صنعتی امیجنگ میں TDI کیمرہ ٹیکنالوجی کیوں گراؤنڈ حاصل کر رہی ہے |

بایولومینیسینس ہائی تھرو پٹ امیجنگ اور صنعتی تیز رفتار کم روشنی کا پتہ لگانے کے شعبوں میں، امیجنگ کی رفتار اور حساسیت کے درمیان بہترین توازن کا حصول طویل عرصے سے تکنیکی ترقی کو محدود کرنے والی بنیادی رکاوٹ رہا ہے۔ روایتی لکیری یا ایریا اری امیجنگ سلوشنز کو اکثر مشکل تجارت کا سامنا کرنا پڑتا ہے، جس سے پتہ لگانے کی کارکردگی اور سسٹم کی کارکردگی دونوں کو برقرار رکھنا مشکل ہو جاتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، صنعتی اپ گریڈ کو نمایاں طور پر محدود کیا گیا ہے.

بیک الیومینیٹڈ TDI-sCMOS ٹیکنالوجی کا تعارف ان حدود کو دور کرنا شروع کر رہا ہے۔ یہ جدید ٹیکنالوجی نہ صرف کم روشنی والے حالات میں تیز رفتار امیجنگ کی جسمانی حدود کو دور کرتی ہے بلکہ اپنی ایپلی کیشنز کو لائف سائنسز سے آگے جدید صنعتی شعبوں جیسے سیمی کنڈکٹر انسپیکشن اور پریزیشن مینوفیکچرنگ تک بھی پھیلاتی ہے۔ ان پیش رفتوں کے ساتھ، TDI-sCMOS جدید صنعتی امیجنگ ایپلی کیشنز میں تیزی سے متعلقہ ہوتا جا رہا ہے۔

یہ مضمون TDI امیجنگ کے پیچھے بنیادی اصولوں کا خاکہ پیش کرتا ہے، اس کے ارتقاء کو ٹریک کرتا ہے، اور صنعتی نظاموں میں اس کے بڑھتے ہوئے کردار پر بحث کرتا ہے۔

TDI کے اصولوں کو سمجھنا: متحرک امیجنگ میں ایک پیش رفت

ٹائم ڈیلے انٹیگریشن (TDI) ایک تصویر کے حصول کی ٹیکنالوجی ہے جو لائن اسکیننگ کے اصول پر مبنی ہے جو دو اہم تکنیکی خصوصیات پیش کرتی ہے:

ہم وقت ساز متحرک حصول

روایتی ایریا کیمروں کے برعکس جو "اسٹاپ – شاٹ – موو" سائیکل پر کام کرتے ہیں، TDI سینسر حرکت میں رہتے ہوئے مسلسل تصاویر کو بے نقاب کرتے ہیں۔ جیسا کہ نمونہ منظر کے میدان میں منتقل ہوتا ہے، TDI سینسر پکسل کالمز کی حرکت کو آبجیکٹ کی رفتار کے ساتھ ہم آہنگ کرتا ہے۔ یہ مطابقت پذیری وقت کے ساتھ ساتھ ایک ہی چیز کی مسلسل نمائش اور متحرک چارج جمع کرنے کے قابل بناتی ہے، تیز رفتاری پر بھی موثر امیجنگ کی اجازت دیتی ہے۔

TDI امیجنگ ڈیموسٹریشن: کوآرڈینیٹڈ سیمپل موومنٹ اور چارج انٹیگریشن

چارج ڈومین جمع کرنا

ہر پکسل کالم آنے والی روشنی کو برقی چارج میں تبدیل کرتا ہے، جس کے بعد ایک سے زیادہ نمونے لینے کے ریڈ آؤٹ مراحل کے ذریعے عمل کیا جاتا ہے۔ یہ مسلسل جمع ہونے کا عمل N کے عنصر کے ذریعے کمزور سگنل کو مؤثر طریقے سے بڑھاتا ہے، جہاں N انضمام کی سطحوں کی تعداد کی نمائندگی کرتا ہے، روشنی کے محدود حالات میں سگنل ٹو شور کے تناسب (SNR) کو بہتر بناتا ہے۔

مختلف TDI مراحل پر تصویری معیار کی مثال

ٹی ڈی آئی ٹیکنالوجی کا ارتقاء: سی سی ڈی سے بیک الیومینیٹڈ ایس سی ایم او ایس تک

TDI سینسر ابتدائی طور پر CCD یا سامنے سے روشن CMOS پلیٹ فارمز پر بنائے گئے تھے، لیکن تیز اور کم روشنی والی امیجنگ پر لاگو ہونے پر دونوں فن تعمیر کی حدود تھیں۔

TDI-CCD

بیک الیومینیٹڈ TDI-CCD سینسر 90% کے قریب کوانٹم افادیت (QE) حاصل کر سکتے ہیں۔ تاہم، ان کا سیریل ریڈ آؤٹ فن تعمیر امیجنگ کی رفتار کو محدود کرتا ہے — لائن کی شرحیں عام طور پر 100 kHz سے نیچے رہتی ہیں، 2K-ریزولوشن سینسر تقریباً 50 kHz پر کام کرتے ہیں۔

