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高速高靈敏 sCMOS 相機
Andor
Andor（牛津儀器旗下）科學CMOS相機系列集高靈敏度、大視場、高速成像與低噪聲于一體，在生命科學和物理科學領域提供卓越性能。背照式傳感器實現95%量子效率，配合大像元設計，出色適配弱光應用。旗艦型號具備32mm對角線大視場，較同類產品視場大63%，同時支持高達100fps幀速與53,000:1動態范圍，滿足從細胞生物學到天文學等嚴苛科研需求。
一、產品概述
Andor（牛津儀器集團旗下品牌）的科學 CMOS（sCMOS）相機系列集多項高性能特性于一體，是高精密、定量科學測量的出色選擇，在生命科學和物理科學領域均能提供廣泛的應用優勢。該系列百萬像素級 sCMOS 相機在提供大視場和高分辨率的同時，不會犧牲讀取噪聲、動態范圍或幀速率表現。該產品在 Bioz Stars 客觀科研產品評級中獲得 97/100 分，累計被 268 篇文獻引用。
二、核心產品系列
| 型號 | 定位 | 核心特性 |
|---|---|---|
| Sona sCMOS | 超靈敏顯微系統相機 | 背照式 95% QE，-45°C 冷卻，最高 420 萬像素，6.5 與 11 μm 像元 |
| Marana sCMOS | 物理科學應用平臺 | 背照式 95% QE，-45°C 冷卻，大視場，UV 優化（266 nm/355 nm） |
| Zyla sCMOS | 高性價比主力機型 | 最高 82% QE，100 fps，4.2/5.5 萬像素 |
| Neo sCMOS | 深冷卻科研機型 | 550 萬像素，真空冷卻至 -40°C，全局與滾動快門 |
三、核心技術優勢
1. 靈敏度
Sona 和 Marana 相機均采用背照式 sCMOS 傳感器，量子效率（QE）高達 95%，配合 11 μm 大像元設計，針對大光子捕獲進行了優化，非常適合弱光應用。在低光照條件（10 個入射光子/100 μm2 傳感器面積）下，背照式大像元的 Sona 4.2B 可實現最大化的光子捕獲與信噪比。
2. 大視場
旗艦型號 Sona 4.2B 和 Marana 4.2B 采用優秀技術有效利用完整的 2048 × 2048 靶面，提供 32 毫米對角線傳感器。相比采用 1608 × 1608 陣列的同類背照式 sCMOS 相機，視場大 63%。該優勢既適用于天文學中近地天體與空間碎片的大范圍追蹤，也適用于顯微系統中以更優清晰度捕捉更大的細胞區域（配合 60 倍物鏡及放大相機耦合器可訪問完整陣列并保持 NyQuist 清晰度）。
3. 高速成像
sCMOS 技術基于高度并行的像素讀出架構，可同時實現高幀速率、高分辨率與低噪聲。Sona 和 Marana 背照式相機均提供 12 位高速模式；Zyla 系列則在高速成像過程中同時保持低噪聲與超大動態范圍。
4. 擴展動態范圍
每款 Andor sCMOS 相機均具備擴展動態范圍功能，支持 16 位數據范圍。依托創新的"雙放大器"傳感器架構，可同時獲得大像素井深與低噪聲，單次曝光即可量化極微弱與相對較亮的信號區域。Andor 優秀的智能算法可保證整個動態范圍內線性值大于 99.8%。各型號井深與動態范圍如下：
| 型號 | 像素井深 (e-) | 動態范圍 |
|---|---|---|
| Sona 4.2B / 2.0B | 85,000 | 53,000:1 |
| Marana 4.2B | 85,000 | 53,000:1 |
| Zyla 4.2 PLUS | 30,000 | 33,000:1 |
| Zyla 5.5 | 30,000 | 33,000:1 |
| Neo 5.5 | 30,000 | 33,000:1 |
在生物學中，該功能有助于神經元等具有挑戰性樣本的成像與量化；在物理科學中，高動態范圍能力是天文測光等大量測量類型的核心。
四、應用領域
生命科學應用
細胞運動：可在高分辨率、高靈敏度水平觀察細胞骨架動力學與膜形態變化，最大限度減少熒光團光毒性損傷和光漂白，延長細胞活性的維持時間，滿足運動細胞大視野、高分辨率、高速成像需求。
發育生物學：為光片顯微成像技術研究發育生物學的高幀率、大視野需求提供解決方案，同樣適用于胚胎信號轉導中的快速離子熒光測量，可追蹤斑馬魚、線蟲等模式生物整個胚胎和成體的發育命運。
細胞膜：200 萬至 420 萬像素分辨率與高達 95% 的峰值 QE，非常適合 TIRF 顯微鏡固有的低光照條件，可快速對細胞膜進行成像。
