बायोल्युमिनेसेन्स हाई-थ्रुपुट इमेजिङ र औद्योगिक हाई-स्पीड कम-प्रकाश पत्ता लगाउने क्षेत्रमा, इमेजिङ गति र संवेदनशीलता बीचको इष्टतम सन्तुलन प्राप्त गर्नु लामो समयदेखि प्राविधिक प्रगतिलाई सीमित गर्ने मुख्य बाधा रहेको छ। परम्परागत रेखीय वा क्षेत्र एरे इमेजिङ समाधानहरूले प्रायः कठिन व्यापार-अफहरूको सामना गर्छन्, जसले गर्दा पत्ता लगाउने दक्षता र प्रणाली कार्यसम्पादन दुवै कायम राख्न चुनौतीपूर्ण हुन्छ। फलस्वरूप, औद्योगिक स्तरोन्नतिहरू उल्लेखनीय रूपमा सीमित भएका छन्।
ब्याक-इलुमिनेटेड TDI-sCMOS प्रविधिको परिचयले यी सीमितताहरूलाई सम्बोधन गर्न थालेको छ। यो नवीन प्रविधिले कम प्रकाशको अवस्थामा उच्च-गतिको इमेजिङको भौतिक सीमितताहरूलाई मात्र सम्बोधन गर्दैन तर जीवन विज्ञानभन्दा बाहिर अर्धचालक निरीक्षण र परिशुद्धता निर्माण जस्ता उन्नत औद्योगिक क्षेत्रहरूमा यसको अनुप्रयोगहरू विस्तार गर्दछ। यी विकासहरूसँगै, TDI-sCMOS आधुनिक औद्योगिक इमेजिङ अनुप्रयोगहरूमा बढ्दो रूपमा सान्दर्भिक हुँदै गइरहेको छ।
यस लेखले TDI इमेजिङ पछाडिका मुख्य सिद्धान्तहरूको रूपरेखा प्रस्तुत गर्दछ, यसको विकास ट्र्याक गर्दछ, र औद्योगिक प्रणालीहरूमा यसको बढ्दो भूमिकाको बारेमा छलफल गर्दछ।
TDI का सिद्धान्तहरू बुझ्ने: गतिशील इमेजिङमा एक सफलता
समय ढिलाइ एकीकरण (TDI) लाइन-स्क्यानिङ सिद्धान्तमा आधारित छवि अधिग्रहण प्रविधि हो जसले दुई महत्त्वपूर्ण प्राविधिक सुविधाहरू प्रदान गर्दछ:
सिंक्रोनस गतिशील अधिग्रहण
"स्टप-शट-मुभ" चक्रमा सञ्चालन हुने परम्परागत क्षेत्र क्यामेराहरू भन्दा फरक, TDI सेन्सरहरूले गतिमा हुँदा छविहरू निरन्तर उजागर गर्छन्। नमूना दृश्यको क्षेत्रमा सर्दै जाँदा, TDI सेन्सरले पिक्सेल स्तम्भहरूको गतिलाई वस्तुको गतिसँग सिंक्रोनाइज गर्दछ। यो सिंक्रोनाइजेसनले समयसँगै एउटै वस्तुको निरन्तर एक्सपोजर र गतिशील चार्ज संचयलाई सक्षम बनाउँछ, जसले उच्च गतिमा पनि कुशल इमेजिङलाई अनुमति दिन्छ।

TDI इमेजिङ प्रदर्शन: समन्वित नमुना आन्दोलन र चार्ज एकीकरण
डोमेन संचय चार्ज गर्नुहोस्
प्रत्येक पिक्सेल स्तम्भले आगमन प्रकाशलाई विद्युतीय चार्जमा रूपान्तरण गर्दछ, जुन त्यसपछि धेरै नमूना पढ्ने चरणहरू मार्फत प्रशोधन गरिन्छ। यो निरन्तर संचय प्रक्रियाले N को कारकद्वारा कमजोर संकेतलाई प्रभावकारी रूपमा बढाउँछ, जहाँ N ले एकीकरण स्तरहरूको संख्यालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, सीमित प्रकाश अवस्थाहरूमा सिग्नल-देखि-आवाज अनुपात (SNR) सुधार गर्दछ।

