ICCD検出器 iStar
プラズマ、燃焼、衝撃波、蛍光などのナノ秒時間分解分光/イメージング計測に最適
最小2ナノ秒ゲーティング、 ゲインを最大1000倍増幅可能

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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

【デモ機 特別価格のお知らせ】 '21.2.24 up

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大変お買い得な機会です。是非ともご利用ください。
数量限定ですので早めにお問い合わせください。
・ISTAR-SCMOS-25U-03

製品概要

Oxford Instruments社のAndor製品「ICCD検出器 iStar」は、コンパクトボディに最小2ナノ秒の電子シャッター機能、最大1000倍増幅機能の性能、イメージインテンシファイア(I.I.)を搭載した革新的なICCD検出器です。
電子冷却されたCCDと低ノイズ電子回路との相互作用により、フォトンカウンティングレベルの微弱な信号までも検出できます。
イメージインテンシファイア(I.I.)とCCDの接続はファイバーオプティックプレート(FOP)を採用し、 独自開発の「ダブル電子シャッター機能」と「デジタルディレイジェネレータを内蔵する」ことにより、高感度かつ高分解能のICCD検出器を実現しています。

用途に合わせた検出器

ICCD検出器「iStar」は、高感度かつ高分解能のICCD検出器をベースにセンサーの選択と測定波長や必要なゲーティング速度から最適なイメージインテンシファイア(I.I.)をお選びしていただくことにより、イメージ測定用と分光測定用、お客様の用途に合わせてご使用していただくことが可能です。

尚、イメージ測定用、分光測定用の各々のセンサータイプは、下記を推奨いたします。

  • イメージ測定用:CCDセンサーが正方形タイプの「DH312」または「DH334」
  • 分光測定用:CCDセンサーが横長タイプの「DH320」または「DH340」

特長

  • 最小2ナノ秒時間分解分光またはイメージング測定
  • ナノ秒オーダーで電子シャッター制御、瞬間現象をとらえることが可能
  • ゲインを最大1000倍増幅可能
  • イメージインテンシファイア(I.I.)を搭載
  • ダブル電子シャッター機能(Intelligate™)*を搭載
  • 高性能デジタルディレイジェネレータ内蔵(DDG™)*
  • 16bit ADコンバーター搭載
  • -40℃電子冷却
  • 感度直線性 >99%
  • 窒素パージ不要

主な用途

  • ラマン、蛍光、プラズマ、LIBS、顕微分光
  • イメージ測定における時間分解
  • フォトンカウンティングレベルの極微弱光測定

役に立つ技術情報・応用例(英文)

Oxford Instruments社のAndor製品のWebサイトには製品の技術情報や応用例が多数掲載されています。
https://www.andor.com/learning-academy
https://andor.oxinst.com/products/intensified-camera-series/

独自開発機能
「ダブル電子シャッター機能(Intelligate™)」を搭載

特にUV領域間の測定の場合、従来のイメージインテンシファイア(I.I.)では、比較的強い光が入射すると電子シャッターを使用しても電子がそのままマイクロチャンネルプレート(MCP)から抜け出てしまうOn/Off比が低下する問題がありました。

「On/Off比が低下する」問題を解決するため、 Oxford Instruments社のAndor製品は、フォトカソードとMCP間だけにシャッター機能をもたせるだけではなく、マイクロチャンネルプレート(MCP)にもシャッターの機能をもたせる独自開発技術の「ダブル電子シャッター機能(Intelligate™)」を開発することにより、この問題を解決しました。

ダブル電子シャッター機能(Intelligate™)を搭載している検出器でUV領域間を測定する場合、波長200nm以下におけるOn/Off比は「108:1」へ向上することが可能となります。
尚、マイクロチャンネルプレート(MCP)とフォトカソードのゲーティングはトリガー入力により同期するため、プレトリガーは不要です。

ダブル電子シャッター機能の図

独自開発機能
「高性能デジタルディレイジェネレータ(DDG™)」を搭載

プラズマ、燃焼、衝撃波、蛍光などの瞬間現象を測定するナノ秒時間分解測定をおこなうには、測定する光を同期する必要があり、遅延パルス発生器(ディレイジェネレータ)を準備する必要がありました。
この手間を解決するため、Oxford Instruments社のAndor製品のICCD検出器「iStar」は、ヘッド内部に遅延パルス発生器(ディレイジェネレータ)を内蔵しました。

DDG™のコントロールについて

高性能デジタルディレイジェネレータ「DDG™」は、ソフトウェア上で簡単にコントロールできます。内部ディレイは19ピコ秒以下(ダイレクトゲート操作時)、ジッターは35ピコ秒以下、ゲーティングは0~10秒に設定できます。

また、「DDG™」は10ピコ秒刻みの測定が容易におこなえたり、タイミングスキャン機能を使用すると、パルスレーザーをサンプルに当ててから発光するまでの時間を容易に調べられます。外部からのレーザーは、外部トリガーをすることにより同期、コントロールが可能になります。また、フォトカソードのOn/Offタイミングは、ゲートモニターから出力されるため、オシロスコープを使っての同期タイミングも容易におこなえます。

イメージインテンシファイア(I.I.)の構造について

イメージインテンシファイア(I.I.)は、ごく微弱な光を検出し、増倍して撮像できる技術で、フォトカソード、マイクロチャンネルプレート(MCP)、フォスファーから構成されています。

イメージインテンシファイア(I.I.)の仕組みは、フォトカソードで光を電子に変換させ、マイクロチャンネルプレート(MCP)によって、その電子に高電圧をかけて、電子を加速させて2次電子をつくり(電子増倍)、その電子をフォスファーで可視光へ変換させます。

