Andor iXon LIFE EMCCD相机作为Andor公司专为荧光显微镜应用打造的电子倍增电荷耦合器件平台，凭借单光子灵敏度、高量子效率及深度冷却技术，成为该领域的实用选择。依据《Andor iXon LIFE EMCCD相机 Specifications.pdf》内容，该设备拥有1024×1024和512×512两种背照式相机规格，还可选配SRRF-Stream+超分辨技术，能满足单分子生物物理学、活细胞显微镜等多样研究需求。本文将结合文档详细介绍其产品特性、应用场景，并解析测试原理，展现其技术优势。Andor iXon LIFE EMCCD相机 产品介绍与测试原理。Andor iXon LIFE EMCCD相机（电子倍增电荷耦合器件）平台专为荧光显微镜应用设计，可提供单光子灵敏度，且性价比出众。该平台拥有1024×1024和512×512两种背照式相机规格，能实现行业内最高且最广泛的量子效率（QE），并深度冷却至-80℃以将暗电流降至最低，为单分子生物物理学和弱光活细胞显微镜研究提供了高性价比的顶级探测器解决方案。
Andor iXon LIFE EMCCD相机还可选配全新SRRF-Stream+技术，能将大多数现代常规显微镜转变为实时超分辨显微镜，可在低激发强度下利用标准荧光团和染料（如GFP和AlexFluor系列）对活细胞和固定细胞进行成像。Andor作为EMCCD技术领域的市场领导者，近20年来不断创新和完善该技术，全球已有超过10,000台EMCCD相机用于各类研究并发表大量成果。此次推出的iXon LIFE系列，在保证荧光显微镜研究关键性能的同时，以高性价比满足了该领域用户的预算需求。两款型号（888和897）的核心参数存在差异。888型号的有效像素为1024×1024，像素尺寸13×13μm，有效区域像素阱深80,000 e⁻，最大读出速率30 MHz，成像区域13.3×13.3 mm，对角线18.8 mm；897型号有效像素512×512，像素尺寸16×16μm，有效区域像素阱深180,000 e⁻，最大读出速率17 MHz，成像区域8.2×8.2 mm，对角线11.6 mm。
特性与优势
单光子灵敏度且量子效率超过95%，在单分子检测、量子物理等弱光应用中能实现最佳信噪比；可选的全新SRRF-Stream+技术，可提供实时细胞超分辨功能，适用于活细胞和固定细胞，兼容多数现代荧光显微镜，更新后分辨率可达50nm；超频读出速度能追踪高度动态的细胞内过程；裁剪模式可从中心感兴趣区域（ROI）实现最高帧速的连续成像，助力活细胞超分辨成像等应用（如256×256 ROI下可达251 fps）；-80℃的热电冷却（TE cooling）可消除暗电流噪声；出色的基线钳位和EM稳定性，对动态测量的定量准确性至关重要；RealGain™技术支持从线性定量刻度直接选择绝对EMCCD增益；OptAcquire功能只需一键操作，即可根据不同应用需求优化灵活的iXon相机，简化EMCCD使用流程；Count Convert功能可将数据量化为电子或入射光子，支持实时或后处理应用；EMCAL™专利技术支持用户启动EM增益自校准，确保长期稳定性；独特的像素时钟参数将时钟诱导电荷（CIC）降至最低，减少杂散噪声本底；UltraVac™真空技术保障长期真空完整性，维持卓越的冷却和量子效率性能，提供七年真空保修；杂散噪声滤波器通过智能算法实时或后处理过滤背景中的时钟诱导电荷事件；iCam功能实现曝光时间快速切换，提升采集效率；FPGA时间戳具备10 ns精度，确保数据时间记录准确。
应用方面
