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Marana是Andor全新的高性能sCMOS相机平台，适用于物理科学的众多应用，如天文学、玻色爱因斯坦凝聚、量子光学、高光谱成像、中子断层扫描和快速光谱学等。新发布的大视野Marana 4.2B-11背照式sCMOS相机可提供95％量子效率（QE），低至-45℃的真空制冷技术和11mm像素尺寸，适用于光子收集应用。大靶面32毫米对角线传感芯片与快速帧频相结合，使相机成为空间碎片跟踪和近地物体（NEO）探测的理想选择。
Andor的技术提高了sCMOS的灵敏度，这意味着弱光情况下的成像信噪比也得到了更进一步的优化，适用于跟踪较小天体、痕量浓度的光谱检测，离散原子/离子的BEC 荧光检测。更高的灵敏度也意味着可以缩短曝光时间，保证更快的帧率用于动态过程的测量，并可以48 fps帧速率进行采集。Marana 4.2B-11提供不同QE选项，UV增强选项（'BU'）扩展了260nm和400nm之间特定应用要求的实用性。创新的“双放大器”方法可扩展动态范围，适合精确可视化和量化具有微弱和明亮区域的挑战场景，例如太阳能测量和光谱材料表征。此外，为了达到更佳的量化精度，Andor拥有的机载智能算法可以保证在整个动态范围内线性值都大于 99.7%，适用于精确光度测量。
Marana 4.2B-11 利用Andor 的Anti-Glow 技术， 能够有效地利用整个2048 x 2048阵列，提供32毫米芯片对角线，结合快速帧频使相机适用于包括天文学在内的众多应用，例如大视野天空扫描天文学，密集多光纤高光谱，自适应光学波前传感器。使用感兴趣区域（ROI）后，帧频不仅可达上百帧，还可避免数据采集处理的滞后性。
Marana 4.2B-11默认配备标准F-mount光学耦合器。Andor 也提供C-mount 转接口，可由用户轻松更换，可以与尺寸高达1400 x 1400的ROI 一起使用。对于各种低f /＃专业望远镜配置的附件，Andor的客户特殊要求（CSR）服务可根据您的特定光学需求提供定制的安装面板。
新款 Marana 4.2B-6：This high speed model achieves 74 fps (16-bit) and is the most sensitive back-illuminated camera available for imaging or spectroscopic applications requiring fast frame rates, such as Quantum Gas dynamics, fast high resolution spectroscopy, hyperspectral imaging and non-destructive imaging of sample dynamics via X-Ray or Neutron Radiography. The smaller 6.5 μm pixel is better suited to resolution matching across many laboratory-based optical imaging configurations, as well as in echelle spectroscopy.
The Marana platform can be readily adapted to Adaptive Optics wavefront sensing. Not only is it capable of producing hundreds of fps with ROIs, it is also specifically architected to minimize data transfer lag. Furthermore, the fast frame rate of Marana can be harnessed to massively extend dynamic range and effective well depth through fast stacking (accumulation) of images or spectra.
| Feature | Benefit |
| All Marana Models | |
| Up to 95% QE & lowest noise | Maximum signal to noise for light starved measurements. Detect smaller orbital debris; BEC fluorescence. |
| Vacuum cooled to -45°C | Very weak signals require lowest noise floor and longer exposures: Don’t be restricted by camera thermal noise! |
| 4.2 Megapixel | High pixel resolution, maintaining image clarity over an extended field of view |
| The ONLY vacuum back-illuminated sCMOS | Andor’s proprietary UltraVac™ technology protects the sensor from (a) QE degradation, and (b) moisture condensation |
| Extended Dynamic Range (EDR) Mode | ‘One snap quantification’ across the full dynamic range - perfect for Photometry. |
| > 99.7% linearity | Market leading quantitative accuracy over the whole signal range. |
