7 причин выбрать sCMOS камеру Sona от Andor для микроскопии

Выбираете sCMOS камеру для микроскопии? 7 причин выбрать sCMOS камеру Sona от Andor

Введение

Новая серия sCMOS камер Sona Andor была разработана с нуля и продумана тщательным образом, чтобы оптимизировать производительность, извлекая все преимущества выбранных матриц. Популярность sCMOS матриц с задней подсветкой растет в первую очередь благодаря лучшей в своем классе квантовой эффективности, которую они предлагают. Для тех, кто принял решение о покупке sCMOS камеры с задней подсветкой, здесь мы предлагаем 7 основных причин выбрать модели камер Sona от компании Andor со sCMOS матрицей.

1. Самая чувствительная sCMOS матрица с задней подсветкой на рынке

Модели Sona 4.2B-11 и Sona 2.0B-11 со sCMOS матрицей с задней подсветкой обладают квантовой эффективностью на уровне 95% с уникальной на рынке технологией вакуумного охлаждения до -45 °C.

Темновой ток sCMOS матриц GPixel с задней подсветкой относительно высок по сравнению со sCMOS матрицами BAE / Fairchild Imaging, которые используются в sCMOS камерах Zyla и Neo Andor. Поэтому необходимо дополнительное глубокое охлаждение матрицы для подавления шума, то есть минимизации предела обнаружительной способности камеры. Благодаря уникальной вакуумной технологии камера Sona термоэлектрически охлаждается до -25⁰C, используя только внутренний вентилятор для отвода тепла. Кроме того, камера Sona может использовать жидкостное охлаждение, чтобы дойти до температуры -45 ° C!

Рисунок 1. Характеристики камер Sona в сравнении с ближайшими конкурентами - камерами с матрицей sCMOS с задней подсветкой. Воздушное и жидкостное охлаждение.

Матрицы с задней подсветкой особенно ценятся за их повышенную чувствительность - важно выбрать наиболее чувствительную модель камеры с этой технологией.

Наличие самой чувствительной камеры с матрицей sCMOS с задней подсветкой обладает множеством практических преимуществ для задач флуоресцентной микроскопии:

- Снижение интенсивности лазерного излучения - поддержание жизнеспособности клеток на протяжении всего исследования, подавление фототоксических эффектов, а также ограничение фотообесцвечивания красителей;

- Снижение концентрации флуорофора - поддержание правильной физиологии в живых образцах;

- Короче выдержка - возможность зарегистрировать более быстрые процессы;

- Лучшее отношение сигнал/шум с методом флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения и конфокальным методом при слабом освещении - лучшая четкость изображения с помощью методов, которые отклоняют фотоны, генерируемые областями образца, расположенными вне фокуса системы.

2. Самое большое поле зрения на рынке: Sona 4.2B-11

Модель Sona 4.2B-11 обладает самым большим полем зрения по сравнению с конкурентными матрицами с задней подсветкой, которые используют тот же тип матрицы GPixel GS400 BSI.

Сравним Sona 4.2B-11 с креплением F-mount с «Конкурентом A», камерой, использующей ту же матрицу, но обрезанную до формата 1608x1608 пикселей. Для этой камеры обрезание матрицы может позволить избежать проблем засветки матрицы по краям. Но в Sona 4.2B-11 используется уникальная технология Anti-Glow Technology, которая позволяет полностью использовать все пиксели матрицы 2048х2048. На Рисунке 2 показано, что поле зрения у Sona 4.2B-11 на 62% больше, чем у конкурента.

Рисунок 2. Сравнение полей зрения Sona 4.2B-11 и конкурирующей Fmount-камеры, использующей ту же матрицу sCMOS с задней подсветкой GS400B, но с максимальным разрешением 1608x1608. Снято с использованием микроскопа Nikon Ti2 с объективом с 60-кратным увеличением и встроенной тубусной линзой с 1.5-кратным увеличением. Sona 4.2B-11 имеет на 62% больше активных пикселей и предлагает большее поле зрения.

