Allied Vision Kamera ile 5.000 fps Senkrotron Görüntüleme

[Erkan Teskancan]

## Allied Vision Kamera ile 5.000 fps Senkrotron Görüntüleme

Yüksek hızlı X-ışını görüntüleme teknolojisi, malzeme bilimi, pil araştırmaları ve gıda mühendisliği alanlarında yapı ve kimyasal değişimleri gerçek zamanlı takip etmek için kritik öneme sahiptir. Tohoku ve Nishikyushu üniversitelerinin geliştirdiği "Hayaka" sistemi, Allied Vision'ın EoSens 1.1CXP2 CMOS kamerası temelinde bu ihtiyaca yanıt veriyor.

Hayaka, mikrosaniye seviyesinde pozlama süresi ve saniyede 5.000 kare hızına ulaşan performansıyla, 4 boyutlu (4D) hesaplamalı tomografi ve X-ışını absorbsiyon analizi sunuyor. Sistem, eşzamanlı yapısal ve kimyasal süreçleri gözlemleyebiliyor.

### Hayaka Sistemi ile Hızlı Kimyasal ve Yapısal Geçişler

Saniyeden daha kısa sürelerde gerçekleşen faz geçişleri, malzeme testi, pil elektrot reaksiyonları ve gıda işleme gibi alanlarda dinamik gözlemler mümkün. Sistem, en düşük 1 mikro saniye pozlama süresiyle hızlı geçici süreçlerin 4D tomografisini sağlar.

XAFS modu sayesinde, yarım saniyede tam spektral görüntü verileri elde edilerek gelişmiş pil ve fonksiyonel malzeme araştırmalarında kimyasal durum haritalaması yapılabilmektedir.

### Yüksek Fotondan Verimlilik Sağlayan Optik Mimarisi

Sistem, sintilatör, yüksek performanslı lens dizisi, CMOS kamera, hassas odaklama mekanizması ve sert montaj tabanından oluşur. Sintilatör, X-ışını fotonlarını görünür ışığa dönüştürürken, iki yüksek nümerik açıklıklı lens arka arkaya yerleştirilerek ışık toplama verimliliği artırılmıştır. Bu sayede mikrosaniyelik pozlamada güçlü sinyal sağlanır.

### EoSens 1.1CXP2 CMOS Kameranın Teknik Özellikleri

• Global shutter sensör
• 1,1 megapiksel çözünürlük (1280 × 864 piksel)
• 13,7 µm piksel boyutu
• 10 bit derinlik, 16 bit olarak kayıt
• Tam çözünürlükte 3.660 fps
• 800 × 400 pikselde 5.000 fps
• CoaXPress 2.0 arayüzü ile 50 Gbit/s veri transfer hızı

### Yüksek Hızda Veri İletimi ve Uygulama Alanları

Veri, dört kanallı CoaXPress 2.0 ile yüksek hızda aktarılır ve yüksek kare hızı kesintisiz sürdürülebilir. Bu, sınırlı zamanlı senkrotron deneylerinde veri sürekliliği için kritik.

Örnek uygulamada, beyaz ve monokromatik ışın kullanılarak 10 mikro saniye pozlamada 77 µm mekânsal çözünürlük elde edilmiştir. Bu, hızlı hareket eden nesnelerin net olarak yakalanmasını sağlar.

### Dinamik Süreçlerde 4D Görüntüleme Deneyimi

Sistem, yüksek hızlı döner tabla ile bir pişirme sürecinde 150 saniye boyunca 0,5 saniye zaman çözünürlüğünde Japon noodlelarının kaynama sürecini kaydetmiştir. Bu, 4D-CT'nin sadece malzeme testlerinin ötesinde gıda bilimi ve proses mühendisliğine uygulanabileceğini gösterir.

### Pil Araştırmaları ve Proses Analizleri İçin Gelecek Planları

Araştırma, özellikle şarj ve rahatlama süreçlerinde pil elektrotları içinde zaman çözünürlü kimyasal durum haritalaması geliştirmeye odaklanıyor. Enerji seçimini kontrol eden Almanyum çift kristal monokromatör ile senkronizasyon planlanmaktadır.

Ayrıca, kaynama, fırınlama, buharlama, kızartma ve mikrodalga ısıtma gibi pişirme işlemlerini gerçek zamanlı izleyen "in coquendo" 4D-CT sistemleri geliştirilmektedir.

### Sonuç

Mikrosaniye pozlama, çok gigabit veri aktarımı ve optimize optik verimlilikle Hayaka sistemi, mekansal, zamansal ve kimyasal çözünürlük gerektiren senkrotron deneyleri için yeni nesil yüksek hızlı CMOS görüntüleme platformlarının potansiyelini ortaya koyuyor.