25/07/29An de Beräicher vun der Biolumineszenz-Héichdurchsatz-Bildgebung an der industrieller Héichgeschwindegkeetsdetektioun bei schwaachem Liicht ass d'Erreeche vun engem optimale Gläichgewiicht tëscht Bildgebungsgeschwindegkeet a Sensibilitéit laang e Kärenenglass, deen den technologesche Fortschrëtt limitéiert. Traditionell linear oder Flächen-Array-Bildgebungsléisunge si mat schwieregen Kompromësser konfrontéiert, wouduerch et schwéier ass, souwuel d'Detektiounseffizienz wéi och d'Systemleistung z'erhalen. Dofir sinn industriell Verbesserungen däitlech ageschränkt ginn.
D'Aféierung vun der TDI-sCMOS-Technologie mat Réckbeliichtung fänkt un, dës Limitatiounen ze adresséieren. Dës innovativ Technologie adresséiert net nëmmen déi physikalesch Limitatiounen vun der Héichgeschwindegkeetsbildgebung bei schwaache Liichtbedingungen, mä erweidert hir Uwendungen och iwwer d'Liewenswëssenschaften eraus an fortgeschratt Industriesektoren wéi Hallefleederinspektioun a Präzisiounsfabrikatioun. Mat dësen Entwécklungen gëtt TDI-sCMOS ëmmer méi relevant a modernen industriellen Bildgebungsapplikatiounen.
Dësen Artikel beschreift d'Grondprinzipien hannert der TDI-Imaging, verfollegt hir Entwécklung a diskutéiert hir wuessend Roll an industrielle Systemer.
Prinzipie vum TDI verstoen: En Duerchbroch an der dynamescher Bildgebung
Zäitverzögerungsintegratioun (TDI) ass eng Bildakquisitiounstechnologie baséiert op dem Line-Scanning-Prinzip, déi zwou wichteg technesch Funktiounen ubitt:
Synchron dynamesch Acquisitioun
Am Géigesaz zu traditionelle Beräichskameraen, déi op engem "Stop-Shot-Move"-Zyklus funktionéieren, beliichten TDI-Sensore Biller kontinuéierlech wärend se a Bewegung sinn. Wann d'Prouf sech iwwer de Siichtfeld beweegt, synchroniséiert den TDI-Sensor d'Bewegung vun de Pixelkolonnen mat der Geschwindegkeet vum Objet. Dës Synchroniséierung erméiglecht eng kontinuéierlech Beliichtung an dynamesch Ladungsakkumulatioun vum selwechten Objet iwwer Zäit, wat eng effizient Bildgebung och bei héije Geschwindegkeete erméiglecht.
TDI-Bildgebungsdemonstratioun: Koordinéiert Proufbewegung an Ladungsintegratioun
Akkumulatioun vum Charge Domain
All Pixelkolonn konvertéiert dat akommende Liicht an elektresch Ladung, déi dann duerch verschidde Sampling-Ausliesstufen veraarbecht gëtt. Dëse kontinuéierleche Akkumulatiounsprozess verbessert effektiv dat schwaacht Signal ëm e Faktor vun N, wou N d'Zuel vun den Integratiounsniveauen representéiert, wat de Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) ënner limitéierten Liichtbedingungen verbessert.
Illustratioun vun der Bildqualitéit a verschiddenen TDI-Etappen
Evolutioun vun der TDI-Technologie: Vun CCD bis Réckbeliichte sCMOS
TDI-Sensore goufen ufanks op CCD- oder frontbeliichte CMOS-Plattforme gebaut, awer béid Architekturen haten Aschränkungen, wa se op séier an a schwaach Liichtbiller agesat goufen.
TDI-CCD
Hannenbeliichte TDI-CCD-Sensore kënnen Quanteneffizienzen (QE) vu bal 90% erreechen. Allerdéngs limitéiert hir seriell Ausliesarchitektur d'Bildgeschwindegkeet - Linnraten bleiwen typescherweis ënner 100 kHz, mat 2K-Opléisungssensoren, déi bei ongeféier 50 kHz schaffen.