Andor iXon LIFE 超灵敏成像仪表现出色。单分子检测中，能应对动态单个荧光分子光子预算有限且需避免光漂白的挑战，在弱光环境下性能优于sCMOS探测器，888型号13μm像素在衍射极限下兼具出色单分子分辨能力和光学光子收集效率，超频读出速度结合“光学中心裁剪模式”可更好地表征动态单分子过程。病毒学研究中，配合STORM、TIRF、SIM等荧光成像技术及改进的标记策略，能捕捉实验中固有的弱信号，相比前代EMCCD相机速度更快、视野更广。超分辨成像领域，广泛适配dSTORM、PALM、STED、DNA Paint、3D-SIM等超分辨系统，两种相机尺寸和像素尺寸选择能灵活提取最高速度，在高灵敏度需求场景下表现优于背照式sCMOS。生理/离子成像与细胞运动捕捉中，凭借EM增益可在极短曝光时间的低信号水平下工作，结合出色的自定义ROI速度，成为钙火花、钙波等快速动态事件成像的理想选择。转盘共聚焦成像时，888型号能充分发挥共聚焦转盘技术的优势，应对光子匮乏问题，常与sCMOS相机搭配实现灵活成像。发光成像研究中，配合深度冷却技术，暗电流远低于sCMOS相机，宽量子效率响应、出色的热稳定性和定量准确性，确保长时间曝光下的精准结果，弱信号场景下推荐使用。SRRF-Stream+技术作为超分辨技术的创新方案，无需特殊荧光团、高激发强度或复杂昂贵的光学装置，通过捕捉短曝光图像帧序列，利用SRRF算法基于荧光团径向波动构建超分辨图像。SRRF-Stream借助GPU优化提升算法处理速度，实现常规荧光显微镜上的实时超分辨成像，具备实时观测、低激发强度、兼容常规荧光团、捕捉活细胞动态、高性价比等优势。最新的SRRF-Stream+版本优化GPU处理效率，将径向强度梯度处理轴数从6增加到24，消除原版本部分数据集的伪影，同时保持原有优势。运行SRRF-Stream+需兼容的Andor相机、许可证、带Nvidia CUDA-enabled GPU的PC及相应软件，原有SRRF-Stream用户可通过升级工具提升性能。
技术选型
需根据应用场景区分EMCCD与背照式sCMOS：常规荧光显微镜在光子充足时，sCMOS的低噪声、高速和大视野更具优势；而单分子研究、共聚焦、TIRF等弱光场景下，EMCCD的电子倍增技术能将信号提升至噪声本底以上，更适合检测极弱信号。升级旧设备时，若需更高速度和更广视野，iXon Life 888是EMCCD的优选；若信号水平较高且使用低增益设置，背照式sCMOS（如Sona 4.2B-11）更合适。成像放大倍率方面，低倍率成像需小像素尺寸的sCMOS（如Sona 4.2B-6），高倍率成像（如100×）则更适合iXon Life EMCCD的大像素尺寸，可通过附加放大倍率改善采样。此外，iXon Ultra EMCCD型号能扩展紫外（UV）或近红外（NIR）区域的响应，满足特殊波长需求。
Andor iXon LIFE EMCCD相机的测试原理围绕“高灵敏度信号捕获-低噪声信号处理-精准定量分析”核心逻辑展开，结合EMCCD技术特性与应用场景需求，通过多维度技术手段实现弱光环境下的高精准检测，具体可分为以下几方面：
单光子级信号捕获原理
该设备采用背照式EMCCD相机，通过电子倍增（EM）技术突破传统CCD的噪声限制，实现单光子级检测。背照式设计去除了相机正面的电极层，减少光子在电极层的损耗，配合标准增透膜（AR coated），使量子效率（QE）最高可达95%，确保弱光环境下（如单分子荧光、病毒弱信号）最大限度捕获光子。当光子照射到相机像素时，转化为电子并存储在像素阱中，随后电子被转移至EM增益寄存器——通过施加高频电压，使电子在寄存器内多次碰撞产生“雪崩式”倍增，将微弱电子信号放大1-1000倍（通过RealGain™精准控制增益），大幅提升信号强度，使其远超读出噪声本底，从而实现单光子级别的信号检测。
低噪声控制测试原理
为降低噪声对弱光信号的干扰，设备从冷却、电路设计、算法优化三方面构建低噪声体系。首先，通过TE（热电）冷却技术将相机温度降至-80℃，结合UltraVac™真空技术（永久密封真空环境，避免热量传导），使暗电流显著降低（888型号-80℃时暗电流仅0.00025 e⁻/像素/秒），减少热激发产生的杂散电子。其次，采用独特的像素时钟参数设计，降低时钟诱导电荷（CIC），配合杂散噪声滤波器的智能算法，实时或后处理过滤背景中的随机噪声尖峰，使杂散背景事件（如897型号1000倍增益下仅0.0018事件/像素）维持在极低水平。此外，16位数字化处理和<1 e⁻的读出噪声（系统级），确保信号放大过程中噪声不被过度叠加，保障弱光信号的纯净度。
超分辨成像（SRRF-Stream+）测试原理
