移过程。图1 肌动蛋白的STORM成像（A）和常规荧光显微镜成像（B）的比较图2  AuNRs 处理后的细胞吞噬、细胞毒性和运动能力。(A-B) HeLa细胞在没有AuNRs@RGD (A)和有AuNRs@RGD(B)培养24小时后的DIC显微图像。(C) 培养24 h后AuNRs@RGD在细胞连接区分布的DIC图像鑫图相机推荐Dhyana 95V2和Dhyana 400BSI V3非常适合STROM和DIC相关成像研究应用。它们不仅能够提供媲美EMCCD的弱光成像能力，可以在较长时间内以较低的照明强度和较短的曝光时间进行成像，避免造成样本的光损伤和光漂白，还为用户提供灵活的读出模式，如适用于极弱光的低噪声读出模式，和适用于复杂光场条件的高动态成像模式，帮助用户在复杂实验条件下灵活调整拍摄模式，获得理想的成像效果。参考文献Wu Y, Ali MRK, Dong B, Han T, Chen K, Chen J, Tang Y, Fang N, Wang F, El-Sayed MA. Gold Nanorod Photothermal Therapy Alters Cell Junctions and Actin Network in Inhibiting Cancer Cell Collective Migration. ACS Nano. 2018 Sep 25;12(9):9279-9290. doi: 10.1021/acsnano.8b04128. Epub 2018 Aug 27. PMID: 30118603; PMCID: PMC6156989该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

光谱仪是现代科学研究和工业应用中的一个关键设备。由于光谱仪在某些情况下需要同时测量几个光信号，传统探测器不同时间间隔的测量会受到时间相关误差或光路变化引起的误差的影响，并且很难在不同环境条件下使用不同的探测器实现相同的量子效率，因此为了克服这些困难，研究人员基于鑫图sCMOS相机开发了一种新型紧凑型的双通道光谱仪。这种光谱仪由8个子光栅集成，取代了在传统设计中使用的机械运动部件，两组4折光谱光路分别用于在鑫图sCMOS相机（Dhyana 90A）的焦平面的上部和下部衍射和成像，相机在400nm处的量子效率约为90％。本光谱系统除了具有成本效益的优点之外，光谱仪的紧凑设计使其能够同时测量多个光谱。图 1 光谱仪系统的示意图图 (a) 在清澈的水中拍摄的带有有源光信标的原(a) S1和S2是两个独立的光学狭缝。G1和G2是两套光栅,每套光栅由4个子光栅组成。来自G1和G2的4条折叠光谱线分别在BSI-CMOS阵列探测器的焦平面的上部和下部以高分辨率成像。一组光学元件(S1, G1、镜子1和2以及滤光片组F)被安排成通道1的光谱线在BSICMOS检测器D的焦平面的上部成像。始图像，调制频率为63 Hz，安装在中间的模拟停靠站上，两个背景光源发射频率为55 Hz和0 Hz。图 (b) 将锁相检测后的二值化结果应用于63hz。图 2 按照拟议设计建造的紧凑型光谱仪的照片鑫图相机推荐该研究中使用的Dhyana 90A是鑫图开发的第一代背照式sCMOS相机，拥有200~950 nm的探测波长、高帧率（每秒24帧）、高分辨率（优于0.1nm/像元）、16bit高动态范围的优势，研究结果表明这种由多个光谱通道共享的先进二维 BSI-CMOS 阵列探测器的应用代表先进光谱仪发展的未来趋势。如今，鑫图sCMOS相机产品线已愈加丰富，不仅可以提供更大面阵的背照式sCMOS相机，2.4微米~16微米像元尺寸可选；还有非常先进的高速高灵敏度TDI线扫方案，谱段范围可以涵盖软X射线-极紫外-可见光-近红外波段，助力更高性能和更具典型应用特征的光谱仪器开发与应用。参考文献Zang KY, Yao Y, Hu ET, Jiang AQ, Zheng YX, Wang SY, Zhao HB, Yang YM, Yoshie O, Lee YP, Lynch DW, Chen LY. A High-Performance Spectrometer with Two Spectral Channels Sharing the Same BSI-CMOS Detector. Sci Rep. 2018 Aug 23;8(1):12660. doi: 10.1038/s41598-018-31124-y. PMID: 30139954; PMCID: PMC6107652.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

