【實驗室之眼(2)】微弱光世界的單光子超級捕手—「紫外光相機」技術

上一期文章提到，蜜蜂的眼睛能看見花瓣上的紫外光圖騰，並以此作為尋找花蜜的導引燈。但在科學研究的微觀世界中，波長介於 200 至 400 奈米的紫外光環境其實遠比大自然更為嚴苛 。

紫外光（UV）擁有高能量、短波長的物理特性，使得它在半導體精密檢測、量子計算與材料光譜學中扮演關鍵角色。

然而，紫外光訊號往往「極其微弱」，因此，要在伸手不見五指的微弱光訊號中捕捉僅有的幾顆光子，科學家便需要最極致的「超能力之眼」。

今天，將帶領大家一窺全球頂尖科研儀器製造商 Andor 旗下的兩大王牌紫外光相機，是如何利用尖端技術征服紫外光世界。

iXon Ultra Blue：無懼暗夜的「單光子技術」EMCCD 王牌

當實驗進入到「光子飢餓」（Photon Starvation），即「極度缺光」的極限狀態時，要破解此狀況，物理與生物學家的首選絕對是 Andor iXon Ultra Blue。

傳統相機在極微弱光的環境時，訊號很容易被相機本身的「讀出雜訊」（readout noise）所淹沒。

Andor 推出的 iXon Ultra Blue 採用革命性 EMCCD（電子倍增 CCD）技術，在訊號到達感測放大器（sense amplifier）之前，就將光電子進行高達 1000 倍的電性放大。這能讓它的有效讀出雜訊直接降到「<1e^–」驚人境界，實現真正的單光子級靈敏度（Single Photon Sensitive） 。

值得一提的是，iXon Ultra Blue 內建 UltraVac™ 深冷卻技術，能將感測器降溫至 -95°C 到 -100°C。這就像把相機關進極地冷凍庫，幾乎完全消除熱雜訊（暗電流）的干擾，將每一顆珍貴紫外光子都能被精確定量。

關鍵應用：離子阱量子計算（Ion Trap Quantum Computing）

在現今最前沿的量子電腦研發中，科學家需要觀測排列好的單個冷銦或鍶等「捕獲離子」，而這些單個離子發出的紫外光微弱到難以想像。

iXon Ultra Blue 在 200 至 450 奈米區間大幅提升量子效率（QE 增強高達 63%），能一邊保持高速格率、一邊進行精確的單光子計數，成為量子科學家不可或缺的標準配備。

Andor CB2 UV：兼顧高解析與高速演繹的 sCMOS 利器

如果您的實驗不僅要偵測紫外光，還需「大視野」、「超高畫素」，並記錄「高速動態變化」，Andor 最新世代 CB2 UV 正是最佳利器。

CB2 UV 搭載 810 萬畫素的背照式（Back-Illuminated）sCMOS 感測器。傳統 CMOS 最怕紫外光，因為高能量的 UV 光子會破壞電路，但 CB2 UV 採用了抗紫外的特殊光學組件與背照技術，在波長 300 奈米的紫外波段，依然能展現 >40% 的高量子效率。

同時，CB2 採用全域快門（Global Shutter）架構，能讓所有畫素在同一瞬間進行曝光，完全免除高速移動下的畫面扭曲 。

關鍵應用：半導體光罩檢測、燃燒研究

在半導體產業中，晶圓與光罩的微細缺陷檢測（如 193 奈米浸潤式微影技術）極度依賴高速紫外相機。CB2 UV 能夠在產線傳送帶高速運轉下，提供無失真、高對比的 sub-micron（次微米）高解析影像。

而在燃燒研究中，CB2 UV 紫外光相機透過成像發射紫外光的自由基（如 OH 波長約 308 奈米、CH 波長約 430 奈米），可以促進火焰前緣、點火動力學與湍流行為的非侵入式視覺化研究。

不論您的實驗是在量子光學中數著微弱的單顆光子，還是在高速產線上檢測奈米級的晶圓缺陷，Andor 的紫外光成像家族，如 iXon Ultra Blue 以及 CB2 UV，都能提供您最全面且可靠的技術後盾。

下一期內容，將回到人類最熟悉的領域—【可見光（Visible）】，探討在生命科學活細胞成像與臨床病理最密集的戰場中，EVIDENT 的 DP 系列與 Hamamatsu sCMOS 是如何聯手演繹完美的色彩與速度，創造另一巔峰境界。

作者：應用研究部高級專員 易德明／編輯：陳曉芙