Oxford Instruments社のAndor製品のフォスファーは、減衰時間2ミリ秒の「P43」と減衰時間200ナノ秒の「P46」があります。

イメージインインテシファイアの構造図

測定データ

燃焼/蛍光(PLIF)

COおよびOH-平面レーザー誘起を示す

燃焼/蛍光(PLIF)

LIBS

元素画像のナノ粒子分布
ネズミの腎臓の鉄、リン、金を示す

LIBS

プラズマ物理学

パルス誘電体バリア放電の安定性に対するガス流量の影響を示す

プラズマ物理学

お客様の用途にあわせた特注ソフトウェア

東京インスツルメンツではお客様の用途に最適なソフトウェアの開発をおこなっております。
下記は特注ソフトウェアの一例です。ぜひお気軽にご相談ください。

デュアル検出器データ表示用

Oxford Instruments社のAndor製品「EMCCDカメラ iXon Ultra」を2台使用して、2波長同時計測、2アングルを同時計測するソフトウェアです。

デュアル検出器データ表示ソフトウェア例

デュアルトラック分光用

Oxford Instruments社のAndor製品「ICCD検出器 iStar」とSOL Instrument社製デュアルトラック分光器を組み合わせて2波長同時LIBS、高分解能と広帯域を同時計測するソフトウェアです。

デュアルトラック分光ソフトウェア例

PL測定用

Oxford Instruments社のAndor製品「分光用高感度冷却CCD検出器 Newton」と「Shamrock分光器」を組み合わせてPLマッピングを計測するソフトウェアです。

PL測定ソフトウェア例

分光放射強度測定用

Oxford Instruments社のAndor製品の「CCD検出器」と「分光器」を組み合わせて光源評価をおこなうソフトウェアです。

分光放射強度測定ソフトウェア例

検出器仕様

分光タイプ

型名 SPECTROSCOPY
I.I. DH320T DH340T
有効素子数*1 φ18 690×255 1330×512
φ25 960×255 1850×512
有効素子サイズ*2 φ18 26 µm 13.5 µm
φ25 26 µm 13.5 µm
有効検出面積*2 φ18 18×6.6 mm 18×6.9 mm
φ25 25×6.6 mm 25×6.9 mm
デジタル遅延発生器 内蔵
ADコンバーター速度 5 MHz, 3 MHz, 1 MHz, 50kHz
読出しノイズ (rms、代表値) 7 e−(@50kHz) 6 e−(@50kHz)
最低到達温度 (代表値)*3 −30℃(空冷)、−40℃(水冷)
暗電流 (e−/pixel/sec、 代表値)*4 0.2 0.1
インターフェイス US2.0

イメージングタイプ

型名 IMAGING
I.I. DH334T 【NEW】 iStar sCMOS
有効素子数*1 φ18 1024×1024 2560×2160
φ25 1024×1024
有効素子サイズ*2 φ18 13 µm 6.5 µm
φ25 19.5 µm
有効検出面積*2 φ18 13.3×13.3 mm 16.6×14.0 mm
φ25 20×20 mm
デジタル遅延発生器 内蔵
ADコンバーター速度 5 MHz, 3 MHz, 1 MHz, 50kHz 560 MHz, 200 MHz
(素子読出し速度)
読出しノイズ (rms、代表値) 20 e−
(@5MHz)
2.5 e−
(@200MHz)
最低到達温度 (代表値)*3 −30℃(空冷)、−40℃(水冷) 0℃(空冷、水冷)
暗電流
(e−/pixel/sec、
代表値)*4
0.04 0.18
インターフェイス US2.0 USB3.0

詳細は弊社へお問い合わせください。
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1.5~2倍の目安となります。

イメージインテンシファイア 仕様

イメージインテンシファイア(GENⅡ)

型名 I.I. GENⅡ
18-03 18-05 18-E3 25-03 18H-13 18H-83
直径 18 mm 25 mm 18 mm 18 mm
ゲーティング速度
(ns)*5
U <2 <5 <2 <3
F <5 <10 <5 <7
H <50 <100
入射ウインドウ Quartz MgF2 Quartz
検出波長(nm) 180~
850
120~
850
180~
850
180~
850
180~
920
180~
850
フォスファー/
フォスファーディケイ時間*6
P43 (2 ms)
P46 (200 ns)
最大ゲート繰返し速度
(intelligate off)
500 kHz
ゲート繰返し速度
(intelligate on)
5 kHz
最大量子効率
(代表値)%
18 15 22 16 14 25
最大ゲイン
(cts/photoe-、
代表値)*7
>1000 >1000 >300 >1000 >850 >500
分解能
(P43)(代表値) µm*8
25 25 25 35 25 25
EBI
(e-/pixel/sec、代表値)
<0.2 <0.4 <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
直径 18 mm
ゲーティング速度*5 U <2ns <2ns <3ns <2ns
F <5ns
H
入射ウインドウ Glass
検出波長 280~
760nm
280~
910nm
380~
1090nm
280~
810nm
フォスファー/
フォスファーディケイ時間*6
P43 (2 ms)
P46 (200 ns)
最大ゲート繰返し速度
(intelligate off)
500 kHz
ゲート繰返し速度
(intelligate on)
5 kHz
最大量子効率
(代表値)
>50% >30% >5% >40%
最大ゲイン (cts/photoe-、代表値)*7 >200
分解能(P43)(代表値) *8 30 µm
EBI
(e-/pixel/sec、代表値)
<0.1 <0.3 <2 <0.2

詳細は弊社へお問い合わせください。
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1.5~2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)

GenⅡ

ANDOR iStar フォトカソード量子効率曲線(Gen3)

GenⅢ

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製品に関するご質問・ご相談

  • 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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