Увеличение поля зрения с камерами sCMOS с задней подсветкой имеет жизненно важное значение для ряда исследований, в том числе:

- Биология развития - наблюдение целых эмбрионов, например, рыбок рерио;

- Многопараметрический анализ - наблюдение за большой областью клеток;

- Выращивание живой ткани - минимизация сшивания изображений, максимизация пропускной способности;

- Редактирование генов - наблюдение больших клеточных культур для клеток, геномы которых были успешно отредактированы.

3. Гибкость крепления: одна камера, несколько портов

(a) Sona 2.0B-11

Sona 2.0B-11 оснащена креплением типа C-mount, так же Sona 2.0B-11 адаптируется к различным диаметрам C-mount портов микроскопа до 22 мм. Полноразмерная матрица 1400x1400 этой модели прекрасно подходит для современных портов C-mount с диаметром 22 мм и максимально расширяет поле зрения, доступное благодаря этому общему типу крепления.

Тем не менее, доступны предварительно сконфигурированные, расположенные по центру области интереса, которые напрямую связаны с различными размерами портов микроскопа:

Размер области интереса	Диаметр порта C-mount	Пример микроскопа
1400 x 1400	22 мм	Nikon Ti2, Olympus IX83/73
1220 x 1220	19 мм	Leica DMi8
1157 x 1157	18 мм	Various research microscopes

Предварительно сконфигурированные области интереса модели Sona 2.0B-11 с портом C-Mount, показанные рядом с соответствующим диаметром порта/номером поля микроскопа, для которого они оптимизированы

В качестве альтернативы можно использовать порты меньшего диаметра с полноразмерной матрицей 1400 x 1400, используя специальный адаптер Andor. Это бесплатный соединитель, который может легко подключаться к порту, увеличивая изображение, получаемое с микроскопа, на большую область матрицы. Адаптер с функцией увеличения в 2 раза также имеет преимущество в достижении разрешения Найквиста с использованием объектива с 60-кратным увеличением, что, в свою очередь, дополнительно оптимизирует поле зрения на образце.

(b) Sona 4.2B-11

Sona 4.2B-11 предлагает максимальную гибкость для работы с разными портами. Полноразмерная матрица с характерным размером 32 мм в сочетании с F-mount креплением, микроскопом Nikon Ti2 и встроенной тубусной линзой с 1.5-кратным увеличением обеспечивает беспрецедентное поле зрения и превосходную однородность.

Адаптер Andor может использоваться с большинством современных исследовательских флуоресцентных микроскопов и соответствующих портов, обеспечивая дополнительное 2-кратное увеличение. Поскольку мы увеличиваем изображение в 2 раза по площади матрицы диаметром 32 мм, то адаптер Andor можно подключить к любому порту, который обеспечивает вывод изображения размером 16 мм или более. Это описывает подавляющее большинство доступных портов.

Кроме того, несмотря на то, что Sona 4.2B-11 имеет крепление типа F-mount, пользователь может легко преобразовать его в C-mount или T-mount, просто выбрав дополнительные аксессуары во время заказа.

Обратите внимание, что адаптер Andor имеет T-mount крепление, поэтому перед использованием его с камерой. камера должна быть преобразована для крепления T-mount. Преимущество этого типа крепления заключается в том, что адаптер абсолютно светонепроницаем - утечка света иногда связана с использованием бокового порта F-mount.

Рисунок 3. Увеличительное сцепное устройство Andor (можно заказать в моделях Sona).

4. Превосходное качество и долговечность - UltraVac^TM

Почему используется вакуумная технология? Наряду с превосходным уменьшением минимального уровня шума не следует упускать из виду долговечность, которую гарантирует данная технология Andor.

