25/07/29Биолюминесценциянын жогорку өтүмдүү сүрөттөө жана өнөр жайлык жогорку ылдамдыктагы аз жарыкты аныктоо тармактарында сүрөт тартуу ылдамдыгы менен сезгичтиктин ортосундагы оптималдуу баланска жетишүү көптөн бери технологиялык прогрессти чектеген негизги тоскоолдук болуп келген. Салттуу сызыктуу же аймак массивдерин сүрөттөө чечимдери көп учурда татаал айырмачылыктарга туш болушат, бул аныктоонун эффективдүүлүгүн жана тутумдун иштешин сактоону кыйындатат. Натый-жада ендурушту жацыртуу бир кыйла чектелди.
Арткы жарыктандыруучу TDI-sCMOS технологиясын киргизүү бул чектөөлөрдү чече баштады. Бул инновациялык технология жарык аз болгон шарттарда жогорку ылдамдыктагы сүрөт тартуунун физикалык чектөөлөрүн гана чечпестен, анын тиркемелерин жашоо илимдеринин чегинен тышкары жарым өткөргүчтөрдү текшерүү жана так өндүрүш сыяктуу алдыңкы өнөр жай секторлоруна жайылтат. Бул өнүгүүлөр менен TDI-sCMOS заманбап өнөр жай сүрөттөө колдонмолорунда барган сайын актуалдуу болуп баратат.
Бул макалада TDI сүрөттөөнүн негизги принциптери баяндалат, анын эволюциясына көз салуу жана өнөр жай системаларында өсүп жаткан ролу талкууланат.
TDI принциптерин түшүнүү: динамикалык сүрөттөөдөгү ачылыш
Убакытты кечиктирүү интеграциясы (TDI) эки маанилүү техникалык өзгөчөлүктү сунуш кылган линияны сканерлөө принцибине негизделген сүрөттү алуу технологиясы:
Синхрондуу динамикалык алуу
"Токто-ат-кыймыл" циклинде иштеген салттуу аймак камераларынан айырмаланып, TDI сенсорлору кыймыл учурунда сүрөттөрдү үзгүлтүксүз көрсөтүп турат. Үлгү көрүү талаасы боюнча жылган сайын, TDI сенсору пикселдик мамычалардын кыймылын объекттин ылдамдыгы менен синхронизациялайт. Бул синхрондоштуруу бир эле объекттин убакыттын өтүшү менен үзгүлтүксүз экспозициясын жана динамикалык заряддын топтолушун камсыздайт, ал тургай жогорку ылдамдыкта эффективдүү сүрөт тартууга мүмкүндүк берет.
TDI Imaging Демонстрация: макулдашылган үлгү кыймылы жана заряд интеграциясы
Заряддоо доменинин топтолушу
Ар бир пикселдик тилке келген жарыкты электрдик зарядга айлантат, ал андан кийин бир нече үлгүлөрдү алуу окуу баскычтарында иштетилет. Бул үзгүлтүксүз топтоо процесси алсыз сигналды N факторуна эффективдүү түрдө жогорулатат, мында N интеграциялык деңгээлдердин санын көрсөтүп, чектелген жарык шарттарында сигналдын ызы-чуу катышын (SNR) жакшыртат.
Ар кандай TDI этаптарында сүрөттүн сапатын иллюстрациялоо
TDI технологиясынын эволюциясы: CCD'ден арткы жарыктандырган sCMOSга
TDI сенсорлору алгач CCD же алдыңкы жарыктандырылган CMOS платформаларында курулган, бирок эки архитектурада тең тез жана жарыксыз сүрөт тартууга колдонулганда чектөөлөр болгон.
TDI-CCD
Артка жарыктандырылган TDI-CCD сенсорлору 90% жакын кванттык эффективдүүлүккө (QE) жете алат. Бирок, алардын сериялык окуу архитектурасы сүрөттөө ылдамдыгын чектейт - сызык ылдамдыгы адатта 100 кГцтен төмөн бойдон калууда, 2К резолюциядагы сенсорлор болжол менен 50 кГцте иштейт.
