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如何選購凝膠成像系統(tǒng)

　　凝膠成像系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)和分析凝膠圖片的軟件系統(tǒng)。我們在選購時需要分別從這兩個部分來考察凝膠成像系統(tǒng)的功能參數(shù)。

　　如果您主要用它來拍普通核酸膠或蛋白膠，那么幾乎市場上所有的成像儀都可以很好的滿足您的需求。這時除了價格這個決定因素外，能比較的也就是一些操作是否簡便等不太重要的指標了。

　　但是對于準備做化學發(fā)光的用戶，他們需要對敏感度要求高，同時還要求比較寬的動態(tài)范圍。因為要想捕獲到微弱的化學發(fā)光，需要上佳的CCD相機和鏡頭。

　　一般來說，CCD相機的冷卻溫度和背景噪音息息相關(guān)，溫度越低，噪音就越低。因此，-25℃的制冷溫度是對相機的*個要求（更低的溫度，噪音降低效果不明顯，而量子效率又會受很大影響）;另外，較大的像素能夠提供更高的捕光效率;所以對于相同大小的CCD芯片，需要注意像素的尺寸。

　　鏡頭的參數(shù)就簡單了，由于我們只需要觀察近距離的樣品，而且一般可以調(diào)整樣品位置（有些廠家甚至提供電動樣品升降平臺），所以基本無需選擇長鏡頭或者變焦鏡頭;但是，由于我們需要檢測微弱的化學發(fā)光，鏡頭的光圈則至關(guān)重要，一般F值越小，其通光量越大，而且成平方反比關(guān)系，因此我們一般需要選擇光圈F值盡量小的鏡頭。另外，如果鏡頭是電動的，我們可以省卻打開機箱，反復手工調(diào)整光圈和聚焦等的煩惱。

　　其他我們需要考慮的包括光源、濾光片和暗箱等部件。光源的種類和發(fā)光的均一度，濾光片的數(shù)量和暗箱的遮光效果等均在我們的考慮范圍之內(nèi)。當然，一般如果成像儀的CCD和鏡頭配置不錯，一般這些部件也不會太差。

　　在選擇凝膠成像系統(tǒng)時，我們關(guān)注的問題通常有以下一些方面：

　　1、像素越高是不是成像更清晰，產(chǎn)品就越好?

　　像素是要針對成像設備來看的，其實CCD本身的質(zhì)量比單純的像素高低更重要。對于同級別CCD來說，zui重要的指標是CCD的尺寸大小，尺寸越大其本身價值就成幾何倍地增長。

　　2. CCD和CMOS有什么區(qū)別，哪種芯片更好?

　　CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導體材料上。

　　從原理上，CMOS的信號是以點為單位的電荷信號，而CCD是以行為單位的電流信號，前者更為敏感，速度也更快，更為省電。

　　但CCD制造工藝較復雜，采用CCD的攝像頭價格都會相對比較貴。事實上經(jīng)過技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的實際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多攝像頭生產(chǎn)廠商采用的CMOS感光元件。

　　在成像方面，相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般，對實物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有一定距離的。但由于CMOS低廉的價格以及高度的整合性，因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應用。

　　現(xiàn)在的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工藝還不是十分成熟，普通的CMOS 一般分辨率低而成像較差。

　　目前的情況是，許多低檔入門型的數(shù)碼相機使用廉價的低檔CMOS芯片，成像質(zhì)量比較差。普及型、型及專業(yè)型數(shù)碼相機使用不同檔次的CCD，個別專業(yè)型或準專業(yè)型數(shù)碼相機使用的CMOS芯片。代表成像技術(shù)未來發(fā)展的X3芯片實際也是一種CMOS芯片。

　　CCD與CMOS孰優(yōu)孰劣不能一概而論，但一般而言，普及型的數(shù)碼相機中使用CCD芯片的成像質(zhì)量要好一些。

　　3、如何看待CCD的一些主要技術(shù)參數(shù)?

　　CCD的主要技術(shù)參數(shù)有CCD尺寸，有效像素，信噪比，采集位數(shù)等。其中CCD尺寸與信噪比都是影響成像的關(guān)鍵因素，尺寸越大能接受的信號就越多。而熱噪音越低，信噪比就越高，成像質(zhì)量也就越好。采集位數(shù)指色彩灰度的表達范圍。如采集位數(shù)為8則表示有2的8次方數(shù)量的灰度來還原色彩。

　　4.什么是分辨率，它與像素值有什么關(guān)系?

