૨૫/૦૭/૨૯બાયોલ્યુમિનેસેન્સ હાઇ-થ્રુપુટ ઇમેજિંગ અને ઔદ્યોગિક હાઇ-સ્પીડ લો-લાઇટ ડિટેક્શનના ક્ષેત્રોમાં, ઇમેજિંગ સ્પીડ અને સેન્સિટિવિટી વચ્ચે શ્રેષ્ઠ સંતુલન પ્રાપ્ત કરવું એ લાંબા સમયથી તકનીકી પ્રગતિને મર્યાદિત કરતી મુખ્ય અવરોધ રહી છે. પરંપરાગત રેખીય અથવા ક્ષેત્રીય એરે ઇમેજિંગ સોલ્યુશન્સ ઘણીવાર મુશ્કેલ ટ્રેડ-ઓફનો સામનો કરે છે, જે શોધ કાર્યક્ષમતા અને સિસ્ટમ કામગીરી બંનેને જાળવવાનું પડકારજનક બનાવે છે. પરિણામે, ઔદ્યોગિક અપગ્રેડ નોંધપાત્ર રીતે મર્યાદિત થયા છે.
બેક-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-sCMOS ટેકનોલોજીનો પરિચય આ મર્યાદાઓને દૂર કરવા લાગ્યો છે. આ નવીન ટેકનોલોજી માત્ર ઓછી પ્રકાશની સ્થિતિમાં હાઇ-સ્પીડ ઇમેજિંગની ભૌતિક મર્યાદાઓને જ સંબોધતી નથી, પરંતુ જીવન વિજ્ઞાનની બહાર સેમિકન્ડક્ટર નિરીક્ષણ અને ચોકસાઇ ઉત્પાદન જેવા અદ્યતન ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં પણ તેના ઉપયોગોને વિસ્તૃત કરે છે. આ વિકાસ સાથે, TDI-sCMOS આધુનિક ઔદ્યોગિક ઇમેજિંગ એપ્લિકેશનોમાં વધુને વધુ સુસંગત બની રહ્યું છે.
આ લેખ TDI ઇમેજિંગ પાછળના મુખ્ય સિદ્ધાંતોની રૂપરેખા આપે છે, તેના ઉત્ક્રાંતિને ટ્રેક કરે છે અને ઔદ્યોગિક પ્રણાલીઓમાં તેની વધતી જતી ભૂમિકાની ચર્ચા કરે છે.
TDI ના સિદ્ધાંતોને સમજવું: ડાયનેમિક ઇમેજિંગમાં એક સફળતા
ટાઈમ ડિલે ઈન્ટીગ્રેશન (TDI) એ લાઈન-સ્કેનિંગ સિદ્ધાંત પર આધારિત ઈમેજ એક્વિઝિશન ટેકનોલોજી છે જે બે મહત્વપૂર્ણ ટેકનિકલ સુવિધાઓ પ્રદાન કરે છે:
સિંક્રનસ ડાયનેમિક એક્વિઝિશન
"સ્ટોપ-શોટ-મૂવ" ચક્ર પર કાર્યરત પરંપરાગત એરિયા કેમેરાથી વિપરીત, TDI સેન્સર ગતિમાં હોય ત્યારે છબીઓને સતત પ્રદર્શિત કરે છે. જેમ જેમ નમૂના દૃશ્ય ક્ષેત્રમાં ફરે છે, TDI સેન્સર પિક્સેલ કૉલમની ગતિને ઑબ્જેક્ટની ગતિ સાથે સિંક્રનાઇઝ કરે છે. આ સિંક્રનાઇઝેશન સમય જતાં સમાન ઑબ્જેક્ટના સતત એક્સપોઝર અને ગતિશીલ ચાર્જ સંચયને સક્ષમ કરે છે, જે ઉચ્ચ ઝડપે પણ કાર્યક્ષમ ઇમેજિંગને મંજૂરી આપે છે.
TDI ઇમેજિંગ પ્રદર્શન: સંકલિત નમૂના ચળવળ અને ચાર્જ એકીકરણ
ચાર્જ ડોમેન સંચય
દરેક પિક્સેલ કોલમ આવનારા પ્રકાશને વિદ્યુત ચાર્જમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે પછી બહુવિધ નમૂના વાંચન તબક્કાઓ દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. આ સતત સંચય પ્રક્રિયા N ના પરિબળ દ્વારા નબળા સિગ્નલને અસરકારક રીતે વધારે છે, જ્યાં N એકીકરણ સ્તરોની સંખ્યાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, મર્યાદિત પ્રકાશ પરિસ્થિતિઓમાં સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયો (SNR) માં સુધારો કરે છે.