| Fan and liquid cooling as standard | Liquid cooling for maximum sensitivity. |
| Adaptive Optics Ready | Minimize lag after data collection - transfer of row data immediately after exposing. |
| Marana 4.2B-11 (11 μm pixels) | |
| Anti-Glow Technology | Suppresses the effects of sensor amplifier glow, allowing access to the full 4.2 Megapixel array. |
| 11 μm pixels and 32 mm sensor diagonal | Largest field of view sCMOS, compatible with wide range of acquisition times. Large sky scanning;Tomography. |
| UV-optimized QE option | Enhanced UV sensitivity between 260 - 400 nm. Wafer Inspection (266 nm). |
| NEW Marana 4.2B-6 (6.5 μm pixels) | |
| 6.5 μm pixels | Smaller pixels better suited to some optical systems, e.g. echelle astrospectroscopy and cold atom imaging. |
| USB 3.0 and CoaXPress connectivity options | USB 3.0 provides flexibility. CoaXPress enables the highest speeds to capture the most dynamic events |
| Low Noise Mode | Further reduces read noise floor at expense of pixel well depth, while maintaining a fast frame rate. Ideal when highest possible sensitivity is a priority. |
| High Speed Mode | Acquire images at high speeds of up to 74 fps in full frame 16-bit mode via CoaXPress! Boost speeds even further using regions of interest. |
| Superfast Spectroscopy Ready | On-head vertical pixel binning, ideal for dynamic spectroscopy (up to >25,000 spectra/sec). |
| Model | Marana 4.2B-11 | NEW Marana 4.2B-6 |
| Sensor Type | Back-Illuminated Scientific CMOS | |
| Array Size | 2048 (W) x 2048 (H) 4.2 Megapixel | |
| Pixel Size | 11 x 11 μm | 6.5 x 6.5 μm |
| Image Area | 22.5 mm x 22.5 mm (31.9 mm diagonal) | 13.3 mm x 13.3 mm (18.8 mm diagonal) |
| Readout Modes | Rolling Shutter | |
| Pixel readout rate | 100 MHz (High Dynamic Range mode, 16-bit) 200 MHz (Fast Speed mode, 12-bit) |
310 MHz (Fast High Dynamic Range mode, 16-bit) 180 MHz (Low Noise mode, 12-bit) |
| Quantum Efficiency | up to 95% | |
| Read Noise (e-) median | 1.6 e- (at any readout rate) | 1.6 e- (Fast High Dynamic Range mode, 16-bit) 1.2 e- (Low Noise mode, 12-bit) |
| Dark Current Air cooled (@-25°C ) Water/liquid cooled (@ -45°C) |
0.7 e-/pixel/s 0.3 e-/pixel/s |
0.15 e-/pixel/s 0.10 e-/pixel/s |
| Linearity | > 99.7% | |
| Photon Response Non-Uniformity (PRNU) | < 0.5% (@ half-light range) | |
| Data range | 16-bit (High Dynamic Range mode) 12-bit (Fast Speed mode) |
16-bit (Fast High Dynamic Range mode) 12-bit (Low Noise mode) |
| Interface | USB 3.0 | USB 3.0 and CoaXPress |
超灵敏背照式sCMOS
Marana 4.2B-11背照式sCMOS提供95％的峰值量子效率和低至-45℃的真空制冷。 由于采用真空密封设计，Marana仅使用内部风扇散热即可在室温下实现热电制冷至-25℃ ，利用液体辅助散热可让芯片温度降至-45℃。 GS400 BSI传感器的暗电流是整个系统噪声的重要成分，因此有效制冷至关重要。
