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Chip AS5950: Für eine kostengünstige CT-Bildgebung

Produkt | Mit einem neuen Chip will ams dabei helfen, die Kosten für Computertomographie-Scanner (CT) zu senken. Der Sensor-IC AS5950 ermögliche verbesserte CT-Detektoren für bessere Bilder bei geringeren Systemkosten.

Der AS5950 soll die Komplexität und Kosten der Sensorbaugruppe in 8- und 16-Slice CT-Scannern reduzieren. Bildquelle: © ams

Der AS5950 soll die Komplexität und Kosten der Sensorbaugruppe in 8- und 16-Slice CT-Scannern reduzieren.

Der AS5950 ist ein CMOS-Bauteil, in dem ein hochempfindliches Fotodioden-Array und ein 64-kanaliger A/D-Wandler in einem Chip zusammengefasst sind.  Bisher mussten die Hersteller von CT-Scannern ein diskretes Fotodioden-Array auf einer komplexen Leiterplatte bestücken und über lange Leiterbahnen mit einem eigenen Auslese-Chip verbinden. In 8- und 16-Slice CT-Scannern verbessert der AS5950 laut Hersteller den Signal-Rauschabstand und verringert gleichzeitig die Material- und Produktionskosten der Hersteller.

Der AS5950 hat eine Pixelgröße von 0,98 x 0,98 mm². Sie kann jedoch mit einer verhältnismäßig kurzen Vorlaufzeit an die spezifischen Bedürfnisse einzelner OEMs angepasst werden.

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Der Sensor kann für die Herstellung eines CT-Moduls in einem Wire-Bonding-Prozess direkt auf das Substrat aufgebracht werden. ams hat zusammen mit Partnern das AS5950M, eine Referenzentwicklung für ein CT-Modul, erstellt, welches die Integration in einen kompletten CT-Detektor vereinfachen soll. Dieses an zwei Seiten anreihbare Modul besteht aus entweder 2 x 2 Stück AS5950, auf einem Substrat montiert um eine Sensorfläche von 32 x 16 mm² zu erhalten, oder 2 x 4 Stück AS5950 für eine Sensorfläche von 32 x 32 mm².

Berechnen schärferer CT-Bilder

Die integrierte Architektur verbessere zudem die Bildqualität, da die kürzeren Verbindungen zwischen dem Fotodioden-Array und der Ausleseschaltung einen besseren Signal-Rauschabstand erlauben, als die Verbindung von Fotodioden und A/D-Wandler über eine Leiterplatte. Das typische Rauschen im hochauflösenden Modus beträgt 0,20 fC für einen Messbereich von 455 pC. Des Weiteren sorgt die Linearität des A/D-Wandlers von ±300 ppm und die Gesamtlinearität von ±600 ppm (einschließlich Fotodiode) für eine hohe Bildqualität.

Die niedrige Verlustleistung von typ. 0,65 mW pro Kanal ermöglicht den Herstellern eine kostengünstige Luftkühlung ihrer CT-Scanner. Ein integrierter Temperatursensor erlaubt die Überwachung der Temperatur am Silizium.

Der AS5950 bietet außerdem eine Integrationszeit von 200 µs, um hohe Rotationsgeschwindigkeiten des Scanners zu unterstützen. Der Zugriff auf die digitalen Daten erfolgt über eine SPI-Schnittstelle, über die auch die folgenden Einstellungen konfiguriert werden können:

  • Aktiver Sensorbereich. Dank des dreiseitig anreihbaren Konzepts kann bei der Sensorgröße in Z-Richtung zwischen 16 mm und 32 mm gewählt werden.
  • Pixelauflösung. Das adaptive Array kann entweder im hochauflösenden Modus mit einer Standard-Pixelgröße von 0,98 x 0,98 mm oder in der Betriebsart große Abdeckung in der Z-Achse durch Verbinden von jeweils zwei Pixeln mit einer Gesamtgröße von 1,96 x 0,98 mm betrieben werden.
  • Aussteuerungsbereich. Je nach der angewandten Strahlendosis kann der maximale Strom der Fotodioden über drei Vollaussteuerungsbereiche zwischen 200 nA und 600 nA konfiguriert werden.

(me)

Schlagworte: Computertomographie, CT-Bildgebung, Sensor-IC, Chip AS5950