Алдыңкы жарыктандыруучу TDI-CMOS
Алдыңкы жарыктандырылган TDI-CMOS сенсорлору тезирээк окуу ылдамдыгын сунуштайт, 8K резолюция линиясынын ылдамдыгы 400 кГц чейин жетет. Бирок, структуралык факторлор, айрыкча, кыска толкун узундугу диапазонунда, алардын QE чектейт, көп учурда 60% дан төмөн кармап.
2020-жылы Туксендин чыгышы менен көрүнүктүү жылыш болдуDhyana 9KTDI sCMOS камера, арткы жарыктуу TDI-sCMOS камерасы. Бул жогорку сезгичтикти жогорку ылдамдыктагы TDI көрсөткүчтөрү менен айкалыштыруудагы олуттуу секирикти белгилейт:
-
Кванттык эффективдүүлүк: 82% QE чокусу — кадимки алдыңкы жарыктандырылган TDI-CMOS сенсорлорунан болжол менен 40% жогору, бул аз жарыкта сүрөт тартуу үчүн идеалдуу кылат.
-
Line Rate: 9K токтомдо 510 кГц, секундасына 4,59 гигапиксел маалымат өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө которулат.
Бул технология биринчи жолу жогорку өткөрүмдүүлүктөгү флуоресценттик сканерлөөдө колдонулган, мында камера оптималдаштырылган система шарттарында 10,1 секунданын ичинде 30 мм × 17 мм флуоресценттик үлгүнүн 2 гигапикселдик сүрөтүн тартып, кадимки аймакты сканерлөө системаларына караганда сүрөттөө ылдамдыгын жана деталдык ишенимдүүлүгүн көрсөткөн.
Сүрөт: Zaber MVR моторлуу сахнасы менен Dhyana 9KTDI
Максат: 10X алуу убактысы: 10.1с Экспозиция убактысы: 3.6ms
Сүрөттүн өлчөмү: 30 мм x 17 мм 58 000 x 34 160 пиксель
TDI технологиясынын негизги артыкчылыктары
Жогорку сезгичтик
TDI сенсорлору бир нече экспозициянын үстүнөн сигналдарды топтоп, аз жарыкта иштөөнү жакшыртат. Артынан жарыктандырылган TDI-sCMOS сенсорлору менен 80%дан жогору кванттык эффективдүүлүккө жетишүүгө болот, бул флуоресценттик сүрөттөө жана караңгы талааны текшерүү сыяктуу татаал тапшырмаларды колдойт.
Жогорку ылдамдыктагы аткаруу
TDI сенсорлору ылдам кыймылдуу объектилерди эң сонун ачыктык менен тартып алып, жогорку өндүрүмдүүлүктү сүрөттөө үчүн иштелип чыккан. Пикселди окууну объекттин кыймылы менен синхрондоштуруу менен, TDI кыймылдын бүдөмүктөлүшүн дээрлик жокко чыгарат жана конвейерге негизделген текшерүүнү, реалдуу убакытта сканерлөөнү жана башка жогорку өтүмдүү сценарийлерди колдойт.
Жакшыртылган сигналдын ызы-чуу катышы (SNR)
Сигналдарды бир нече этапта интеграциялоо менен, TDI сенсорлору азыраак жарыктандыруу менен жогорку сапаттагы сүрөттөрдү чыгара алат, биологиялык үлгүлөрдөгү фотобелгилөө коркунучун азайтат жана сезгич материалдарда жылуулук стрессти азайтат.
Курчап турган чөйрөнүн кийлигишүүсүн азайтуу
Аймактык скандоочу системалардан айырмаланып, TDI сенсорлору чөйрөнүн жарыгынан же чагылуулардан азыраак таасир этет, анткени алардын синхрондуу линия-сап экспозициясы, аларды татаал өнөр жай чөйрөсүндө бекем кылат.
Колдонмо Мисал: Wafer Inspection
Жарым өткөргүчтөр тармагында sCMOS камералары ылдамдыгы жана сезгичтигинен улам аз жарыкты аныктоо үчүн көбүнчө колдонулган. Бирок, бул системалардын кемчиликтери болушу мүмкүн:
-
Чектелген көрүү талаасы: Бир нече кадрды бириктирүү керек, натыйжада көп убакытты талап кылат.
-
Жайыраак сканерлөө: Ар бир скандоо кийинки сүрөттү тартуудан мурун этаптын орношун күтүүнү талап кылат.
