२५/०७/२९बायोल्युमिनेसेन्स हाय-थ्रूपुट इमेजिंग आणि इंडस्ट्रियल हाय-स्पीड लो-लाइट डिटेक्शन या क्षेत्रात, इमेजिंग स्पीड आणि सेन्सिटिव्हिटीमधील इष्टतम संतुलन साधणे हे तांत्रिक प्रगती मर्यादित करणारे एक मुख्य अडथळा आहे. पारंपारिक रेषीय किंवा क्षेत्रीय अ‍ॅरे इमेजिंग सोल्यूशन्सना अनेकदा कठीण ट्रेड-ऑफचा सामना करावा लागतो, ज्यामुळे डिटेक्शन कार्यक्षमता आणि सिस्टम कार्यक्षमता दोन्ही राखणे आव्हानात्मक बनते. परिणामी, औद्योगिक अपग्रेड्समध्ये लक्षणीयरीत्या मर्यादा आल्या आहेत.
बॅक-इल्युमिनेटेड TDI-sCMOS तंत्रज्ञानाचा परिचय या मर्यादांना दूर करण्यास सुरुवात करत आहे. हे नाविन्यपूर्ण तंत्रज्ञान केवळ कमी प्रकाश परिस्थितीत हाय-स्पीड इमेजिंगच्या भौतिक मर्यादांनाच संबोधित करत नाही तर सेमीकंडक्टर तपासणी आणि अचूक उत्पादन यासारख्या प्रगत औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये जीवन विज्ञानाच्या पलीकडे त्याचे अनुप्रयोग वाढवते. या विकासासह, TDI-sCMOS आधुनिक औद्योगिक इमेजिंग अनुप्रयोगांमध्ये वाढत्या प्रमाणात प्रासंगिक होत आहे.
हा लेख TDI इमेजिंगमागील मुख्य तत्त्वे सांगतो, त्याच्या उत्क्रांतीचा मागोवा घेतो आणि औद्योगिक प्रणालींमध्ये त्याच्या वाढत्या भूमिकेवर चर्चा करतो.
TDI ची तत्त्वे समजून घेणे: डायनॅमिक इमेजिंगमधील एक प्रगती
टाइम डिले इंटिग्रेशन (TDI) ही लाइन-स्कॅनिंग तत्त्वावर आधारित एक प्रतिमा अधिग्रहण तंत्रज्ञान आहे जी दोन महत्त्वपूर्ण तांत्रिक वैशिष्ट्ये प्रदान करते:
सिंक्रोनस डायनॅमिक अधिग्रहण
"स्टॉप-शॉट-मूव्ह" सायकलवर चालणाऱ्या पारंपारिक एरिया कॅमेऱ्यांपेक्षा वेगळे, TDI सेन्सर गतिमान असताना प्रतिमा सतत प्रदर्शित करतात. नमुना दृश्य क्षेत्रातून फिरत असताना, TDI सेन्सर पिक्सेल कॉलम्सच्या गतीला ऑब्जेक्टच्या गतीशी समक्रमित करतो. हे सिंक्रोनाइझेशन कालांतराने त्याच ऑब्जेक्टचे सतत एक्सपोजर आणि डायनॅमिक चार्ज संचय सक्षम करते, ज्यामुळे उच्च वेगाने देखील कार्यक्षम इमेजिंग शक्य होते.
टीडीआय इमेजिंग प्रात्यक्षिक: समन्वित नमुना हालचाल आणि शुल्क एकत्रीकरण
डोमेन संचय शुल्क
प्रत्येक पिक्सेल कॉलम येणाऱ्या प्रकाशाचे विद्युत चार्जमध्ये रूपांतर करतो, जो नंतर अनेक सॅम्पलिंग रीडआउट टप्प्यांद्वारे प्रक्रिया केला जातो. ही सतत संचय प्रक्रिया N च्या घटकाने कमकुवत सिग्नल प्रभावीपणे वाढवते, जिथे N एकात्मता पातळीची संख्या दर्शवते, मर्यादित प्रकाश परिस्थितीत सिग्नल-टू-नॉइज रेशो (SNR) सुधारते.
