Dectris 高能X-Ray相機
簡 述：
Dectris 產品主要使用的是混合單光子計數技術（Hybrid Photon Counting (HPC)），這種技術的優勢非常明顯： ???????
品 牌：
瑞士 DECTRIS
產品型號：
- Dectris
新聞
更多Dectris 高能X-Ray 相機
總部位于瑞士的DECTRIS 一直致力于開發和生產高質量、高性能的混合光子計數(HPC) x 射線探測器，是全球領先的高性能x 射線探測器的生產廠家，特別是在同步輻射以及實驗室檢查領域占據絕對領導地位，并在新的市場，如醫療，電子顯微鏡，x 射線檢查等進步明顯。
比如憑借在醫用x 光系統的性能和精度方面取得的飛躍。通過雙能量和光譜成像，DECTRIS 是唯一一家為研究人員提供幾何精度、靈敏度和光譜保真度*高的高質量彩色圖像的x 射線探測器供應商。???
Dectris 產品主要使用的是混合單光子計數技術（Hybrid Photon Counting (HPC)），這種技術的優勢非常明顯：
• 高能X-RAY 直接探測：直接檢測X-Ray 是HPC 的關鍵技術之一。它是通過將x 射線光子直接轉換成電荷來實現的，轉換發生在混合像素的傳感器像素組件中。在傳感器像素中，x 射線光子的吸收導致電子- 空穴對的產生，電荷與x 射線能量成正比。電荷通過電場被捕獲并處理。直接探測由于沒有經過其他閃爍體等的轉化，因而具有非凡的 高靈敏度和量子效率，并使得空間分辨率*大化
• 無噪音干擾： 真正的單光子計數，保障 無讀出噪聲，無暗電流，以獲得非凡的信噪比
• 光譜X-RAY 成像： 新技術可以使得每像素4 個計數器，可以同時獲取4 個能帶圖像
• 高計數率及線性度： 采用獨特的即時觸發單光子計數方法
• 高幀速： 采用ASCI 的并行讀出系統，獲得超過1KHz 的高分辨高速成像。
Dectris 主要提供兩種材料的直接探測芯片： Si 和CdTe, 根據厚度不同，可以覆蓋從1keV-100keV 寬的X-RAY 能量范圍
同步輻射應用：
近10 年來，混合光子計數(HPC) 探測器已經改變了同步加速器的測量方法和數據收集策略。由于沒有讀出噪聲和極高的光子通量能力，極大的提高了信噪比。此外，衍射圖樣可以以每秒幾千次的速度記錄下來， 這使得時間分辨的研究和大體積樣本 ( 相對于光束直徑) 的掃描成為可能。
HPC 探測器系統基本上是免維護的，在室溫操作下提供良好的數據， 不需要輔助設備。DECTRIS 系統的高性能和簡單的操作已經使基于同步加速器的x 射線檢測發生了革命性的變化,Dectris 專門針對同步輻射的應用開發了一系列的探測器, 包括 EIGER X, EIGER2X, PILATUS3 X, PILATUS3X_CdTe,PILATUS3 S 系列等；
主要特點：
• 直接單光子計數模式探測X-RAY
• 計數速率高達10Mcts/s/pixel
• 無讀出噪聲
• 無暗電流
• 高達20-32bit 以上計數器
• 室溫操作
• 高幀頻：>500Hz 以上
主要同步輻射應用方向：
• 大分子晶體學(MX)
• 化學晶體學
• 單晶衍射(SCD)
• 小角度和廣角x 射線散射SAXS/WAXS
• x 射線粉末衍射(XRPD)
• 表面衍射
• 相關衍射
• 能譜探測
• 時間分辨實驗
實驗室應用
DECTRIS 混合光子計數(HPC) 探測器是目前世界上先進的同步輻射束線x 射線探測器。這種領先的技術也可用于實驗室應用， 以獲得盡可能高的數據質量。