了解海洋环境对各种水下任务至关重要，如资源的探测和水下结构的检查，没有自主水下航行器（AUVs）的介入，这些任务就无法进行。由于机载电池和数据存储容量不足， AUVs在执行水下探索任务也会受到限制。水下对接站的出现能够很好的解决这一问题，它能够为水下机器人提供水下充电和数据传输。然而在动态海洋环境中，浑浊和低光条件是阻碍成功对接的关键挑战。在本文中，研究人员提出了一种基于视觉的引导方法，使用锁定检测以减轻浊度的影响，同时屏蔽杂光和噪声。锁定检测方法锁定位于对接站灯标的闪烁频率，并消除其他频率无用光的影响。该方法使用两个固定频率发光的信标，安装在模拟对接站和一个sCMOS相机（鑫图Dhyana 400BSI）上。概念验证实验结果表明，该方法能够识别不同浊度下的信标，并能有效地剔除不需要的杂散光，而且不需要对基于视觉的引导算法做单独的图像处理。图1 锁定检测原理图 (a) 在清澈的水中拍摄的带有有源光信标的原始图像，调制频率为63 Hz，安装在中间的模拟停靠站上，两个背景光源发射频率为55 Hz和0 Hz。图 (b) 将锁相检测后的二值化结果应用于63hz。图 (c) 将锁定检测后的二值化结果应用于55hz。鑫图相机推荐Dhyana 400BSI V3视觉导航技术配合计算机视觉算法能够在定位精度高、不易被外部探测、可执行多任务等方面优于其他导航技术，但在水下环境中会受到光线的衰减和散射。此外，水下机器人在深海中吹起的泥浆会造成浑浊，这使得基于视觉方法的适用性更具挑战性。Dhyana 400BSI相机供了实验所需的灵活性，具有高速和高信噪比，能够在噪声中提取微弱的信号，配合软件获取图像的拍摄时间序列以实现lock-in time检测。参考文献Amjad R T, Mane M, Amjad A A, et al. Tracking of light beacons in highly turbid water and application to underwater docking[C]//Ocean Sensing and Monitoring XIV. SPIE, 2022, 12118: 90-97.该文章旨在为大家提供先进成像技术相关应用参考，部分内容摘抄于相关论文研究成果，版权归原作者所有，引用请标注出处。

假期结束，各地实验室陆续开始复工。我们整理了一份鑫图科学相机通用开机指南，帮助大家快速重启实验。大家可以根据以下步骤逐一操作，也可以选择关键步骤进行重点排查。1、确认相机安装孔位每台鑫图相机都有专门设计的安装固定孔，如您不清楚相机的固定孔位置和尺寸可参考官网对应相机页面的结构图纸确认，以Dhyana 400BSI V3为例，其固定孔图纸如下所示：图 1Dhyana 400BSI V3固定孔位于相机底面，为4个M4螺纹孔，可以在官网中点击查阅这一图纸。图 2需要注意的是，相机为精密设备，固定时请务必确认已固定牢固，以防意外跌落造成窗片等易损件出现损坏。2、确认制冷系统工况若您需要用到相机的水冷功能，请参考以下第①模块进行设置, 使用相机风冷功能的用户请参考第②模块进行设置。① 确认水冷系统1)  将相机放置于平稳的工作台上；2)  将水冷管连接到相机上面的水管接头上，确保插入到位，如下图所示；图33)  将水管插到冷却水循环机的水嘴上并用卡箍锁紧；4)  冷却水循环机水管与相机水管通过转接阀进行连接。如果相机水冷已使用一段时间需要更换冷却水，可以参照以下步骤进行。1)  将冷水机工作状态切换为待机状态，并拔掉电源插头；2)  机器后部，旋开排水塞即可排空水箱；3)  将干净的循环水添加到水箱最低液位线上，以免水量过低，而引起冷水机故障报警。当然，为了使冷水机达到更好的效果，推荐可将液位尽量接近最高液位线；4)  拧好水槽口盖子，小型冷水机的换水即完成。