C-RED 2制冷级高速高灵敏度短波红外相机-显微镜|光纤|激光器|测量仪器|定制滤光片|泮桥成像光电商城

产品特性

分辨率： 640×512
像元大小：15μm
帧速：600fps
读出噪声：10~30e-
接口：USB 3.0/Camera Link
尺寸：55x75x140 mm
探测器类型及响应波段：InGaAs，0.9-1.7μm（＞70%QE）
风冷&水冷均可
NDR、CMS等多种读出模式确保各种目标物探测、清晰成像
针对生命科学优化软件GUI，支持更多图像工具，提升易用度

相机图纸模型

产品描述

极低读出噪声&极高帧频

如下图：SWIR#1与C-red2不是同一个芯片，虽然SWIR#1读出噪声非常低，但是帧频也非常低。SWIR#10与C-red2采用同一芯片，均为相机厂商重新更改了芯片的读出电路和制冷，但是SWIR#10的帧频和噪声都不如C-red2。SWIR#3与C-red2采用同一芯片，SWIR#3采用芯片厂商的读出电路和制冷，此读出噪声和帧频都不如C-red2。

极低噪声还体现在MDS技术上；即非破坏性读出，也就是说若相机设置为100ms曝光，采用10次读出，即相机自动在第一个10ms、20ms….90ms分别读出一张图像，仅读出不进行reset，100ms时读出并reset，此时相机处理板上就采集到了10幅图像，对这10个不同曝光点的图像进行拟合，然后从CL输出一幅100ms的图像，此图像进一步将低了读出噪声，可实现10e以下的读出噪声。因此如果通过MDS技术降低读出噪声，采集帧频将相应地降为1/M。

采用MDS功能，除了获取最低噪声100ms曝光的图像之外，还可以选择保存如80ms时的图像，也就是说相机内部有很大的memory，用于存储、分析这些图像。

光谱响应曲线：

超过70%的量子效率（0.9~1.7μm）、高标准的芯片像元可用率（＞99%）与相应均匀性，高帧率下C-RED 2的成像堪比与CCD品质。主要应用在微弱信号探测成像、二区小动物活体/荧光材料、二区手术导航等方向。

规格参数

芯片类型	InGaAs	暗电流	30 fA @ 0.2 V detector bias
分辨率	640×512	数据位深	14 bit
帧率	600fps	数据接口	USB 3.0, Camera Link
像元尺寸	15μm×15μm	满阱电子	1400 k e-/43 k e-
响应波段	0.9μm~1.7μm	光学接口	C-Mount
制冷方式	风冷，水冷@-40℃	尺寸	L 140 mm x W 75 mm x H 55 mm
量子效率	0.7	重量	0.9 kg
读出噪声	＜30e-	操作系统	Win

应用案例

二区近红外荧光小动物活体成像

基于ICG的小鼠血管示踪
ICG注射浓度：500umol/L；激光器：808nm；相机设置：-40℃水冷，帧速200fps，曝光时间5ms，高增益，Bias校正；1000nm长通滤光片

二区荧光应用涉及到荧光的激发、激光的滤除、有效荧光的收集，需要用到激光器，长通或者带通的红外滤光片，以及光收集器件（宏观应用使用短波红外镜头，微观荧光需要相机连接NIR显微镜），可以提供全套解决方案：

激光器：

常用的近红外激光器波长有808nm、980nm、1064nm等，小动物活体宏观研究用激光器，要求大功率（10W以上），良好的均匀性。如果需要做时间分辨实验，需要匹配飞秒激光器。微观用激光器，需要匹配显微系统的光纤接口。

短波红外镜头：

实际小动物活体宏观实验中，有检测整体和局部的两种需求，工作距离要求尽量的近、光圈尽量的大，以便更好地接受到荧光。整体检测一般采用短焦拍摄，局部多使用长焦拍摄，可以提供从8mm至100mm焦距范围的定焦镜头，可定制电动变焦镜头。