વિવિધ TDI તબક્કાઓ પર છબી ગુણવત્તાનું ચિત્રણ
TDI ટેકનોલોજીનો વિકાસ: CCD થી બેક-ઇલ્યુમિનેટેડ sCMOS સુધી
TDI સેન્સર શરૂઆતમાં CCD અથવા ફ્રન્ટ-ઇલ્યુમિનેટેડ CMOS પ્લેટફોર્મ પર બનાવવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ ઝડપી અને ઓછા પ્રકાશવાળા ઇમેજિંગ પર લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે બંને આર્કિટેક્ચરમાં મર્યાદાઓ હતી.
ટીડીઆઈ-સીસીડી
બેક-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-CCD સેન્સર 90% ની નજીક ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા (QE) પ્રાપ્ત કરી શકે છે. જો કે, તેમનું સીરીયલ રીડઆઉટ આર્કિટેક્ચર ઇમેજિંગ સ્પીડને પ્રતિબંધિત કરે છે - લાઇન રેટ સામાન્ય રીતે 100 kHz થી નીચે રહે છે, જેમાં 2K-રિઝોલ્યુશન સેન્સર લગભગ 50 kHz પર કાર્યરત હોય છે.
ફ્રન્ટ-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-CMOS
ફ્રન્ટ-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-CMOS સેન્સર્સ ઝડપી રીડઆઉટ સ્પીડ પ્રદાન કરે છે, જેમાં 8K-રિઝોલ્યુશન લાઇન રેટ 400 kHz સુધી પહોંચે છે. જો કે, માળખાકીય પરિબળો તેમના QE ને મર્યાદિત કરે છે, ખાસ કરીને ટૂંકી તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં, ઘણીવાર તેને 60% થી નીચે રાખે છે.
2020 માં ટક્સેનના પ્રકાશન સાથે એક નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈધ્યાન 9KTDI sCMOS કેમેરા, બેક-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-sCMOS કેમેરા. તે હાઇ-સ્પીડ TDI પ્રદર્શન સાથે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતાને જોડવામાં એક મહત્વપૂર્ણ છલાંગ દર્શાવે છે:
-
ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા: 82% પીક QE—પરંપરાગત ફ્રન્ટ-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-CMOS સેન્સર્સ કરતાં લગભગ 40% વધારે, જે તેને ઓછા પ્રકાશમાં ઇમેજિંગ માટે આદર્શ બનાવે છે.
-
લાઇન રેટ: 9K રિઝોલ્યુશન પર 510 kHz, જે પ્રતિ સેકન્ડ 4.59 ગીગાપિક્સેલના ડેટા થ્રુપુટમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
આ ટેકનોલોજી સૌપ્રથમ હાઇ-થ્રુપુટ ફ્લોરોસેન્સ સ્કેનીંગમાં લાગુ કરવામાં આવી હતી, જ્યાં કેમેરાએ ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ સિસ્ટમ પરિસ્થિતિઓમાં 10.1 સેકન્ડમાં 30 મીમી × 17 મીમી ફ્લોરોસેન્ટ નમૂનાની 2-ગીગાપિક્સેલ છબી કેપ્ચર કરી હતી, જે પરંપરાગત એરિયા-સ્કેન સિસ્ટમ્સ કરતાં ઇમેજિંગ ગતિ અને વિગતવાર વફાદારીમાં નોંધપાત્ર લાભ દર્શાવે છે.
છબી: ધ્યાન 9KTDI ઝાબેર MVR મોટરાઇઝ્ડ સ્ટેજ સાથે
ઉદ્દેશ્ય: ૧૦X સંપાદન સમય: ૧૦.૧ સેકંડ એક્સપોઝર સમય: ૩.૬ મિલીસેકંડ
છબીનું કદ: ૩૦ મીમી x ૧૭ મીમી ૫૮,૦૦૦ x ૩૪,૧૬૦ પિક્સેલ્સ
TDI ટેકનોલોજીના મુખ્ય ફાયદા
ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા
TDI સેન્સર બહુવિધ એક્સપોઝર પર સિગ્નલો એકઠા કરે છે, ઓછા પ્રકાશમાં કામગીરીમાં વધારો કરે છે. બેક-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-sCMOS સેન્સર સાથે, 80% થી વધુ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જે ફ્લોરોસેન્સ ઇમેજિંગ અને ડાર્ક-ફિલ્ડ નિરીક્ષણ જેવા મુશ્કેલ કાર્યોને સમર્થન આપે છે.
