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利用千眼狼sCMOS相机开展冷离子云成像与测量实验

1实验背景

冷离子云成像与测量是量子精密测量、多体物理以及量子模拟等前沿交叉领域的重要研究课题，作为理想的孤立量子系统，为验证本征态热化假说（Eigenstate Thermalization Hypothesis, ETH）提供了理想平台。ETH提出多体量子系统的单个本征态可表现出与热平衡态一致的统计行为。

冷离子云成像与测量领域，EMCCD相机成像技术存在以下局限性：

长时间使用面临电子器件老化，且增益不稳定，需频繁校准。
乘性噪声引入，降低了有效量子效率，动态范围受限，难以同步捕获冷离子云的亮/暗区域细节。
工艺复杂，维修困难，体积重量功耗不友好，且进口受限，价格昂贵。

2实验简介

为突破上述局限，某物理实验室，选型一款国产千眼狼高性能sCMOS相机Gloria 1605（图1），此款科学相机拥有800×600分辨率，16μm大像元尺寸，＜1 e-低读出噪声，90.7% QE，模数转化位深16 Bit，40000：1高动态范围极致参数，可显著提升图像质量与信噪比。实验对象为真空腔内的冷离子云，配备532 nm激光照亮，sCMOS相机曝光时间设置为100 ms，采用低噪声模式，并通过灵活使用色阶调节对比度增强显示效果，目的提高冷离子云弱信号的可视性。