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sCMOS-Kameras für physikalische Anwendungen

Marana, CB2 und ZL41 Wave von Oxford Instruments Andor

Die sCMOS-Kameras Marana, CB2 und ZL41 Wave stellen einen bedeutenden Fortschritt der bewährten CMOS-Technologie für wissenschaftliche Anwendungen dar. Dank ihrer besonderen Eigenschaften eignen sie sich hervorragend für eine Vielzahl quantitativer Messaufgaben in der Physik und Astronomie.

Alle Andor sCMOS-Kameras zeichnen sich durch extrem geringes Rauschen und hohe Empfindlichkeit aus. Dadurch liefern sie eine überlegene Bildqualität – häufig sogar besser als EMCCD-Kameras unter schwierigen Lichtbedingungen.

Der Sensor der Marana-Kamera ist in einem Vakuumgehäuse untergebracht und kann auf eine branchenführende Temperatur von -45 °C gekühlt werden. Dies ermöglicht den Einsatz auch unter besonders anspruchsvollen Bedingungen.

Neben der klassischen Bildgebung eignen sich die Marana- und ZL41 Wave sCMOS-Kameras auch ideal für die Hochgeschwindigkeitsspektroskopie, insbesondere bei Multitrack- und hyperspektralen Anwendungen. Das Modell CB2 bietet mit 24 Megapixeln die höchste Auflösung – und das bei gleichzeitig beeindruckenden Bildraten.

Eigenschaften

Extrem geringes Ausleserauschen bis zu 0,9 Elektronen (niedrigere Detektionsschwelle als bei jeder CCD-Kamera)
Hohe Auflösung von 4,2 bis 24 Megapixel bei Pixelgrößen von 2,74 µm bis 12 µm
Maximale Quanteneffizienz bis 95%
Schnelle Bildraten von bis zu 101 Einzelbildern pro Sekunde bei voller Auflösung
Hoher Dynamikbereich von bis zu 53.000 : 1

Weitere Informationen

Die sCMOS-Kameras Marana, CB2 und ZL41 Wave bieten herausragende Leistungen für wissenschaftliche Bildgebungsanwendungen. Sie vereinen hohe Auflösung, extrem niedriges Rauschen und schnelle Bildraten – ideal für lichtempfindliche und zeitkritische Experimente.

Die Marana sCMOS-Kamera verfügt über ein vakuumgekühltes Design sowie eine integrierte FPGA-basierte Echtzeitverarbeitung, um höchste Empfindlichkeit und Bildstabilität zu gewährleisten. Sie überzeugt bei Low-Light-Anwendungen und ist optimal für Szenarien mit langen Belichtungszeiten und höchsten Anforderungen an die Bildqualität geeignet.

Die CB2-Kamera nutzt einen hochmodernen 24-Megapixel Back-Illuminated Sensor mit besonders großem Bildfeld und integriertem Global Shutter. Sie erreicht bis zu 37 Vollbilder pro Sekunde bei einer Ausleserauschen von nur 1,3 Elektronen. Dank 2×2 On-Chip-Binning kann der Dynamikbereich erweitert werden, ohne das Rauschniveau zu erhöhen. Trotz der großen Sensor-Diagonale von 19,3 mm ist die CB2 mit C-Mount-Optiken kompatibel; ein TFL-Mount ist auf Anfrage erhältlich.

Sowohl Marana als auch CB2 verwenden Back-Illuminated sCMOS-Sensoren mit Quanteneffizienzen von über 70 % bzw. bis zu 95 %. Für UV-sensible Anwendungen steht optional ein UV-transparentes Fenster zur Verfügung.

Die ZL41 Wave Kamera ist ideal für Experimente, bei denen es auf eine Kombination aus Geschwindigkeit und Empfindlichkeit ankommt. Sie erreicht dauerhaft bis zu 101 Bilder pro Sekunde über CameraLink – bei Sub-Image-Auslesung sogar noch mehr – und erzielt ein Ausleserauschen von nur 0,9 Elektronen. Die integrierte Dark-Noise-Suppression-Technologie sorgt für konstant niedriges Rauschen über einen weiten Belichtungsbereich hinweg.

Zusätzlich verfügt die ZL41 Wave über eine USB-3.0-Schnittstelle, die bis zu 53 Bilder pro Sekunde bei 4,2 Megapixeln ermöglicht. Mit ihrer außergewöhnlichen Kombination aus Leistung und Integrationsfreundlichkeit definiert sie das Konzept einer vielseitigen wissenschaftlichen Hochleistungskamera neu – und stellt eine starke Alternative zu Interline-CCD-Systemen dar.