HPC 技術的主要優點之一——沒有讀出噪聲和暗電流——在使用小型源收集數據時特別有價值。即使是實驗室里*亮的x 射線源也比同步加速器弱得多，從而導致信號更弱，需要更長的曝光時間。消除暗電流和讀出噪聲使檢測器能夠達到無與倫比的信噪比，并優于其他實驗室檢測器技術。與基于閃爍體的探測器相比，HPC的直接檢測可以產生更清晰、分辨率更高的信號， 從而可以充分利用聚焦良好的光束，得到更好的x 射線圖像。
同時，DECTRIS 高性能檢測器具有最高的計數率和最佳的計數率線性，即使使用最明亮的實驗室光源和強衍射的樣品，同樣也能獲得更準確的數據。
主要應用方向
X-ray 衍射
• 高能x 射線衍射
• x 射線衍射顯微層析
• x 射線粉末衍射與配對分布功能分析
• 高壓/ 高溫x 射線衍射
• 非彈性x 射線散射
• x 射線漫散射
• 時間分辨/ 現場實驗
X-ray 成像
• x 光投影成像( 放射學)
• x 光電腦斷層掃描(CT)
• 小型動物/ 臨床前電腦斷層攝影
• x 射線相襯成像
• 無損檢測(NDT) 和安檢
DECTRIS 產品用于透射電子顯微鏡(TEM)
DECTRIS QUADRO，是一種直接電子探測器, 進一步推動電子檢測的極限。配合新的專用集成電路ASIC (Application Specific Integrated Circuit)，提供高達18khz 的讀出速度和計數率高達1000 萬電子/pix/ 秒， 加上即時觸發技術支持。適用于要求卓越性能而又不妥協的材料科學應用領域。
• ROI 區域讀出
• 幀頻最高達18000 幀/ 秒
• 無死時間
• 無噪聲電子計數
• 電子計數率高達107 / 像素/ 秒
• 理想的低能量DQE
典型應用：
• 電子衍射
• 4D-STEM
• 應變映射
• 洛倫茲顯微成像
• Ptychograph
• 原位TEM
• 動態TEM
• LEEM/PEEM
X-Ray 探測無極限--- 多樣化客戶定制方案
Dectris 擁有強大的技術團隊以及無與倫比的技術，可以為客戶量身定制X-RAY 探測方案，全部方案都可以基于HPC 技術的 PILATUS3 和 EIGER 模組 或 MYTHEN 條形探測器。
關鍵技術特點：
• 探測器可工作在真空或氮氣氛圍中，無空氣散射或吸收；
• 具有無窗檢測模式，提供最高可能的數據質量
• 軟X-RAY 范圍內特殊底能量校準
• 探測陣面尺寸客戶自定義匹配特殊需求
• 針對能譜以及能譜成像的特殊能量校準
特殊方案舉例：
案例1：長波PX 系統
長期以來，利用長波長進行反常相位的方法一直受到強空氣吸收和大散射角的阻礙。DECTRIS 與鉆石光源（DLS）I23 團隊緊密合作，打造的PILATUS 12M specifi c 解決方案有效地克服了這些限制。將樣品和檢測器置于真空中，消除了空氣的吸收和散射。
半圓柱形狀檢測器覆蓋了±100°的2θ 范圍和可以同時收集高低分辨率的數據。
該12M-DLS 探測器是一種客戶專用的解決方案，可滿足DLS 光源國內實驗的所有要求。它由120 個PILATUS 檢測器模塊組成，安裝在一個高精度的框架上，形成一個半圓的形狀。該探測器的有效面積為0.34 平方米，是迄今為止建造的*大的PILATUS 探測器。該探測器可以探測能量為2.3 keV 的x 射線，其真空兼容壓力為10-6 mbar。
案例2：真空SAXS 探測器
Dectris 與柏林的PTB 合作開發了一種真空適用的PILATUS1M 探測器。
探測器直接接到真空腔室上，無探測窗口。探測器2012 年6 月在BESSY II 被安裝于PTB 的一臺四晶體單色儀的光路上，用于小角度無背景X-RAY 散射(SAXS), 實驗中可探測光子能量下限為1.75kev.