　　分辨率的大小和像素值是分不開的，像素值是指CCD能分辨到的zui小的感光元件，我們平時說的多少萬像素就是這些感光元件的個數(shù)了。

　　所以一般來講像素越多，成像也就越清晰細膩，當然這其中還要受許多因素限制。但是高像素也不一定是好的CCD，其原因就是像素大?。≒ixelSize），也是很重要的因素，相同數(shù)目的像素，排列越密集，像素之間就越容易出現(xiàn)電流干擾，容易出現(xiàn)"噪點"等干擾成像質(zhì)量的現(xiàn)象出現(xiàn)。由于制造工藝的限制，增加尺寸，成本將會以幾何級數(shù)提高。

　　現(xiàn)在大部分廠家的CCD為了提高圖像的靈敏度，會使用像素合并的技術(shù)，像素合并是一種非常有用的功能，它可被用來提高像素的大小和靈敏度。

　　5.什么是動態(tài)范圍值，它如何反映CCD的性能?

　　動態(tài)范圍決定著你能否同時在一張膠上同時看到強的信號和弱的信號，而且他們之間能保持比較好的定量關(guān)系。一般動態(tài)范圍采用數(shù)量級來表示，這個數(shù)越大，表明動態(tài)范圍越寬。

　　灰階表示一種表征光亮度的方法，12bit表示從zui暗到zui亮等分為212=4096個級別，16bit即分為216個級別，可見bit值越高能分出的細微差別越大。目前來說，市場上主流的凝膠成像的CCD以12bit為主，16bit的儀器一般情況下，分辨率均在200萬像素左右，對于真正的16bit，而像素值又近400萬的CCD是非常少見的。

　　簡單的說，動態(tài)范圍表示在一個圖像中zui亮與zui暗的比值。動態(tài)范圍的值越高CCD性能越好.

　　6. 為什么需要制冷CCD，它適用于哪些情況?

　　在曝光超過5-10秒時，CCD芯片就會發(fā)熱，沒有致冷設備的芯片，“熱”或者白的像素點就會遮蓋圖像，圖像到處可見雪花。

　　在相同滿井電子的CCD情況下，降低CCD噪音，就能提高CCD的監(jiān)測能力，熱或者暗電流對于CCD都是噪音，噪音在制冷 CCD中基本都可以被深度致冷的Peltier消除。

　　CCD結(jié)構(gòu)設計、數(shù)字化的方法等都會影響噪音的產(chǎn)生。當然通過改善結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法，同樣能減少噪音的產(chǎn)生。

　　制冷CCD的適用性：熒光及化學發(fā)光本身較弱，所以對CCD噪音的降低要求很高，應選用高分辨率數(shù)字冷卻CCD相機結(jié)合高通透鏡頭系統(tǒng)，使其能夠捕獲到信號極其微弱的熒光及化學發(fā)光樣品圖像，并且能夠zui大程度的降低噪音，減少背景，提供出色的圖像清晰度。

　　另外可選激發(fā)光源及多位濾鏡輪擴大了熒光/化學發(fā)光成像的應用范圍。所以一般在熒光及化學發(fā)光觀察時需要選擇制冷CCD。所以制冷CCD相機是分子影像成像分析系統(tǒng)的未來的發(fā)展趨勢和必須要求。

　　7.什么是信噪比和暗電流，它與CCD有什么關(guān)系?

　　提到制冷CCD ,我們就必須提到另外一個參數(shù)就是信噪比, 圖象的信噪比應該等于信號與噪聲的功率譜之比;說到信噪比就不得不提到暗電流了，因為暗電流是導致CCD噪音的很重要的因素。

　　暗電流指在沒有曝光的情況下，在一定的時間內(nèi)，CCD傳感器中像素產(chǎn)生的電荷。我們在做化學發(fā)光檢測的時候，需要的曝光的時候比較長，這樣導致CCD產(chǎn)生較多的暗電流，對圖像的質(zhì)量影響非常大。

　　通常情況下，通過降低CCD的溫度來zui大限度的減少暗電流對成像的影響。CCD產(chǎn)生的暗電流隨著溫度下降而減少，但是在-23℃下曲線開始趨于平緩，由此可以看出溫度并非需要無休止的降低的。所以在選擇冷CCD時，溫度在-25℃（溫度，非室溫以下）下一般就可以達到您的要求了。

　　有的CCD是在圖像zui終生成后，通過軟件去背景來扣除暗電流，對于信號遠遠強于背景的有一定效果，但是對于弱信號處理過程中會產(chǎn)生越來越多的錯誤。

　　8.什么是量子效率?

