25/07/29In i campi di l'imaghjini à bioluminescenza à altu rendimentu è di a rilevazione industriale à alta velocità in poca luce, ottene l'equilibriu ottimale trà a velocità di l'imaghjini è a sensibilità hè statu dapoi longu un collu di buttiglia principale chì limita u prugressu tecnologicu. E suluzioni tradiziunali di imaghjini lineari o à matrice d'area spessu si trovanu di fronte à compromessi difficili, rendendu difficiule u mantenimentu sia di l'efficienza di rilevazione sia di e prestazioni di u sistema. Di cunsiguenza, l'aghjurnamenti industriali sò stati significativamente limitati.
L'introduzione di a tecnulugia TDI-sCMOS retroilluminata principia à risolve queste limitazioni. Sta tecnulugia innovativa ùn solu affronta e limitazioni fisiche di l'imaghjini à alta velocità in cundizioni di poca luce, ma estende ancu e so applicazioni oltre e scienze di a vita in settori industriali avanzati cum'è l'ispezione di semiconduttori è a fabricazione di precisione. Cù questi sviluppi, TDI-sCMOS diventa sempre più pertinente in l'applicazioni muderne di imaghjini industriale.
Questu articulu descrive i principii fundamentali daretu à l'imaghjini TDI, seguita a so evoluzione è discute u so rolu crescente in i sistemi industriali.
Capisce i Principii di TDI: Una Svolta in l'Imaging Dinamicu
L'integrazione di ritardu di tempu (TDI) hè una tecnulugia d'acquisizione d'imagine basata annantu à u principiu di scansione lineare chì offre duie caratteristiche tecniche significative:
Acquisizione Dinamica Sincrona
À u cuntrariu di e camere tradiziunali chì operanu cù un ciclu "stop-shot-move", i sensori TDI esponenu continuamente l'imagine mentre sò in muvimentu. Mentre u campione si move in u campu visuale, u sensore TDI sincronizza u muvimentu di e colonne di pixel cù a velocità di l'ughjettu. Questa sincronizazione permette una esposizione cuntinua è l'accumulazione dinamica di carica di u listessu ughjettu in u tempu, permettendu una imaging efficiente ancu à alta velocità.
Dimustrazione d'imaghjini TDI: Muvimentu coordinatu di u campione è integrazione di carica
Accumulazione di u Dominiu di Carica
Ogni colonna di pixel cunverte a luce entrante in carica elettrica, chì hè poi trattata attraversu parechje tappe di lettura di campionamentu. Stu prucessu di accumulazione cuntinua migliora efficacemente u signale debule da un fattore di N, induve N rapprisenta u numeru di livelli d'integrazione, migliurendu u rapportu segnale-rumore (SNR) in cundizioni di illuminazione limitata.
Illustrazione di a qualità di l'imagine in diverse fasi TDI
Evoluzione di a tecnulugia TDI: da CCD à sCMOS retroilluminatu
I sensori TDI sò stati inizialmente custruiti nantu à piattaforme CCD o CMOS illuminate frontalmente, ma entrambe l'architetture avianu limitazioni quandu applicate à l'imaghjini veloci è in poca luce.
TDI-CCD
I sensori TDI-CCD retroilluminati ponu ottene efficienze quantiche (QE) vicine à u 90%. Tuttavia, a so architettura di lettura seriale limita a velocità di imaging: e velocità di linea restanu tipicamente inferiori à 100 kHz, cù sensori di risoluzione 2K chì operanu à circa 50 kHz.
TDI-CMOS illuminatu frontalmente
I sensori TDI-CMOS illuminati frontalmente offrenu velocità di lettura più elevate, cù velocità di linea di risoluzione 8K chì righjunghjenu finu à 400 kHz. Tuttavia, i fattori strutturali limitanu u so QE, in particulare in a gamma di lunghezze d'onda più corte, mantenendulu spessu sottu à u 60%.
Un avanzamentu nutèvule hè ghjuntu in u 2020 cù a liberazione di Tucsen's.Camera Dhyana 9KTDI sCMOS, una camera TDI-sCMOS retroilluminata. Marca un passu significativu in a cumbinazione di l'alta sensibilità cù e prestazioni TDI à alta velocità:
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Efficienza quantica: 82% di QE di piccu - circa 40% più altu ch'è i sensori TDI-CMOS cunvinziunali illuminati frontalmente, ciò chì u rende ideale per l'imaghjini in cundizioni di poca luce.
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Frequenza di linea: 510 kHz à una risoluzione di 9K, chì si traduce in un throughput di dati di 4,59 gigapixel per seconda.
Sta tecnulugia hè stata applicata per a prima volta in a scansione di fluorescenza à altu rendimentu, induve a camera hà catturatu una maghjina di 2 gigapixel di un campione fluorescente di 30 mm × 17 mm in 10,1 secondi in cundizioni di sistema ottimizzate, dimustrendu guadagni sustanziali in a velocità di imaging è a fedeltà di i dettagli rispetto à i sistemi convenzionali di scansione di area.
