单原子探测实测：鑫图相机在ATTA原子阱痕量分析中的成像方案解析

原子阱痕量分析（Atom Trap Trace Analysis，ATTA）是一种基于激光冷却与单原子荧光探测的超高灵敏度同位素分析技术，可实现极低丰度稀有同位素的单原子计数（single-atom counting），广泛应用于地下水年龄测定、核环境监测以及地球科学研究等领域。

在 ATTA 实验中，单个原子荧光信号强度极低且实验背景噪声复杂，同时实验通常需要长时间稳定采集以完成原子频数统计，长期以来主要依赖 EMCCD 相机的光电倍增技术实现高灵敏度弱荧光探测。

ATTA实验——Aries 16 vs. EMCCD 实测

近期，合肥中国科学技术大学相关课题组在 氪（Kr-85）同位素冷原子探测实验中，将鑫图 Aries 16 科学相机与传统主流 EMCCD 相机进行了同条件对比测试。

实验结果表明，在相同曝光条件下，Aries 16 在单原子荧光探测中获得了更优的成像信噪比（SNR）。同时，通过 DSNU 校正算法可进一步降低固定模式噪声对弱信号的影响，有利于提升原子荧光信号的可识别度与统计稳定性。

Aries 16——EMCCD国产替代解决方案解析

Aries 16 是鑫图2022年针对弱荧光探测与单原子实验需求，通过芯片选型、读出链路、算法与制冷的系统级优化，于 2022 年推出的首款读出噪声低于 1.0 e⁻ 的科学相机。

1）超大像元BSI sCMOS 架构选型：16 μm 大像元，在无需像素 binning 的情况下实现高效光子收集，同时避免 EMCCD 的乘性噪声与增益老化问题，具备更好的线性与长期稳定性。

2）超低噪声电子读出链路设计：读出噪声低至 0.9 e⁻，显著降低系统噪声底，使弱荧光信号在低光子数条件下仍可稳定检测。

3）软件提供DSNU 校正功能：校正后 DSNU 低至 0.3 e⁻，有效降低固定模式噪声，在长时间弱光采集中提升图像均匀性与信号对比度。

4）TEC深度制冷架构设计： 实现 -60 ℃ 深度制冷，暗电流低至 0.2 e⁻/pixel/s，从源头抑制热噪声。

实验条件与应用边界说明

在 ATTA 实验中，单原子荧光信号强度并不总处于单光子统计极限。本次实验条件下，单像素平均信号约为 10 e⁻ 量级，属于弱荧光信号探测范围。对于更低光子数条件或接近单光子统计极限的成像需求，欢迎联系鑫图技术团队获取专业选型建议与测试支持。

新品宣发

鑫图单光子级高速 sCMOS 相机 Aries 6504 将于上海慕尼黑光博会（3月18日–20日）与中国国际机器视觉展 Vision China（3月25日–27日）双展同步开启新品宣发，诚邀各位专家、老师莅临现场交流体验，共探单光子级实验应用新可能。