Proyecto Innovador Dictuc en feria tecnológica de Estados Unidos

Se presentó en la versión 2016 de Photonics West, realizada entre el 13 al 18 de febrero, con la participación de más de 20.000 visitantes.

Dictuc es la entidad asociada en el proyecto “Cámara Científica Sin Ruido: Prototipo que Aplica Reducción Óptima de Ruido de Lectura en CCDs Científicos”, liderado por el Profesor del departamento de Ingeniería Eléctrica de la Escuela de Ingeniería UC, PhD. Christian Guzmán, y que fue presentado en Photonics West 2016, realizada entre el 13 al 18 de febrero en la ciudad de San Francisco, California, Estados Unidos.

Dicha feria reúne anualmente a más de 1.000 instituciones y más de 20.000 personas que asisten para conocer las nuevas tendencias y adquirir lo último en equipos, componentes y sistemas disponibles, así como también actulizarse en el Estado del Arte en tecnologías médicas, Internet, la fabricación inteligente, vehículos autónomos, entre otros. Dentro lo temas destacados este año estuvieron la impresión e imagen 3D, la miniaturización en dispositivos biomédicos, así como sensores y dispositivos optoelectrónicos, detección fotoacústica, “laser fiber” y fotónica de silicio, para nombrar algunos.

En este contexto, el proyecto de Dictuc se concentra en diseñar, desarrollar y fabricar un prototipo funcional de una cámara científica que integre técnicas de reducción de ruido en detectores científicos, entregando un alto desempeño y modularidad que permita al cliente un grado de configurabilidad alto en función de las aplicaciones en las cuales se desenvolverá el equipo prototipo.

La Innovación

El proyecto “Cámara Científica Sin Ruido: Prototipo que Aplica Reducción Óptima de Ruido de Lectura en CCDs Científicos” consiste en el diseño, desarrollo y fabricación a nivel prototípico de una línea nueva y customizable de cámaras científicas, cuyo desempeño será superior a cualquier producto existente en el mercado, para lo cual, la innovación tecnológica basa una de sus verticales en la metodología de reducción de ruido descrita (noiseless imaging), la cual también permite ofrecer customatización de los equipos y dispositivos que se desarrollan en el proyecto.

A partir de esta innovación se proyecta la próxima evolución de una unidad de servicios especializados en la materia, “Andes Scientific Instruments”, que inicialmente será una joint venture de Dictuc, para pronto convertirse en empresa derivada.

Andes Scientific Instruments estará liderada por los profesores Christian Dani Guzmán, Marcelo Guarini, Ángel Abusleme y Cristóbal Alessandri, y se integrará al mercado de la Fotónica y Ciencias para la Vida, con el fin de ofrecer productos que presenten ventajas competitivas con respecto a los grandes actores de este segmento, tales como Andor (Irlanda del Norte), Princeton Instruments (EEUU) y Hamamatsu (Japón). El mercado Photonics está compuesto por 2.750 compañías en 46 países, las cuales generaron USD $156 mil millones en ingresos en 2013.

Las cámaras científicas son instrumentos digitales de alto desempeño, utilizadas en aplicaciones muy demandantes, como astronomía, biología o medicina. Su alta capacidad es posible gracias al uso de detectores de gran sensibilidad y tamaño, así como electrónica de muy altas prestaciones. El detector más utilizado, de menor ruido y mayor sensibilidad, es el CCD (Charge-Coupled Device), inventado en el año 1969.

Capturan imágenes de la escena utilizando sensores de imágenes (“detectores”), los cuales están constituidos por pixeles que producen electrones libres ante la incidencia de fotones provenientes de la escena. Estos sensores incorporan electrónica de altas prestaciones para leer la imagen del sensor, enviándola a un computador. La electrónica de lectura está constituida tanto por electrónica dentro del detector, la cual produce un voltaje medible para cada pixel como función del número de electrones de carga depositados en éste, así como electrónica analógica y digital fuera del detector, que acondiciona y convierte estos voltajes a números digitales para formar los pixeles en un computador. Uno de los parámetros más importantes para el desempeño adecuado de las cámaras científicas es el Ruido de Lectura (Readout Noise, o RON), el cual limita la sensibilidad que la cámara puede alcanzar cuando captura emisiones muy débiles de luz, que es el caso de muchas aplicaciones en astronomía o biología.

A través de una investigación científica al interior del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Escuela de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica, se ha desarrollado una metodología para filtrar en forma óptima el ruido en cada pixel en CCDs, obteniendo resultados significativamente mejores que los ofrecidos en el mercado de cámaras científicas. A esta tecnología la llamamos “Noiseless Imaging” y es una innovación disruptiva respecto a una tecnología establecida como es la de los CCD científicos: por más de una década los CCDs científicos han mantenido una barrera de ruido de lectura.

Este proyecto ha permitido romper dicha barrera desde el punto de vista de la investigación, por lo cual avanzar hacia la construcción de un prototipo comercial se vuelve fundamental para lograr dar visibilidad a este producto en el mercado.

Esto representa un cambio de paradigma para la industria y para el cliente, ya que no debe elegir entre un catálogo de cámaras, sino que especificar la cámara que cumple con los requerimientos de su aplicación.