弱光成像领域的EMCCD替代型科学相机革新者——深视智能Solis B518 sCMOS相机-感算商城

在量子物理领域的单光子态精准甄别、生命科学领域的细胞亚结构超分辨观测及材料科学领域的分子级动态追踪等极限弱光研究场景中，探测器的灵敏度、噪声控制与稳定性直接决定实验数据的可靠性。

传统EMCCD相机虽曾是该领域的标杆设备，但其固有的增益老化、乘性噪声、极低采样频率、高昂设备成本等问题，始终影响研究者长期观测与高精度分析的效率。

深视智能Solis B518作为针对性革新的科学级sCMOS相机，在芯片选型、低噪声电路设计、真空密封与制冷技术、图像矫正算法等方面均有突破。凭借这些优异的产品性能和更稳定的技术路线，它已成为多领域实验的核心成像工具。

极限灵敏度

Solis B518相机采用独家定制的科学级背照式（BSI）CMOS芯片。BSI结构的一大优势是量子效率极高（quantum efficiency，QE）；由于其电荷探测层较厚，在近红外区域和紫外区域也具备较高量子效率。

得益于背照式（BSI）结构，Solis B518相机在低照度条件下能获得更高的信噪比，同时具备更快的读出速度与更低的运行功耗。

图 | 左：6.5μm像元1500μs曝光；右：18μm像元150μs曝光

原生18×18μm超大像元显著扩大了感光面积，既赋予其无与伦比的灵敏度，又进一步提升了信噪比。上图为890nm波段的火焰观测测试结果：左图为6.5微米背照式sCMOS相机拍摄图像，右图为Solis B518拍摄图像。可以明显看出，Solis B518仅用前者1/10的曝光时间，就获得了更明亮的图像，充分印证了其在890nm波段的优异灵敏度。

亚电子级读出噪声特性

图 | 读出噪声统计

为了应对极具挑战的弱光成像场景，Solis B518相机从传感器结构到处理电路的电子元件，全面进行了设计和优化。基于EMVA 1288标准对读出噪声进行测试统计（如上图所示），Solis B518相机实现了0.5e-级别的极低噪声性能。

空间光子数分辨能力

普通图像传感器因读出噪声较高，难以实现光子数分辨；而Solis B518相机读出噪声较低，因此可精准实现光子统计。下图为相机实测结果——平均光电子为3e-/pixel的直方图。

图 | 光电子概率分布

Solis B518相机除了能实现时间光子数分辨外，还可达成空间光子数分辨，其成像噪声服从泊松分布。

极低的暗电流噪声

众所周知，暗电流随温度升高而增加；随曝光时间延长，暗电流对应的灰度值线性上升，带来两方面影响：一是导致暗场下平均灰度值与曝光时间的关系发生变化，二是导致暗场下暗噪声与曝光时间的关系发生变化。

1、针对暗噪声的影响，可通过制冷抑制——温度越低，暗电流越小。研究表明，温度每下降6-8℃，暗电流便减小一半。Solis B518相机通过多级TEC制冷（≥60℃温差）与深视自研的全真空密封工艺（漏气率≤10⁻⁹ Pa·m³/s），有效抑制了暗电流干扰。实验测得，相机制冷到-30℃条件下，其暗电流低至0.007e-/pixel/s，处于行业先进水平。