在水冷系统连接完成后，可打开水冷机，确认水路是否连通，如果已经连通，水冷机水位会因相机内部管路和水管内空气排出而出现液面下降，此时应当注意水冷机是否需要补充循环水。图 4注：为保持相机良好的工作状态，循环水应当使用去离子水，建议每3-6个月更换，具体时间视具体情况而定。② 确认风冷系统如您使用的相机不需要使用水冷散热，那么可以参考如下风冷散热相机注意事项，以Dhyana 400BSI V3作为示例，相机风道如图所示：图 51)  确认您安装相机后风道（进风口和出风口）无遮挡，遮挡将可能造成相机异常升温，严重时可能造成电路损坏；2)  相机打开后确认风扇是否正常转动；3)  如果在封闭环境中操作相机，安装时请确保相机进风口和出风口之间至少有20cm的间隙。3、连接相机电气接口下面介绍如何正确地完成相机电气连接，仍以Dhyana 400BSI V3为例：图 61)  将相机电源和USB线连接好，请尽可能使用原装线缆直连；2)  确认电脑接口为USB3.0接口（蓝色接口或带SS标志）；3)  打开相机电源，确认相机指示灯点亮。如您相机指示灯在打开电源后未亮，请检查相机供电是否正常或前次实验是否设置关闭相机指示灯；4)  在设备管理器中确认相机型号已正确识别，正确识别的相机设备管理器页面如图所示，如未识别到相机，请检查相机驱动是否正确安装。图 75)  正确执行以上步骤后，打开相机软件，确认预览图像是否正常；6)  将曝光时间设置为最短，确认相机是否达到设计最大全幅面帧率，如未达到，请确认USB端口供电和传输带宽或更换USB端口。如需使用Dhyana 400BSI V3的CameraLink连接接口，其步骤如下：图 8图 91)  将相机电源连接好，请尽可能使用原装线缆直连；2)  将电脑关机，打开电脑主机的盖板，如图8所示。选择传输带宽大于850MB/s的PCIe插槽将采集卡插好，用螺丝进行固定后再将电脑重新启动；3)  确认CameraLink采集卡驱动是否正确安装，如您尚未安装采集卡驱动，可以在我们官网点击下载安装。图 104) 确认CameraLink线序正确，相机通过两条CameraLink线对应连接电脑主机上已安装的CameraLink采集卡CameraLink1和CameraLink2接口，接口顺序需要一一对应；5)  正确执行以上步骤后，打开相机软件，确认预览图像是否正常；6)  将曝光时间设置为最短，确认相机是否达到设计最大全幅面帧率，如未达到，请确认是否还有其他参数设置问题。以上步骤都无问题后，即可正常开始实验。鑫图《常见问答》专栏旨在为大家提供即时高效的技术支持。若以上未解决您的问题，您可以登录鑫图官网联系我们寻求更多帮助。

鑫图一直致力于用户成像体验的提升。新版Mosaic 3.0软件实现了sCMOS和CMOS相机平台的合二为一，不仅集成了鑫图高级计算成像功能，还特别针对科学分析需求，添加了多种实时分析工具，同时支持功能自定义，应用灵活更高效！Mosaic 3.0还优化了软件交互逻辑和布局。用户不仅可以利用芯片温度、缓存使用率等实时信息，调节设置，快速排查干扰因素，还可以基于自身任务定制专属工作界面，支持功能自定义，应用更灵活。Mosaic 3.0功能配置窗口Mosaic 3.0现已正式发布，完全为鑫图相机用户免费开放。您可以通过官网（www.tucsen.net）下载体验，了解Mosaic 3.0更多相关信息。

现代CMOS技术发展迅速，在几乎所有成像性能上都已超越CCD。然而，对于长曝光成像应用，在像素融合、暗电流、长曝光边角辉光抑制等关键性能指标上，市场仍在期待一台理想的、能完全替代CCD的CMOS产品。同时，作为长曝光核心性能保障的相机制冷腔密封技术，现阶段仅有少数厂家能完全掌握，这也是深度制冷相机技术替代的关键之争。FL 9BW是鑫图针对长曝光应用开发的一款深度制冷CMOS相机。它采用索尼新一代背照式CMOS技术和鑫图先进制冷、图像降噪技术联合打造。实测表明，与市场上现有的CMOS产品相比，FL 9BW长曝光成像能力有突破性提升，在如化学发光成像等长曝光应用中，可以替代深度制冷CCD。可替代冷CCD长曝光应用FL 9BW暗电流达到了0.0005 e-/p/s甚至更低的水平。鑫图工程师针对不同成像条件，对FL 9BW 和制冷CCD(695)相机做了大量的对比测试，结果显示：FL 9BW在长达30钟的长曝光实验中，仍能获取背景干净，高信噪比(SNR)的图像。