案例3：L 型真空WAXS 探測器
PILATUS3 2M-DLS-L 設計用于收集WAXS 信號，同步在DLS（Diamond Light Source ）I22 光束源上同時進行了SAXS、WAXS 測量。此探測器基于PILATUS3 2M 平臺，提供了一個由21 個PIATUS3 模組組成的L 型的探測面。L 形是通過在8×3 的矩形陣列的一個角落中省略三個檢測器模塊來實現的。主波束和小角度散射信號可以直接通過直接連接在探測器背面的疏散飛行管，另一個PILATUS3 2M 則探測在飛行管末端下游的SAXS 信號。
這種獨特的設計產生了最佳的角度覆蓋，并允許WAXS 探測器放在在真空室，省去了探測窗口。
案例4： 真空x 射線等離子體光譜探測器
此PILATUS 900K-IPP 是為中國合肥的等離子體物理研究所而設計的！ 此探測器是由9 個PILATUS 模組組成，安裝于一臺新型的X-RAY 影像晶體譜儀(XICS) 上， 此譜儀用于在探測EAST Tokamak 裝置上X-RAY 能譜范圍從3.1Kev（Ar 特征發射） 到13KeV（Kr 特征發射 ）。
最快讀出時間為0.95ms, 最高幀頻500Hz, PILATUS3 很好的提供了實時實驗數據！
案例5：像素級的X 射線能譜成像校準
基于PILATUS 100K 的光譜X 射線成像相機是為普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL) 設計，用于完成同時成像強度不同的等離子體發射譜線的比較。
DECTRIS 協助PPPL 建立了一個特殊的能量校準模式, 在3×3 的模組里的每個像素可以設置為不同的能量閾值，如圖所示！在4kev 到12kev 能量范圍之間，能量閾值間隔1kev。用此方法，通過結合成像和能量分辨率可以區分不同元素的發射。
“我們與DECTRIS 的合作使熱托卡馬克和星狀等離子體的高分辨率x 射線光譜得到顯著改善。
由于在我們的x 射線成像晶體光譜儀中安裝使用了DECTRIS 公司無噪音的單光子計數探測器，我們現在能夠以比以前更高的時間和空間分辨率對離子溫度和等離子體流速剖面進行多普勒測量” Manfred Bitter，普林斯頓等離子體物理實驗室， 普林斯頓( 美國)
總部位于瑞士的DECTRIS 一直致力于開發和生產高質量、高性能的混合光子計數(HPC) x 射線探測器，是全球領先的高性能x 射線探測器的生產廠家，特別是在同步輻射以及實驗室檢查領域占據絕對領導地位，并在新的市場，如醫療，電子顯微鏡，x 射線檢查等進步明顯。
比如憑借在醫用x 光系統的性能和精度方面取得的飛躍。通過雙能量和光譜成像，DECTRIS 是唯一一家為研究人員提供幾何精度、靈敏度和光譜保真度*高的高質量彩色圖像的x 射線探測器供應商。???