विभिन्न TDI चरणहरूमा छवि गुणस्तरको चित्रण
TDI प्रविधिको विकास: CCD देखि ब्याक-इलुमिनेटेड sCMOS सम्म
TDI सेन्सरहरू सुरुमा CCD वा अगाडि-प्रकाशित CMOS प्लेटफर्महरूमा बनाइएका थिए, तर द्रुत र कम-प्रकाश इमेजिङमा लागू गर्दा दुवै आर्किटेक्चरहरूमा सीमितताहरू थिए।
TDI-CCD
ब्याक-इलुमिनेटेड TDI-CCD सेन्सरहरूले क्वान्टम दक्षता (QE) लगभग ९०% प्राप्त गर्न सक्छन्। यद्यपि, तिनीहरूको सिरियल रिडआउट आर्किटेक्चरले इमेजिङ गतिलाई प्रतिबन्धित गर्दछ—लाइन दरहरू सामान्यतया १०० kHz भन्दा कम रहन्छन्, २K-रिजोल्युसन सेन्सरहरू लगभग ५० kHz मा सञ्चालन हुन्छन्।
अगाडिबाट प्रकाशित TDI-CMOS
अगाडि-प्रकाशित TDI-CMOS सेन्सरहरूले छिटो पढ्ने गति प्रदान गर्दछ, 8K-रिजोल्युसन लाइन दरहरू 400 kHz सम्म पुग्छन्। यद्यपि, संरचनात्मक कारकहरूले तिनीहरूको QE लाई सीमित गर्छन्, विशेष गरी छोटो तरंगदैर्ध्य दायरामा, प्रायः यसलाई 60% भन्दा कम राख्छन्।
२०२० मा टक्सनको रिलीजसँगै उल्लेखनीय प्रगति भयोध्यान ९KTDI sCMOS क्यामेरा, पछाडिबाट प्रकाशित TDI-sCMOS क्यामेरा। यसले उच्च संवेदनशीलता र उच्च-गतिको TDI प्रदर्शनको संयोजनमा एक महत्त्वपूर्ण छलांग चिन्ह लगाउँछ:

-
क्वान्टम दक्षता: ८२% अधिकतम QE—परम्परागत अगाडि-प्रकाशित TDI-CMOS सेन्सरहरू भन्दा लगभग ४०% बढी, यसलाई कम-प्रकाश इमेजिङको लागि आदर्श बनाउँछ।

-
लाइन रेट: ९ के रिजोल्युसनमा ५१० किलोहर्ट्ज, प्रति सेकेन्ड ४.५९ गिगापिक्सेलको डेटा थ्रुपुटमा अनुवाद।

यो प्रविधि पहिलो पटक उच्च-थ्रुपुट फ्लोरोसेन्स स्क्यानिङमा लागू गरिएको थियो, जहाँ क्यामेराले अनुकूलित प्रणाली अवस्थाहरूमा १०.१ सेकेन्डमा ३० मिमी × १७ मिमी फ्लोरोसेन्स नमूनाको २-गीगापिक्सेल छवि कैद गर्यो, जसले परम्परागत क्षेत्र-स्क्यान प्रणालीहरूको तुलनामा इमेजिङ गति र विवरण निष्ठामा उल्लेखनीय लाभहरू प्रदर्शन गर्यो।