综合成像性能全面赶超695 CCD。‍1. 中等强度信号‍‍‍‍‍‍‍‍2.极弱信号-25℃深度制冷制冷腔可靠性高制冷腔密封技术是长曝光成像性能的核心保障。FL 9BW在室温环境(22℃)下，仅用风冷就实现了以往水冷技术才能达到的-25℃深度制冷水平，且用户可以自行设置制冷温度等级。鑫图为FL 9BW制冷腔提供3年质保。作为国内制冷相机技术先驱，鑫图不仅在制冷腔密封结构方面取得了一系列防水、防尘、防凝露等发明专利成果，还建立了一整套产业化质量工艺标准，可确保批量品质的一致性。鑫图近5年的数据显示：我们的制冷腔几乎没有水汽凝结等问题，可靠性有保障。背景均一定量分析更精准FL 9BW同时集成了索尼芯片优异的辉光抑制能力和鑫图先进图像降噪技术，基本杜绝了边角亮光、坏点像素等不良制程因素对正常信号的干扰，成像背景均一，更适合定量分析应用。SONY 背照式科学级芯片综合成像性能优越FL 9BW采用索尼新一代背照式科学级CMOS芯片，不仅暗电流达到了深度制冷CCD相当的水平，而且还具有现代CMOS技术的典型特征：峰值量子效率高达92%，读出噪声仅0.9 e-，弱光成像能力碾压CCD，动态范围更是传统CCD的4倍以上，成像速度更快，综合成像性能十分优越。 鑫图FL 9BW不仅能完全替代CCD在化学发光、天文成像等领域的长曝光应用，还可用于对速度，成像视野有高要求的荧光成像，欢迎联系我们（www.tucsen.net）了解更多功能介绍或申请样机免费测试。

1. Micro-Manager的下载与安装 1) 根据您电脑系统通过以下路径下载最新版本的32bit或64bit的MicroManager。http://valelab4.ucsf.edu/~MM/nightlyBuilds/1.4/Windows/ 2) 下载完成后双击可执行文件进入Micro-Manager安装界面；3) 点击 【Next>】，进入选择安装路径界面；4) 选择合适的安装路径，点击 【Next>】，按照安装向导的步骤执行，安装完成后，点击 【Finish】结束安装。2. 鑫图相机驱动的下载与安装 通过以下网址下载最新的sCMOS相机驱动，双击下载好的驱动，按照安装向导的步骤执行即可。http://www.tucsen.com/Home/Product/download/dataid/24/id/33.html 3. Micro-Manager加载相机设置 1) 将提供的插件所有文件放到MicroManager安装的根目录下C:\Program Files\Micro-Manager-1.4，或者放置到C:\Windows\System32目录下。64位和32位的插件应分别对应正确2) 相机接上电源和数据线； 3) 双击桌面生成的Micro-Manager快捷键或双击安装根目录下的应用程序，打开Micro-Manager； 4) 出现对话框可让用户选择要配置的文件来加载启动相机； 5) 首次启动相机，没有相应的配置文件则选择【none】，点击 【OK】；6) 点击选择Tools>Hardware Configuration Wizard，进入Hardware Configuration Wizard界面进行相机的硬件配置向导。选择Create new configuration，点击【Next >】；7) 进入Step 2 of 6: Add or remove devices：在Available Devices中找到“TUCam”文件夹，打开并选中TUCam/TUCSEN Camera，单击Add按钮；进入Device: TUCam/Library: TUCam界面，单击【OK】后单击【Next >】；8) 进入Step 3 of 6: Select default devices and choose auto-shutter setting界面，单击【Next >】；9) 进入Step 4 of 6: Set delays for devices without synchronization capabilities界面，单击【Next >】；10) 进入Step 5 of 6: Define position labels for state devices界面，如，单击【Next >】；11) 进入Step 6 of 6: Save configuration and exit界面，选择配置Configuration file的存储文件夹并命名，单击保存后单击【Finish】；12) 进入Micro-Manager操作界面；13) 点击Live进入图像预览模式，sCMOS相机加载成功。