Dectris 產品主要使用的是混合單光子計數技術（Hybrid Photon Counting (HPC)），這種技術的優勢非常明顯：
• 高能X-RAY 直接探測：直接檢測X-Ray 是HPC 的關鍵技術之一。它是通過將x 射線光子直接轉換成電荷來實現的，轉換發生在混合像素的傳感器像素組件中。在傳感器像素中，x 射線光子的吸收導致電子- 空穴對的產生，電荷與x 射線能量成正比。電荷通過電場被捕獲并處理。直接探測由于沒有經過其他閃爍體等的轉化，因而具有非凡的 高靈敏度和量子效率，并使得空間分辨率*大化
• 無噪音干擾： 真正的單光子計數，保障 無讀出噪聲，無暗電流，以獲得非凡的信噪比
• 光譜X-RAY 成像： 新技術可以使得每像素4 個計數器，可以同時獲取4 個能帶圖像
• 高計數率及線性度： 采用獨特的即時觸發單光子計數方法
• 高幀速： 采用ASCI 的并行讀出系統，獲得超過1KHz 的高分辨高速成像。
Dectris 主要提供兩種材料的直接探測芯片： Si 和CdTe, 根據厚度不同，可以覆蓋從1keV-100keV 寬的X-RAY 能量范圍
同步輻射應用：
近10 年來，混合光子計數(HPC) 探測器已經改變了同步加速器的測量方法和數據收集策略。由于沒有讀出噪聲和極高的光子通量能力，極大的提高了信噪比。此外，衍射圖樣可以以每秒幾千次的速度記錄下來， 這使得時間分辨的研究和大體積樣本 ( 相對于光束直徑) 的掃描成為可能。
HPC 探測器系統基本上是免維護的，在室溫操作下提供良好的數據， 不需要輔助設備。DECTRIS 系統的高性能和簡單的操作已經使基于同步加速器的x 射線檢測發生了革命性的變化,Dectris 專門針對同步輻射的應用開發了一系列的探測器, 包括 EIGER X, EIGER2X, PILATUS3 X, PILATUS3X_CdTe,PILATUS3 S 系列等；
主要特點：
• 直接單光子計數模式探測X-RAY
• 計數速率高達10Mcts/s/pixel
• 無讀出噪聲
• 無暗電流
• 高達20-32bit 以上計數器
• 室溫操作
• 高幀頻：>500Hz 以上
主要同步輻射應用方向：
• 大分子晶體學(MX)
• 化學晶體學
• 單晶衍射(SCD)
• 小角度和廣角x 射線散射SAXS/WAXS
• x 射線粉末衍射(XRPD)
• 表面衍射
• 相關衍射
• 能譜探測
• 時間分辨實驗
| EIGER X | EIGER2-X | MYTHEN2 X | PILATUS3 X | PILATUS3X_CdTe | PILATUS3 S | ||
| 像素規格 | 500K,1M,4M,9M,16M | 1K,1D | 100k,200k,300k,1M,2M,6M | 300K,1M,2M | 1M,2M,6M | ||
| 探測面 范圍 |
最?。?7.2*38.6 mm2 最大：311.2*327.8 mm2 |
32mm*4mm 64mm*8mm |
83.8 x 33.5 423.6 × 434.6 |
253.7 × 33.5 253.7 × 288.8 |
168.7 × 179 423.6 × 434.6 |
||
| 像素陣列 ( 像素大小) |
1030*514— 4150*4371 （75um*75um） |
1k: 1280*1 1D: 640*1 （50um*8mm(4mm)） |
487 x 195 2463 × 2527 (172*172um) |
1475 × 195 1475 × 1679 (172*172um) |
981 × 1043 2463 × 2527 (172*172um) |
||
| 幀速Hz | 133-9000 | 133-2000 | 1000 | 100-500Hz | 500HZ | 25Hz | |
| 芯片厚度 | 450um | 450um | 320,450,1000 | 450um(1000um) | 1000 | 450um(1000um) | |
| 能量范圍 | 2.8-18KeV | 6.0-40KeV | 4-40KeV | 2.7-18KeV | 8-100KeV | 2.7-18KeV | |
| 最大計數率phts/s/mm2 | 5 *108 | 107 | 107 | 106 | 107 | 106 | |
