25/07/29Á sviði háafköstamyndgreiningar með lífljómun og iðnaðarlegrar hraðgreiningar við lágt ljós hefur það lengi verið flöskuháls sem takmarkar tækniframfarir að ná sem bestum jafnvægi milli myndgreiningarhraða og næmis. Hefðbundnar línulegar eða flatarmyndgreiningarlausnir standa oft frammi fyrir erfiðum málamiðlunum, sem gerir það krefjandi að viðhalda bæði skilvirkni greiningar og afköstum kerfisins. Fyrir vikið hefur uppfærsla í iðnaði verið verulega takmörkuð.
Innleiðing baklýstrar TDI-sCMOS tækni er farin að takast á við þessar takmarkanir. Þessi nýstárlega tækni tekur ekki aðeins á eðlisfræðilegum takmörkunum hraðmyndgreiningar við litla birtu heldur víkkar einnig notkun hennar út fyrir lífvísindi og inn í háþróaða iðnaðargeirana eins og skoðun á hálfleiðurum og nákvæmniframleiðslu. Með þessari þróun er TDI-sCMOS að verða sífellt mikilvægari í nútíma iðnaðarmyndgreiningarforritum.
Þessi grein lýsir meginreglum TDI myndgreiningar, fylgist með þróun hennar og fjallar um vaxandi hlutverk hennar í iðnaðarkerfum.
Að skilja meginreglur TDI: Byltingarkennd þróun í kraftmikilli myndgreiningu
Tímaseinkunarsamþætting (TDI) er myndöflunartækni byggð á línuskönnunarreglunni sem býður upp á tvo mikilvæga tæknilega eiginleika:
Samstillt kraftmikil öflun
Ólíkt hefðbundnum svæðismyndavélum sem starfa með „stöðvunar-myndatöku-hreyfingu“ hringrás, þá sýna TDI-skynjarar myndirnar stöðugt á meðan þær eru á hreyfingu. Þegar sýnið hreyfist yfir sjónsviðið samstillir TDI-skynjarinn hreyfingu pixladálkanna við hraða hlutarins. Þessi samstilling gerir kleift að taka samfellda lýsingu og safna kraftmikilli hleðslu á sama hlut með tímanum, sem gerir kleift að taka skilvirka myndgreiningu jafnvel við mikinn hraða.
Sýnikennsla í TDI myndgreiningu: Samræmd sýnishreyfing og hleðslusamþætting
Uppsöfnun gjaldsléns
Hver pixlasúla breytir innkomandi ljósi í rafhleðslu, sem síðan er unnin í gegnum mörg úrtökustig. Þetta samfellda uppsöfnunarferli eykur veikt merki um þáttinn N, þar sem N táknar fjölda samþættingarstiga, sem bætir merkis-til-hávaðahlutfallið (SNR) við takmarkaðar birtuskilyrði.
Myndskreyting á myndgæðum á mismunandi TDI-stigum
Þróun TDI-tækni: Frá CCD til baklýsts sCMOS
TDI-skynjarar voru upphaflega smíðaðir á CCD- eða framlýstum CMOS-pöllum, en báðar arkitektúrarnir höfðu takmarkanir þegar þeir voru notaðir við hraðvirka myndgreiningu og myndgreiningu í lítilli birtu.
TDI-CCD
Baklýstir TDI-CCD skynjarar geta náð skammtafræðilegri skilvirkni (QE) sem er nærri 90%. Hins vegar takmarkar raðlestrararkitektúr þeirra myndgreiningarhraða — línuhraði er yfirleitt undir 100 kHz, en skynjarar með 2K upplausn starfa við um 50 kHz.
Framlýst TDI-CMOS
Framlýstir TDI-CMOS skynjarar bjóða upp á hraðari lestrarhraða, með 8K upplausn allt að 400 kHz línuhraða. Hins vegar takmarka byggingarþættir magngreiningar þeirra, sérstaklega á styttra bylgjulengdarsviðinu, og halda því oft undir 60%.
Merkileg framþróun varð árið 2020 með útgáfu Tucsens.Dhyana 9KTDI sCMOS myndavél, baklýst TDI-sCMOS myndavél. Hún markar mikilvægt skref í að sameina mikla næmni og hraða TDI afköst:
-
Skammtanýtni: 82% hámarksskammtanýting — um það bil 40% hærri en hefðbundnir framlýstir TDI-CMOS skynjarar, sem gerir þá tilvalda fyrir myndatöku í lítilli birtu.
-
Línuhraði: 510 kHz við 9K upplausn, sem þýðir gagnaflutningsgetu upp á 4,59 gígapixla á sekúndu.
Þessi tækni var fyrst notuð í flúrljómunarskönnun með mikilli afköstum, þar sem myndavélin tók 2 gígapixla mynd af 30 mm × 17 mm flúrljómandi sýni á 10,1 sekúndu við bestu kerfisskilyrði, sem sýnir fram á verulegan ávinning í myndgreiningarhraða og nákvæmni smáatriða samanborið við hefðbundin svæðisskönnunarkerfi.
MyndDhyana 9KTDI með Zaber MVR vélknúnum sviði
Markmið10X Myndatökutími: 10,1 sekúndur Lýsingartími: 3,6 ms
Myndastærð30 mm x 17 mm 58.000 x 34.160 pixlar
Helstu kostir TDI-tækni
Mikil næmni
TDI-skynjarar safna merkjum yfir margar lýsingar, sem eykur afköst í lítilli birtu. Með baklýstum TDI-sCMOS-skynjurum er hægt að ná skammtafræðilegri skilvirkni yfir 80%, sem styður við krefjandi verkefni eins og flúrljómunarmyndgreiningu og skoðun á dökksviði.
