25/07/29In die velde van bioluminessensie-hoëdeursetbeelding en industriële hoëspoed-laeligopsporing, was die bereiking van die optimale balans tussen beeldsnelheid en sensitiwiteit lank reeds 'n kernbottelnek wat tegnologiese vooruitgang beperk. Tradisionele lineêre of area-skikkingbeeldoplossings staar dikwels moeilike kompromieë in die gesig, wat dit uitdagend maak om beide opsporingsdoeltreffendheid en stelselprestasie te handhaaf. Gevolglik is industriële opgraderings aansienlik beperk.
Die bekendstelling van agterverligte TDI-sCMOS-tegnologie begin hierdie beperkings aanspreek. Hierdie innoverende tegnologie spreek nie net die fisiese beperkings van hoëspoedbeelding in lae ligtoestande aan nie, maar brei ook die toepassings daarvan verder as lewenswetenskappe uit na gevorderde industriële sektore soos halfgeleierinspeksie en presisievervaardiging. Met hierdie ontwikkelings word TDI-sCMOS toenemend relevant in moderne industriële beeldtoepassings.
Hierdie artikel skets die kernbeginsels agter TDI-beelding, volg die evolusie daarvan en bespreek die groeiende rol daarvan in industriële stelsels.
Begrip van die Beginsels van TDI: 'n Deurbraak in Dinamiese Beeldvorming
Tydvertragingintegrasie (TDI) is 'n beeldverkrygingstegnologie gebaseer op die lynskandeerbeginsel wat twee belangrike tegniese kenmerke bied:
Sinchrone Dinamiese Verkryging
Anders as tradisionele areakameras wat op 'n "stop-skoot-beweeg"-siklus werk, stel TDI-sensors beelde voortdurend bloot terwyl hulle in beweging is. Soos die monster oor die gesigsveld beweeg, sinchroniseer die TDI-sensor die beweging van die pixelkolomme met die voorwerp se spoed. Hierdie sinchronisasie maak deurlopende blootstelling en dinamiese ladingophoping van dieselfde voorwerp oor tyd moontlik, wat doeltreffende beeldvorming selfs teen hoë snelhede moontlik maak.
TDI-beelddemonstrasie: Gekoördineerde monsterbeweging en ladingintegrasie
Akkumulasie van ladingdomein
Elke pixelkolom skakel inkomende lig om in elektriese lading, wat dan deur verskeie monsternemingsfases verwerk word. Hierdie deurlopende akkumulasieproses verbeter die swak sein effektief met 'n faktor van N, waar N die aantal integrasievlakke verteenwoordig, wat die sein-tot-ruisverhouding (SNR) onder beperkte ligtoestande verbeter.
Illustrasie van Beeldkwaliteit by Verskillende TDI-stadiums
Evolusie van TDI-tegnologie: Van CCD na agterverligte sCMOS
TDI-sensors is aanvanklik op CCD- of frontverligte CMOS-platforms gebou, maar beide argitekture het beperkings gehad wanneer dit op vinnige en lae-ligbeelding toegepas is.
TDI-CCD
Agterbeligte TDI-CCD-sensors kan kwantumdoeltreffendhede (QE) van byna 90% bereik. Hul seriële uitleesargitektuur beperk egter beeldsnelheid—lyntempo's bly tipies onder 100 kHz, met 2K-resolusiesensors wat teen ongeveer 50 kHz werk.
Voorverligte TDI-CMOS
Voorverligte TDI-CMOS-sensors bied vinniger uitleesspoed, met 8K-resolusie-lyntempo's wat tot 400 kHz bereik. Strukturele faktore beperk egter hul QE, veral in die korter golflengtebereik, en hou dit dikwels onder 60%.
'n Merkwaardige vooruitgang het in 2020 gekom met die vrystelling van Tucsen seDhyana 9KTDI sCMOS-kamera, 'n agterbeligte TDI-sCMOS-kamera. Dit dui op 'n beduidende sprong in die kombinasie van hoë sensitiwiteit met hoëspoed-TDI-prestasie:
-
Kwantumdoeltreffendheid: 82% piek QE—ongeveer 40% hoër as konvensionele voorverligte TDI-CMOS-sensors, wat dit ideaal maak vir beeldvorming in lae lig.
-
Lyntempo: 510 kHz teen 9K-resolusie, wat neerkom op 'n data-deurset van 4.59 gigapixels per sekonde.
Hierdie tegnologie is die eerste keer toegepas in hoë-deurset fluoresensie-skandering, waar die kamera 'n 2-gigapixel-beeld van 'n 30 mm × 17 mm fluoreserende monster in 10.1 sekondes onder geoptimaliseerde stelseltoestande vasgelê het, wat aansienlike winste in beeldsnelheid en detailgetrouheid teenoor konvensionele area-skanderingstelsels toon.
BeeldDhyana 9KTDI met Zaber MVR gemotoriseerde verhoog
Doelwit10X Verkrygingstyd: 10.1s Blootstellingstyd: 3.6ms
Beeldgrootte: 30mm x 17mm 58,000 x 34,160 pixels
Belangrike voordele van TDI-tegnologie
Hoë Sensitiwiteit
TDI-sensors versamel seine oor veelvuldige blootstellings, wat die werkverrigting in lae lig verbeter. Met agterverligte TDI-sCMOS-sensors is kwantumdoeltreffendheid van bo 80% haalbaar, wat veeleisende take soos fluoresensiebeelding en donkerveldinspeksie ondersteun.