| AD 阱深 | 16&32bit | 24bit | 20bit | 20bit | 20bit | ||
| 能量鑒別器 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
HPC 技術的主要優點之一——沒有讀出噪聲和暗電流——在使用小型源收集數據時特別有價值。即使是實驗室里*亮的x 射線源也比同步加速器弱得多，從而導致信號更弱，需要更長的曝光時間。消除暗電流和讀出噪聲使檢測器能夠達到無與倫比的信噪比，并優于其他實驗室檢測器技術。與基于閃爍體的探測器相比，HPC的直接檢測可以產生更清晰、分辨率更高的信號， 從而可以充分利用聚焦良好的光束，得到更好的x 射線圖像。
同時，DECTRIS 高性能檢測器具有最高的計數率和最佳的計數率線性，即使使用最明亮的實驗室光源和強衍射的樣品，同樣也能獲得更準確的數據。
主要應用方向
X-ray 衍射
• 高能x 射線衍射
• x 射線衍射顯微層析
• x 射線粉末衍射與配對分布功能分析
• 高壓/ 高溫x 射線衍射
• 非彈性x 射線散射
• x 射線漫散射
• 時間分辨/ 現場實驗
X-ray 成像
• x 光投影成像( 放射學)
• x 光電腦斷層掃描(CT)
• 小型動物/ 臨床前電腦斷層攝影
• x 射線相襯成像
• 無損檢測(NDT) 和安檢
| EIGER R | EIGER2-R | MYTHEN2 R | PILATUS3 R | PILATUS3R_CdTe | PILATUS3 R | |||
| 像素規格 | 1M,4M(500k) | 1K,1D | 100k,200k,300k 300k-W,1M |
300K,300k-W,1M | 1M,2M,6M | |||
| 探測面 范圍 |
最?。?7.2*79.9 mm2 最大：155.2*162.5 mm2 |
32mm*4mm 64mm*8mm |
83.8 x 33.5 168.7-179.4 |
83.8*106.5 253.7 × 33.5 168.7*179.4 |
168.7 × 179 423.6 × 434.6 |
|||
| 像素陣列 ( 像素大小) |
1030*1065— 2070*2167 （75um*75um） |
1k: 1280*1 1D: 640*1 （50um*8mm(4mm)） |
487 x 195 981*1043 (172*172um) |
487*619 1475 × 195 1475 × 1679 (172*172um) |
981 × 1043 2463 × 2527 (172*172um) |
|||
| 幀速Hz | 5-10 | / | 25 | 5-20Hz | 5-20HZ | 25Hz | ||
| 芯片厚度 | 450um | 450um | 320,450,1000 | 450um(1000um) | 1000um | 450um(1000um) | ||
| 能量范圍 | 2.8-18KeV | 3.5-30KeV | 4-40KeV | 2.7-18KeV | 8-100KeV | 2.7-18KeV | ||
| 最大計數率phts/ s/mm2 | 5 *108 | 3*108 | 107 | 106 | 107 | 106 | ||
| AD 阱深 | 32bit | 24bit | 20bit | 20bit | 20bit | |||
| 能量鑒別器 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
典型特征
• 直接電子檢測• ROI 區域讀出
• 幀頻最高達18000 幀/ 秒
• 無死時間
• 無噪聲電子計數
• 電子計數率高達107 / 像素/ 秒
• 理想的低能量DQE
典型應用：
• 電子衍射
• 4D-STEM
• 應變映射
• 洛倫茲顯微成像
• Ptychograph
• 原位TEM
• 動態TEM
• LEEM/PEEM
| Pixel size 像素尺寸 [μm2] | 75*75 |
| 像素陣列： | 514*514 |
| 有效面積[mm2] | 38.6 x 38.6 |
| 能量范圍[kV] | 30 - 300 |
| 控制線范圍[kV] | 10 - 80 |
| 最大幀速, ROI [Hz] | 18,000 |
