25/07/29ბიოლუმინესცენციის მაღალი გამტარუნარიანობის გამოსახულების და დაბალი განათების პირობებში სამრეწველო მაღალსიჩქარიანი გამოვლენის სფეროებში, გამოსახულების სიჩქარესა და მგრძნობელობას შორის ოპტიმალური ბალანსის მიღწევა დიდი ხანია ტექნოლოგიური პროგრესის შემზღუდავი ძირითადი შემაფერხებელი ფაქტორია. ტრადიციული ხაზოვანი ან არეალური მასივის გამოსახულების გადაწყვეტილებები ხშირად რთულ კომპრომისებს აწყდებიან, რაც ართულებს როგორც გამოვლენის ეფექტურობის, ასევე სისტემის მუშაობის შენარჩუნებას. შედეგად, სამრეწველო განახლებები მნიშვნელოვნად შეზღუდულია.
უკნიდან განათებით აღჭურვილი TDI-sCMOS ტექნოლოგიის დანერგვა ამ შეზღუდვების მოგვარებას იწყებს. ეს ინოვაციური ტექნოლოგია არა მხოლოდ დაბალი განათების პირობებში მაღალსიჩქარიანი გამოსახულების ფიზიკურ შეზღუდვებს აგვარებს, არამედ მის გამოყენებას სიცოცხლის შემსწავლელი მეცნიერებების მიღმაც აფართოებს და ისეთ მოწინავე სამრეწველო სექტორებში, როგორიცაა ნახევარგამტარების შემოწმება და ზუსტი წარმოება. ამ განვითარებით, TDI-sCMOS სულ უფრო აქტუალური ხდება თანამედროვე სამრეწველო გამოსახულების გამოყენებისას.
ეს სტატია ასახავს TDI ვიზუალიზაციის ძირითად პრინციპებს, აკვირდება მის ევოლუციას და განიხილავს მის მზარდ როლს სამრეწველო სისტემებში.
TDI-ის პრინციპების გააზრება: გარღვევა დინამიური ვიზუალიზაციის სფეროში
დროის შეფერხების ინტეგრაცია (TDI) არის გამოსახულების მიღების ტექნოლოგია, რომელიც დაფუძნებულია ხაზის სკანირების პრინციპზე და გთავაზობთ ორ მნიშვნელოვან ტექნიკურ მახასიათებელს:
სინქრონული დინამიური აკვიზიცია
ტრადიციული არეალის კამერებისგან განსხვავებით, რომლებიც „გაჩერება-კადრი-მოძრაობის“ ციკლით მუშაობენ, TDI სენსორები მოძრაობის დროსაც უწყვეტად იღებენ გამოსახულებებს. როდესაც ნიმუში მოძრაობს ხედვის არეალში, TDI სენსორი სინქრონიზებს პიქსელების სვეტების მოძრაობას ობიექტის სიჩქარესთან. ეს სინქრონიზაცია უზრუნველყოფს უწყვეტ ექსპოზიციას და იმავე ობიექტის დინამიურ მუხტის დაგროვებას დროთა განმავლობაში, რაც საშუალებას იძლევა ეფექტური გამოსახულების მისაღებად მაღალი სიჩქარითაც კი.
TDI ვიზუალიზაციის დემონსტრირება: კოორდინირებული ნიმუშის მოძრაობა და მუხტის ინტეგრაცია
დომენის დარიცხვა
პიქსელის თითოეული სვეტი შემომავალ სინათლეს ელექტრულ მუხტად გარდაქმნის, რომელიც შემდეგ დამუშავდება შერჩევის რამდენიმე ეტაპის მეშვეობით. ეს უწყვეტი დაგროვების პროცესი ეფექტურად აძლიერებს სუსტ სიგნალს N ფაქტორით, სადაც N წარმოადგენს ინტეგრაციის დონეების რაოდენობას, რაც აუმჯობესებს სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობას (SNR) შეზღუდული განათების პირობებში.