वेगवेगळ्या TDI टप्प्यांवर प्रतिमा गुणवत्तेचे चित्रण
टीडीआय तंत्रज्ञानाची उत्क्रांती: सीसीडी ते बॅक-इल्युमिनेटेड एससीएमओएस पर्यंत
TDI सेन्सर्स सुरुवातीला CCD किंवा फ्रंट-इल्युमिनेटेड CMOS प्लॅटफॉर्मवर बनवले गेले होते, परंतु जलद आणि कमी-प्रकाश इमेजिंगवर लागू करताना दोन्ही आर्किटेक्चरना मर्यादा होत्या.
टीडीआय-सीसीडी
बॅक-इल्युमिनेटेड TDI-CCD सेन्सर्स 90% च्या जवळपास क्वांटम कार्यक्षमता (QE) साध्य करू शकतात. तथापि, त्यांच्या सिरीयल रीडआउट आर्किटेक्चरमुळे इमेजिंग स्पीड मर्यादित होतो—लाइन रेट सामान्यतः 100 kHz पेक्षा कमी राहतात, 2K-रिझोल्यूशन सेन्सर्स सुमारे 50 kHz वर कार्यरत असतात.
समोरून प्रकाशित TDI-CMOS
फ्रंट-इल्युमिनेटेड TDI-CMOS सेन्सर्स जलद रीडआउट स्पीड देतात, 8K-रिझोल्यूशन लाइन रेट 400 kHz पर्यंत पोहोचतात. तथापि, स्ट्रक्चरल घटक त्यांच्या QE ला मर्यादित करतात, विशेषतः कमी तरंगलांबी श्रेणीमध्ये, बहुतेकदा ते 60% पेक्षा कमी ठेवतात.
२०२० मध्ये टक्सेनच्या प्रकाशनाने एक उल्लेखनीय प्रगती झालीध्यान ९केटीडीआय एससीएमओएस कॅमेरा, एक बॅक-इल्युमिनेटेड TDI-sCMOS कॅमेरा. उच्च संवेदनशीलतेसह उच्च-स्पीड TDI कामगिरी एकत्रित करण्यात हे एक महत्त्वपूर्ण झेप दर्शवते:
-
क्वांटम कार्यक्षमता: ८२% पीक क्यूई—पारंपारिक फ्रंट-इल्युमिनेटेड टीडीआय-सीएमओएस सेन्सर्सपेक्षा अंदाजे ४०% जास्त, ज्यामुळे ते कमी प्रकाशात इमेजिंगसाठी आदर्श बनते.
-
लाइन रेट: ९ के रिझोल्यूशनवर ५१० केएचझेड, ज्यामुळे प्रति सेकंद ४.५९ गिगापिक्सेल डेटा थ्रूपुट मिळतो.
हे तंत्रज्ञान प्रथम हाय-थ्रूपुट फ्लोरोसेन्स स्कॅनिंगमध्ये लागू केले गेले, जिथे कॅमेऱ्याने ऑप्टिमाइझ केलेल्या सिस्टम परिस्थितीत १०.१ सेकंदात ३० मिमी × १७ मिमी फ्लोरोसेंट नमुन्याची २-गीगापिक्सेल प्रतिमा कॅप्चर केली, ज्यामुळे पारंपारिक क्षेत्र-स्कॅन सिस्टमपेक्षा इमेजिंग गती आणि तपशीलांच्या निष्ठेमध्ये लक्षणीय वाढ दिसून आली.
प्रतिमा: ध्याना ९केटीडीआय झाबर एमव्हीआर मोटाराइज्ड स्टेजसह
उद्दिष्ट: १०X अधिग्रहण वेळ: १०.१सेकंद एक्सपोजर वेळ: ३.६मिसेकंद
प्रतिमेचा आकार: ३० मिमी x १७ मिमी ५८,००० x ३४,१६० पिक्सेल
टीडीआय तंत्रज्ञानाचे प्रमुख फायदे
उच्च संवेदनशीलता
TDI सेन्सर अनेक एक्सपोजरवर सिग्नल जमा करतात, ज्यामुळे कमी प्रकाशात कामगिरी वाढते. बॅक-इल्युमिनेटेड TDI-sCMOS सेन्सर्ससह, 80% पेक्षा जास्त क्वांटम कार्यक्षमता साध्य करता येते, जी फ्लोरोसेन्स इमेजिंग आणि डार्क-फील्ड तपासणीसारख्या कठीण कामांना समर्थन देते.