　　CCD的量子效率也稱像素靈敏度，指在一定的曝光量下,像素勢阱中所積累的電荷數(shù)與入射到像素表面上的光子數(shù)之比。不同結(jié)構(gòu)的CCD其量子效率差異很大。值得注意的是CCD的量子效率與入射光的波長有關(guān)。動態(tài)范圍的值越高CCD性能越好.

　　9.如何選擇光學鏡頭?

　　光學鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中*的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實現(xiàn)和效果。光學鏡頭規(guī)格繁多，有時不免頭暈。光學鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭;從視場大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭;結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。

　　10.常用的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞绞鞘裁?

　　IEEE1394總線是一種目前為止zui快的高速串行總線，火線（IEEE1394）支持的傳輸速率有100Mbps,200Mbps，400Mbps，zui高的傳輸速度為400Mbps/s。對于各種需要大量帶寬的設備提供了專門的優(yōu)化，接口可以同時連接63個不同設備，IEEE1394同USB一樣，支持帶電插撥設備。IEEE1394同樣支持即插即用，現(xiàn)在的WIN98SE、WIN2000、WINME、WIN XP都對IEEE1394支持的很好，在這些操作系統(tǒng)中用戶不用再安裝驅(qū)動程序，也能使用IEEE1394設備。

　　11.軟件功能包括哪幾個方面?

　　選擇好成像系統(tǒng)后，配套的軟件選擇也很重要。硬件設備再好，如果不配上好的軟件，也無法發(fā)揮它應有的功能。作為凝膠成像系統(tǒng)軟件功能和用途都基本相似，這里我們介紹一下zui關(guān)注的幾個特點：

　　A、軟件的基本功能：可對不同樣品，如條帶，斑點，細菌克隆，芯片，細胞或者活體動物等，進行定性、定量分析，加批注，輸出圖像等操作。

　　B、圖像采集方式：對于化學發(fā)光或多色熒光產(chǎn)品，軟件應具備電影模式，可以進行圖像多禎累計功能來增強線性動態(tài)范圍和數(shù)據(jù)準確度。

　　C、操作簡便，軟件應具備操作輔助工具，使軟件操作更簡單易用。采用三步式泳道及條帶分析，可以快速計算蛋白質(zhì)和核酸的分子量及含量。

　　D、數(shù)據(jù)庫功能也是*的，這樣可以檢索、分類或比較所有生成的圖像?？衫貌煌娘@示算法程序圖像化顯示條帶差異。

　　E、曝光方式：應采用單一曝光、多重曝光，累計曝光，延時（定時）曝光多種模式可選。

　　F、記憶功能：軟件能記憶并自動調(diào)用成像數(shù)據(jù)，這樣你不用每次設置就能獲得重復性好的結(jié)果。

　　G、軟件應配備兩套以上，使用單機版，多用戶版或網(wǎng)絡版，用戶可彼此獨立操作，互不干擾，互不混淆。

　　12、為何要采用自動變焦鏡頭，有何意義?

　　自動變焦鏡頭無需手動調(diào)節(jié)，可操作性強，同時也減少了EB潛在的污染機會。再者使得將CCD內(nèi)置成為了可能，從而達到防灰防塵防震的目的，更好地保護了核心部件延長產(chǎn)品的使用壽命。

　　13、紫外對人體有傷害，是否具有防護措施?

　　紫外對人體，特別是眼睛有一定傷害，TOCAN凝膠成像系統(tǒng)具備紫外防護設施，在紫外燈開啟的狀態(tài)下，如不慎打開暗箱，紫外燈會自動熄滅防止對人體的傷害。

　　14、能否在凝膠成像上直接切膠?

　　TOCAN凝膠成像可以，如需直接切膠，首先按系統(tǒng)中間的觀察窗，打開裝有進口防紫外玻璃的觀察窗口，然后打開左右兩側(cè)專為割膠所設計的小門，即可進行切膠操作。

　　15、如何調(diào)節(jié)焦距,聚焦,光圈以獲得高質(zhì)量的圖片?

　　三個zui重要的可調(diào)參數(shù)分別是焦距，聚焦和光圈。其中焦距調(diào)節(jié)清晰度，聚焦調(diào)節(jié)圖像大小，光圈調(diào)節(jié)明暗。一般先把光圈調(diào)節(jié)到適宜的亮度后，再調(diào)節(jié)聚焦將圖像放到zui大，zui后調(diào)解焦距，在圖像較大的情況下焦距比較容易調(diào)節(jié)到zui清晰狀態(tài)，然后再把圖像縮放在適宜大小后成像即可。