單芯片傳感器解決方案：艾邁斯歐司朗為醫(yī)療和安防領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)斷層掃描提供高分辨率圖像

2021-10-28 來源：華強(qiáng)電子網(wǎng)

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全球領(lǐng)先的光學(xué)解決方案供應(yīng)商艾邁斯歐司朗（SIX: AMS）推出面向計(jì)算機(jī)斷層（CT）掃描儀的32層解決方案，擴(kuò)大了其傳感器芯片產(chǎn)品組合。CT設(shè)備廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)或安防等眾多領(lǐng)域。在所有這些應(yīng)用中，探測(cè)器是能否開發(fā)出經(jīng)濟(jì)高效型CT掃描儀的決定因素。艾邁斯歐司朗醫(yī)療和CMOS部門主管Jose Vinau表示：“艾邁斯歐司朗的AS5951傳感器芯片可簡(jiǎn)化探測(cè)器組件。它將高靈敏度光電二極管陣列和讀取電路整合在單個(gè)CMOS芯片中。與前代產(chǎn)品相比，AS5951可為相同的傳感區(qū)域提供分辨率更高的圖像?！?/p>

下一代傳感器芯片

與前一代AS5950相比，新一代產(chǎn)品主要是提高了相同探測(cè)器覆蓋范圍的空間分辨率。亞毫米級(jí)等方性像素間距可提高圖像的分辨率。AS5951的光電二極管陣列由間距為0.98 x 0.98 mm2的16 x 8像素組成，與前代產(chǎn)品的0.98 x 1.96 mm2間距相比實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)。因此可以使用兩個(gè)AS5951傳感器實(shí)現(xiàn)32層探測(cè)器，總尺寸為31.23 mm，同時(shí)空間分辨率翻一倍。為滿足更高像素密度要求，A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的通道數(shù)量從64增加到128。像素尺寸可在較短的開發(fā)周期內(nèi)完成定制，以滿足客戶的需求。

影響圖像性能的另一個(gè)因素是最大1 pA的低暗電流，這可通過在光電二極管附近自動(dòng)校準(zhǔn)的零偏置電壓實(shí)現(xiàn)。這個(gè)參數(shù)比AS5950低90%，并可實(shí)現(xiàn)更出色的低劑量性能。輸入相關(guān)噪聲性能是影響圖像質(zhì)量的關(guān)鍵因素。由于光電二極管和ADC通道之間的連接較短，因此AS5951的噪聲性能非常低，可以提高低劑量性能。

AS5951有兩種操作模式：高分辨率模式和低劑量模式。在高分辨率模式下，當(dāng)輸入電流范圍為200 nA時(shí)，最大噪聲為0.30 fC。在低劑量模式下，當(dāng)噪聲水平為0.43 fC時(shí)，兩個(gè)像素合并為一個(gè)更大的像素，從而可提高信噪比性能，并降低劑量水平?！?00 ppm的高線性度（包括光電二極管）還可確保生成無(wú)偽影圖像。最短集成時(shí)間（200 μs）允許CT探測(cè)器快速旋轉(zhuǎn)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可通過SPI接口訪問讀取。

AS5951是適用于32層CT探測(cè)器的成本優(yōu)化解決方案

艾邁斯歐司朗已獲專利的產(chǎn)品設(shè)計(jì)允許將128通道ADC以單芯片方式集成至單個(gè)器件中，而不是作為分立式器件置于光電二極管陣列旁。這可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低CT探測(cè)器供應(yīng)商的制造成本。組裝CT探測(cè)器的大型像素陣列時(shí)，可以將AS5951安裝在探測(cè)器的三個(gè)相鄰邊緣上。兩個(gè)AS5951 IC可放置在Z軸，有助于開發(fā)適用于價(jià)格敏感型CT探測(cè)器的32層探測(cè)器。提供內(nèi)部參考電壓，因此無(wú)需使用外部元器件，降低了材料成本。集成溫度傳感器可監(jiān)控芯片溫度。利用AS5951，客戶可獲得一種現(xiàn)成的傳感器芯片解決方案，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)與探測(cè)器的集成。

此外，在低劑量模式下，每個(gè)傳感器的最大功耗為67.2 mW，可減少自發(fā)熱效應(yīng)，從而降低冷卻成本。生產(chǎn)CT模塊時(shí)，可使用焊接工藝將AS5951直接安裝在基板上。此外，AS5951采用低成本基板材料，成為一款適用于CT探測(cè)器的經(jīng)濟(jì)高效的模塊解決方案。這對(duì)于在全球范圍內(nèi)推廣CT成像診斷方法至關(guān)重要。