Frontbeliichte TDI-CMOS
Frontbeliichte TDI-CMOS Sensoren bidden méi héich Ausliesgeschwindegkeeten, mat 8K-Opléisungslinnraten, déi bis zu 400 kHz erreechen. Strukturell Faktoren limitéieren awer hir QE, besonnesch am méi kuerze Wellelängteberäich, a halen se dacks ënner 60%.
E bemierkenswäerte Fortschrëtt gouf am Joer 2020 mat der Verëffentlechung vum Tucsen sengem ...Dhyana 9KTDI sCMOS Kamera, eng hannerbeliicht TDI-sCMOS Kamera. Si markéiert e bedeitende Sprong an der Kombinatioun vun héijer Empfindlechkeet mat héijer TDI-Performance:
-
Quanteneffizienz: 82% Peak QE – ongeféier 40% méi héich wéi bei konventionelle frontbeliichte TDI-CMOS Sensoren, wat se ideal fir Biller bei wéineg Liicht mécht.
-
Linnrate: 510 kHz bei 9K Opléisung, wat entsprécht engem Datenduerchgank vu 4,59 Gigapixel pro Sekonn.
Dës Technologie gouf fir d'éischt am High-Throughput-Fluoreszenzscannen ugewannt, wou d'Kamera e 2-Gigapixel-Bild vun enger 30 mm × 17 mm fluoreszenter Prouf an 10,1 Sekonnen ënner optiméierte Systembedingungen opgeholl huet, wat wesentlech Gewënn un der Bildgeschwindegkeet an der Detailqualitéit am Verglach mat konventionelle Flächescan-Systemer demonstréiert huet.
BildDhyana 9KTDI mat motoriséierter Zaber MVR Bühn
Zil10X Opnamzäit: 10,1 Sekonnen Beliichtungszäit: 3,6 ms
Bildgréisst: 30mm x 17mm 58.000 x 34.160 Pixel
Schlësselvirdeeler vun der TDI-Technologie
Héich Empfindlechkeet
TDI-Sensore sammelen Signaler iwwer verschidde Beliichtungen, wat d'Leeschtung bei schwaachem Liicht verbessert. Mat hannerbeliichte TDI-sCMOS-Sensore ass eng Quanteeffizienz vun iwwer 80% erreechbar, wat usprochsvoll Aufgaben ewéi Fluoreszenzbildgebung an Däischterfeldinspektioun ënnerstëtzt.
Héichgeschwindegkeetsleistung
TDI-Sensore si fir Bildgebung mat héijer Duerchgangsleistung entwéckelt, wouduerch séier bewegend Objeten mat exzellenter Kloerheet erfaasst ginn. Duerch d'Synchroniséierung vun der Pixelausliesung mat der Objetbewegung eliminéiert TDI praktesch Bewegungsonschärft a ënnerstëtzt Inspektioun um Fërderband, Echtzäitscannen an aner Szenarie mat héijer Duerchgangsleistung.
Verbessert Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)
Duerch d'Integratioun vu Signaler iwwer verschidde Stufen kënnen TDI-Sensore qualitativ héichwäerteg Biller mat manner Beliichtung produzéieren, wouduerch d'Risike vu Photobleaching a biologesche Proben reduzéiert ginn an den thermesche Stress a sensiblen Materialien miniméiert gëtt.
Reduzéiert Empfindlechkeet fir Ëmfeldinterferenzen
Am Géigesaz zu Flächenscan-Systemer sinn TDI-Sensore manner vum Ëmfeldliicht oder Reflexiounen beaflosst wéinst hirer synchroniséierter Linn-fir-Linn-Beliichtung, wat se méi robust a komplexen industriellen Ëmfeld mécht.
Applikatiounsbeispill: Waferinspektioun
Am Hallefleedersektor goufen Area-Scan sCMOS Kameraen wéinst hirer Geschwindegkeet a Sensibilitéit dacks fir d'Detektioun vu Liichtschwächen benotzt. Dës Systemer kënnen awer Nodeeler hunn:
-
Limitéiert Siichtfeld: Verschidde Biller mussen zesummegenäht ginn, wat zu zäitopwännege Prozesser féiert.
