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燃焼、プラズマ、蛍光等のナノ秒時間分解分光/イメージング計測
ICCD検出器 iStar

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ナノ秒オーダーの瞬間現象を高感度検出できるICCD ナノ秒オーダーの瞬間現象を高感度検出できるICCD

製品概要

ICCD検出器iStarは、
・ナノ秒電子シャッター機能
・1000倍増幅機能
を併せ持つイメージインテンシファイアを搭載したCCD検出器です。
イメージインテンシファイアとCCDの接続はファイバーオプティックプレートを使用しており、 高感度および高分解能を実現しています。

イメージインテンシファイアの構造

基本的にフォトカソード、マイクロチャンネルプレート(MCP)、フォスファーからなり、
フォトカソード:光から電子に変換
MCP:高電圧をかけて電子を加速させて壁面に当て、二次電子を放出(電子増倍)。
フォスファー:増幅された電子を可視光に変換。

Andorが使用しているフォスファーの種類はP43(減衰時間2ミリ秒)または
P46(減衰時間200ナノ秒)があります。

イメージインインテシファイアの構造

ダブル電子シャッター機能(Intelligate™)

 従来のイメージインテンシファイアでは比較的強い光が入射すると、 電子シャッターを切ってもMCPから電子がそのまま抜けてしまい、 CCDが光を感じてしまう場合があります。特にUV領域ではその傾向が強いです。 そこでAndorではMCPだけではなく、フォトカソードとMCP間にも 電圧をかけてダブル電子シャッターの機能を持たせています。 それにより、波長200nm以下におけるon/off比を108:1に上げています。 なお、トリガー入力によりMCPとフォトカソードのゲーティングは同期して 行われるので、プレトリガーを与える必要がありません。

Intelligateのゲートタイミング図

高性能デジタルディレイジェネレータ搭載

 ナノ秒での時間分解測定を行うには、測定する光と同期を取らなくてはなりません。 通常は遅延パルス発生器(ディレイジェネレータ)を用意して同期を取りますが、 iStarではこのディレイジェネレータをヘッドに内蔵しています。  そのため、非常に短い内部ディレイで済むだけでなく、電子シャッター時間、 ディレイ、タイミングスキャンといった制御がソフトウェア上で簡単に行えます。

パルスレーザーをサンプルに当ててから発光までの時間が正確にわからなくても、 タイミングスキャン機能を使うことで容易に確認ができます。

役に立つ技術情報・応用例

Andor社のWebサイトには製品の技術情報や応用例が掲載されています。
http://www.andor.com/learning-academy

また、弊社Webサイト上でも原理やご質問について本ページ上部の「FAQ」「詳細ページ」をご参照ください。
「関連資料」でスペックシートや技術試料もダウンロードできます。

特長

  • 最小2ns時間分解分光/イメージング測定
  • 最高1000倍ゲイン
  • デジタルディレイジェネレータ内蔵
    ジッタ―35ps以下、最小内部遅延19ns
  • タイミングスキャン機能搭載
  • フォトンカウンティング可能
  • 測定中に電子シャッター、ゲインコントロール可能
  • 16bit ADコンバータ搭載
  • -40℃電子冷却
  • USB2.0インターフェース

主な用途

  • ラマン、蛍光、プラズマ、LIBS、顕微分光といったさまざまな分光、イメージ測定における時間分解測定
  • CCDでは検出できないようなフォトンカウンティングレベルの極微弱光について、イメージインテンシファイアのゲインをあげることにより検出する用途

特注ソフトウェア

東京インスツルメンツは用途に最適な特注ソフトウェアの開発をおこなっています。

●デュアル検出器データ表示ソフトウェア

デュアル検出器データ表示ソフトウェア例 Andor社製EMCCD検出器(iXon)を2台使用して、2波長同時計測、2アングルの同時計測

ICCD(イメージインテンシファイア付CCD)検出器仕様

型名 SPECTROSCOPY IMAGING
I.I DH320T DH340T DH312T DH334T
有効素子数*1 Φ18 690×255 1330×512 512×512 1024×1024
Φ25 960×255 1850×512 - 1024×1024
素子サイズ(μm)*2 Φ18 26 13.5 24 13
Φ25 26 13.5 - 19.5
有効検出面積(mm)*2 Φ18 18×6.6 18×6.9 12.3×12.3 13.3×13.3
Φ25 25×6.6 25×6.9 - 20×20
デジタル遅延発生器 内蔵
ADコンバーター速度 (Hz) 5 M / 3 M / 1 M / 50 k
読出しノイズ
(rms,e- 代表値)
7 (@50 kHz) 6 (@50 kHz) 24 (@5 MHz) 20 (@5 MHz)
最低到達温度
(℃, 代表値)*3
空冷 -30
水冷 -40
暗電流
(e-/pixel/sec, 代表値)*4
0.2 0.1 0.12 0.1
インターフェイス USB2.0

イメージインテンシファイア(GENⅡ)

