[推荐]小动物活体光学成像技术对CCD的性能要求

最近2年，随着国外分子成像技术的发展和普及，在中国的大好科技政策下，很多的科研院所开始考虑购买相关的活体成像仪器。活体成像技术是有由于生物学克隆技术与物理学成像技术的完美结合而产生，由于更高灵敏度的CCD的问世，使得科学家能够看到微弱的动物体内的发光信号。

用于活体成像技术的CCD与我们通常的数码相机同样都是使用的CCD，只不过由于要求不一样，所以性能和评价指标完全不一样。动物体内的发光信号到达体表，信号非常微弱，要检测这样的信号，需要CCD有许多特殊的性能。我们一般评价数码相机的好坏用分辨率指标，看得越清楚越好，而用于活体成像的CCD，灵敏度是评价性能好坏的重要指标。数码相机是讲究看的很清楚，焦距如何调节，暴光、快门，而活体成像是讲究灵敏度，能看到是最主要的。分辨率的提高是很容易实现的，一般的数码相机已经达到600万像素，价格也只有几千块钱，而用于活体成像的CCD是背部薄化、背照射冷CCD，那种CCD是目前已经知道的CCD当中，价格最昂贵的。活体成像系统之所以价格很昂贵，就是由于背部薄化、背照射冷CCD的制造成本很高，有很多专利技术。

诚实的讲，斯坦福的科学家在这方面进行了很多探索和尝试，他们在2000年-2001年仪器研发之初写过很多文献，探讨这些问题。是关于仪器的设计的。那时科学发展的必经之路。我觉得那些探索和尝试是有说服力的，是科学的态度和精神，抓住了问题的本质。在该技术诞生之初，科学家就对此进行的探索，见如下文献：In vivo imaging of light-emitting probes Journal of Biomedical Optics 6(4), 432–440 October 2001 文中详细描述了活体动物光学成像技术对CCD的特殊要求.

文中详细描述了应用在活体成像实验中的CCD的性能要求：背部薄化、背照射冷CCD。并指出了背部薄化、背照射冷CCD是用于活体成像技术的最合适的CCD的选择。活体生物发光成像技术随着背部薄化、背照射冷CCD技术的产生而产生，并随着该CCD技术的发展而发展。背照射、背部薄化冷CCD是经过探索得出的结论，灵敏度是最本质的需要，有过很多比较和尝试，最后才形成共识。

之所以叫冷CCD，是由于CCD的芯片温度下降到零下70度或90度，可以降低噪音，提高检测的灵敏度。Cryogenic 的制冷技术可以使CCD的温度达到-70度到 -90度，那样的温度可以使背照射冷CCD的暗电流减少到可忽略不计的水平。

通过活体光学成像技术的发展历史，可以知道－90度是胜任活体动物光学成像检测的最低温度要求。如果高于此温度，由于过高的暗电流和阅读噪音，将导致灵敏度不能满足实验的需要，给实验带来很大的不利。关于CCD的前照射与背照射的问题。前照射CCD，在光信号到达CCD芯片之间的光路上有多硅层和二氧化硅层，那将减少CCD的量子效率，造成光信号的衰减，降低灵敏度。背照射、背部薄化CCD则是在光信号到达CCD芯片之间的光路上去掉了多硅层和二氧化硅层，那大大提高了检测的效率，但是同时极大的增加了生产的成本。

[此贴子已经被作者于2008-10-31 11:49:41编辑过]

LZ关于CCD的论述局限性很大。可能跟搂主的专业背景有关。关于制冷温度以及读出噪声等的论述应该可以说值得商榷的。

希望有机会和搂主探讨。