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sCMOS-Kameras für physikalische Anwendungen

Balor, Marana und ZL41 Wave von Oxford Instruments Andor

Die Balor, Marana und ZL41 Wave sCMOS-Kameras sind Weiterentwicklungen der bewährten CMOS Technologie für wissenschaftliche Anwendungen. Wegen ihrer speziellen Charakteristik eignen sie sich für viele quantitative Messaufgaben in Physik und Astronomie. Da alle sCMOS-Kameras extrem geringes Rauschen und gleichzeitig höchste Empfindlichkeit aufweisen, liefern sie oft ein besseres Bild als EMCCD-Kameras, selbst bei lichtschwachen Anwendungen. Durch das Vakuumgehäuse können die Sensoren der Marana und Balor auf überragende -45°C bzw. -30°C gekühlt werden. Dies ermöglicht auch anspruchsvollste Anwendungen. Neben den typischen Imaging Anwendungen sind die Marana und ZL41 Wave sCMOS-Kameras besonders geeignet für High-Speed-Spektroskopie, speziell für Multi-Track und Hyperspectral Imaging.

Eigenschaften

Extrem geringes Ausleserauschen bis zu 0,9 Elektronen (niedrigere Detektionsschwelle als bei jeder CCD-Kamera)
Hohe Auflösung von 4,2 bis 16,9 Megapixel bei Pixelgrößen von 6,5 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 Balor, Marana und ZL41 Wave sCMOS-Kameras bieten hohe Geschwindigkeiten, hohe Empfindlichkeiten und hochaufgelöste Bildgebung. Sie können einfach in wissenschaftliche Anwendungen integriert werden.

Mit einer vakuumgekühlten Plattform, vollgepackt mit FPGA-Intelligenz, sind die Balor und Marana sCMOS-Kameras speziell dafür konzipiert, ein Höchstmaß an Empfindlichkeit zu liefern. Im Unterschied zu bisherigen CMOS- oder CCD-Technologien bieten die Balor und Marana gleichzeitig maximale Empfindlichkeit, Auflösung, Geschwindigkeit, Dynamik und Sichtfeld: echte wissenschaftliche Bildgebung ohne Kompromisse.

Balor basiert auf einem neuen und einzigartigen 16,9 Megapixel Sensor und ist eine revolutionäre sCMOS-Kamera besonders für die Astronomie mit einem sehr großen Sichtfeld und einer außergewöhnlich schnellen Auslesezeit von nur 18,5 ms. Balor kann bei voller Auflösung bis zu 54 Bildern pro Sekunde aufzunehmen und hat dabei ein sehr niedriges Ausleserauschen von <3 Elektronen. Die 12 µm Pixel haben eine große Kapazität und ein Multi-Verstärker-Design auf dem Chip ermöglicht die Erfassung des gesamten photometrischen Bereichs vom Ausleserauschen bis zur Sättigungsgrenze mit einem Bild, ideal für die Quantifizierung über verschiedene Intensitätsbereiche. Der 16,9 Megapixel Sensor der Balor bietet mit einer Größe von 49,5 mm x 49,2 mm das größte Sichtfeld aller sCMOS-Kameras auf dem Markt.

Marana verwendet Back Illuminated sCMOS-Sensoren mit 4,2 Megapixeln und der höchstmöglichen Quanteneffizienz von 95%. Ein UV-optimierter Sensor liefert die beste Empfindlichkeit von 250 nm bis 400 nm.

Die ZL41 Wave eignet sich optimal für viele Experimente, die besonders im Hinblick auf Geschwindigkeit und Empfindlichkeit eine Herausforderung sind. Mit Bildraten von bis zu 100 Einzelbildern pro Sekunde über CameraLink-Schnittstelle (mehr bei Verwendung von Teilbildern) sowie einem Ausleserauschen von nur 0,9 Elektronen, genügt sie höchsten Ansprüchen. Die einzigartige Technologie zur Verminderung von Dunkelrauschen sorgt bei den ZL41 Wave Kameras für ein konstant niedriges Rauschen auch unter einer Vielzahl von Belichtungsbedingungen. Die Plug-and-Play-Schnittstelle bietet branchenweit die höchsten Bildraten bis 53 Einzelbilder pro Sekunde über USB 3.0 bei einer Auflösung von 4,2 Megapixel. Dank ihres ausgezeichneten Preis-Leistungsverhältnisses und ihrer großen Flexibilität erfüllt die ZL41 Wave alle Anforderungen an eine echte Standard-Laborkamera und ist ein angemessener Ersatz für bisherige Interline-CCD-Kameras.

Die Auswahl zwischen Rolling und Global Shutter bei ZL41 Wave sCMOS-Kameras mit 5,5 Megapixel Sensor bietet maximale Flexibilität. Der global Shutter ähnelt dabei dem Snapshot-Modus einer Interline-Transfer-CCD-Kamera.

Spezifikationen

	Balor	Marana 4.2B-11	Marana 4.2B-6	ZL41 Wave 5.5	ZL41 Wave 4.2
Auflösung	4128 x 4104 x 12 µm	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
Sensordiagonale	70 mm	31,9 mm	18,8 mm	21,8 mm	18,8 mm
Quanteneffizienz	61 %	95 %	94 %	64 %	82 %
Ausleserauschen	2,9 e-	1,6 e-	1,1 e-	0,9 e-	0,9 e-
Sensor-Temperatur	-30 °C	-45 °C	-45 °C	0 °C oder -10 °C	0 °C oder -10 °C
Dunkelstrom	0,065 e-/pixel/s	0,3 e-/pixel/s	0,1 e-/pixel/s	0,1 oder 0,019 e-/pixel/s	0,1 oder 0,019 e-/pixel/s
Kühlung	Luft und Wasser oder nur Wasser	Luft und Wasser	Luft und Wasser	Luft oder Wasser	Luft oder Wasser
Dynamischer Bereich	27.586 : 1	53.000 : 1	26.000 : 1	33.000 : 1	33.000 : 1
Linearität	>99,7 %	>99,7 %	>99,7 %	>99,8 %	>99,8 %
PRNU (Photon Response Non-Uniformity)	<0,5 %	<0,5 %	<0,5 %	<0,01 %	<0,01 %
Shutter	Rolling und Global	Rolling	Rolling	Rolling und Global	Rolling
Schnittstelle	CoaXPress (4 lane CXP-6)	USB 3.0	USB 3.0 / CoaXPress	USB 3.0 oder 10-tap CameraLink	USB 3.0 oder 10-tap CameraLink
Bildrate bei voller Auflösung	54	48	43 / 74	40 oder 100	53 oder 101

Videos über wichtige Spezifikationen und typische Anwendungen.

pdf

ZL41_Wave_sCMOS.pdf

1.57 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

Balor

Balor-X sCMOS

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

Cameras for astronomy

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

Specifications of Balor

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
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