项目名称：UVISI1605BU高灵敏相机拍摄钙离子荧光成像实验报告
单位：中国科学院精密测量院
实验日期：2026年3月
Ⅰ.应用背景
离子光钟是目前世界上最精确的计时工具。它将单个离子囚禁在真空中，利用激光来探测特定能级之间跃迁时产生的光信号，以能级跃迁时吸收或发射时产生的固定频率的电磁波作为基准。其报道的不确定性指标最高的离子光钟可达4.4E-19，相当约720亿年误差不超过1秒。极致的精度使它可以应用在全球定位系统、同步通讯网络等现代科技上。
离子光钟的工作波段在可见光范围，离子荧光成像可以方便地判断光钟里囚禁的离子数目，以及通过离子的荧光成像位置监测是否有暗离子存在位置交换。
因此，要求相机具有高信噪比，高量子效率、高灵敏度等的性能。阿秒科技UVISI1605BU相机像元尺寸16 μm，具有高转化增益时最大信噪比为41.32 dB，在560 nm波长时达到最大量子效率，量子效率为95%。灵敏度可以达到6.4×108(e-/((W/m2)·s))。
Ⅱ.任务描述
使用高灵敏相机拍摄钙离子荧光成像的图像
离子光钟需要通过激光对囚禁的单离子进行操控，在此过程中通过钙离子自发辐射荧光信号判断离子是否发生能级跃迁。因此需要通过一套荧光成像系统收集离子自发辐射荧光，并需要通过荧光成像判断囚禁的钙离子的状态和数目。
Ⅲ.测试设备与主要参数
1、相机：阿秒科技UVISI1605BU
2、光源：Toptica半导体激光器
Ⅳ. 实验过程
1、产生离子囚禁场
2、使钙离子冷却激光通过离子阱中心
3、溅射激光产生钙离子
4、通过成像判断是否有钙离子产生
低温单离子光学原子钟
Ⅴ. 实验结果与分析
实验成功获得了清晰的亮斑，图像明暗对比明显，图像亮斑的位置显示了离子在离子阱中的位置，通过成像可以判断离子是否结晶，并通过亮斑的数量确定离子的数量。证明了UVISI1605BU相机性能稳定，具有高信噪比，高灵敏度，能够很好地满足该场景的应用需求。