注意： 目前MicroManager支持的Tucsen相机有Dhyana 400D、Dhyana 400DC、Dhyana 95、Dhyana 400BSI、Dhyana 401D以及FL 20BW。4. 多相机 1) 在硬件配置 Step 2 of 6中，双击，添加第一台相机，注意不能改名称；2) 再双击，添加第二台相机，注意不能改名称；3) 双击添加多相机插件；4) 全部下一步，添加相机完成。5) 定义相机的顺序；注意： 1) 使用最新插件时要把C:\Windows\System32目录下的TUCam.dll也更新到最新版本； 2) 若两台相机分辨率不一样，则无法同时预览； 3) 建议使用64位插件。福州鑫图光电版权所有，转载请注明出处 (www.tucsen.net) 。

1. 安装1) 电脑上安装有Labview 2012或以上版本软件。2) 插件提供了x86和x64版本，基于Labview 2012版本编译，包含如下文件。 3) 安装时，只需要将x86或x64版本的所有文件复制到Labview软件安装目录的【user.lib】文件夹下即可。 4) 相机上电并连接数据线，直接双击某一个VI文件即可打开。或者先打开Labview软件，选择【文件】—【打开】，选择Labview软件安装目录【user.lib】文件夹下需要打开的VI文件也可以运行。 5) 在菜单栏中选择【操作】—【运行】或者点击快捷栏中的【运行】快捷键，即可成功运行VI，对相机进行参数操作。 6) 若要再打开一个VI，则必须停止当前打开的VI，每次只能运行一个VI界面，可以直接点击VI界面上的：【QUIT】按钮停止，或选择菜单栏中的【操作】—【停止】。 注意：快捷栏中的“中止”快捷键不是停止相机运行，而是中止软件运行，中止后无法再重新运行相机，需关闭软件窗口重新打开VI。 2. Labview软件高版本使用说明 插件提供的八个子VI参考模块，默认都是以Labview 2012的文件保存格式。若要在高版本的Labview软件上运行，则需要运行任意一个vi后，关闭界面，将所有八个vi全部保存为高版本的文件格式，不然每次打开和关闭都会弹出警告框，此警告框不会影响相机功能运行，不保存也不会有问题。下面以Labview 2016为例。打开vi，每次都会有如下两个提示框，首先加载所有子vi。点击Ignore即可，插件可以正常运行。关闭vi，每次都会弹出保存提示，全选，点击【Save-All】即可，下次再打开和关闭就不会弹出提示和警告框。3. Labview软件上采集卡使用说明3.1 Euresys采集卡 首先，将所有的插件放至Labview安装路径的user.lib文件夹下。Labview软件上打开vi的方法有两种。第一种：直接双击打开vi，则必须将EuresysPRC_400BSI_Full_8.cam文件与这些vi放在同一级目录。第二种：先打开Labview软件，通过Labview软件主界面的File-Open打开vi，则必须将EuresysPRC_400BSI_Full_8.cam文件与LabVIEW.exe可执行文件放在同一级目录。以上两种情况，若EuresysPRC_400BSI_Full_8.cam文件缺少，则运行vi时会弹出如下提示框，相机无法正常连接。建议在user.lib目录和LabVIEW.exe根目录下都放上EuresysPRC_400BSI_Full_8.cam文件，两种打开方式就都可以正常运行。注意：Labview 2012和Labview 2016使用方法相同。3.2 Firebird采集卡 Firebird采集卡不存在Euresys采集卡的问题，所以不用其他操作，直接将所有插件放在user.lib文件夹下即可。两种打开方式都正常。注意：1) 使用最新插件时要把“C:\Windows\System32”目录下的TUCam.dll也更新到最新版本，否则可能出现相机无法连接或功能出错。