Die Kamera unterstützt sowohl den Rolling- als auch den Global Shutter (Snapshot)-Modus. Letzterer ermöglicht echte „Freeze-Frame“-Aufnahmen, wie man sie von Interline-Transfer-CCDs kennt – basierend auf einem 5,5-Megapixel-Sensor.

Spezifikationen

	Marana 4.2B-11	Marana 4.2B-6	ZL41 Wave 5.5 / 4.2	CB2
Auflösung	2048 x 2048 x 11 µm	2048 x 2048 x 6,5 µm	2560 x 2160 x 6,5 µm/ 2048 x 2048 x 6.5 µm	5328 x 4608 x 2,74 µm
Sensordiagonale	31,9 mm	18,8 mm	21,8 mm / 18,8 mm	19,3 mm
Quanteneffizienz	95 %	94 %	64 % / 82 %	74 %
Ausleserauschen	1,6 e-	1,1 e-	0,9 e-	1,3 e-
Sensor-Temperatur	-45 °C	-45 °C	0 °C oder -10 °C	-20 °C
Dunkelstrom, e-/pixel/s	0,3	0,1	0,1 oder 0,019	0,0015
Kühlung	Luft und Wasser	Luft und Wasser	Luft oder Wasser	Luft oder Wasser
Dynamischer Bereich	53.000 : 1	26.000 : 1	33.000 : 1	29.000 : 1
Linearität	>99,7 %	>99,7 %	>99,8 %
PRNU (Photon Response Non-Uniformity)	<0,5 %	<0,5 %	<0,01 %
Shutter	Rolling	Rolling	Rolling und/oder Global	Global
Schnittstelle	USB 3.0	USB 3.0 / CoaXPress	USB 3.0 oder 10-tap CameraLink	CXP-12 or 10 GigE (Eth or optical)
Bildrate bei voller Auflösung	48	43 / 74	100 fps	74 fps

Videos über wichtige Spezifikationen und typische Anwendungen.

pdf

ZL41_Wave_sCMOS.pdf

1.60 MB

ZL41 Wave for physical science

pdf

Marana_sCMOS.pdf

7.20 MB

Marana for physical sciences

pdf

Seven_reasons_to_choose_Marana.pdf

2.53 MB

Seven reasons to choose Marana

pdf

Andor_CB2-specifications_01.pdf

5.59 MB

Andor CB2 High Resolution Low Noise sCMOS Camera

Anwendungen

Fluoreszenz Mikroskopie

Bildgebung mit Szintallationsschirmen

Plasma- und Fusionsforschung

Astronomie

Quantenphysik

Particle Image Velocimetry (PIV) und Particle Tracking Velocimetry (PTV)

