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

2021-10-28 來源：華強電子網(wǎng)

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全球領先的光學解決方案供應商艾邁斯歐司朗（SIX: AMS）推出面向計算機斷層（CT）掃描儀的32層解決方案，擴大了其傳感器芯片產(chǎn)品組合。CT設備廣泛應用于醫(yī)療、工業(yè)或安防等眾多領域。在所有這些應用中，探測器是能否開發(fā)出經(jīng)濟高效型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傳感器芯片可簡化探測器組件。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。”

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器覆蓋范圍的空間分辨率。亞毫米級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間距相比實現(xiàn)了改進。因此可以使用兩個AS5951傳感器實現(xiàn)32層探測器，總尺寸為31.23 mm，同時空間分辨率翻一倍。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校準的零偏置電壓實現(xiàn)。這個參數(shù)比AS5950低90%，并可實現(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，當輸入電流范圍為200 nA時，最大噪聲為0.30 fC。在低劑量模式下，當噪聲水平為0.43 fC時，兩個像素合并為一個更大的像素，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）還可確保生成無偽影圖像。最短集成時間（200 μs）允許CT探測器快速旋轉(zhuǎn)。數(shù)字數(shù)據(jù)可通過SPI接口訪問讀取。

AS5951是適用于32層CT探測器的成本優(yōu)化解決方案

艾邁斯歐司朗已獲專利的產(chǎn)品設計允許將128通道ADC以單芯片方式集成至單個器件中，而不是作為分立式器件置于光電二極管陣列旁。這可以簡化設計，降低CT探測器供應商的制造成本。組裝CT探測器的大型像素陣列時，可以將AS5951安裝在探測器的三個相鄰邊緣上。兩個AS5951 IC可放置在Z軸，有助于開發(fā)適用于價格敏感型CT探測器的32層探測器。提供內(nèi)部參考電壓，因此無需使用外部元器件，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，簡化了系統(tǒng)與探測器的集成。

此外，在低劑量模式下，每個傳感器的最大功耗為67.2 mW，可減少自發(fā)熱效應，從而降低冷卻成本。生產(chǎn)CT模塊時，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探測器的經(jīng)濟高效的模塊解決方案。這對于在全球范圍內(nèi)推廣CT成像診斷方法至關(guān)重要。