छवि: ध्यान ९केटीडीआई जाबेर एमभीआर मोटराइज्ड स्टेजको साथ
उद्देश्य: १०X अधिग्रहण समय: १०.१ सेकेन्ड एक्सपोजर समय: ३.६ मिलिसेकेन्ड
छविको आकार: ३० मिमी x १७ मिमी ५८,००० x ३४,१६० पिक्सेल
TDI प्रविधिका प्रमुख फाइदाहरू
उच्च संवेदनशीलता
TDI सेन्सरहरूले धेरै एक्सपोजरहरूमा सिग्नलहरू जम्मा गर्छन्, कम-प्रकाश प्रदर्शन बढाउँछन्। ब्याक-इलुमिनेटेड TDI-sCMOS सेन्सरहरूको साथ, ८०% भन्दा माथिको क्वान्टम दक्षता प्राप्त गर्न सकिन्छ, जसले फ्लोरोसेन्स इमेजिङ र डार्क-फिल्ड निरीक्षण जस्ता माग गर्ने कार्यहरूलाई समर्थन गर्दछ।
उच्च गति प्रदर्शन
TDI सेन्सरहरू उच्च-थ्रुपुट इमेजिङको लागि डिजाइन गरिएका छन्, उत्कृष्ट स्पष्टताका साथ द्रुत गतिमा चल्ने वस्तुहरू खिच्दै। वस्तु गतिसँग पिक्सेल रीडआउट सिङ्क्रोनाइज गरेर, TDI ले गति धमिलोपनलाई वस्तुतः हटाउँछ र कन्वेयर-आधारित निरीक्षण, वास्तविक-समय स्क्यानिङ, र अन्य उच्च-थ्रुपुट परिदृश्यहरूलाई समर्थन गर्दछ।
सुधारिएको सिग्नल-टु-नोइज अनुपात (SNR)
धेरै चरणहरूमा संकेतहरू एकीकृत गरेर, TDI सेन्सरहरूले कम रोशनीमा उच्च-गुणस्तरका छविहरू उत्पादन गर्न सक्छन्, जैविक नमूनाहरूमा फोटोब्लिचिंग जोखिमहरू कम गर्न र संवेदनशील सामग्रीहरूमा थर्मल तनाव कम गर्न सक्छन्।
परिवेश हस्तक्षेपको लागि कम संवेदनशीलता
क्षेत्र-स्क्यान प्रणालीहरूको विपरीत, TDI सेन्सरहरू तिनीहरूको सिंक्रोनाइज्ड लाइन-बाइ-लाइन एक्सपोजरको कारणले गर्दा परिवेशको प्रकाश वा प्रतिबिम्बबाट कम प्रभावित हुन्छन्, जसले गर्दा तिनीहरूलाई जटिल औद्योगिक वातावरणमा अझ बलियो बनाउँछ।
आवेदन उदाहरण: वेफर निरीक्षण
अर्धचालक क्षेत्रमा, क्षेत्र-स्क्यान sCMOS क्यामेराहरू तिनीहरूको गति र संवेदनशीलताको कारणले गर्दा कम-प्रकाश पत्ता लगाउनको लागि सामान्यतया प्रयोग गरिन्थ्यो। यद्यपि, यी प्रणालीहरूमा कमजोरीहरू हुन सक्छन्:
-
सीमित दृश्य क्षेत्र: धेरै फ्रेमहरू एकसाथ सिलाई गर्न आवश्यक छ, जसले गर्दा समय खपत हुने प्रक्रियाहरू हुन्छन्।
-
ढिलो स्क्यानिङ: प्रत्येक स्क्यान गर्न अर्को छवि खिच्नु अघि चरण स्थिर हुनको लागि पर्खनु पर्छ।
-
सिलाई कलाकृतिहरू: छवि अन्तराल र असंगतिले स्क्यान गुणस्तरलाई असर गर्छ।

TDI इमेजिङले यी चुनौतीहरूलाई सम्बोधन गर्न मद्दत गर्छ:
-
निरन्तर स्क्यानिङ: TDI ले फ्रेम स्टिचिङको आवश्यकता बिना नै ठूला, निर्बाध स्क्यानहरूलाई समर्थन गर्दछ।
-
छिटो अधिग्रहण: उच्च लाइन दरहरू (१ मेगाहर्ट्ज सम्म) ले क्याप्चरहरू बीचको ढिलाइ हटाउँछ।
-
सुधारिएको छवि एकरूपता: TDI को लाइन-स्क्यान विधिले परिप्रेक्ष्य विकृतिलाई कम गर्छ र सम्पूर्ण स्क्यानमा ज्यामितीय शुद्धता सुनिश्चित गर्दछ।