NIR显微镜：

常见的可见光显微镜光路，在1000nm以上透过率极低，很难匹配二区近红外（900-1700nm）的荧光应用，我们可以基于NIR专用物镜和镜片组，设计搭建基于宽场的正置/倒置近红外二区专用显微系统。

滤光片和二向色镜

滤光片和二向色镜起的主要作用是收集目标荧光、滤除干扰光源的作用。有两个很关键的指标：透过率和OD值。透过率是指关注目标透过波段透过效率，一般要求大于90%以上。OD值指的是对目标截止波段的截止效率，激光激发的荧光应用一般要求OD6的截止效率。

相机噪声和传感器温度

购买相机时，需要考虑预期应用，也就是进行所谓的“光预算”。在强光下，选择量子效率足够高的相机就可，然后再考虑其他因素，比如传感器格式、帧率和接口。在低光下，需要考虑量子效率，以及读出噪声和暗电流，见下所述。

噪声源

在相同照明条件下，对相同的物体拍摄几张图片，每个像素记录的信号仍会有所差异。假设照明强度恒定、均匀，相机拍摄图像中的“噪声”是测量信号中空间和时间振动的总和。噪声中含有几部分分量：

暗电流散粒噪声(σD)：即使在没有光子入射到相机上，也会存在暗电流。它是由硅片中自发产生电荷而引起的热现象(价电子经过热激发至导带中)。在曝光过程中，暗电子数量的变化即为暗电流散粒噪声。它与信号高低水平无关，但与传感器的温度有关。随着温度降低，暗电流会减少，因此，冷却相机可以减少相关的暗电流散粒噪声。
读出噪声(σR)：产生电子信号时，就会生成读出噪声，主要是在读出放大器处测量电子的误差造成，这一般由传感器的设计引起，但也会受到相机电路的设计影响。它与信号高低水平和传感器温度无关，大于较快的CCD像素时钟速率。
光子散粒噪声(σS)：该噪声是与落在像素上的光子相关的统计噪声。由于光子的测量结果符合泊松统计结果，光子散粒噪声便与测量信号高低水平有关。它与传感器温度无关。如果光子散粒噪声明显高于暗电流散粒噪声，那么，冷却相机对噪声的改善作用就可忽略不计。
固定图形噪声(σF)：该噪声是由像素效率的空间不均匀性引起的，与信号高低水平和传感器温度无关。注意，在下方的讨论中，固定图形噪声可以忽略不计；对于我们科研级CCD相机而言，这是一种有效假设，但对于其它非科研级的传感器而言，可能需要考虑该噪声。

由光子产生的信号电子，与图像生成、读出和数字化期间产生的噪声电子无法区分。SNR是一种方便的“优值”，以评估在特定条件下，信号电子如何良好地克服系统中的噪声电子。它提供了一种定量比较图像的方法，因为SNR较高通常意味着图像质量有着明显的提高。

强光成像

强光条件被认为“散粒噪声有限”，意味着光子散粒噪声是噪声的主要来源，而暗电流可以忽略不计。鉴于此，SNR与信号的平方根成比例，这在完整的教程中有提到。因此，增加曝光时间并不会对图像质量有很大影响。这样，就可以使用QE足够高的任意传感器了。其他考虑，比如成像器尺寸、包装尺寸、成本、接口、快门、触发、配件和软件，可能对选择过程更为重要。通常不要求TE冷却，因为曝光时间很短，暗电流散粒噪声很少。

低光成像

低光条件被认为“读出噪声有限”，意味着光子产生的电子必须克服传感器中的读出噪声，而其他传感器噪声源在这种条件下可以忽略不计。这种情况下，信噪比与曝光持续时间具有线性关系，因此，曝光较长时间拍摄低光图像时，效果明显要好。但是，并不是所有应用都能忍受长时间曝光；例如，视场中强度或运动快速变化的情况。对于低光图像，具有一个读出噪声低、QE高、暗电流慢的成像器有助于成像。正因如此，我们推荐在低光应用中使用我们的科研级CCD或sCMOS相机。曝光持续时间超过大概3到5秒时，TE冷却比较有益。