Spektroskopie

Downloads

Software for cameras and spectropgraphs

UltraVac permanent vacuum head and performance longevitiy

Camera windows

Optical etaloning

Binning and frame rates

Scientific CMOS

Liquid cooling system EXT-440

Remote camera server

Videos

Webinar sCMOS Cameras

Webinar Scientific Cameras Part 1

Webinar Scientific Cameras Part 2

Webinar Polarimetry with Andor EMCCD and sCMOS Cameras

Andors Cameras for Observational Astronomy Technical Aspects and Applications

Marana: key specifications and typical applications

Remote Camera Server Online Seminar

sCMOS Observations at SwissOGS

Referenzkunden

Title	Author(s)	Institute	Year	Detector / Spectrograph
Microsopy
Microscopy of LEDs and phosphors in practical exercises for students	S. Bock, D. Berben	Department of Electrical Engineering and Information Technology, South Westphalia University of Applied Sciences, Hagen, Germany	2017	Neo-5.5-CL3
Fluorescence microscopy of semiconductor nanowire arrays	S. Rahimzadeh-Kalaleh Rodriguez¹, D. van Dam², J. Gomez Rivas^1,2	¹Surface Photonics, AMOLF, c/o Philips Research Laboratories, Eindhoven, The Netherlands ²COBRA Research Institute, Eindhoven University of Technology, The Netherlands	2014	Neo DC152 QC-FI¹
Detection of electrochemically generated peroxide and superoxide by fluorescence microscopy	C. Dosche, S. Dongmo	Institute of Chemistry, University of Oldenburg, Germany	2013	Neo DC152 QC-FI¹
Imaging with scintillation screens
Field ion microscopy of electron emitters	P. Groß, A. Schröder, C. Lienau, S. Schäfer	Institute for Physics, Carl von Ossietzky University Oldenburg, Germany	2019	Neo-5.5-CL3
Phase transitions in 1T-TaS₂ mapped by ultrafast LEED	S. Vogelgesang, G. Storeck, S. Schäfer, C. Ropers	IV. Physical Institute, Georg-August-University, Göttingen, Germany	2017	Zyla-5.5-CL10
Application of the sCMOS camera Andor Neo for X-ray and neutron imaging	N. Kardjilov¹, S. Williams^1,2, F. Wieder¹, A. Hilger¹, I. Manke¹	¹Helmholtz-Zentrum-Berlin, Berlin, Germany ²Johns Hopkins University, Baltimore, USA	2014	Neo DC152-QF-FI³
Polarization dependent photoelectron emission with high lateral resolution	T. Wagner	Institute of Experimental Physics, University of Linz, Austria	2012	Neo DC152-QC-FI¹
Quantum physics
Silicon-vacancy color centers in n-type diamond	A. M. Flatae, F. Sledz, M. Agio	Laboratory of Nano-Optics and Cμ, University of Siegen, Germany	2020	Zyla-4.2P-USB3-W
Feasibility of using a scientific CMOS camera for two-state imaging of imbalanced ultracold Fermi gases	T. Lompe	Institute of Laser Physics, Quantum Matter Group,University of Hamburg, Germany	2019	Zyla-5.5-USB3
Real- and momentum-space imaging of plasmonic waveguide arrays	F. Bleckmann, S. Linden	Physikalisches Institut, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Germany	2016	Zyla-5.5-USB3
Plasma and fusion research
Evaluation of the Zyla sCMOS imaging camera for IMSE diagnostic	O. P. Ford, C. Biedermann	Wendelstein 7-X, Max Planck Institute for Plasma Physics, Greifswald, Germany	2014	Zyla-5.5-CL10
Measuring ion temperatures and helium densities in the hot core of a nuclear fusion reactor using sCMOS and EMCCD cameras	R. J. E. Jaspers	Department of Applied Physics, Eindhoven University of Technology, The Netherlands	2014	Neo DC152 QC-FI¹ iXon DU888 DC-EX
Real-time characterization of plasma evolution by diffraction imaging	N. K. Rothe, A. V. Svanidze, C. Schuster, M. Lütgens, S. Lochbrunner	Institute of Physics, University of Rostock, Germany	2013	Neo DC152 QC-FI¹
Astronomy
High-speed photometry with the Marana sCMOS camera at the Planetary Transit Study Telescope	P. Ioannidis, J.H.M.M. Schmitt	Hamburg Observatory, Physics Department, University of Hamburg, Germany	2020	Marana-4BV11
Testing an Andor Marana sCMOS camera for high-speed astronomical image acquisition	M. Risch¹ R. D. Nunez²	¹Planetarium, Mammendorf, Germany ² PlaneWave Instruments, Adrian, MI, USA	2020	Marana-4BV6U
High-speed imaging and its applications: Beating down the scintillation noise	P. Ioannidis, J.H.M.M. Schmitt	Hamburg Observatory, Physics Department, University of Hamburg, Germany	2017	Zyla-4.2-CL10 Neo-5.5-CL3
Active optical debris detection: Highly accurate position determination of space debris orbits	W. Riede, D. Hampf, P. Wagner, L. Humbert, F. Sproll, A. Giesen,	Institute of Technical Physics, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart, Germany	2016	Zyla-5.5-CL10
Nonlinear optics
Imaging through nonlinear metalenses for second harmonic generation	C. Schlickriede, T. Zentgraf	Department of Physics, Paderborn University, Paderborn, Germany	2020	Zyla-5.5-USB3
Shot-resolved sensitive detection of high harmonics generated by bright quantum light	A. Rasputnyi, M. Chekhova	Max-Planck Institute for the Science of Light, Erlangen, Germany	2025	Marana-4BV6U
Particle image velocimetry (PIV) and particle tracking velocimetry (PTV)
Redesign of a 3D PTV system with ANDOR’s Neo sCMOS	P. Steinhoff, M. Schmidt, D. Müller	E.ON Energy Research Center, Institute for Energy Efficient Buildings and Indoor Climate (EBC), RWTH Aachen University, Germany	2013	Neo DC152 QFR-FI²
Spectroscopy
Photoluminescence spectroscopy of metal nanoantennas coupled to the atomically thin semiconductor WS2	J. Kern, R. Bratschitsch	Institute of Physics and Center for Nanotechnology, University of Münster, Germany	2015	Neo-5.5-CL3 Shamrock SR-303i-B-SIL
Using a surface-forces-apparatus to measure force-distance profiles across confined ionic liquids	T. Utzig, H.-W. Cheng, M. Valtiner	Department of Interface Chemistry and Surface Engineering, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Düsseldorf, Germany	2014	Zyla-5.5-CL3 Shamrock SR-500i-B2-SIL