გამოსახულების ხარისხის ილუსტრაცია სხვადასხვა TDI ეტაპზე
TDI ტექნოლოგიის ევოლუცია: CCD-დან უკნიდან განათებულ sCMOS-მდე
TDI სენსორები თავდაპირველად CCD ან წინა განათებით CMOS პლატფორმებზე იყო აგებული, თუმცა ორივე არქიტექტურას შეზღუდვები ჰქონდა სწრაფი და დაბალი განათების პირობებში გამოსახულების მისაღებად.
TDI-CCD
უკუგანათებით აღჭურვილი TDI-CCD სენსორები 90%-მდე კვანტურ ეფექტურობას (QE) აღწევენ. თუმცა, მათი სერიული წაკითხვის არქიტექტურა ზღუდავს გამოსახულების მიღების სიჩქარეს — ხაზის სიხშირე, როგორც წესი, 100 კჰც-ზე დაბალი რჩება, ხოლო 2K გარჩევადობის სენსორები დაახლოებით 50 კჰც-ზე მუშაობენ.
წინა განათებით TDI-CMOS
წინა განათებით აღჭურვილი TDI-CMOS სენსორები უფრო სწრაფ წაკითხვის სიჩქარეს გვთავაზობენ, 8K გარჩევადობის ხაზის სიხშირე 400 კჰც-მდე აღწევს. თუმცა, სტრუქტურული ფაქტორები ზღუდავს მათ QE-ს, განსაკუთრებით მოკლე ტალღის სიგრძის დიაპაზონში, რაც ხშირად მას 60%-ზე დაბლა ტოვებს.
მნიშვნელოვანი წინსვლა 2020 წელს Tucsen's-ის გამოშვებით მოხდა.Dhyana 9KTDI sCMOS კამერა, უკნიდან განათებული TDI-sCMOS კამერა. ეს მნიშვნელოვანი ნაბიჯია მაღალი მგრძნობელობისა და მაღალსიჩქარიანი TDI მუშაობის შერწყმის კუთხით:
-
კვანტური ეფექტურობა: პიკური QE 82%-ით მეტი - დაახლოებით 40%-ით მეტი, ვიდრე ჩვეულებრივი წინა განათებით აღჭურვილი TDI-CMOS სენსორები, რაც მას იდეალურს ხდის დაბალი განათების პირობებში გამოსახულების მისაღებად.
-
ხაზის სიხშირე: 510 kHz 9K გარჩევადობით, რაც ნიშნავს მონაცემთა გამტარუნარიანობას 4.59 გიგაპიქსელი წამში.
ეს ტექნოლოგია პირველად მაღალი გამტარუნარიანობის ფლუორესცენციულ სკანირებაში გამოიყენეს, სადაც კამერამ ოპტიმიზებული სისტემის პირობებში 10.1 წამში გადაიღო 30 მმ × 17 მმ ფლუორესცენტული ნიმუშის 2 გიგაპიქსელიანი გამოსახულება, რითაც აჩვენა მნიშვნელოვანი ზრდა გამოსახულების გადაღების სიჩქარესა და დეტალების სიზუსტეში ტრადიციულ ფართობის სკანირების სისტემებთან შედარებით.
სურათიDhyana 9KTDI Zaber MVR მოტორიზებული სცენით
მიზანი: 10X გადაღების დრო: 10.1 წმ ექსპოზიციის დრო: 3.6 მილიწამი
სურათის ზომა: 30 მმ x 17 მმ 58,000 x 34,160 პიქსელი
TDI ტექნოლოგიის ძირითადი უპირატესობები
მაღალი მგრძნობელობა
TDI სენსორები აგროვებენ სიგნალებს მრავალჯერადი ექსპოზიციის დროს, რაც აუმჯობესებს დაბალი განათების პირობებში მუშაობას. უკნიდან განათებული TDI-sCMOS სენსორებით, მიიღწევა 80%-ზე მეტი კვანტური ეფექტურობა, რაც ხელს უწყობს ისეთ მომთხოვნ ამოცანებს, როგორიცაა ფლუორესცენტული გამოსახულება და ბნელი ველის დათვალიერება.
