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凝胶成像分析系统的组成分析
凝胶成像系统的基本骨包含:
CCD
相机,暗室和分析软件。不过其功能不仅**于对琼脂糠凝胶进行成像,现在的成像仪趋向于多功能化,还适用于蛋白胶、发荧光的胶、印迹膜和菌落平板等应用。在
Western Blot
方面,高性能的
CCD
分子成像系统能与胶片媲美。
(
1
)、分辨率
分辨率的大小和像素值是分不开的,像素指得是
CCD
能分别的小的感光元件,我们平时说的多少万像素就是这些感光元件的个数了。所以一般来讲像素越多,成像也就越清晰细腻,当然这其中还要受许多因素限制,下面会慢慢提到的。但是高像素也不一定是好的
CCD
,其原因就是像素大小(
Pixel Size
),也是很重要的因素,相同数目的像素,排列越密集,像素之间就越容易出现电流干扰,容易出现
"
噪点
"
等干扰成像质量的现象出现。由于制造工艺的限制,增加尺寸,成本将会以几何级数提高。
现在大部分厂家的
CCD
为了提高图像的灵敏度,会使用像素合并的技术,那么像素合并的意义是什么呢?
像素合并是一种非常有用的功能,它可被用来提高像素的大小和灵敏度,如图所示分辨率为
795512
,像素大小为
9u,
当经过
22
合并后,变成
398256
,像素大小为
18u.33
合并后,变成
265170
,像素大小为
27u,
灵敏度提高
9
倍,这样每个像素大小为
27u.
(
2
)、动态范围值
动态范围表示在一个图像中亮与暗的比值。
灰阶表示在一种表征光亮度的方法,
12bit
表示从暗到亮等分为
212
=
4096
个级别,
16bit
即分为
216
个级别,可见
bit
值越高能分出的细微差别越大,如图下面这张图片人眼只能分辨出
40
个灰阶,而对于一台
12bit
的仪器能分辨出
4,096
个灰阶。值得一提的是,目前来说,市场上主流的凝胶成像的
CCD
以
12bit
为主,
16bit
的仪器一般情况下,分辨率均在
200
万像素左右,对于真正的
16bit
,而像素值又近
400
万的
CCD
是非常少见的。
12bit
与
16bit
在图像分辨上的区别
对动态范围进行量化需要一个运算公式,即动态范围值
= 20 log (well depth/read noise)
,其中
Well depth
代表是满井电子,是
CCD
饱和时能接受的电子信号总值,
read noise
是读出噪声(以电子数来表示),每个
CCD
在读数的过程中都会产生噪声,噪声越小,监测灵敏度越高。其中满井电子与
CCD
的
bit
值是相关的,通常下,
bit
值越高,满井电子的数值越大。
举例如下:
Well depth = 85,000
个电子
, read noise = 12
个电子
Dynamic range = 20 log (85,000/12), or 77dB.
动态范围的值越高
CCD
性能越好
.
(
3
)、量子效率
CCD
的量子效率也称像素灵敏度,指在一定的曝光量下
,
像素势阱中所积累的电荷数与入射到像素表面上的光子数之比。不同结构的
CCD
其量子效率差异很大。比如
100
光子中积累到像素势阱中的电荷数是
50
个,则量子效率为
50
%(
100 photons = 50 electrons means 50% efficiency
)。值得注意的是
CCD
的量子效率与入射光的波长有关。
(
4
)、信噪比
说到信噪比就不得不提到暗电流了,暗电流是导致
CCD
噪音的很重要的因素。暗电流指在没有曝光的情况下,在一定的时间内,
CCD
传感器中像素产生的电荷。我们在做化学发光检测的时候,需要的曝光的时候比较长,这样导致
CCD
产生较多的暗电流,对图像的质量影响非常大。通常情况下通过降低
CCD
的温度来大限度的减少暗电流对成像的影响。下图表明了暗电流与温度的关系,从图中我们可以看出,
CCD
产生的暗电流随着温度下降而减少,但是在
-23
℃
下曲线开始趋于平缓,由此可以看出温度并非需要无休止的降低的。所以在选择冷
CCD
时,温度在
-25
℃
(温度,非室温以下)下一般就可以达到您的要求了。
有的
CCD
是在图像终生成后,通过软件去背景来扣除暗电流,对于信号远远强于背景的有一定效果,但是对于弱信号处理过程中会产生越来越多的错误。
以上是关于
CCD
的原理和影响因素的一些介绍,
(5)光学镜头
光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣,影响算法的实现和效果。光学镜头规格繁多,有时不免头晕。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头,长焦镜头;从视场大小分有广角、标准,远摄镜头;结构上分有固定光圈定焦镜头,手动光圈定焦镜头,自动光圈定焦镜头,手动变焦镜头、自动变焦镜头,自动光圈电动变焦镜头,电动三可变(光圈、焦距、聚焦均可变)镜头等。
(
6
)滤光镜片
荧光:
EB
、
TLC plates
、
GFP plates
、
SYBR Green
、
SYBR Gold
、
SYBR Safe
、
SYPRO Red
、
SYPRO Orange
、
Texas Red
、
Rhodamine Red
、
Fluorescein
、
Deep Purple
、
Cy2
、
Cy3
、
Cy3.5
、
Cy5
、荧光板等(要根据具体的激发光源和滤镜来决定)
光源
激发波长
吸收波长
染料
Blue 475nm 537nm SYBR Green
、
SYBR Gold
、
SYBR Safe
、
SYPRO Orange
、
Cy2
等
Green 534nm 606nm SYPRO Red
、
Cy3
等
Red 632nm 609nm Texas Red
、
Rhodamine Red
、
Cy5
等
(
7
)、数据传输
IEEE1394
总线是一种目前为止快的高速串行总线,火线(
IEEE1394
)支持的传输速率有
100Mbps,200Mbps
,
400Mbps
,高的传输速度为
400Mbps/s
。对于各种需要大量带宽的设备了专门的优化,接口可以同时连接
63
个不同设备,
IEEE1394
同
USB
一样,支持带电插拨设备。
IEEE1394
同样支持即插即用,现在的
WIN98 SE
、
WIN2000
、
WIN ME
、
WIN XP
都对
IEEE1394
支持的很好,在这些操作系统中用户不用再安装驱动程序,也能使用
IEEE1394
设备。
上海金鹏分析仪器有限公司
www.jp1718.com
电话:
61425398 36162366
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QQ:964122960,765695826
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