Timepix3 -易于集成的多功能直接探測電子探測器
混合像素探測器技術最初是為了滿足歐洲核子中心-CERN大型強子對撞機LHC的粒子跟蹤需求而開發(fā)的。來自歐洲核子中心-CERN 和一些外部合作小組的研究人員看到了將混合像素探測器技術轉移到高能物理領域以外的應用的機會。于是Medipix1 Collaboration 誕生了。Medipix系列是由Medipix Collaborations 開發(fā)的一系列用于粒子成像和檢測的像素探測器讀出芯片。Timepix系列是從 Medipix系列開發(fā)演變而來的。其中Timepix芯片更針對于單個粒子的探測以獲得時間、軌跡、能量等信息。
目前基于Timepix和Timepix3的探測器，由于其單電子靈敏、高動態(tài)范圍及獨特的事件驅動模式被廣泛地應用于電子背散射（EBSD），4維電子顯微（4D SEM）等領域。
捷克Advacam公司是一家涵蓋傳感器制造、微電子封裝、混合像素探測器（Timepix，Medipix）及解決方案的全產業(yè)鏈公司，致力于為工業(yè)和學術需求開發(fā)成像解決方案。
ADVAPIX TPX3F與 MINIPIX TPX3F系列是基于Timepix3芯片的多功能探測器，其探測器與讀出采用軟排線連接，整個設計非常小巧，性價比高，非常適用于電子顯微鏡廠家將其二次開發(fā)并集成到現有系統中，以提升系統性能。
▲ MINIPIX TPX3F探測器實物展示
▲ ADVAPIX TPX3F探測器實物展示
▲ 使用MINIPIX TPX3F探測器鑒別電子、質子，Alpha粒子及μ介子
ADVAPIX TPX3F與MINIPIX TPX3F主要規(guī)格參數
MINIPIX TPX3F | ADVAPIX TPX3F | |
芯片類型 | Timepix3 | |
像素尺寸 | 55 x 55 μm | |
分辨率 | 256 x 256 pixels | |
傳感器 | 100μm，300μm，500μm硅，1mm CdTe | |
暗噪聲 | 無暗噪聲 | |
接口 | 高速USB 2.0 | 超高速USB 3.0 |
事件驅動模式最大讀出速度* | 2.35 x 10^6 hits/s | 40 x 10^6 hits / s |
幀模式速率 | 16fps | 30fps |
事件時間分辨能力 | 1.6ns | 1.6ns |
*受限于Flex軟排線實際長度
測量模式
類型 | 模式 | 范圍 | 描述 |
幀讀出模式 （曝光后讀出所有像素信息） | Event+iToT | 10 bit + 14 bit | 每次曝光輸出兩幀數據： 1. Events：每個像素中的事件數量 2. iToT：每個像素中所有事件的過閾總時間 |
iToT | 14 bit | 輸出一幀：每個像素中所有事件的過閾總時間 | |
ToA | 18 bit | 輸出一幀：ToA+FToA3 =第一個到達像素事件的到達時間 | |
像素/事件驅動模式 （在曝光過程中，連續(xù)讀出被擊中像素信息） | ToT+ToA | 10 bit + 18 bit | 每個像素的每個事件可同時獲得: Position, ToT, ToA and FToA |
ToA | 18 bit | 每個像素的每個事件可同時獲得: Position, ToA and FToA. | |
Only ToT | 10 bit | 每個像素的每個事件可同時獲得: Position and ToT |
ADVAPIX TPX3F與MINIPIX TPX3F像素/事件驅動模式最大讀出速率測試：
主要特點
單電子靈敏
零噪聲
耐輻射
高動態(tài)范圍
無讀出死時間
主要應用
(4D)STEM in SEM/TEM
μED(microelectron diffraction)
EBSD
EELS
Ptychography
應用案例
ThermoScientific's? Helios? 5 UX DualBeam采用了Advacam的探測技術
新一代 Thermo Scientific Helios 5 DualBeam 具有 Helios DualBeam 產品系列領先業(yè)界的高性能成像和分析性能。經過精心設計，它可滿足材料科學研究人員和工程師對各種聚焦離子束掃描電子顯微鏡 (FIB-SEM) 的需求—即使是最具挑戰(zhàn)性的樣品。
Helios 5 DualBeam 重新定義了高分辨率成像的標準：高材料對比度、快速、簡單和精確的高質量樣品制備（用于 S/TEM 成像和原子探針斷層掃描 (APT)）以及高質量的亞表面和3D 表征。新一代 Helios 5 DualBeam 在 Helios DualBeam 系列成熟功能的基礎上改進優(yōu)化，旨在確保系統于手動或自動工作流程下的最佳運行狀態(tài)。
參考發(fā)表文章
Jannis, Daen, et al. "Event driven 4D STEM acquisition with a Timepix3 detector: microsecond dwell time and faster scans for high precision and low dose applications." Ultramicroscopy 233 (2022): 113423.
Foden, Alex, Alessandro Previero, and Thomas Benjamin Britton. "Advances in electron backscatter diffraction." arXiv preprint arXiv:1908.04860 (2019).
Gohl, S., and F. Němec. "A New Method for Separation of Electrons and Protons in a Space Radiation Field Developed for a Timepix3 Based Radiation Monitor."
Mingard, K. P., et al. "Practical application of direct electron detectors to EBSD mapping in 2D and 3D." Ultramicroscopy 184 (2018): 242-251.
ADVACAM
Advacam S.R.O.源自捷克技術大學實驗及應用物理研究所，致力在多學科交叉業(yè)務領域提供硅傳感器制造、微電子封裝、輻射成像相機和X射線成像解決方案。Advacam最核心的技術特點是其X射線探測器（應用Timepix芯片）、沒有拼接縫隙（No Gap），因此在無損檢測、生物醫(yī)學、地質采礦、藝術及中子成像方面有極其突出的表現。Advacam同NASA（美國航空航天局）及ESA（歐洲航空航天局）保持很好的項目合作關系， 其產品及方案也應用于航空航天領域。
北京眾星聯恒科技有限公司作為捷克Advacam公司在中國區(qū)的總代理，也在積極探索和推廣光子計數X射線探測技術在中國市場的應用，目前已有眾多客戶將Minipix、Advapix和Widepix成功應用于空間輻射探測、X射線小角散射、X射線光譜學、X射線應力分析和X射線能譜成像等領域。同時我們也在國內有數臺Minipix樣機，Widepix 1*5 CdTe的樣機可免費借用，我們也非常期待對我們探測器感興趣或基于探測器應用有新的idea的老師聯系我們，我們可以一起嘗試做更多的事情。
掃描關注 訂閱更多X射線行業(yè)資訊
北京眾星聯恒科技有限公司
捷克ADVACAM公司中國區(qū)總代
www.pbangbang.cn
010-86467571