Hoëspoed-prestasie
TDI-sensors is ontwerp vir hoë-deurset-beeldvorming, wat vinnig bewegende voorwerpe met uitstekende helderheid vasvang. Deur die pixellesing met voorwerpbeweging te sinchroniseer, elimineer TDI bewegingsonscherpte feitlik en ondersteun dit vervoerbandgebaseerde inspeksie, intydse skandering en ander hoë-deurset-scenario's.
Verbeterde sein-tot-ruisverhouding (SNR)
Deur seine oor verskeie stadiums te integreer, kan TDI-sensors hoër kwaliteit beelde met minder beligting produseer, wat fotobleikrisiko's in biologiese monsters verminder en termiese spanning in sensitiewe materiale tot die minimum beperk.
Verminderde vatbaarheid vir omgewingsinterferensie
Anders as area-skanderingsstelsels, word TDI-sensors minder beïnvloed deur omgewingslig of weerkaatsings as gevolg van hul gesinchroniseerde lyn-vir-lyn blootstelling, wat hulle meer robuust maak in komplekse industriële omgewings.
Toepassingsvoorbeeld: Waferinspeksie
In die halfgeleiersektor is area-skand sCMOS-kameras algemeen gebruik vir lae-lig-opsporing as gevolg van hul spoed en sensitiwiteit. Hierdie stelsels kan egter nadele hê:
-
Beperkte sigveld: Verskeie rame moet aanmekaar gestik word, wat lei tot tydrowende prosesse.
-
Stadiger skandering: Elke skandering vereis dat daar gewag word totdat die verhoog tot rus kom voordat die volgende beeld geneem word.
-
Steek-artefakte: Beeldgapings en teenstrydighede beïnvloed skanderingskwaliteit.
TDI-beelding help om hierdie uitdagings aan te spreek:
-
Deurlopende skandering: TDI ondersteun groot, ononderbroke skanderings sonder die behoefte aan raamwerk.
-
Vinniger Verkryging: Hoë lynspoed (tot 1 MHz) elimineer vertragings tussen opnames.
-
Verbeterde Beelduniformiteit: TDI se lynskanderingsmetode verminder perspektiefvervorming en verseker geometriese akkuraatheid oor die hele skandering.
TDI VS Area-skandering
IllustrasieTDI maak 'n meer deurlopende en gladde verkrygingsproses moontlik
Die Tucsen se Gemini 8KTDI sCMOS-kamera was effektief in diep ultraviolet-waferinspeksie. Volgens Tucsen se interne toetsing behaal die kamera 63.9% QE teen 266 nm en handhaaf die temperatuurstabiliteit van die skyfie teen 0°C oor langdurige gebruik – belangrik vir UV-sensitiewe toepassings.
Uitbreiding van gebruik: Van gespesialiseerde beeldvorming tot stelselintegrasie
TDI is nie meer beperk tot nis-toepassings of maatstaftoetsing nie. Die fokus het verskuif na praktiese integrasie in industriële stelsels.
Tucsen se Gemini TDI-reeks bied twee tipes oplossings:
1. VlagskipmodelleOntwerp vir gevorderde gebruiksgevalle soos front-end wafer inspeksie en UV-defekte opsporing. Hierdie modelle prioritiseer hoë sensitiwiteit, stabiliteit en deurset.
2. Kompakte VarianteKleiner, lugverkoel en met laer kragverbruik – meer geskik vir ingebedde stelsels. Hierdie modelle sluit CXP (CoaXPress) hoëspoed-koppelvlakke in vir vaartbelynde integrasie.
Van hoë-deurset beelding in lewenswetenskappe tot presisie halfgeleierinspeksie, speel agterverligte TDI-sCMOS 'n toenemend belangrike rol in die verbetering van beeldwerkvloei.
Gereelde vrae
V1: Hoe werk TDI?
TDI sinchroniseer ladingoordrag oor pixelrye met die beweging van die voorwerp. Soos die voorwerp beweeg, versamel elke ry 'n ander blootstelling, wat sensitiwiteit verhoog, veral in lae-lig- en hoëspoedtoepassings.
V2: Waar kan TDI-tegnologie gebruik word?
TDI is ideaal vir halfgeleierinspeksie, fluoresensie-skandering, PCB-inspeksie en ander hoë-resolusie, hoëspoed-beeldtoepassings waar bewegingsonscherpte en lae beligting kommerwekkend is.
V3: Wat moet ek oorweeg wanneer ek 'n TDI-kamera vir industriële toepassings kies?
Wanneer 'n TDI-kamera gekies word, sluit belangrike faktore lyntempo, kwantumdoeltreffendheid, resolusie, spektrale reaksie (veral vir UV- of NIR-toepassings) en termiese stabiliteit in.
Vir 'n gedetailleerde verduideliking oor hoe om lynkoers te bereken, verwys na ons artikel:
TDI-reeks – Hoe om die lynfrekwensie van die kamera te bereken
Tucsen Photonics Co., Ltd. Alle regte voorbehou. Wanneer u aanhaal, erken asseblief die bron:www.tucsen.com