SRRF-Stream+技术基于“径向波动分析”实现超分辨成像，无需依赖特殊荧光团或复杂光学改造。测试时，设备先以短曝光时间（如毫秒级）连续捕获多帧常规荧光图像，记录荧光分子在空间中的随机径向波动信号；随后通过GPU优化的算法，将每帧图像中荧光分子的强度梯度分解为24个径向轴（较前代的6个轴优化，减少伪影），计算分子的真实位置；最后通过多帧数据叠加，重构出分辨率达50nm的超分辨图像。该原理利用荧光分子的自然波动特性，突破光学衍射极限，同时低激发强度设计可减少光毒性，适配活细胞长时间成像。
定量准确性测试原理
设备通过多重技术保障信号定量的精准性。RealGain™技术建立线性定量的EM增益刻度，确保不同增益下（1-1000倍）信号放大比例可追溯，避免增益非线性导致的定量偏差；基线钳位和EM稳定性控制，减少动态测量中信号基线的漂移，确保连续成像时信号强度的一致性；Count Convert功能通过预设的量子效率曲线和增益参数，将图像灰度值直接转化为电子数或入射光子数，实现信号的绝对量化；FPGA时间戳（10 ns精度）则精准记录每帧图像的采集时间，为动态过程（如钙波传播、单分子运动）的时间定量分析提供可靠依据。此外，优于99.9%的线性度（通过恒定光子通量下的计数-曝光时间曲线验证），进一步确保信号强度与实际光子数的线性对应关系，满足定量生物学研究需求。
产品订购
第一步选择相机类型，888型号为背照式1024×1024 EMCCD，最大30 MHz读出速率，配USB 3.0接口（型号iXon-L-888）；897型号为背照式512×512 EMCCD，最大17 MHz读出速率，配USB 2.0接口（型号iXon-L-897），若需SRRF-Stream功能需在第二步作为配件订购。第二步选择配件，包括SRRF-Stream功能许可证、配套工作站、显示器、OptoMask配件、循环冷却器、冷却单元及管路、USB线缆、安装支架等。第三步选择软件，可选Solis Imaging（Windows系统下的成像软件，支持宏语言控制）、Andor SDK（支持多语言和系统的软件开发工具包）、Andor iQ（多维成像软件，同步多种显微镜硬件），同时支持多种第三方成像软件。
系统规格
两款型号均采用背照式、标准增透膜（AR coated）相机，888型号像素读出速率30/10 MHz，897型号17/10 MHz；冷却温度方面，空气冷却（环境20℃）时888型号最低-55℃，897型号-70℃，冷水机液体冷却（冷却液10℃，流量>0.75l/min）时均可达-80℃；恒温精度±0.01℃，支持内部、外部、外部启动、外部曝光、软件触发等多种触发方式；系统窗口采用紫外级熔融石英，宽带可见-近红外，0.5度楔角；相机为供应商1级，相机瑕疵符合Andor A级标准；16位数字化（全速率下），888型号配USB 3.0/2.0接口，897型号配USB 2.0接口，均为C型镜头接口。
高级性能规格方面，-80℃时888型号暗电流0.00025 e⁻/像素/秒，897型号0.0007 e⁻/像素/秒；1000倍增益、-80℃下，888型号杂散背景0.005事件/像素，897型号0.0018事件/像素；888型号增益寄存器像素阱深730,000 e⁻，897型号800,000 e⁻；读出噪声均<1 e⁻；通过RealGain™实现1-1000倍线性绝对电子倍增增益（所有冷却温度下校准稳定）；线性度优于99.9%；888型号垂直时钟速度0.6-4.33 µs（用户可选），897型号0.3-3.3 µs（用户可选）；时间戳精度10 ns，均可选SRRF-Stream模式。
Andor iXon LIFE EMCCD相机以高灵敏度、低噪声、灵活适配性及精准定量能力，在弱光成像领域展现出显著价值。从单光子级信号捕获到SRRF-Stream+超分辨成像，从深度冷却控噪到多场景应用适配，每一项设计都贴合科研与检测需求。其测试原理围绕信号捕获、噪声控制、超分辨重构及定量准确性展开，确保设备性能稳定可靠。无论是单分子研究、病毒学实验，还是超分辨成像，该设备都能提供有力支持，为相关领域的科研与应用突破提供优质探测解决方案。