| 最大幀速, 全幅 [Hz] | 2,250（16bit）,4,500(8bit) |
| 探測材料 | Si or CdTe |
| 數據格式 | HDF5 |
| 制冷 | 水，20 ° C |
| 探測量子效率 | 99%@100kv, 96@200kv |
| 探測器尺寸 (WHD) [mm3] | 200 x 350 x 200 |
關鍵技術特點：
• 探測器可工作在真空或氮氣氛圍中，無空氣散射或吸收；
• 具有無窗檢測模式，提供最高可能的數據質量
• 軟X-RAY 范圍內特殊底能量校準
• 探測陣面尺寸客戶自定義匹配特殊需求
• 針對能譜以及能譜成像的特殊能量校準
特殊方案舉例：
案例1：長波PX 系統
長期以來，利用長波長進行反常相位的方法一直受到強空氣吸收和大散射角的阻礙。DECTRIS 與鉆石光源（DLS）I23 團隊緊密合作，打造的PILATUS 12M specifi c 解決方案有效地克服了這些限制。將樣品和檢測器置于真空中，消除了空氣的吸收和散射。
半圓柱形狀檢測器覆蓋了±100°的2θ 范圍和可以同時收集高低分辨率的數據。
該12M-DLS 探測器是一種客戶專用的解決方案，可滿足DLS 光源國內實驗的所有要求。它由120 個PILATUS 檢測器模塊組成，安裝在一個高精度的框架上，形成一個半圓的形狀。該探測器的有效面積為0.34 平方米，是迄今為止建造的*大的PILATUS 探測器。該探測器可以探測能量為2.3 keV 的x 射線，其真空兼容壓力為10-6 mbar。
案例2：真空SAXS 探測器
Dectris 與柏林的PTB 合作開發了一種真空適用的PILATUS1M 探測器。
探測器直接接到真空腔室上，無探測窗口。探測器2012 年6 月在BESSY II 被安裝于PTB 的一臺四晶體單色儀的光路上，用于小角度無背景X-RAY 散射(SAXS), 實驗中可探測光子能量下限為1.75kev.
案例3：L 型真空WAXS 探測器
PILATUS3 2M-DLS-L 設計用于收集WAXS 信號，同步在DLS（Diamond Light Source ）I22 光束源上同時進行了SAXS、WAXS 測量。此探測器基于PILATUS3 2M 平臺，提供了一個由21 個PIATUS3 模組組成的L 型的探測面。L 形是通過在8×3 的矩形陣列的一個角落中省略三個檢測器模塊來實現的。主波束和小角度散射信號可以直接通過直接連接在探測器背面的疏散飛行管，另一個PILATUS3 2M 則探測在飛行管末端下游的SAXS 信號。
這種獨特的設計產生了最佳的角度覆蓋，并允許WAXS 探測器放在在真空室，省去了探測窗口。
案例4： 真空x 射線等離子體光譜探測器
此PILATUS 900K-IPP 是為中國合肥的等離子體物理研究所而設計的！ 此探測器是由9 個PILATUS 模組組成，安裝于一臺新型的X-RAY 影像晶體譜儀(XICS) 上， 此譜儀用于在探測EAST Tokamak 裝置上X-RAY 能譜范圍從3.1Kev（Ar 特征發射） 到13KeV（Kr 特征發射 ）。
最快讀出時間為0.95ms, 最高幀頻500Hz, PILATUS3 很好的提供了實時實驗數據！
案例5：像素級的X 射線能譜成像校準
基于PILATUS 100K 的光譜X 射線成像相機是為普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL) 設計，用于完成同時成像強度不同的等離子體發射譜線的比較。
DECTRIS 協助PPPL 建立了一個特殊的能量校準模式, 在3×3 的模組里的每個像素可以設置為不同的能量閾值，如圖所示！在4kev 到12kev 能量范圍之間，能量閾值間隔1kev。用此方法，通過結合成像和能量分辨率可以區分不同元素的發射。
“我們與DECTRIS 的合作使熱托卡馬克和星狀等離子體的高分辨率x 射線光譜得到顯著改善。
由于在我們的x 射線成像晶體光譜儀中安裝使用了DECTRIS 公司無噪音的單光子計數探測器，我們現在能夠以比以前更高的時間和空間分辨率對離子溫度和等離子體流速剖面進行多普勒測量” Manfred Bitter，普林斯頓等離子體物理實驗室， 普林斯頓( 美國)
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