应用指南升级:我们能够实现多快的速度?

在上一篇题为“我们能够实现多快的速度”的应用指南中,我们提到了实时成像中的一个关键问题,即捕捉小荧光物体的正确尺寸和位置并在高速移动时对它们进行跟踪的能力。

得益于 Teledyne PhotometricsKinetix Scientific CMOS(sCMOS) 中包含的先进技术与 CrestOptics X-Light V3 转盘的结合使用,我们能够以极快的速度进行实时成像,并在大视野 (FOV) 中保持高分辨率。背照式 Kinetix 能够达到最高 500 帧每秒 (fps) 的帧速和 29.4 mm 对角线视野。

我们利用了微流控装置(点击此处了解详情),并且在装置内注入了荧光珠(直径为 1 um,英杰生命技术 F14791)。我们使用 60 倍 平场复消色差 λ 系列油镜(1.4 NA,尼康)获得了总共 1 秒钟的延时。

在 25 mm 对角线视野中,我们能够达到 586 帧/秒的预期相机技术规格。除此之外,我们还选择了一个 2720×340 像素的感兴趣区域 (ROI),并且帧速达到 1418 帧/秒后,我们观察到速度显著提高,从而可以完美地测量和跟踪快速移动的荧光珠的预期圆形形状(图 1);单击此处计算您自己的 Kinetix 相机的帧率或阵列大小)

为更好地了解 Kinetix sCMOS 相机与 X-light V3 结合使用的可能,我们列示了与上一篇应用指南中使用的 Teledyne Photometrics 公司的 Prime BSI 相机的比较结果。使用 Prime BSI(同样是 6.5 um 像元尺寸和 95% QE)已经能够实现 2048×218 像素的 ROI 高速 (1145 fps) 成像。但当切换到 Kinetix 时,帧速和视野均有显著改进。 2A 显示出了两种帧速可达到 1418 psf 相机的不同视野。也就是说,Kinetix 能够使视野翻倍,采集速度可达 1418 fps

从实验的另一方面来看,如果我们将 Y 维固定为 340 像素并比较采集速度,则在大致相同的视野下,我们可以记录到 Kinetix 的速度(1418 fps)是 BSI (734 fps) 两倍 速度图 2B)。

总而言之,对于需要高分辨高帧速和大视野的专业应用,以在同一采集中捕获更多感兴趣荧光信号,X-Light V3 转盘和 Kinetix 是当前市场可获取的最佳组合

图 1:延时记录(视野 2720×340 像素)以 1418 fps 帧速显示原始数据 (TOP) 以及跟踪粒子 (BOTTOM) 影片。下图显示了荧光珠圆度测量值(即 1=圆形,0=线形),且大多数值的大小趋于 1。

图 2:Kinetix 与 Prime BSI 的比较。A) 矩形显示了允许 1418 psf 帧速的视野,其中 Kinetix 视野显示为洋红色(2720×340 像素),Pima BSI 视野显示为白色(2048×170 像素)。.B) 矩形显示了允许 1418 psf 帧速的 2720×340 像素 Kinetix 视野(洋红色)以及允许 734 psf 帧速的 2048×340 像素 BSI 视野(白色)。

A)

B)

本应用指南由 Teledyne PhotometricRebecca Woodward-Smith Matt Preston 联合撰写

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