હાઇ-સ્પીડ પર્ફોર્મન્સ
TDI સેન્સર્સ હાઇ-થ્રુપુટ ઇમેજિંગ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે, જે ઉત્તમ સ્પષ્ટતા સાથે ઝડપી ગતિશીલ વસ્તુઓને કેપ્ચર કરે છે. પિક્સેલ રીડઆઉટને ઑબ્જેક્ટ ગતિ સાથે સિંક્રનાઇઝ કરીને, TDI વર્ચ્યુઅલ રીતે ગતિ ઝાંખપને દૂર કરે છે અને કન્વેયર-આધારિત નિરીક્ષણ, રીઅલ-ટાઇમ સ્કેનિંગ અને અન્ય હાઇ-થ્રુપુટ દૃશ્યોને સપોર્ટ કરે છે.
સુધારેલ સિગ્નલ-ટુ-નોઈઝ રેશિયો (SNR)
બહુવિધ તબક્કાઓમાં સિગ્નલોને એકીકૃત કરીને, TDI સેન્સર ઓછી રોશની સાથે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી છબીઓ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જૈવિક નમૂનાઓમાં ફોટોબ્લીચિંગના જોખમો ઘટાડી શકે છે અને સંવેદનશીલ સામગ્રીમાં થર્મલ તણાવ ઘટાડી શકે છે.
આસપાસના હસ્તક્ષેપ પ્રત્યે સંવેદનશીલતામાં ઘટાડો
એરિયા-સ્કેન સિસ્ટમ્સથી વિપરીત, TDI સેન્સર્સ તેમના સિંક્રનાઇઝ્ડ લાઇન-બાય-લાઇન એક્સપોઝરને કારણે આસપાસના પ્રકાશ અથવા પ્રતિબિંબથી ઓછી પ્રભાવિત થાય છે, જે તેમને જટિલ ઔદ્યોગિક વાતાવરણમાં વધુ મજબૂત બનાવે છે.
એપ્લિકેશન ઉદાહરણ: વેફર નિરીક્ષણ
સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્રમાં, એરિયા-સ્કેન sCMOS કેમેરાનો ઉપયોગ તેમની ગતિ અને સંવેદનશીલતાને કારણે ઓછા પ્રકાશમાં શોધ માટે સામાન્ય રીતે થતો હતો. જો કે, આ સિસ્ટમોમાં ખામીઓ હોઈ શકે છે:
-
મર્યાદિત દૃશ્ય ક્ષેત્ર: બહુવિધ ફ્રેમ્સને એકસાથે જોડવાની જરૂર છે, જેના પરિણામે પ્રક્રિયાઓમાં સમય લાગે છે.
-
ધીમું સ્કેનિંગ: દરેક સ્કેનમાં આગામી છબી કેપ્ચર કરતા પહેલા સ્ટેજ સ્થિર થાય ત્યાં સુધી રાહ જોવી પડે છે.
-
કલાકૃતિઓનું જોડાણ: છબીમાં ગાબડા અને અસંગતતાઓ સ્કેન ગુણવત્તાને અસર કરે છે.
TDI ઇમેજિંગ આ પડકારોનો સામનો કરવામાં મદદ કરે છે:
-
સતત સ્કેનિંગ: TDI ફ્રેમ સ્ટીચિંગની જરૂર વગર મોટા, અવિરત સ્કેનને સપોર્ટ કરે છે.
-
ઝડપી સંપાદન: ઊંચા લાઇન રેટ (1 MHz સુધી) કેપ્ચર વચ્ચેના વિલંબને દૂર કરે છે.
-
સુધારેલ છબી એકરૂપતા: TDI ની લાઇન-સ્કેન પદ્ધતિ પરિપ્રેક્ષ્ય વિકૃતિ ઘટાડે છે અને સમગ્ર સ્કેનમાં ભૌમિતિક ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરે છે.
TDI VS એરિયા સ્કેન
ચિત્ર: TDI વધુ સતત અને સરળ સંપાદન પ્રક્રિયાને સક્ષમ બનાવે છે.