Причина 1: Защита матрицы - Если кремниевые матрицы с задней подсветкой не защищены, они подвержены воздействию влаги, углеводородов и других газовых загрязнений, что приводит к постепенному снижению производительности, включая снижение квантовой эффективности. Ultravac^TM технология, запатентованная компанией Andor, обеспечивает максимальный уровень защиты матрицы.

Причина 2: Не требуется повторное наполнение корпуса матрицы - камеры, в которых не используются вакуумные корпуса, используют метод, при котором корпус матрицы содержит положительное давление сухого газа, отделенного от внешней атмосферы только уплотнительным кольцом. Со временем влага и газ из атмосферы попадут в корпус матрицы и поставят под угрозу систему, что приведет к потере охлаждающей способности и частому попаданию влаги на матрицу. Затем камеры должны быть отправлены обратно на завод для ремонта и повторной герметизации, часто и после гарантийного периода. UltraVac^TM использует герметичное вакуумное уплотнение, полностью предотвращающее проникновение газа из внешней среды. Подавляющее большинство камер сохраняют свою эффективность охлаждения неограниченное время.

Sona — это ЕДИНСТВЕННАЯ камера sCMOS с задней подсветкой на рынке, которая имеет вакуумный корпус матрицы. Технология вакуумного корпуса является одним из главных достоинств технологии Andor, которая имеет фантастический послужной список целостности вакуума и соответствующего срока службы камеры, насчитывающий более 25 лет.

5. Более высокая количественная точность

Sona 4.2B и Sona 2.0B предлагают расширенный динамический диапазон с 16-битным диапазоном данных. Используя инновационную архитектуру «двойного усилителя», Andor позволяет одновременно получить доступ к максимальной глубине пикселя и минимальному шуму, что позволяет количественно определять как слабо освещенные так и относительно яркие области образца за один раз. Эта функция полезна для точной визуализации и количественного определения многих сложных образцов, которые имеют как едва различимые, так и яркие области, такие как нейроны.

Чтобы добиться лучшей в своем классе точности количественной оценки, Andor гарантирует линейность отклика > 99.7%.

Зачем нужна высокая линейность? Многие приложения требуют точной количественной информации, а не просто структурных деталей. Любое измерение, где интенсивность коррелирует с количеством или концентрацией, выиграет от высокой линейности. Это может относиться к физиологическим параметрам, таким как кальций, pH, цАМФ и т. д.. Анализ FRET используется для измерения концентрации, а также измерения расстояния или совместной локализации в нанометровом масштабе. Анализ экспрессии генов с помощью белков также требует превосходной количественной точности, где опять же интенсивность напрямую связана с концентрацией вещества. На локализацию микроскопии сверхвысокого разрешения также может влиять плохая линейность, поскольку аппроксимация Гаусса может стать искаженной.

6. Высокая скорость съемки

Sona 4.2B и Sona 2.0B обеспечивают высокую частоту кадров, что делает их идеальными для отслеживания динамических процессов в клетках, исследованиях подвижности клеток и кровотока, избегая размытия изображения. Область интереса и 12-битный режим считывания могут использоваться для значительного увеличения частоты кадров.

12-битный режим для 2-кратного ускорения! Sona 4.2B и Sona 2.0B спроектированы так, чтобы обеспечить как 16-битный, так и 12-битный режимы. 12-битный выбран специально для ускорения частоты кадров в 2 раза, при этом уменьшая широкий динамический диапазон, что хорошо для визуализации быстрых процессов с использованием таких методов как конфокальная микроскопия или TIRF.

	Максимальная частота кадров
Размер области интереса	Sona 4.2B-11	Конкурент В
2048 x 2048	48	24
1608 x 1608	60,5	30

Не все коммерческие камеры, использующие матрицу GS400, предлагают такую высокую скорость. Здесь показана максимальная частота кадров Sona 4.2B-11 по сравнению с конкурирующей камерой, использующей матрицу GS400.