2) Dhyana 400DC：f253c045、f255c048、f259C048不完全兼容，可以正常连接预览，但部分彩色相关功能VI界面不兼容（如白平衡、DPC、饱和度、增益等），等下次固件升级一起做完全兼容。3) 示例VI并不支持相机所有功能，如触发输出控制、风扇及指示灯控制暂不做支持。4) Labview 2012软件上自带的自动色阶机制、帧率机制、过曝画面全黑机制问题，在Labview 2016上也存在。5) 生成的SDK配置文件、拍图录像都默认保存在“user.lib\TucsenCamera”路径中。福州鑫图光电版权所有，转载请注明出处 (www.tucsen.net) 。

钙离子成像技术（calcium imaging）是利用钙离子指示剂将细胞或组织内钙离子浓度变化转化为荧光信号，从而将细胞活动转化为可记录的光信号的成像技术，在肌肉细胞收缩、神经元活动等研究中具有非常重要的作用。近期，上海某科研院所从事听觉神经学研究的H老师利用自搭建的显微系统，搭载鑫图Dhyana 401D（简称:401D）相机进行小鼠大脑活体成像实验，获得了非常满意的神经元钙离子在体成像效果。点击观看神经元钙离子在体成像视频在神经系统研究领域，活体实验能够获得更准确和直接的生理反应数据，但也非常容易受到外部环境的影响。“鑫图401D相机在运行过程中非常稳定，没有震动和噪音干扰，对于听觉神经实验非常友好。相机的视野刚好覆盖整个鼠脑观察区域，信噪比好，非常适合我们的活体钙离子成像研究。” H老师这样评价这次的成像体验。Dhyana 401D应用优势分析Dhyana 401D 相机是鑫图专门针对系统整合开发的一款sCMOS紧凑型相机。它不仅在科学仪器和工业设备集成中拥有诸多应用优势，同时也非常适合搭配显微镜系统进行生物活体实验研究：1、现代sCMOS高信噪比、高速成像技术，可广泛应用于活细胞成像领域。2、无风冷设计，依靠优良的结构和电路设计降噪，对活体实验非常友好。3、使用外触发功能进行远程实验，减少人为因素干扰。4、6.5μm像素平衡分辨率和灵敏度，充分发挥光学系统的分辨力。5、成像视野覆盖主流显微镜全视场范围。鑫图相关产品推荐 紧凑型sCMOS相机 - Dhyana 401D福州鑫图光电版权所有，转载请注明出处 (www.tucsen.net) 。

当相机测量它在一个采集中捕获到的每个像素的光子数量时，总是存在一定程度的误差。这种不准确性被称为读出噪声。当包含不同光子数的信号被捕获并转换成以电子衡量的电信号时，读出噪声就以电子数(e-)表示。由于现代科学相机中精密的电子元件，这种读出噪声通常非常小，弱光成像相机只有1~3e-。对于高光照水平的应用，例如每个像素捕获数千个光子，该误差与信号相比是微不足道的，因此小于5e-的读取噪声就可以被忽略。例如，与2000个光电子的信号相比，读取噪声即使是10e-也只会对信噪比产生不到3%的影响，因此难以被察觉。然而，对于光子数在几十个光子的低光照水平，低读取噪声可以在信噪比和图像质量中发挥重要作用。由于相机像素的并行结构，所有CMOS相机都表现出从像素到像素的读取噪声值分布。因此，有时在规格表上引用e-来表示读取噪声的两个值。指定中值即50%的像素具有等于或低于该值的读出噪声，并引出了相机典型读出噪声值。均方根(RMS)值指定了整个读出噪声分布的均方根，可以深入了解未包含在Median测量中的高读出噪声像素的范围。一些专门的弱光成像相机有一个低噪声模式，称为相关多采样模式或CMS。在这种模式下，帧率的降低是为了更精确的信号测量，读出噪声数值仅在1.1e-(Median )/ 1.2e- (RMS)左右。福州鑫图光电版权所有，转载请注明出处 (www.tucsen.net) 。

相机的动态范围通常定义为相机在同一图像中检测明暗信号的能力；在涉及精确测量光强度的成像应用中，动态范围也可以定义为相机可以提供的离散强度测量精度，数学含义都是相同的。具有高动态范围的相机，即使像元未达到饱和也能够检测强信号，而且检测的弱信号也不会淹没在相机的本底噪声中。动态范围通常用分贝比(dB)表示，指的是可检测到的最亮信号(由满阱容量表示)与相机的本底噪声(由相机的读取噪声表示)之间的比率。这两个量都是用电子来测量的，换算成分贝的公式是: