北京
图 1： 采用 Prime BSI sCMOS 的光具座设置(紫色)。
背景
布莱恩·巴顿博士和博士。候选人 Petros Hadjichristodoulou 参与显微镜开发并将技术融入成像。其中一项技术是使用纳米金刚石 (ND)，它们含有被称为氮空位中心的天然缺陷，可以通过照射 ND 来调节氮空位中心，从而发射荧光。 ND 也是无毒且耐光的，因此 Patton 博士的实验室将其用作测温的生物探针，测量细胞水平的温度，甚至测量整个细胞群的温度梯度。
Patton 博士解释了他的研究，“我们的第一个 ND 应用将是温度测量，细胞作为化学过程的副产品产生热量，因此可以通过温度测量来测量细胞活动。这是朝着更具挑战性的测量迈出的一大步，例如测量生物活动产生的磁场，因此一旦温度测量可行，您就可以查看灵敏度，并获得生物学问题的有趣答案。”
Patton 博士当前的一个项目是设计一种结合了多种因素的新技术，即使用 ND 测温法，使用带有自适应光学器件的光片显微镜在纳米尺度上研究整个线虫 ( C. elegans )。
挑战
虽然已经在宽场中使用ND测温法研究了线虫，或者使用光片显微镜进行成像，并且已经开发出使用自适应光学器件的光片系统，但光片成像、自适应光学器件和光学测温法的结合以前还没有完成。这导致了一种高度复杂和要求很高的技术，带来了独特的和潜在的不可预见的挑战。
使用光片时，典型的挑战包括需要在大视场范围内实现高分辨率，同时保持低噪声水平以实现高灵敏度。除此之外，当对大体积进行成像时，拥有高速探测器非常重要，以便每秒捕获足够数量的体积，尤其是对于整个生物体光片。
[Prime BSI] 的速度和 QE 非常好，而且它扩展到阳极金刚石的 NIR 发射波长范围。——Brian Patton 博士、Petros Hadjichristodoulou 先生
解决方案
理想的相机解决方案是 Prime BSI sCMOS，它具有高分辨率(具有 6.5 μm 像素的 2k x 2k 传感器)、大视场和快速成像速度。 Prime BSI 是一种高灵敏度 sCMOS，具有高量子效率 (QE) 和低噪声 CMS 模式，可最大限度地提高各种波长范围内的信号收集，从而最大限度地降低噪声水平。
Patton 博士分享了他对 Prime BSI 的想法，“我们桌面上系统的最终版本是为光度学 [Prime BSI] 设计的……我们认为速度和 QE 非常好，而且它扩展到了 ND 的发射波长范围。”
“我们的体积成像需要速度，因此 CMOS 是自然的选择。Prime BSI 与我们所需的性能特别匹配。特别是，专用 PCIe 板允许我们将大型数据集的数据直接流式传输到存储，这使我们能够进行后处理。这在开发和调试新的成像方法以及对移动动物进行成像时很有帮助。对于未来的开发，采集模式的范围将使我们能够尝试算法改进，并且灵敏度增加了在低信噪比情况下成功的机会。”
Hadjichristodoulou 先生还向我们介绍了软件，“我们能够使用 Python 运行 [Prime BSI]，并从 Photometrics 网站下载了 Python 包装器。PVCAMtest 软件也很棒，因为您可以在使用软件实现之前访问相机的所有功能。”
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