سامنے سے روشن TDI-CMOS

سامنے سے روشن TDI-CMOS سینسرز تیز پڑھنے کی رفتار پیش کرتے ہیں، 8K-ریزولوشن لائن کی شرح 400 kHz تک پہنچ جاتی ہے۔ تاہم، ساختی عوامل اپنے QE کو محدود کرتے ہیں، خاص طور پر کم طول موج کی حد میں، اکثر اسے 60% سے کم رکھتے ہیں۔

2020 میں Tucsen's کی ریلیز کے ساتھ ایک قابل ذکر پیشرفت ہوئی۔دھیانا 9KTDI sCMOS کیمرہ، ایک بیک الیومینیٹڈ TDI-sCMOS کیمرہ۔ یہ تیز رفتار TDI کارکردگی کے ساتھ اعلی حساسیت کے امتزاج میں ایک اہم چھلانگ کی نشاندہی کرتا ہے:

کوانٹم کارکردگی: 82% چوٹی QE — روایتی سامنے سے روشن TDI-CMOS سینسرز سے تقریباً 40% زیادہ، یہ کم روشنی والی امیجنگ کے لیے مثالی ہے۔

لائن ریٹ: 9K ریزولوشن پر 510 kHz، 4.59 گیگا پکسلز فی سیکنڈ کے ڈیٹا تھرو پٹ میں ترجمہ کرنا۔

اس ٹیکنالوجی کو سب سے پہلے ہائی تھرو پٹ فلوروسینس اسکیننگ میں لاگو کیا گیا تھا، جہاں کیمرے نے 30 ملی میٹر × 17 ملی میٹر فلوروسینٹ نمونے کی 2 گیگا پکسل تصویر کو 10.1 سیکنڈ میں آپٹمائزڈ سسٹم کے حالات میں حاصل کیا، جس سے امیجنگ کی رفتار میں خاطر خواہ فوائد حاصل کیے گئے اور روایتی نظام کے علاقے کے مقابلے میں تفصیل کی مخلصی کا مظاہرہ کیا۔

تصویر: دھیانا 9KTDI زبیر ایم وی آر موٹرائزڈ اسٹیج کے ساتھ

مقصد: 10X حصول کا وقت: 10.1s نمائش کا وقت: 3.6ms

تصویر کا سائز: 30mm x 17mm 58,000 x 34,160 پکسلز

TDI ٹیکنالوجی کے اہم فوائد

اعلی حساسیت

TDI سینسر کم روشنی کی کارکردگی کو بڑھاتے ہوئے متعدد نمائشوں پر سگنل جمع کرتے ہیں۔ بیک الیومینیٹڈ TDI-sCMOS سینسرز کے ساتھ، 80% سے زیادہ کوانٹم کارکردگی قابل حصول ہے، جو فلوروسینس امیجنگ اور ڈارک فیلڈ انسپیکشن جیسے مطالباتی کاموں کی حمایت کرتی ہے۔

تیز رفتار کارکردگی

TDI سینسرز کو ہائی تھرو پٹ امیجنگ کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، بہترین وضاحت کے ساتھ تیزی سے حرکت کرنے والی اشیاء کو کیپچر کرنے کے لیے۔ پکسل ریڈ آؤٹ کو آبجیکٹ موشن کے ساتھ سنکرونائز کرکے، TDI عملی طور پر موشن بلر کو ختم کرتا ہے اور کنویئر پر مبنی انسپیکشن، ریئل ٹائم اسکیننگ، اور دیگر ہائی تھرو پٹ منظرناموں کو سپورٹ کرتا ہے۔

بہتر سگنل سے شور کا تناسب (SNR)

متعدد مراحل میں سگنلز کو یکجا کر کے، TDI سینسر کم روشنی کے ساتھ اعلیٰ معیار کی تصاویر تیار کر سکتے ہیں، حیاتیاتی نمونوں میں فوٹو بلیچنگ کے خطرات کو کم کر سکتے ہیں اور حساس مواد میں تھرمل تناؤ کو کم کر سکتے ہیں۔

محیطی مداخلت کی حساسیت میں کمی

ایریا اسکین سسٹم کے برعکس، TDI سینسرز محیطی روشنی یا انعکاس سے کم متاثر ہوتے ہیں کیونکہ ان کی مطابقت پذیر لائن بہ لائن نمائش کی وجہ سے وہ پیچیدہ صنعتی ماحول میں زیادہ مضبوط ہوتے ہیں۔

درخواست کی مثال: ویفر معائنہ

سیمی کنڈکٹر سیکٹر میں، ایریا اسکین ایس سی ایم او ایس کیمرے عام طور پر ان کی رفتار اور حساسیت کی وجہ سے کم روشنی کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیے جاتے تھے۔ تاہم، ان نظاموں میں خرابیاں ہوسکتی ہیں:

دیکھنے کا محدود میدان: متعدد فریموں کو ایک ساتھ سلائی کرنے کی ضرورت ہے، جس کے نتیجے میں وقت لگتا ہے۔

آہستہ اسکیننگ: ہر اسکین کے لیے اگلی تصویر کیپچر کرنے سے پہلے اسٹیج کے طے ہونے کا انتظار کرنا پڑتا ہے۔

سلائی نمونے: تصویری فرق اور عدم مطابقت اسکین کے معیار کو متاثر کرتے ہیں۔

چپ ایریا اسکیننگ سلائی کا منصوبہ بندی کا خاکہ

TDI امیجنگ ان چیلنجوں سے نمٹنے میں مدد کرتی ہے:

مسلسل اسکیننگ: TDI فریم سلائی کی ضرورت کے بغیر بڑے، بلاتعطل اسکینوں کی حمایت کرتا ہے۔

تیز تر حصول: ہائی لائن ریٹ (1 میگاہرٹز تک) کیپچر کے درمیان تاخیر کو ختم کرتے ہیں۔

بہتر تصویری یکسانیت: TDI کا لائن اسکین طریقہ نقطہ نظر کی تحریف کو کم کرتا ہے اور پورے اسکین میں ہندسی درستگی کو یقینی بناتا ہے۔

TDI بمقابلہ ایریا اسکین

مثال: TDI مزید مسلسل اور ہموار حصول کے عمل کو قابل بناتا ہے۔

Tucsen کا Gemini 8KTDI sCMOS کیمرہ گہرے بالائے بنفشی ویفر کے معائنہ میں موثر رہا ہے۔ Tucsen کی اندرونی جانچ کے مطابق، کیمرہ 266 nm پر 63.9% QE حاصل کرتا ہے اور 0 ° C پر چپ درجہ حرارت کا استحکام برقرار رکھتا ہے جو کہ یووی حساس ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔

توسیعی استعمال: خصوصی امیجنگ سے سسٹم انٹیگریشن تک

TDI اب صرف مخصوص ایپلی کیشنز یا بینچ مارک ٹیسٹنگ تک محدود نہیں ہے۔ توجہ صنعتی نظاموں میں عملی انضمام کی طرف مبذول ہو گئی ہے۔

Tucsen کی Gemini TDI سیریز دو قسم کے حل پیش کرتی ہے:

1. فلیگ شپ ماڈلز: فرنٹ اینڈ ویفر انسپیکشن اور یووی ڈیفیکٹ ڈیٹیکشن جیسے جدید استعمال کے معاملات کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ یہ ماڈل اعلی حساسیت، استحکام، اور تھرو پٹ کو ترجیح دیتے ہیں۔
2. کومپیکٹ متغیرات: چھوٹا، ایئر کولڈ، اور کم پاور— ایمبیڈڈ سسٹمز کے لیے زیادہ موزوں۔ ان ماڈلز میں ہموار انضمام کے لیے CXP (CoaXPress) تیز رفتار انٹرفیس شامل ہیں۔

لائف سائنسز میں ہائی تھرو پٹ امیجنگ سے لے کر درست سیمی کنڈکٹر معائنہ تک، بیک الیومینیٹڈ TDI-sCMOS امیجنگ ورک فلو کو بڑھانے میں تیزی سے اہم کردار ادا کر رہا ہے۔

اکثر پوچھے گئے سوالات

Q1: TDI کیسے کام کرتا ہے؟

TDI چارج ٹرانسفر کو پکسل کی قطاروں میں آبجیکٹ کی حرکت کے ساتھ ہم آہنگ کرتا ہے۔ جیسے جیسے آبجیکٹ حرکت کرتا ہے، ہر قطار ایک اور نمائش جمع کرتی ہے، جس سے حساسیت بڑھتی ہے، خاص طور پر کم روشنی اور تیز رفتار ایپلی کیشنز میں۔

Q2: TDI ٹیکنالوجی کہاں استعمال کی جا سکتی ہے؟

TDI سیمی کنڈکٹر معائنہ، فلوروسینس سکیننگ، پی سی بی معائنہ، اور دیگر ہائی ریزولوشن، تیز رفتار امیجنگ ایپلی کیشنز کے لیے مثالی ہے جہاں موشن بلر اور کم روشنی کا خدشہ ہے۔

Q3: صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے TDI کیمرے کا انتخاب کرتے وقت مجھے کس چیز پر غور کرنا چاہیے؟

TDI کیمرہ کا انتخاب کرتے وقت، اہم عوامل میں لائن ریٹ، کوانٹم کارکردگی، ریزولوشن، اسپیکٹرل رسپانس (خاص طور پر UV یا NIR ایپلی کیشنز کے لیے)، اور تھرمل استحکام شامل ہیں۔

لائن ریٹ کا حساب لگانے کے طریقہ کے بارے میں تفصیلی وضاحت کے لیے، ہمارا مضمون دیکھیں:

TDI سیریز - کیمرے کی لائن فریکوئنسی کا حساب کیسے لگائیں۔