-
Артефакттарды тигүү: Сүрөт боштуктары жана дал келбестиктер сканерлөө сапатына таасирин тийгизет.
TDI сүрөттөө бул көйгөйлөрдү чечүүгө жардам берет:
-
Үзгүлтүксүз сканерлөө: TDI чоң, үзгүлтүксүз сканерлөөлөрдү колдойт.
-
Тезирээк алуу: жогорку линия ылдамдыгы (1 МГцге чейин) тартуулардын ортосундагы кечигүүлөрдү жок кылат.
-
Жакшыртылган сүрөттүн бирдейлиги: TDIдин сызык-скандоо ыкмасы перспективанын бурмаланышын азайтат жана бүт сканерлөө боюнча геометриялык тактыкты камсыз кылат.
TDI VS аймакты сканерлөө
Иллюстрация: TDI үзгүлтүксүз жана жылмакай алуу процессин камсыз кылат
Tucsen's Gemini 8KTDI sCMOS камерасы терең ультрафиолет пластинкасын текшерүүдө натыйжалуу болду. Туксендин ички тестирлөөсүнө ылайык, камера 266 нмде 63,9% QE жетет жана узак убакыт бою колдонууда чиптин температурасынын туруктуулугун 0°Cде кармап турат — бул UV-сезгич колдонмолор үчүн маанилүү.
Колдонууну кеңейтүү: Адистештирилген сүрөттөөдөн тутумдук интеграцияга чейин
TDI мындан ары ниша колдонмолору же эталондук тестирлөө менен чектелбейт. вндуруштук системаларга практикалык интеграцияга багыт алды.
Tucsen's Gemini TDI сериясы чечимдердин эки түрүн сунуштайт:
1. Flagship Models: Фронттук пластиналарды текшерүү жана UV дефекттерин аныктоо сыяктуу өркүндөтүлгөн колдонуу учурлары үчүн иштелип чыккан. Бул моделдер жогорку сезимталдыкты, туруктуулукту жана өткөрүү жөндөмдүүлүгүн биринчи орунга коюшат.
2. Compact Variants: Кичинекей, аба менен муздатылган жана азыраак кубаттуулук — камтылган системалар үчүн ылайыктуу. Бул моделдер жөнөкөйлөштүрүлгөн интеграция үчүн CXP (CoaXPress) жогорку ылдамдыктагы интерфейстерди камтыйт.
Жашоо илимдериндеги жогорку өтүмдүү сүрөттөөдөн тактык жарым өткөргүчтөрдү текшерүүгө чейин, арткы жарыктандырылган TDI-sCMOS сүрөттөө иш процесстерин жакшыртууда барган сайын маанилүү ролду ойноп жатат.
Көп берилүүчү суроолор
Q1: TDI кантип иштейт?
TDI объекттин кыймылы менен пикселдик саптар боюнча заряддын өткөрүлүшүн синхрондошот. Объект жылган сайын, ар бир катар башка экспозицияны топтоп, сезимталдыкты жогорулатат, айрыкча жарык аз жана жогорку ылдамдыктагы колдонмолордо.
Q2: TDI технологиясын кайда колдонсо болот?
TDI жарым өткөргүчтөрдү текшерүү, флуоресценттик сканерлөө, ПХБ текшерүү жана кыймылдын бүдөмүктүгү жана аз жарыктандыруу коркунучу бар башка жогорку резолюциядагы, жогорку ылдамдыктагы сүрөттөө колдонмолору үчүн идеалдуу.
Q3: Өнөр жай колдонмолору үчүн TDI камерасын тандоодо эмнени эске алышым керек?
TDI камерасын тандоодо маанилүү факторлорго линиянын ылдамдыгы, кванттык эффективдүүлүк, резолюция, спектрдик жооп (өзгөчө UV же NIR тиркемелери үчүн) жана жылуулук туруктуулугу кирет.
Саптык ченди кантип эсептөө керектиги жөнүндө кеңири түшүндүрмө алуу үчүн, биздин макаланы караңыз:
TDI сериясы - Камеранын сызык жыштыгын кантип эсептөө керек
Tucsen Photonics Co., Ltd. Бардык укуктар корголгон. Шилтеме бергенде булакты ырастаңыз:www.tucsen.com
