XIMEA: MX377 – Kamera für die Wissenschaft

High Speed CMOS-Leistung mit CCD-Eigenschaften kombiniert in einer Kamera. Die MX377 wurde für ein breites Spektrum wissenschaftlicher Anwendungen entwickelt, z.B. Hochenergiephysik, TEM, Astronomie, SSA. Die MX377 liefert 37,7 Mpix bei einer Pixelgröße von 10 μm. Sie verfügt über einen hohen Dynamikbereich und ein niedriges Rauschen und kann wahlweise mit Luft oder Wasser gekühlt werden. Die MX377 wird von Windows, Linux, MacOS unterstützt und folgt den Standards von PCI Express und GENCAM. Das Sensorformat beträgt 61x61 mm mit einer Auflösung von 6k x 6k und zwei Leistungsverstärkern. Die MX377 erreicht einen maximalen Quanteneffizienz von 95% mit einem Dynamikbereich von bis zu 90 dB, bei einer vollen full well-Kapazität von 110 Ke-.

Innovation: Die Kamera MX377 wurde mit einem großformatigen sCMOS entwickelt, dessen Eigenschaften eine vielseitige Anwendung in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen ermöglichen. Insbesondere in der Hochenergiephysik, Biowissenschaften, TEM, Astronomie und Weltraum-Situationsbewusstsein (SSA). Ausgestattet mit der „State of the art“ Multi-Lane-PCIe-Schnittstelle (PCIe 3.0 mit 4-Lane Interface) können die Daten mit der maximalen Geschwindigkeit des Sensors übertragen werden. CCDs waren in der Vergangenheit für wissenschaftliche Messungen immer die erste Wahl, aber die neue Generation von sCMOS-Sensoren bietet die für Präzisionsanwendungen erforderliche Leistung (hoher dynamischer Bereich, hohe Empfindlichkeit, geringes Rauschen), zusätzlich der Vorteile der CMOS-Sensoren (hohe Geschwindigkeit, flexible Auslesung). Die MX377 kombiniert diese Eigenschaften der CCD-Technologie mit die der CMOS-Performance, was einzigartig in Ihrer Klasse ist.

Ausgestattet mit dem Gpixel-Sensor GSENSE6060 ist die MX377-Kamera mit einem der größten heute verfügbaren sCMOS-Sensoren ausgestattet. Kompatibel ist das Gehäuse der MX377, dank ihrer kompakten Bauweise mit einem M95-Objektiv. Darüber hinaus liefert sie Daten mit einer extrem geringen Latenzzeit vom Sensor zum RAM (oder GPU) des Betriebscomputers für optimale Verarbeitungsfähigkeit und -geschwindigkeit. Die Implementierung der PCle 3.0 Schnittstelle weist eine Reihe von Verbesserungen der Schnittstellenarchitektur auf und ist doppelt so schnell wie ihre Vorgänger, was sie derzeit zur besten und leistungsstärksten verfügbaren Schnittstelle macht.

Mit 37,7 Mpix und einer Pixelgröße von 10µm bietet die Kamera eine Abbildungsleistung auf dem Niveau der besten CCDs. Das Sensorformat beträgt 61 x 61 mm mit einer Auflösung von 6k x 6k und verfügt über eine Reihe bahnbrechender Eigenschaften mit hohem Dynamikbereich (FWC nahe dem, was von CCDs erwartet wird) und zwei Leistungsverstärkern für eine gleichzeitige Integration der Bilder, um Informationen mit hoher Bittiefe über den Bildinhalt zu liefern. All dies bei einer Bildrate von bis zu 46 Bilder pro Sekunde in voller Auflösung (STD-Modus).

Im Vergleich zu anderen Kameras dieser Klasse ist die MX377 mit nur 110 x 98 x 63 mm eine der kompaktesten Kameras und mit nur 300 Gramm Gesamtgewicht die Leichteste. Mit der kontinuierlichen Verbesserung des CNC-gefrästen Kameragehäuses wurde die Robustheit weiter optimiert und neue Komponenten und eine noch bessere Wärmeleitfähigkeit sind darüber hinaus das Ergebnis. Verglichen mit der Sensorgröße von 61 x 61 mm ist das aus hochwertigen Komponenten gefertigte Gehäuse sehr kompakt, getreu dem XIMEA-Prinzip von Geschwindigkeit und Kompaktheit. Der sehr geringe Kameragröße bei einem so großen Sensor ist ein großer Vorteil für Anwendungen in der Astronomie, wo sich die Kamera im "Hauptfokus" eines Teleskops befinden kann. Das geringe Gewicht und die geringe Größe ermöglichen eine viel geringere Einschränkung des einfallenden Lichts und eine damit einhergehende Erhöhung der Empfindlichkeit des gesamten Teleskops.

Mehrere Versionen des Sensors GSENSE6060, darunter Modelle mit einer Vorderseitigen- (FSI) oder Rückseitigenbelichtung (BSI), sind in der MX377-Serie enthalten. Aufgrund des speziellen Kühlsystems, dem Thermoelektrischen Peltier-System, das wahlweise mit einer Wasser- oder Luftkühlung ausgestattet werden kann, wird thermisches Rauschen bei Langzeitbelichtungen stark reduziert, dies macht die MX377 besonders für Anwendungen mit schwachem Licht interessant. Mit der Option der Flüssigkeitskühlung können Temperaturen von bis zu -25°C erreicht werden.

Das von zwei Ausleseverstärkern (hi und lo) verarbeitete Ausgangssignal des GSENSE6060 Sensors ermöglicht eine HDR-Auslesung von 2 x 12 Bit ADC und ein niedriges Ausleserauschen von 3e-. Die Kamera erreicht einen Dynamikbereich von 90 dB bei einer full well-Kapazität von 110 Ke-. Die Auslesung aus den beiden Leistungsverstärkern ist anpassbar, was für zahlreiche Anwendungen Vorteile bietet. Anwendungen mit wenig Licht benötigen unter Umständen eine Auslesung mit hoher Verstärkung für ein äußerst geringes Rauschen, während andere vom Modus mit niedriger Verstärkung für den Zugriff auf den vollen Dynamikbereich profitieren.

Mit den oben aufgeführten Eigenschaften präsentiert sich die Kamera MX377 von XIMEA als eine der kompaktesten und schnellsten sCMOS-Kameras ihrer Klasse, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind.