mercoledì, Maggio 29, 2024
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Il nuovo AS5951 di ams-OSRAM fornisce immagini ad alta risoluzione per la tomografia computerizzata medica e di sicurezza

L’AS5951 di ams-OSRAM fornisce immagini ad alta risoluzione per la tomografia computerizzata medica e di sicurezza. Immagine: ams-OSRAM

ams OSRAM amplia il proprio portafoglio di chip per sensori con una soluzione a 32 sezioni per scanner per tomografia computerizzata (CT). I dispositivi CT sono utilizzati in un’ampia varietà di campi come quello medico, industriale o della sicurezza. In tutte le applicazioni, il fattore decisivo per lo sviluppo di uno scanner TC economico è il rilevatore. “Il chip del sensore AS5951 di ams OSRAM semplifica l’assemblaggio del rilevatore. Combina array di fotodiodi altamente sensibili e circuiti di lettura in un singolo chip CMOS. Rispetto al suo predecessore, l’AS5951 offre una migliore risoluzione dell’immagine per la stessa area del sensore“, afferma Jose Vinau, responsabile del segmento Medical e CMOS presso ams OSRAM.

Chip sensore di nuova generazione

Il principale miglioramento rispetto al precedente AS5950 è l’aumento della risoluzione spaziale per la stessa area di copertura del rivelatore. Il pixel pitch isotropico submillimetrico consente una migliore risoluzione dell’immagine. L’array di fotodiodi dell’AS5951 è composto da 16 x 8 pixel con un passo di 0,98 x 0,98 mm², migliorando così il passo originale di 0,98 x 1,96 mm² del suo predecessore. Ciò consente una risoluzione spaziale doppia per una dimensione totale del sensore di 31,23 mm utilizzando due AS5951 per implementare un rilevatore a 32 sezioni. Per soddisfare la maggiore densità di pixel, il numero di canali del convertitore A/D (ADC) viene aumentato da 64 a 128. Le dimensioni dei pixel possono essere personalizzate entro brevi cicli di sviluppo per soddisfare le esigenze del cliente.

Un’altra caratteristica è la bassissima corrente di buio – massimo 1 pA – ottenuta mediante una tensione di offset quasi zero calibrata automaticamente sul fotodiodo. Con questo valore, del 90% inferiore rispetto al dispositivo AS5950, è possibile ottenere prestazioni migliori con potenze inferiori. Anche le prestazioni relative al rumore in ingresso sono un aspetto cruciale per la qualità dell’immagine. Le prestazioni di rumore sono estremamente basse nell’AS5951 a causa della breve connessione del fotodiodo e del canale ADC che consente prestazioni migliori con basse dosi.

Grazie all’integrazione monolitica di ADC e array di fotodiodi in un unico componente, il chip del sensore offre una soluzione di sistema facilmente integrabile. Immagine: ams-OSRAM

L’AS5951 ha due modalità di funzionamento: modalità ad alta risoluzione e modalità a bassa dose. Nella modalità ad alta risoluzione, si ottiene un rumore massimo di 0,30 fC per una corrente di ingresso di 200 nA. In modalità a bassa dose, due pixel vengono abbinati come fossero un pixel più grande con un livello di rumore di 0,43 fC, che migliora le prestazioni segnale-rumore e consente una riduzione del livello della dose. L’elevata linearità di ±600 ppm, incluso il fotodiodo, garantisce immagini prive di artefatti. Il tempo di integrazione minimo di 200 µs consente rotazioni rapide del rivelatore CT. La lettura dei dati digitali è accessibile tramite l’interfaccia SPI.

L’AS5951 come soluzione a costi ottimizzati per rivelatori CT a 32 sezioni

Il design del prodotto di ams OSRAM consente all’ADC a 128 canali di essere integrato monoliticamente in un singolo dispositivo e non posizionato come componente discreto accanto alla matrice di fotodiodi. Ciò riduce la complessità e i costi di produzione per i fornitori di rivelatori CT. Per assemblare il grande array di pixel del rivelatore CT, l’AS5951 è montato sui suoi tre bordi adiacenti. È possibile posizionare due circuiti integrati AS5951 nella direzione Z (assiale), consentendo lo sviluppo di rilevatori a 32 sezioni per rilevatori CT più economici. La tensione di riferimento interna riduce i costi del materiale eliminando la necessità di un componente esterno aggiuntivo. Un sensore di temperatura integrato monitora la temperatura del chip. Con AS5951, i clienti ricevono una soluzione pronta all’uso che semplifica l’integrazione col rilevatore.

Sezione di un modulo CT realizzato col dispositivo AS5951. Immagine: ams-OSRAM

Inoltre, il calore prodotto è pari ad una potenza massima di 67,2 mW per sensore in modalità a basso dosaggio, valore che riduce i costi di raffreddamento. Per produrre un modulo CT, l’AS5951 può essere montato direttamente su un substrato utilizzando un processo di wire bonding. In combinazione con substrati a basso costo, l’AS5951 fornisce una soluzione conveniente per rivelatori CT. Una tecnologia, insomma, che potrebbe incrementare l’accesso alla diagnostica per immagini TC in tutto il mondo.

Ulteriori informazioni tecniche sono disponibili al seguente link.