हाय-स्पीड परफॉर्मन्स
TDI सेन्सर्स उच्च-थ्रूपुट इमेजिंगसाठी डिझाइन केलेले आहेत, उत्कृष्ट स्पष्टतेसह जलद-गतिमान वस्तू कॅप्चर करतात. पिक्सेल रीडआउटला ऑब्जेक्ट मोशनसह सिंक्रोनाइझ करून, TDI प्रत्यक्षात मोशन ब्लर काढून टाकते आणि कन्व्हेयर-आधारित तपासणी, रिअल-टाइम स्कॅनिंग आणि इतर उच्च-थ्रूपुट परिस्थितींना समर्थन देते.
सुधारित सिग्नल-टू-नॉइज रेशो (SNR)
अनेक टप्प्यांमध्ये सिग्नल एकत्रित करून, TDI सेन्सर्स कमी प्रकाशात उच्च-गुणवत्तेच्या प्रतिमा तयार करू शकतात, जैविक नमुन्यांमध्ये फोटोब्लीचिंगचे धोके कमी करू शकतात आणि संवेदनशील पदार्थांमध्ये थर्मल ताण कमी करू शकतात.
वातावरणीय हस्तक्षेपाची संवेदनशीलता कमी होणे
क्षेत्र-स्कॅन प्रणालींपेक्षा वेगळे, TDI सेन्सर त्यांच्या समक्रमित लाईन-बाय-लाईन एक्सपोजरमुळे सभोवतालच्या प्रकाशाचा किंवा परावर्तनांचा कमी परिणाम करतात, ज्यामुळे ते जटिल औद्योगिक वातावरणात अधिक मजबूत बनतात.
अर्जाचे उदाहरण: वेफर तपासणी
सेमीकंडक्टर क्षेत्रात, एरिया-स्कॅन sCMOS कॅमेरे सामान्यतः कमी प्रकाशात शोधण्यासाठी वापरले जात होते कारण त्यांचा वेग आणि संवेदनशीलता जास्त होती. तथापि, या प्रणालींमध्ये काही तोटे असू शकतात:
-
मर्यादित दृश्य क्षेत्र: अनेक फ्रेम्स एकत्र जोडाव्या लागतात, ज्यामुळे प्रक्रियांमध्ये वेळ लागतो.
-
हळू स्कॅनिंग: प्रत्येक स्कॅनसाठी पुढील प्रतिमा कॅप्चर करण्यापूर्वी स्टेज स्थिर होण्याची वाट पहावी लागते.
-
कलाकृतींचे स्टिचिंग: प्रतिमेतील अंतर आणि विसंगती स्कॅन गुणवत्तेवर परिणाम करतात.
टीडीआय इमेजिंग या आव्हानांना तोंड देण्यास मदत करते:
-
सतत स्कॅनिंग: TDI फ्रेम स्टिचिंगची आवश्यकता न घेता मोठ्या, अखंड स्कॅनना समर्थन देते.
-
जलद संपादन: उच्च लाइन दर (१ मेगाहर्ट्झ पर्यंत) कॅप्चरमधील विलंब दूर करतात.
-
सुधारित प्रतिमा एकरूपता: TDI ची लाइन-स्कॅन पद्धत दृष्टीकोन विकृती कमी करते आणि संपूर्ण स्कॅनमध्ये भौमितिक अचूकता सुनिश्चित करते.
टीडीआय विरुद्ध एरिया स्कॅन
चित्रण: TDI अधिक सतत आणि सुरळीत संपादन प्रक्रिया सक्षम करते.