背照式sCMOS相机的超高灵敏度在天文学和物理科学应用中具有许多切实的优势，例如：
Anti-Glow 技术：利用全芯片阵列通配
GPixel 公司提供的GSense400背照式芯片边缘会有亮边光晕，这种亮边光晕被当作假信号并与曝光时间相关。解决这个问题的方案有（a）接受发光现象; （b）仅使用传感器的中间部分; 或（c）在相机固件中将曝光时间限制30毫秒以内，以控制发光对实验的影响。不管是哪方面都影响了视野和灵敏度，由此限制了相机的性能和应用范围。
Andor 详细研究和分析这种芯片缺陷，研发和完善了亮边光晕抑制技术以抑制芯片亮边光晕效果。图片显示GSense 400 BSI背照式芯片使用和不使用亮边光晕抑制技术分别采集的暗图像 – 不同之处在于 Andor可以使用全画幅2048 x2048阵列，同时曝光时间长达20秒。
扩展动态范围和卓越的线性度
sCMOS芯片创新式的双放大器架构设计，可选用高或者低增益放大，这样信号可以同时被被抽样到高增益（低噪音）和低增益（高容量）放大器。此时芯片的最低噪音可以对应最大井深，获得更宽的动态范围。Marana只有11um像元尺寸，动态范围却高达53,000：1。
另外，机载智能算法提供更佳的线性优势，在全动态范围内都具有量化测量精准。
快速帧频
Marana 4.2B-11的sCMOS芯片具有高度平行的读出架构，数据的高速读出保证了快速帧频。所有列拥有各自的放大器和模数转换器（ADC），这意味着所有列被同时读出。
Marana 4.2-11提供的高帧频采集能力，使其成为动态过程研究应用的理想选择，同时图像无拖尾现象。应用领域包括空间碎片和NEO跟踪，脉冲星成像，太阳能偏振测量，Lucky成像/散斑干涉测量和BEC动态等应用。感兴趣区域（ROI）和12位读出模式可进一步显著提高帧频。
12 bit模式，2倍速提升！ Marana 4.2B-11的架构可提供16bit 和12bit模式。选择12 bit模式可以将帧频加速2倍，同时牺牲一些动态范围，可用于弱光快速成像，例如离散荧光超冷原子BEC动力学研究。
| Max Frame Rate (fps) | Marana 4.2B | |
| ROI Size (W x H)) | 16-bit | 12-bit |
| 2048 x 2048 | 24 | 48 |
| 1608 x 1608 | 30 | 61 |
| 1410 x 1410 | 35 | 69 |
| 1200 x 1200 | 41 | 81 |
| 1024 x 1024 | 48 | 95 |
| 512 x 512 | 95 | 190 |
| 256 x 256 | 190 | 378 |
| 128 x 128 | 378 | 750 |
| 2048 x 8 | 5415 | 9747 |
| 1200 x 8 | 5415 | 9747 |
滚动光闸和模拟全幅光闸
Marana 4.2B-11相机是滚动光闸曝光机制。滚动光闸意味着芯片阵列的不同行数在不同时间点的曝光，作为读出“波”迅速传到芯片，底部行比边缘行至少提前21ms开始曝光。在这种模式下，可以保证优质的读出噪声和帧频。当在视野内成像相对较大，且快速移动的物体，滚动光闸可能不适用。除样本运动失焦导致一时的欠采样外，滚动光闸还有可能带来样品的空间扭曲；不过这种扭曲在小样品的移动速度仍能保证探测器充分采样的情况下不会发生，而在大多数应用场景下正是如此。
滚动光闸的另一个弊端是全幅曝光时间不一致，而这对于某些应用来说是必不可少的。例如，如果细胞被电刺激并且测量相对于刺激事件的钙火花的开始是重要的，则不应使用滚动快门。 在这种情况下，需要Zyla 5.5 和 Neo 5.5 相机内真正的全幅光闸。
多种光学接口选项
Marana 4.2B-11默认配备标准F-mount光学耦合器，但是用户可以轻松地将相机与C-mount或T-mount镜头转接，只需在订购时选择这些额外的光学接口附件。 C-mount可以与最大1400 x 1400的子阵列一起使用，匹配22mm对角线的传感器。
对于各种专业望远镜配置的附件，相机前端可以直接安装，提供f /＃0.7 （72°锥角）。 通过与Andor的客户特殊要求（CSR）服务的合作，可根据您的特定光学需求进行定制接口面板。
快速光谱模式
Marana 4.2B-11可以很容易地适应快速光谱测试的需要，速度高于24K光谱/秒。这种光谱速率非常适合亚毫秒级流动时间尺度的快速反应动力学。快速光谱动力学能力也可用于“伪门控”时间分辨功能。
相机FPGA上实现的实时非对称像素组合允许优化的光学匹配和更大化的光子收集，而相机32bit的数据深度允许非常高像素数组合并使组合后像素的等效井深充分利用所有参与组合各像素的井深，是快速瞬态吸收测量的理想选择。
乱真噪音滤片
Andor Marana sCMOS相机加载内置FPGA过滤算法，用于实时操控和减少高噪音像素出现的频率。这个实时滤片技术矫正了图像中噪声峰值产生的零星点状。
这些噪音像素的出现类似于EMCCD时钟诱导电荷噪音峰值的存在，由于我们已经有效的减少芯片内部的噪音，剩余的很少百分比的乱真高噪音像素也就变成了一种美学问题。这个滤波技术能够动态识别高噪音像素并用周围像素平均值替换它们。
FPGA时间戳
Marana平台可以为每个图像生成精确到25纳秒的时间戳。在需要时间动态分析时，精准的时间戳非常重要。这对于需要考虑计算机和接口延迟的瞬态事件尤其重要，例如脉冲星或太阳研究。
灵活的像素组合
Marana相机具有灵活的像素组合（binning）选项，用户可定义的binning尺寸为1*1个像素。更高的binning灵活性对于一些“弱光”的应用来说是很有用的：牺牲分辨率换来的是对应了更大的光收集面积 —— 使用场景如微弱光发光探测。
GPU 加速
Andor GPU加速库作为GPU的一个处理单元，可以对从相机到集成CUDA功能的NVidia 显卡的数据传输进行简化和优化。GPU 加速简单整合了Andor sCMOS 相机的SDK3，便于处理高带宽数据，提供一种易用且强有力的解决方案；适用于密集数据应用如Light Sheet显微成像，超分辨显微成像和自适应光学。
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