ImagineDhyana 9KTDI cù u palcuscenicu motorizatu Zaber MVR
Obiettivu10X Tempu d'acquisizione: 10,1 s Tempu d'esposizione: 3,6 ms
Dimensione di l'imagine30 mm x 17 mm 58.000 x 34.160 pixel
Vantaghji chjave di a tecnulugia TDI
Alta Sensibilità
I sensori TDI accumulanu signali annantu à parechje esposizioni, migliurendu e prestazioni in poca luce. Cù i sensori TDI-sCMOS retroilluminati, hè pussibule ottene un'efficienza quantica superiore à l'80%, chì supporta compiti esigenti cum'è l'imaghjini di fluorescenza è l'ispezione in campu scuru.
Prestazioni à alta velocità
I sensori TDI sò cuncepiti per l'imaghjini à altu rendimentu, catturendu oggetti in muvimentu rapidu cù una chiarezza eccellente. Sincronizendu a lettura di i pixel cù u muvimentu di l'ughjettu, TDI elimina virtualmente a sfocatura di u muvimentu è supporta l'ispezione basata nantu à u trasportatore, a scansione in tempu reale è altri scenarii à altu rendimentu.
Rapportu Signale-Rumore (SNR) Migliuratu
Integrandu i signali in parechje tappe, i sensori TDI ponu pruduce immagini di qualità superiore cù menu illuminazione, riducendu i risichi di fotosbiancamentu in i campioni biologichi è minimizendu u stress termicu in i materiali sensibili.
Suscettibilità ridotta à l'interferenza ambientale
À u cuntrariu di i sistemi di scansione di zona, i sensori TDI sò menu affettati da a luce ambientale o da i riflessi per via di a so esposizione sincronizata linea per linea, ciò chì li rende più robusti in ambienti industriali cumplessi.
Esempiu d'applicazione: Ispezione di wafer
In u settore di i semiconduttori, e camere sCMOS à scansione di area eranu cumunemente aduprate per a rilevazione di poca luce per via di a so velocità è sensibilità. Tuttavia, sti sistemi ponu avè svantaghji:
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Campu di vista limitatu: Parechje cornici devenu esse cucite inseme, ciò chì risulta in prucessi chì piglianu tempu.
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Scansione più lenta: Ogni scansione richiede l'attesa chì a tappa si stabilizzi prima di catturà a prossima maghjina.
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Artefatti di cucitura: I spazii vuoti è l'incongruenze di l'imagine affettanu a qualità di a scansione.
L'imaghjini TDI aiuta à risolve questi sfidi:
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Scansione cuntinua: TDI supporta scansioni grandi è senza interruzioni senza a necessità di cucitura di fotogrammi.
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Acquisizione più rapida: L'alte velocità di linea (finu à 1 MHz) eliminanu i ritardi trà e catture.
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Uniformità di l'imagine migliorata: u metudu di scansione lineare di TDI minimizza a distorsione di a perspettiva è assicura a precisione geometrica in tutta a scansione.
TDI VS Scansione di Zona
IllustrazioneTDI permette un prucessu d'acquisizione più cuntinuu è fluidu
A camera Gemini 8KTDI sCMOS di Tucsen hè stata efficace in l'ispezione di wafer ultravioletti profondi. Sicondu i testi interni di Tucsen, a camera righjunghje un QE di 63,9% à 266 nm è mantene a stabilità di a temperatura di u chip à 0 ° C per un usu prolongatu, impurtante per l'applicazioni sensibili à i raggi UV.
Usu in espansione: da l'imaghjini specializate à l'integrazione di sistemi
L'TDI ùn hè più limitatu à applicazioni di nicchia o à testi di benchmark. L'attenzione s'hè spostata versu l'integrazione pratica in i sistemi industriali.
A serie Gemini TDI di Tucsen offre dui tipi di suluzioni:
1. Modelli AmmiragliiCuncepitu per casi d'usu avanzati cum'è l'ispezione di wafer front-end è a rilevazione di difetti UV. Questi mudelli priorizanu alta sensibilità, stabilità è rendimentu.
2. Varianti CompattePiù chjuchi, raffreddati à aria è di bassa putenza - più adatti per i sistemi integrati. Questi mudelli includenu interfacce CXP (CoaXPress) à alta velocità per una integrazione simplificata.
Da l'imaghjini à altu rendimentu in e scienze di a vita à l'ispezione di semiconduttori di precisione, u TDI-sCMOS retroilluminatu ghjoca un rolu sempre più impurtante in u miglioramentu di i flussi di travagliu d'imaghjini.
FAQ
Q1: Cumu funziona u TDI?
U TDI sincronizza u trasferimentu di carica trà e file di pixel cù u muvimentu di l'ughjettu. Mentre l'ughjettu si move, ogni fila accumula un'altra esposizione, aumentendu a sensibilità, in particulare in applicazioni cù poca luce è alta velocità.
Q2: Induve si pò aduprà a tecnulugia TDI?
U TDI hè ideale per l'ispezione di semiconduttori, a scansione di fluorescenza, l'ispezione di PCB è altre applicazioni di imaging à alta risoluzione è à alta velocità induve a sfocatura di u muvimentu è a bassa illuminazione sò preoccupazioni.
D3: Chì devu cunsiderà quandu scegliu una camera TDI per applicazioni industriali?
Quandu si sceglie una camera TDI, i fattori impurtanti includenu a velocità di linea, l'efficienza quantica, a risoluzione, a risposta spettrale (in particulare per l'applicazioni UV o NIR) è a stabilità termica.
Per una spiegazione dettagliata di cumu calculà a tarifa di linea, riferitevi à u nostru articulu:
Serie TDI - Cumu calculà a frequenza di linea di a camera
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