TDI VS क्षेत्र स्क्यान
चित्रण: TDI ले अझ निरन्तर र सहज अधिग्रहण प्रक्रियालाई सक्षम बनाउँछ
टक्सनको जेमिनी ८केटीडीआई एससीएमओएस क्यामेरा गहिरो पराबैंगनी वेफर निरीक्षणमा प्रभावकारी भएको छ। टक्सनको आन्तरिक परीक्षण अनुसार, क्यामेराले २६६ एनएममा ६३.९% QE प्राप्त गर्छ र विस्तारित प्रयोगमा ०°C मा चिप तापमान स्थिरता कायम राख्छ - जुन यूभी-संवेदनशील अनुप्रयोगहरूको लागि महत्त्वपूर्ण छ।

विस्तारित प्रयोग: विशेष इमेजिङदेखि प्रणाली एकीकरणसम्म
TDI अब विशिष्ट अनुप्रयोगहरू वा बेन्चमार्क परीक्षणमा सीमित छैन। ध्यान औद्योगिक प्रणालीहरूमा व्यावहारिक एकीकरण तर्फ सरेको छ।

टक्सनको जेमिनी TDI श्रृंखलाले दुई प्रकारका समाधानहरू प्रदान गर्दछ:
1. प्रमुख मोडेलहरू: फ्रन्ट-एन्ड वेफर निरीक्षण र UV दोष पत्ता लगाउने जस्ता उन्नत प्रयोगका केसहरूको लागि डिजाइन गरिएको। यी मोडेलहरूले उच्च संवेदनशीलता, स्थिरता र थ्रुपुटलाई प्राथमिकता दिन्छन्।
2. कम्प्याक्ट भेरियन्टहरू: सानो, एयर-कूल्ड, र कम पावर - एम्बेडेड प्रणालीहरूको लागि बढी उपयुक्त। यी मोडेलहरूमा सुव्यवस्थित एकीकरणको लागि CXP (CoaXPress) उच्च-गति इन्टरफेसहरू समावेश छन्।
जीवन विज्ञानमा उच्च-थ्रुपुट इमेजिङदेखि परिशुद्धता अर्धचालक निरीक्षणसम्म, ब्याक-इलुमिनेटेड TDI-sCMOS ले इमेजिङ कार्यप्रवाह बढाउन बढ्दो रूपमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेलिरहेको छ।
सोधिने प्रश्नहरू
Q1: TDI ले कसरी काम गर्छ?
TDI ले पिक्सेल पङ्क्तिहरूमा चार्ज ट्रान्सफरलाई वस्तुको गतिसँग सिङ्क्रोनाइज गर्छ। वस्तु सर्दै जाँदा, प्रत्येक पङ्क्तिले अर्को एक्सपोजर जम्मा गर्छ, जसले गर्दा संवेदनशीलता बढ्छ, विशेष गरी कम-प्रकाश र उच्च-गति अनुप्रयोगहरूमा।
प्रश्न २: TDI प्रविधि कहाँ प्रयोग गर्न सकिन्छ?
TDI अर्धचालक निरीक्षण, फ्लोरोसेन्स स्क्यानिङ, PCB निरीक्षण, र अन्य उच्च-रिजोल्युसन, उच्च-गति इमेजिङ अनुप्रयोगहरूको लागि आदर्श हो जहाँ गति धमिलो र कम रोशनी चिन्ताको विषय हो।
प्रश्न ३: औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको लागि TDI क्यामेरा छनौट गर्दा मैले के विचार गर्नुपर्छ?
TDI क्यामेरा चयन गर्दा, महत्त्वपूर्ण कारकहरूमा लाइन दर, क्वान्टम दक्षता, रिजोल्युसन, स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया (विशेष गरी UV वा NIR अनुप्रयोगहरूको लागि), र थर्मल स्थिरता समावेश छन्।
लाइन रेट कसरी गणना गर्ने भन्ने बारे विस्तृत व्याख्याको लागि, हाम्रो लेख हेर्नुहोस्:
TDI शृङ्खला - क्यामेराको लाइन फ्रिक्वेन्सी कसरी गणना गर्ने
टक्सेन फोटोनिक्स कं, लिमिटेड। सबै अधिकार सुरक्षित। उद्धृत गर्दा, कृपया स्रोत स्वीकार गर्नुहोस्:www.tucsen.com