მაღალი სიჩქარის შესრულება
TDI სენსორები შექმნილია მაღალი გამტარუნარიანობის გამოსახულების მისაღებად, სწრაფად მოძრავი ობიექტების შესანიშნავი სიცხადით აღსაქმელად. პიქსელების წაკითხვის ობიექტის მოძრაობასთან სინქრონიზაციით, TDI პრაქტიკულად გამორიცხავს მოძრაობის დაბინდვას და მხარს უჭერს კონვეიერზე დაფუძნებულ შემოწმებას, რეალურ დროში სკანირებას და სხვა მაღალი გამტარუნარიანობის სცენარებს.
გაუმჯობესებული სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა (SNR)
სიგნალების მრავალ ეტაპზე ინტეგრირებით, TDI სენსორებს შეუძლიათ უფრო მაღალი ხარისხის სურათების მიღება ნაკლები განათებით, რაც ამცირებს ბიოლოგიურ ნიმუშებში ფოტოგათეთრების რისკებს და მინიმუმამდე ამცირებს თერმულ სტრესს მგრძნობიარე მასალებში.
გარემოს ჩარევისადმი შემცირებული მგრძნობელობა
ფართობის სკანირების სისტემებისგან განსხვავებით, TDI სენსორებზე ნაკლებად მოქმედებს გარემოს სინათლე ან არეკვლა სინქრონიზებული ხაზ-ხაზის ექსპოზიციის გამო, რაც მათ უფრო მდგრადს ხდის რთულ სამრეწველო გარემოში.
გამოყენების მაგალითი: ვაფლის ინსპექტირება
ნახევარგამტარების სექტორში, დაბალი განათების აღმოსაჩენად ფართო სკანირების sCMOS კამერები ფართოდ გამოიყენებოდა მათი სიჩქარისა და მგრძნობელობის გამო. თუმცა, ამ სისტემებს შეიძლება ჰქონდეთ ნაკლოვანებები:
-
შეზღუდული ხედვის არე: საჭიროა მრავალი კადრის ერთად შეკერვა, რაც დიდ დროს მოითხოვს.
-
უფრო ნელი სკანირება: თითოეული სკანირებისთვის საჭიროა დაელოდოთ ზედაპირის დაწყნარებას შემდეგი სურათის გადაღებამდე.
-
შეერთების არტეფაქტები: გამოსახულების ხარვეზები და შეუსაბამობები გავლენას ახდენს სკანირების ხარისხზე.
TDI ვიზუალიზაცია ხელს უწყობს შემდეგი გამოწვევების მოგვარებას:
-
უწყვეტი სკანირება: TDI მხარს უჭერს დიდ, შეუფერხებელ სკანირებას კადრების შეერთების გარეშე.
-
უფრო სწრაფი მიღება: მაღალი ხაზის სიჩქარე (1 MHz-მდე) გამორიცხავს შეფერხებებს მიღებას შორის.
-
გაუმჯობესებული გამოსახულების ერთგვაროვნება: TDI-ის ხაზოვანი სკანირების მეთოდი მინიმუმამდე ამცირებს პერსპექტივის დამახინჯებას და უზრუნველყოფს გეომეტრიულ სიზუსტეს მთელი სკანირების განმავლობაში.
TDI VS არეალის სკანირება
ილუსტრაციაTDI უზრუნველყოფს უფრო უწყვეტ და გლუვ შესყიდვის პროცესს
Tucsen-ის Gemini 8KTDI sCMOS კამერა ეფექტური იყო ულტრაიისფერი ვაფლების ღრმა ინსპექტირებისთვის. Tucsen-ის შიდა ტესტირების თანახმად, კამერა აღწევს 63.9%-იან QE-ს 266 ნმ-ზე და ინარჩუნებს ჩიპის ტემპერატურის სტაბილურობას 0°C-ზე ხანგრძლივი გამოყენებისას, რაც მნიშვნელოვანია ულტრაიისფერი გამოსხივების მიმართ მგრძნობიარე აპლიკაციებისთვის.