टक्सेनचा जेमिनी 8KTDI sCMOS कॅमेरा खोल अल्ट्राव्हायोलेट वेफर तपासणीमध्ये प्रभावी ठरला आहे. टक्सेनच्या अंतर्गत चाचणीनुसार, कॅमेरा 266 nm वर 63.9% QE प्राप्त करतो आणि दीर्घकाळ वापरात 0°C वर चिप तापमान स्थिरता राखतो - जो UV-संवेदनशील अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वाचा आहे.
वापराचा विस्तार: विशेष इमेजिंगपासून ते सिस्टम इंटिग्रेशनपर्यंत
टीडीआय आता विशिष्ट अनुप्रयोग किंवा बेंचमार्क चाचणीपुरते मर्यादित राहिलेले नाही. औद्योगिक प्रणालींमध्ये व्यावहारिक एकात्मतेकडे लक्ष केंद्रित केले आहे.
टक्सेनची जेमिनी टीडीआय मालिका दोन प्रकारची उपाययोजना देते:
1. प्रमुख मॉडेल्स: फ्रंट-एंड वेफर तपासणी आणि यूव्ही दोष शोधणे यासारख्या प्रगत वापराच्या केसेससाठी डिझाइन केलेले. हे मॉडेल उच्च संवेदनशीलता, स्थिरता आणि थ्रूपुटला प्राधान्य देतात.
2. कॉम्पॅक्ट व्हेरिएंट्स: लहान, एअर-कूल्ड आणि कमी पॉवर—एम्बेडेड सिस्टमसाठी अधिक योग्य. या मॉडेल्समध्ये सुव्यवस्थित एकत्रीकरणासाठी CXP (CoaXPress) हाय-स्पीड इंटरफेस समाविष्ट आहेत.
जीवन विज्ञानातील उच्च-थ्रूपुट इमेजिंगपासून ते अचूक अर्धसंवाहक तपासणीपर्यंत, बॅक-इल्युमिनेटेड TDI-sCMOS इमेजिंग वर्कफ्लो वाढविण्यात वाढत्या प्रमाणात महत्त्वाची भूमिका बजावत आहे.
वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न
प्रश्न १: TDI कसे काम करते?
TDI पिक्सेल पंक्तींमधील चार्ज ट्रान्सफर ऑब्जेक्टच्या हालचालीसह समक्रमित करते. ऑब्जेक्ट हलत असताना, प्रत्येक पंक्ती आणखी एक एक्सपोजर जमा करते, ज्यामुळे संवेदनशीलता वाढते, विशेषतः कमी-प्रकाश आणि उच्च-गती अनुप्रयोगांमध्ये.
प्रश्न २: TDI तंत्रज्ञान कुठे वापरले जाऊ शकते?
टीडीआय हे सेमीकंडक्टर तपासणी, फ्लोरोसेन्स स्कॅनिंग, पीसीबी तपासणी आणि इतर उच्च-रिझोल्यूशन, उच्च-गती इमेजिंग अनुप्रयोगांसाठी आदर्श आहे जिथे मोशन ब्लर आणि कमी प्रदीपन ही चिंताजनक बाब आहे.
प्रश्न ३: औद्योगिक वापरासाठी TDI कॅमेरा निवडताना मी काय विचारात घ्यावे?
TDI कॅमेरा निवडताना, महत्वाचे घटक म्हणजे रेषा दर, क्वांटम कार्यक्षमता, रिझोल्यूशन, स्पेक्ट्रल प्रतिसाद (विशेषतः UV किंवा NIR अनुप्रयोगांसाठी), आणि थर्मल स्थिरता.
लाइन रेट कसा मोजायचा याबद्दल सविस्तर स्पष्टीकरणासाठी, आमचा लेख पहा:
टीडीआय मालिका - कॅमेऱ्याची लाईन फ्रिक्वेन्सी कशी मोजायची
टक्सन फोटोनिक्स कंपनी लिमिटेड. सर्व हक्क राखीव. उद्धृत करताना, कृपया स्त्रोताची कबुली द्या:www.tucsen.com
