混合像素探測(cè)器技術(shù)最初是為了滿(mǎn)足歐洲核子中心-CERN 大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC 的粒子跟蹤需求而開(kāi)發(fā)的。 來(lái)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(cè)器技術(shù)轉(zhuǎn)移到高能物理領(lǐng)域以外的應(yīng)用的機(jī)會(huì)。于是Medipix1 Collaboration 誕生了。Medipix系列是由Medipix Collaborations 開(kāi)發(fā)的一系列用于粒子成像和檢測(cè)的像素探測(cè)器讀出芯
混合像素探測(cè)器技術(shù)最初是為了滿(mǎn)足歐洲核子中心-CERN 大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC 的粒子跟蹤需求而開(kāi)發(fā)的。 來(lái)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(cè)器技術(shù)轉(zhuǎn)移到高能物理領(lǐng)域以外的應(yīng)用的機(jī)會(huì)。于是Medipix1 Collaboration 誕生了。Medipix系列是由Medipix Collaborations 開(kāi)發(fā)的一系列用于粒子成像和檢測(cè)的像素探測(cè)器讀出芯片。Timepix系列是從 Medipix系列開(kāi)發(fā)演變而來(lái)的。 其中Timepix芯片更針對(duì)于單個(gè)粒子的探測(cè)以獲得時(shí)間、軌跡、能量等信息。
目前基于Timepix和Timepix3的探測(cè)器，由于其單電子靈敏、高動(dòng)態(tài)范圍及獨(dú)特的事件驅(qū)動(dòng)模式被廣泛的應(yīng)用于電子背散射（EBSD）， 4維電子顯微（4D SEM）等領(lǐng)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(cè)器（Timepix，medipix）及解決方案的全產(chǎn)業(yè)鏈公司，至于為為工業(yè)和學(xué)術(shù)需求開(kāi)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(cè)器，其探測(cè)器與讀出采用軟排線連接，整個(gè)設(shè)計(jì)非常小巧，性?xún)r(jià)比高，非常適用于電子顯微鏡廠家將其二次開(kāi)發(fā)并集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，以提升系統(tǒng)性能。
使用MINIPIX TPX3F探測(cè)器鑒別電子、質(zhì)子，Alpha粒子及μ介子
Thermo Scientific's? Helios? 5 UX DualBeam采用了Advacam的探測(cè)技術(shù)
新一代 Thermo Scientific Helios 5 DualBeam 具有 Helios DualBeam 產(chǎn)品系列領(lǐng)先業(yè)界的高性能成像和分析性能。它經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，可滿(mǎn)足材料科學(xué)研究人員和工程師對(duì)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(biāo)準(zhǔn)：高材料對(duì)比度、快速、簡(jiǎn)單和精確的高質(zhì)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(zhì)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(chǔ)上改進(jìn)優(yōu)化，旨在確保系統(tǒng)于手動(dòng)或自動(dòng)工作流程下的最佳運(yùn)行狀態(tài)。
單電子靈敏
零噪聲
耐輻射
高動(dòng)態(tài)范圍
無(wú)讀出死事件
MINIPIX TPX3F | ADVAPIX TPX3F | |
芯片類(lèi)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(wú)暗噪聲 | |
接口 | 高速USB 2.0 | 超高速USB 3.0 |
事件驅(qū)動(dòng)模式最大讀出速度* | 2.35 x 10^6 hits/s | 40 x 10^6hits / s |
幀模式速率 | 16fps | 30fps |
事件時(shí)間分辨能力 | 1.6ns | 1.6ns |
類(lèi)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(shù)據(jù)： 1. Events：每個(gè)像素中的事件數(shù)量 2. iToT：每個(gè)像素中所有事件的過(guò)閾總時(shí)間 |
iToT | 14 bit | 輸出一幀：每個(gè)像素中所有事件的過(guò)閾總時(shí)間 | |
ToA | 18 bit | 輸出一幀：ToA+FToA3 =第一個(gè)到達(dá)像素事件的到達(dá)時(shí)間 | |
像素/事件驅(qū)動(dòng)模式 （在曝光過(guò)程中，連續(xù)讀出被擊中像素信息） | ToT+ToA | 10 bit + 18 bit | 每個(gè)像素的每個(gè)事件可同時(shí)獲得: Position, ToT, ToA and FToA |
ToA | 18 bit | 每個(gè)像素的每個(gè)事件可同時(shí)獲得: Position, ToA and FToA. | |
Only ToT | 10 bit | 每個(gè)像素的每個(gè)事件可同時(shí)獲得: Position and ToT |
ADVAPIX TPX3F與 MINIPIX TPX3F像素/事件驅(qū)動(dòng)模式最大獨(dú)出速率測(cè)試
l (4D )STEM in SEM/TEM
l μED (micro electron diffraction)
l EBSD
l EELS
l Ptychography
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.
MINIPIX TPX3F | ADVAPIX TPX3F | |
芯片類(lèi)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(wú)暗噪聲 | |
接口 | 高速USB 2.0 | 超高速USB 3.0 |
事件驅(qū)動(dòng)模式最大讀出速度* | 2.35 x 10^6 hits/s | 40 x 10^6hits / s |
幀模式速率 | 16fps | 30fps |
事件時(shí)間分辨能力 | 1.6ns | |
測(cè)量模式：
類(lèi)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(shù)據(jù)： 1， Events：每個(gè)像素中的事件數(shù)量 2. iToT：每個(gè)像素中所有事件的過(guò)閾總時(shí)間 |
iToT | 14 bit | 輸出一幀：每個(gè)像素中所有事件的過(guò)閾總時(shí)間 | |
ToA | 18 bit | 輸出一幀：ToA+FToA3 =第一個(gè)到達(dá)像素事件的到達(dá)時(shí)間 | |
像素/事件驅(qū)動(dòng)模式 （在曝光過(guò)程中，連續(xù)讀出被擊中像素信息） | ToT+ToA | 10 bit + 18 bit | 每個(gè)像素的每個(gè)事件可同時(shí)獲得: Position, ToT, ToA and FToA |
ToA | 18 bit | 每個(gè)像素的每個(gè)事件可同時(shí)獲得: :Position, ToA and FToA. | |
Only ToT | 10 bit | 每個(gè)像素的每個(gè)事件可同時(shí)獲得: : Position and ToT |
ADVAPIX TPX3F與 MINIPIX TPX3F像素/事件驅(qū)動(dòng)模式最大獨(dú)出速率測(cè)試
主要應(yīng)用：
l (4D )STEM in SEM/TEM
l μED (micro electron diffraction)
l EBSD
l EELS
l Ptychography
Thermo Scientific's? Helios? 5 UX DualBeam采用了Advacam的探測(cè)技術(shù)
新一代 Thermo Scientific Helios 5 DualBeam 具有 Helios DualBeam 產(chǎn)品系列領(lǐng)先業(yè)界的高性能成像和分析性能。它經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，可滿(mǎn)足材料科學(xué)研究人員和工程師對(duì)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(biāo)準(zhǔn)：高材料對(duì)比度、快速、簡(jiǎn)單和精確的高質(zhì)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(zhì)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(chǔ)上改進(jìn)優(yōu)化，旨在確保系統(tǒng)于手動(dòng)或自動(dòng)工作流程下的最佳運(yùn)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.
