暗电流 0.002 e⁻/pixel/s(−30 ℃)、读出噪声 0.29 e⁻,与同级 qCMOS 横向对照
光致发光成像是光学材料科研中的高频测试手段。单晶与多晶荧光屏的发光信号弱、动态范围大,相机端的噪声水平与灵敏度直接决定图样细节能否被完整记录。

近期完成的一项对照测试,将深视智能 Solis B0555 Pro sCMOS 相机与同级 qCMOS 机型置于同一光学暗室环境中,对单晶硅与多晶硅荧光屏分别成像。本文依据测试记录,整理该试验的背景、方案与结果。
试验背景:弱信号、高动态的荧光成像工况
单晶与多晶荧光屏的光致发光成像具有弱信号、高动态范围的典型特征,是检验成像设备荧光成像综合性能的有效测试场景,也是光学材料科研中高频应用的测试方式。
普通相机受噪声、动态范围与灵敏度的硬件限制,难以准确呈现荧光屏的真实发光状态。本次试验采用深视智能 Solis B0555 Pro sCMOS 相机,围绕弱光信号捕捉、噪声抑制与大范围动态成像三个方向进行验证,并以同级 qCMOS 机型作对照,为同类光致发光实测的设备选型提供参考。
试验方案:光学暗室内的对照采集
试验在光学暗室环境下完成,以规避杂散光干扰。
流程分为三步。首先搭建并校准光学测试平台,固定激光激发模组与成像工位,确保光路稳定、无机械振动干扰。随后搭载 Solis B0555 Pro sCMOS 相机,微调成像焦距、视场范围与采集参数,适配荧光微弱信号采集与大动态范围成像的需求。设备工况稳定后,依次完成单晶硅、多晶硅荧光屏的成像采集,对照机型为 qCMOS。

图 1|试验装置实拍:光学暗室内的激光激发模组与成像工位
对比结果:单晶硅与多晶硅成像
两项核心参数构成对照基准:Solis B0555 Pro 的暗电流为 0.002 e⁻/pixel/s(制冷至 −30 ℃),读出噪声为 0.29 e⁻。按测试记录的结论,在信号获取与噪声抑制两方面,该机达到或超越同级 qCMOS 水平。
项目记录值
被测机型深视智能 Solis B0555 Pro(sCMOS)
对照机型qCMOS【待补充:具体型号】
暗电流0.002 e⁻/pixel/s(−30 ℃)
读出噪声0.29 e⁻
单晶硅荧光屏曝光时间5 s
多晶硅荧光屏曝光时间20 s
测试环境光学暗室,激光激发模组照明
单晶硅荧光屏(曝光 5 s)。图 2 给出两者的成像对照,左侧为 qCMOS,右侧为 Solis B0555 Pro。两侧图像均完整呈现由中心亮斑、同心环与周边光点构成的发光图样。与测试结论一致,Solis B0555 Pro 记录的图样在背景纯净度与边缘清晰度上不逊于对照机型,0.29 e⁻ 的读出噪声使微弱发光细节不被读出环节掩盖。

图 2|单晶硅荧光屏光致发光成像对比(曝光 5 s;左:qCMOS,右:Solis B0555 Pro)
多晶硅荧光屏(曝光 20 s)。图 3 为 20 s 曝光下的对照,两侧图像均呈同心环状的发光分布。长曝光条件下,暗电流累积会持续抬高背景灰度,低暗电流在这一场景中的意义直接:背景不随曝光时间显著抬升,弱环结构得以保留。Solis B0555 Pro 在 −30 ℃ 下 0.002 e⁻/pixel/s 的暗电流即为该环节的支撑。

图 3|多晶硅荧光屏光致发光成像对比(曝光 20 s;左:qCMOS,右:Solis B0555 Pro)
研究者视角的使用评价
从测试数据的指向看,后续可向使用方核实的方向包括:
· 与 qCMOS 相比,购置成本与交付周期的实际差异;
· 长时间序列采集中,−30 ℃ 制冷下暗电流的长期稳定性;
· 亮暗共存的大动态荧光图样中,单帧成像的灰度层次表现。
结语
本次对照测试给出的参考较为明确:依托 0.29 e⁻ 读出噪声与 −30 ℃ 下 0.002 e⁻/pixel/s 的暗电流,Solis B0555 Pro 在单晶与多晶荧光屏的光致发光成像中,取得了与同级 qCMOS 相当或更优的信号获取与噪声抑制表现。对以弱信号、高动态为特征的荧光成像任务,这是一个可纳入选型对照的实测样本。
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责任编辑:kj005
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