胞內運輸：憑借大視場角、分辨率和速度，適用于追蹤胞內循環、高爾基體囊泡通路、軸突運輸、激素釋放及突觸囊泡池補充等復雜事件。
類器官：結合轉盤共聚焦技術，可獲取高質量的三維時間序列類器官成像，支持癌癥發展相關基因突變研究。
基因編輯：針對明亮標記的 Crispr-Cas9 構建體，低噪聲、高 QE 的 sCMOS 相機可快速靈敏地檢測被標記的 DNA/RNA 發射光及相關蛋白（極弱光信號場景可選用 iXon EMCCD）。
神經生物學：結合光遺傳學、光刺激與經典熒光標記技術，可為快速移動的模式動物（如秀麗隱桿線蟲、果蠅）提供大量神經元圖像，幫助解碼行為背后的信號通路。
物理科學應用
近地天體與空間碎片追蹤：大視場、高分辨率、快速幀率、低噪聲與高 QE 靈敏度的組合，即使對較小、較暗的目標也能實現高質量數據捕捉。
自適應光學（波前傳感）?：可滿足波前傳感每秒數百幀閉環反饋的高速成像要求；Marana 平臺通過逐行傳輸原始數據實現實時分析，最大限度降低 AO 系統延遲。
流體動力學（PIV）?：Zyla 5.5 與 Neo 5.5 提供全局快門快照曝光功能；iStar 增強型 sCMOS 相機則通過與激光脈沖同步的納秒曝光門控增強背景光子抑制。
動態 X 射線成像：Zyla-HF 間接檢測相機在 550 萬像素分辨率下提供高達 100 fps 的速度，具備超高傳輸與空間分辨率性能，緊湊設計可輕松集成至實驗室或 OEM 系統。
中子射線成像與層析成像：Marana 4.2B-11 背照式 sCMOS 具備 32 毫米大視場、95% QE 和最高 48 fps 幀速率，支持更快的 3D 乃至 4D（3D+時間）層析成像。
冷原子與玻色愛因斯坦凝聚：高而寬的 QE 特性提供優異的可見/近紅外波長覆蓋，適用于 670 nm 及以上波長的超冷費米子成像；UV 優化的 Marana 4.2B-11 還為鎂（280 nm）、鈣（397 nm）冷離子研究提供增強靈敏度。
量子光學：可將大視場、高速度、高分辨率與影像增強選項結合，為涉及單個糾纏光子、原子或極化聲子的量子實驗提供適應性解決方案。
五、型號規格參數
基本參數
| 型號 | 芯片規格 | 芯片對角線 (mm) | 像素大小 (μm) | QE 峰值 (%) |
|---|---|---|---|---|
| Sona 4.2B-11（背照式） | 2048 × 2048 | 31.9 | 11 | 95 |
| Sona 2.0B-11（背照式） | 1410 × 1410 | 21.9 | 11 | 95 |
| Marana 4.2B-11（背照式） | 2048 × 2048 | 31.9 | 11 | 95 |
| Zyla 4.2 PLUS（前照式） | 2048 × 2048 | 18.8 | 6.5 | 82 |
| Zyla 5.5（前照式） | 2560 × 2160 | 21.8 | 6.5 | 60 |
| Neo 5.5（前照式） | 2560 × 2160 | 21.8 | 6.5 | 60 |
性能參數
| 型號 | 冷卻 (°C) | 幀速率 (fps，全幅) | 讀取噪聲 (e-) | 快門方式 |
|---|---|---|---|---|
| Sona 4.2B-11 | -45 | 48 | 1.6 | Rolling |
| Sona 2.0B-11 | -45 | 70 | 1.6 | Rolling |
| Marana 4.2B-11 | -45 | 48 | 1.6 | Rolling |
| Zyla 4.2 PLUS | -5 | 100 (CameraLink) / 53 (USB 3.0) | 0.9 | Rolling |
| Zyla 5.5 | -5 | 100 (CameraLink) / 40 (USB 3.0) | 0.9（滾動）/ 2.3（全局） | Rolling & Global |
| Neo 5.5 | -40 | 30 | 1.0（滾動）/ 2.3（全局） | Rolling & Global |
接口方面，Sona 與 Marana 系列采用 USB 3.0，Zyla 系列提供 USB 3.0 與 Camera Link（10T）雙接口，Neo 5.5 采用 Camera Link（3T）。QE 選項上，背照式型號提供 BV 選項（Marana 另提供 BU 紫外優化選項），前照式型號為 FI 選項。