გაფართოებული გამოყენება: სპეციალიზებული ვიზუალიზაციისგან სისტემურ ინტეგრაციამდე
TDI აღარ შემოიფარგლება მხოლოდ ნიშური აპლიკაციებით ან საორიენტაციო ტესტირებით. ყურადღება გადატანილია სამრეწველო სისტემებში პრაქტიკულ ინტეგრაციაზე.
Tucsen-ის Gemini TDI სერია ორი ტიპის გადაწყვეტას გვთავაზობს:
1. ფლაგმანი მოდელებიშექმნილია ისეთი მოწინავე გამოყენების შემთხვევებისთვის, როგორიცაა წინა ნაწილის ვაფლის შემოწმება და ულტრაიისფერი დეფექტების აღმოჩენა. ეს მოდელები უპირატესობას ანიჭებენ მაღალ მგრძნობელობას, სტაბილურობას და გამტარუნარიანობას.
2. კომპაქტური ვარიანტებიუფრო პატარა, ჰაერით გაგრილებადი და დაბალი სიმძლავრის - უფრო შესაფერისი ჩაშენებული სისტემებისთვის. ეს მოდელები მოიცავს CXP (CoaXPress) მაღალსიჩქარიან ინტერფეისებს გამარტივებული ინტეგრაციისთვის.
სიცოცხლის შემსწავლელ მეცნიერებებში მაღალი გამტარუნარიანობის ვიზუალიზაციისგან დაწყებული ნახევარგამტარული ზუსტი შემოწმებით დამთავრებული, უკნიდან განათებული TDI-sCMOS სულ უფრო მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ვიზუალიზაციის სამუშაო პროცესების გაუმჯობესებაში.
ხშირად დასმული კითხვები
კითხვა 1: როგორ მუშაობს TDI?
TDI სინქრონიზებს მუხტის გადაცემას პიქსელების რიგებს შორის ობიექტის მოძრაობასთან. ობიექტის მოძრაობისას, თითოეული რიგი აგროვებს კიდევ ერთ ექსპოზიციას, რაც ზრდის მგრძნობელობას, განსაკუთრებით დაბალი განათების და მაღალი სიჩქარის პირობებში.
კითხვა 2: სად შეიძლება TDI ტექნოლოგიის გამოყენება?
TDI იდეალურია ნახევარგამტარული შემოწმების, ფლუორესცენტული სკანირების, დაბეჭდილი მიკროსქემის შემოწმების და სხვა მაღალი გარჩევადობის, მაღალსიჩქარიანი ვიზუალიზაციის აპლიკაციებისთვის, სადაც მოძრაობის დაბინდვა და დაბალი განათება პრობლემას წარმოადგენს.
კითხვა 3: რა უნდა გავითვალისწინო სამრეწველო გამოყენებისთვის TDI კამერის არჩევისას?
TDI კამერის არჩევისას მნიშვნელოვანი ფაქტორებია ხაზის სიჩქარე, კვანტური ეფექტურობა, გარჩევადობა, სპექტრული რეაქცია (განსაკუთრებით ულტრაიისფერი ან ნივრიანი ინფრაწითელი აპლიკაციებისთვის) და თერმული სტაბილურობა.
ხაზის ტარიფის გამოთვლის დეტალური ახსნისთვის იხილეთ ჩვენი სტატია:
TDI სერია – როგორ გამოვთვალოთ კამერის ხაზოვანი სიხშირე
Tucsen Photonics Co., Ltd. ყველა უფლება დაცულია. ციტირებისას, გთხოვთ, მიუთითოთ წყარო:www.tucsen.com