ટક્સેનનો જેમિની 8KTDI sCMOS કેમેરા ડીપ અલ્ટ્રાવાયોલેટ વેફર નિરીક્ષણમાં અસરકારક રહ્યો છે. ટક્સેનના આંતરિક પરીક્ષણ મુજબ, કેમેરા 266 nm પર 63.9% QE પ્રાપ્ત કરે છે અને લાંબા સમય સુધી ઉપયોગ પર 0°C પર ચિપ તાપમાન સ્થિરતા જાળવી રાખે છે - જે UV-સંવેદનશીલ એપ્લિકેશનો માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
ઉપયોગનો વિસ્તાર: વિશિષ્ટ ઇમેજિંગથી સિસ્ટમ એકીકરણ સુધી
TDI હવે ફક્ત વિશિષ્ટ એપ્લિકેશનો અથવા બેન્ચમાર્ક પરીક્ષણ સુધી મર્યાદિત નથી. ધ્યાન ઔદ્યોગિક પ્રણાલીઓમાં વ્યવહારુ એકીકરણ તરફ વળ્યું છે.
ટક્સેનની જેમિની TDI શ્રેણી બે પ્રકારના ઉકેલો પ્રદાન કરે છે:
1. ફ્લેગશિપ મોડેલ્સ: ફ્રન્ટ-એન્ડ વેફર નિરીક્ષણ અને યુવી ખામી શોધ જેવા અદ્યતન ઉપયોગના કેસ માટે રચાયેલ છે. આ મોડેલો ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા, સ્થિરતા અને થ્રુપુટને પ્રાથમિકતા આપે છે.
2. કોમ્પેક્ટ વેરિઅન્ટ્સ: નાનું, એર-કૂલ્ડ અને ઓછું પાવર - એમ્બેડેડ સિસ્ટમ્સ માટે વધુ યોગ્ય. આ મોડેલોમાં સુવ્યવસ્થિત એકીકરણ માટે CXP (CoaXPress) હાઇ-સ્પીડ ઇન્ટરફેસનો સમાવેશ થાય છે.
જીવન વિજ્ઞાનમાં ઉચ્ચ-થ્રુપુટ ઇમેજિંગથી લઈને ચોકસાઇ સેમિકન્ડક્ટર નિરીક્ષણ સુધી, બેક-ઇલ્યુમિનેટેડ TDI-sCMOS ઇમેજિંગ વર્કફ્લોને વધારવામાં વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી રહ્યું છે.
પ્રશ્નો
પ્રશ્ન ૧: TDI કેવી રીતે કામ કરે છે?
TDI પિક્સેલ પંક્તિઓમાં ચાર્જ ટ્રાન્સફરને ઑબ્જેક્ટની ગતિ સાથે સિંક્રનાઇઝ કરે છે. જેમ જેમ ઑબ્જેક્ટ ફરે છે, તેમ તેમ દરેક પંક્તિ બીજા એક્સપોઝરનો સંગ્રહ કરે છે, જેનાથી સંવેદનશીલતા વધે છે, ખાસ કરીને ઓછા પ્રકાશ અને હાઇ-સ્પીડ એપ્લિકેશન્સમાં.
પ્રશ્ન ૨: TDI ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ ક્યાં થઈ શકે?
TDI સેમિકન્ડક્ટર નિરીક્ષણ, ફ્લોરોસેન્સ સ્કેનિંગ, PCB નિરીક્ષણ અને અન્ય ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન, ઉચ્ચ-સ્પીડ ઇમેજિંગ એપ્લિકેશનો માટે આદર્શ છે જ્યાં ગતિ ઝાંખપ અને ઓછી પ્રકાશ ચિંતાનો વિષય છે.
પ્રશ્ન ૩: ઔદ્યોગિક ઉપયોગો માટે TDI કેમેરા પસંદ કરતી વખતે મારે શું ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ?
TDI કેમેરા પસંદ કરતી વખતે, મહત્વપૂર્ણ પરિબળોમાં લાઇન રેટ, ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા, રિઝોલ્યુશન, સ્પેક્ટ્રલ પ્રતિભાવ (ખાસ કરીને UV અથવા NIR એપ્લિકેશન માટે), અને થર્મલ સ્થિરતાનો સમાવેશ થાય છે.
લાઇન રેટની ગણતરી કેવી રીતે કરવી તેની વિગતવાર સમજૂતી માટે, અમારા લેખનો સંદર્ભ લો:
TDI શ્રેણી - કેમેરાની લાઇન ફ્રીક્વન્સીની ગણતરી કેવી રીતે કરવી
ટક્સેન ફોટોનિક્સ કંપની લિમિટેડ. સર્વાધિકાર સુરક્ષિત. ટાંકતી વખતે, કૃપા કરીને સ્રોત સ્વીકારો:www.tucsen.com