型名
I.I.
GENⅡ
18-03 18-04 18-05 18-13 18-83 18-E3 25-03
直径 (mm) 18 25
グレーティング速度(ns)*5 U <2 <2 <5 - - <2 <3
F <5 <5 <10 - - <5 <7
H - - - <50 <100 - -
フォトカソード W W W WR UW WE W
入射ウインドウ Quartz Quartz MgF2 Quartz Quartz Quartz Quartz
検出波長(nm) 180~850 180~850 120~850 180~920 180~850 180~850 180~850
フォスファー P43 P46 P43 P43 P43 P43 P43
フォスファーデイケイ時間*6 2 ms 200 ns 2 ms 2 ms 2 ms 2 ms 2 ms
最大ゲート繰返し速度(kHz,intelligte off 時) 500
最大量子効率(%,代表値) 18 18 15 13.5 25 22 16
最大ゲイン
(cts/photoe-,代表値)*7
>1000 >500 >1000 >850 >500 >300 >1000
分解能
(μm,代表値)*8
25 30 25 25 25 25 35
EBI
(e-/pixel/sec,代表値)
<0.2 <0.2 <0.2 <0.4 <0.2 <0.2 <0.2

イメージインテンシファイア(GENⅢ)

型名
I.I.
GENⅢ
18-63 18-73 18-93 18-A3 18-C3
直径 (mm) 18
グレーティング速度(ns)*5 U <2 <2 <3 <2 <2
F <5 <5 <5 <5 <5
H - - - - -
フォトカソード HVS VIH NIR EVS BGT
入射ウインドウ Glass Glass Glass Glass MgF2
検出波長(nm) 280~760 280~910 380~1090 280~810 200~910
フォスファー P43 P43 P43 P43 P43
フォスファーデイケイ時間*6 2 ms 2 ms 2 ms 2 ms 2 ms
最大ゲート繰返し速度(kHz,intelligte off 時) 500
最大量子効率(%,代表値) >47.5 >25.5 >5 >40 >17
最大ゲイン
(cts/photoe-,代表値)*7
>200 >200 >200 >200 >200
分解能
(μm,代表値)*8
30 30 30 30 40
EBI
(e-/pixel/sec,代表値)
<0.1 <0.3 <2 <0.2 <0.3
  • *1. 直径18 mmと25 mmそれぞれのイメージインテンシファイアのフォトカソードに重なるCCDのピクセル数です。
  • *2. イメージインテンシファイア直径18 mmと25 mmそれぞれの有効ピクセルサイズとフォトカソード上の有効検出面積です。
  • *3. 冷却温度はソフトウェア上で室温から最低温度まで設定できます。
  • *4. この値は直径18 mmのインテンシファイアを使用した場合の代表値です。
  • *5. ゲーティング速度はオプティカルゲート半値幅(FWHM)であり、電気信号的な半値幅ではありません。
  • *6. フォスファーディケイ時間(10%まで)は、P43で2 ms、P46で200 nsです。
    100 Hz以上の高速時間分解計測の場合はP46を推奨します。
  • *7. 最大ゲインは、フォトカソードに発生したphotoelectron に対するA/D counts値です。
  • *8. イメージインテンシファイアの代表値です。ICCDシステムの総合分解能ではありません。
    分解可能な最小半値幅はピクセルサイズの約1.52倍の目安となります。

フォトカソードの量子効率曲線

ANDOR iStar フォトカソード量子効率曲線(Gen2)
 
ANDOR iStar フォトカソード量子効率曲線(Gen3)
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よくいただくご質問

  • ICCDのイメージインテンシファイア(I.I.)の選定基準は何ですか

    基本的な選定手順は、フォトカソードの量子効率曲線をみて、測定波長で感度の高いI.I.を選択してください。I.I.の種類によってゲーティング速度やフォスファーディケイ時間が異なります。これらが仕様を満たすことを確認してください。
  • 1kHz以上のレーザーと同期可能ですか

    I.I.は最大500kHzで動作可能です。しかし、実際にはフォスファーディケイ時間(フォスファーの残光時間)によって制限されます。数百Hz以上で同期する場合は、フォスファーディケイ時間の短いI.I.を選定してください。
  • 分光用とイメージ用ICCDの違いは何ですか

    分光用ICCDはCCDセンサーが横長で、分光器に取り付けたときに広い波長範囲を測定できます。イメージ用ICCDは正方形のセンサーで、広い視野で測定ができます。
  • ディレイジェネレーターは必要ですか

    iStarのヘッドにディレイジェネレーターが内蔵されているため、多くのアプリケーションで用意する必要はありませんが、同期する機器が多い、外部で微調整が必要な場合は必要になります。
  • 冷却用のチラーは必要ですか。また、チラー選定の注意点はありますか

    できる限り暗電流を抑えたい場合はチラーの使用を推奨しています。チラー使用時は冷却水温度が低すぎるとカメラ本体が結露してしまう可能性があります。おおよそ室温程度(20~25度)の水温を推奨しています。詳細はお問い合わせください。
  • EMCCDとICCDの違いは何ですか?

    EMCCD
    電子増倍型CCD。CCDセンサー上に電子増倍機能を持たせています。
    CCD上で光から変換された電子を読出し回路に転送する際に
    電圧をかけて電子を増幅させます。
    メリットとしてCCDの量子効率(最大95%以上)で検出した信号を
    そのまま増幅するので、ICCDよりもSNの良いデータが取れやすいです。
    また、通常のCCDモードもあるので、露光時間を長くしてゆっくり
    更にSNの良いデータを取ることも可能です。


    ICCD
    イメージインテンシファイアで増幅した信号をCCDで検出します。
    もともとイメージインテンシファイアの感度は高くない(最大約50%)ので、
    EMCCDと比べるとSNが落ちる場合が多いですが、
    ナノ秒で電子シャッターが切れるので、パルスレーザー等と同期させて、ナノ秒、マイクロ秒時間分解測定
    が可能です。
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