Увеличение скорости съемки с камерами sCMOS с задней подсветкой является преимуществом для ряда исследований, включая:

- Ионная сигнализация - Отслеживайте быстрое распространение кальциевых волн с максимальной временной динамикой, с возможностью дальнейшего увеличения скорости, возможному благодаря использованию областей интереса. Для удлиненных гладкомышечных клеток можно использовать прямоугольные области интереса (до полной ширины матрицы) без ущерба для скорости!

- Подвижность клетки - скорость важна для отслеживания движения клетки, например, динамики сперматозоидов.

- Внутриклеточный транспорт - высокая частота кадров может быть важна для отслеживания динамики внутриклеточного транспорта, включая мембранную динамику.

- Кровоток - возможно, одно из самых сложных приложений: повышение скорости имеет решающее значение!

- Сверхразрешение - sCMOS с задней подсветкой становится все более популярной для сверхразрешения, так как более высокая квантовая эффективность приводит к более высокому отношению сигнал/шум и, следовательно, к большей точности локализации. Тем не менее, многие необработанные изображения должны быть быстро получены, чтобы обеспечить выходное изображение со сверхразрешением: повышенная скорость имеет решающее значение, особенно если настоящей целью является суперразрешение живых клеток.

7. Улучшенная гибкость: адаптация к множественным микроскопическим экспериментам и настройкам

Платформа Sona была разработана для удовлетворения потребностей и задач современных исследований, которые часто требуют, чтобы камера обладала присущей ей гибкостью для адаптации к множеству установок и экспериментальных конфигураций. Следующие области гибкости присущи платформе Sona:

- Охлаждение воздухом и жидкостью - Sona можно использовать не только в режиме жидкостного охлаждения для максимизации чувствительности в условиях экстремально слабого освещения, но и с воздушной системой охлаждения. Жидкостное охлаждение также может быть полезным в экспериментах, особенно чувствительных к вибрации, таких как электрофизиологические исследования.

- 16-битный и 12-битный режимы. 16-битный режим — это режим с высоким динамическим диапазоном, который идеально подходит для регистрации изображений как слабо освещенных областей, так и ярких областей. 12-битный режим гарантирует высокую скорость и его можно использовать для удвоения доступной частоты кадров при любом выбранном размере области интереса, что превосходно для адаптации к экспериментам при слабом освещении, которые требуют отличного временного разрешения, например, визуализации кровотока.

- Адаптация к нескольким портам или объективам. Как более подробно описано в пункте 3, камеры Sona 4.2B-11 и Sona 2.0-11 могут быть легко использованы в различных микроскопах с различными размерами портов и креплениями (например, F, C и Т-mount). Это позволяет легко переносить камеру между несколькими экспериментальными установками. Кроме того, специальный адаптер Andor можно использовать для адаптации матрицы с размером пикселя 11 мкм к меньшим увеличительным объективам, таким образом максимизируя поле зрения на образце.

- Гибкий биннинг пикселей - в моделях Sona предусмотрено гибкое распределение пикселей на камере, определяемое пользователем с точностью до 1 пикселя. Большая гибкость биннинга может быть полезна для некоторых приложений, где разрешением можно пренебречь в пользу увеличенной области сбора фотонов на пиксель - например, в экспериментах с крайне низкой световой биолюминесценцией.

- Метка времени - платформа Sona может генерировать метку времени для каждого изображения с точностью до 25 наносекунд. Точные временные метки могут быть важны, когда точное знание времени кадра влияет на динамический анализ во времени. Это особенно важно для быстрых событий, где необходимо учитывать задержки компьютера и интерфейса. Области включают сигнальные каскады, перенос пузырьков, динамику липидов, синаптическое ремоделирование, исследования потенциала действия с использованием оптогенетики и оптофизиологии. Временные метки также могут быть полезны для анализа FRAP, облегчая оценку скорости диффузии.