Háhraðaafköst
TDI-skynjarar eru hannaðir fyrir myndgreiningu með mikilli afköstum og fanga hluti á hraðri hreyfingu með frábærri skýrleika. Með því að samstilla pixlaútlestur við hreyfingu hlutar útrýmir TDI nánast óskýrleika í hreyfingu og styður skoðun á færiböndum, rauntímaskönnun og aðrar aðstæður með mikilli afköstum.
Bætt hlutfall merkis og hávaða (SNR)
Með því að samþætta merki yfir mörg stig geta TDI skynjarar framleitt myndir af hærri gæðum með minni birtu, sem dregur úr hættu á ljósbleikingu í líffræðilegum sýnum og lágmarkar hitastreitu í viðkvæmum efnum.
Minnkuð næmi fyrir truflunum í umhverfinu
Ólíkt svæðisskannunarkerfum verða TDI-skynjarar minna fyrir áhrifum af umhverfisljósi eða endurspeglunum vegna samstilltrar línu-fyrir-línu útsetningar þeirra, sem gerir þá traustari í flóknu iðnaðarumhverfi.
Dæmi um notkun: Skoðun á skífum
Í hálfleiðaraiðnaðinum voru svæðisskannandi sCMOS myndavélar almennt notaðar til að greina lélegt ljós vegna hraða þeirra og næmni. Hins vegar geta þessi kerfi haft galla:
-
Takmarkað sjónsvið: Margar rammar þurfa að vera saumaðir saman, sem leiðir til tímafrekra ferla.
-
Hægari skönnun: Í hverri skönnun þarf að bíða eftir að sviðið hafi róast áður en næsta mynd er tekin.
-
Samskeytisgallar: Bil og ósamræmi í myndum hafa áhrif á gæði skönnunar.
TDI myndgreining hjálpar til við að takast á við þessar áskoranir:
-
Samfelld skönnun: TDI styður stórar, ótruflaðar skannanir án þess að þörf sé á rammasaumi.
-
Hraðari myndataka: Hár línuhraði (allt að 1 MHz) útrýma töfum milli myndatöku.
-
Bætt myndjöfnun: Línuskannunaraðferð TDI lágmarkar sjónarhornsröskun og tryggir rúmfræðilega nákvæmni í allri skönnuninni.
TDI VS svæðisskönnun
MyndskreytingTDI gerir kleift að öflunarferlinu verði samfelldara og greiðara
Gemini 8KTDI sCMOS myndavélin frá Tucsen hefur reynst áhrifarík við djúpa útfjólubláa geislun á skífum. Samkvæmt innri prófunum Tucsen nær myndavélin 63,9% QE við 266 nm og viðheldur stöðugleika í hitastigi flísarinnar við 0°C við langvarandi notkun - sem er mikilvægt fyrir UV-næm forrit.
Aukin notkun: Frá sérhæfðri myndgreiningu til kerfissamþættingar
TDI takmarkast ekki lengur við sérhæfð forrit eða viðmiðunarprófanir. Áherslan hefur færst yfir í hagnýta samþættingu við iðnaðarkerfi.
Gemini TDI serían frá Tucsen býður upp á tvær gerðir lausna:
1. FlaggskipslíkönHannað fyrir flókin notkunartilvik eins og skoðun á framhlið skífa og uppgötvun á útfjólubláum göllum. Þessar gerðir forgangsraða mikilli næmni, stöðugleika og afköstum.
2. Samþjappaðar útgáfurMinni, loftkæld og með minni orkunotkun — henta betur fyrir innbyggð kerfi. Þessar gerðir eru með CXP (CoaXPress) háhraðaviðmótum fyrir einfaldari samþættingu.
Frá háafköstum myndgreiningar í lífvísindum til nákvæmrar skoðunar á hálfleiðurum gegnir baklýst TDI-sCMOS sífellt mikilvægara hlutverki í að bæta myndgreiningarvinnuflæði.
Algengar spurningar
Spurning 1: Hvernig virkar TDI?
TDI samstillir hleðsluflutning milli pixlaröða við hreyfingu hlutarins. Þegar hluturinn hreyfist safnar hver röð nýrri lýsingu, sem eykur næmni, sérstaklega í forritum með litla birtu og miklum hraða.
Spurning 2: Hvar er hægt að nota TDI-tækni?
TDI er tilvalið fyrir skoðun á hálfleiðurum, flúrljómunarskönnun, skoðun á prentplötum og aðrar hágæða og hraðvirkar myndgreiningarforrit þar sem hreyfingarþoka og lítil lýsing eru áhyggjuefni.
Spurning 3: Hvað ætti ég að hafa í huga þegar ég vel TDI myndavél fyrir iðnaðarnotkun?
Þegar TDI myndavél er valin eru mikilvægir þættir meðal annars línuhraði, skammtavirkni, upplausn, litrófssvörun (sérstaklega fyrir útfjólubláa eða NIR notkun) og hitastöðugleiki.
Fyrir ítarlegri útskýringu á því hvernig á að reikna út línuhlutfall, vísið til greinarinnar okkar:
TDI serían – Hvernig á að reikna út línutíðni myndavélarinnar
Tucsen Photonics Co., Ltd. Allur réttur áskilinn. Vinsamlegast getið heimildar þegar vitnað er í:www.tucsen.com