-
Méi lues Scannen: Bei all Scan muss een drop waarden, datt d'Bühn sech stabiliséiert huet, ier dat nächst Bild opgeholl gëtt.
-
Artefakte beim Nähen: Bildlücken an Inkonsistenzen beaflossen d'Scanqualitéit.
TDI-Bildgebung hëlleft dës Erausfuerderungen unzegoen:
-
Kontinuéierlech Scannen: TDI ënnerstëtzt grouss, onënnerbrach Scannen ouni datt Frame-Stitching néideg ass.
-
Méi séier Erfaassung: Héich Linnraten (bis zu 1 MHz) eliminéieren Verspéidungen tëscht den Erfaassungen.
-
Verbessert Bilduniformitéit: D'Linnescan-Method vun TDI miniméiert d'Perspektivverzerrung a garantéiert geometresch Genauegkeet iwwer de ganze Scan.
TDI VS Flächenscan
IllustratiounTDI erméiglecht e méi kontinuéierlechen a reibungslosen Acquisitiounsprozess
D'Gemini 8KTDI sCMOS Kamera vun Tucsen war effektiv an der Déifinspektioun vu Waferen duerch Ultraviolettstralung. No den internen Tester vun Tucsen erreecht d'Kamera eng QE vun 63,9% bei 266 nm a behält d'Chiptemperaturstabilitéit bei 0°C iwwer längerer Benotzung - wichteg fir UV-sensibel Uwendungen.
Ausbau vun der Notzung: Vun spezialiséierter Bildgebung bis Systemintegratioun
TDI beschränkt sech net méi op Nischenapplikatiounen oder Benchmarktester. De Fokus huet sech op praktesch Integratioun an industriell Systemer verlagert.
D'Gemini TDI Serie vum Tucsen bitt zwou Zorte vu Léisungen:
1. FlaggschëffmodellerEntworf fir fortgeschratt Uwendungsfäll wéi Frontend-Waferinspektioun an UV-Defektdetektioun. Dës Modeller prioritéieren héich Empfindlechkeet, Stabilitéit an Duerchgank.
2. Kompakt VariantenMéi kleng, loftgekillt a mat manner Energieverbrauch – besser geegent fir Embedded Systemer. Dës Modeller enthalen CXP (CoaXPress) High-Speed-Interfaces fir eng optiméiert Integratioun.
Vun der High-Throughput-Bildgebung an de Liewenswëssenschaften bis zur Präzisiouns-Halbleiterinspektioun spillt hannerbeliichte TDI-sCMOS eng ëmmer méi wichteg Roll bei der Verbesserung vun der Bildgebungs-Workflows.
FAQs
Q1: Wéi funktionéiert TDI?
TDI synchroniséiert den Ladungstransfer iwwer Pixelreihen mat der Bewegung vum Objet. Wann den Objet sech beweegt, sammelt all Rei eng aner Beliichtung, wat d'Sensibilitéit erhéicht, besonnesch bei schwaachem Liicht an héijer Geschwindegkeet.
Q2: Wou kann d'TDI-Technologie benotzt ginn?
TDI ass ideal fir Hallefleederinspektioun, Fluoreszenzscanning, PCB-Inspektioun an aner héichopléisend a séier Bildgebungsapplikatiounen, wou Bewegungsonschärft a schlecht Beliichtung e Problem sinn.
Q3: Wat soll ech berécksiichtegen wann ech eng TDI-Kamera fir industriell Uwendungen auswielen?
Bei der Auswiel vun enger TDI-Kamera sinn zu de wichtege Faktoren d'Linnrate, d'Quanteneffizienz, d'Opléisung, d'Spektralantwort (besonnesch fir UV- oder NIR-Uwendungen) an d'thermesch Stabilitéit gehéieren.
Fir eng detailléiert Erklärung wéi een d'Linnenzënssätz berechent, kuckt eisen Artikel:
TDI Serie – Wéi een d'Netzfrequenz vun der Kamera berechent
Tucsen Photonics Co., Ltd. All Rechter reservéiert. Wann Dir zitéiert, gitt w.e.g. d'Quell un:www.tucsen.com
