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世界上最快的软X射线相机在欧洲XFEL安装完成

2019-07-22 17:14:03 北京众星联恒科技有限公司 已读

国际联盟为欧洲x射线激光器研制了特制的软X射线探测器。


一个国际联盟建造了世界上最快的软x射线相机。DSSC探测器是为欧洲XFEL量身定做的,它能在不到200微秒时间内拍摄800张照片,并能探测到单个x射线光子。以其令人难以置信的速度,该探测器可以跟上欧洲XFEL 的射线脉冲的快速步伐,使得研究人员利用欧洲XFEL对各种材料样品进行原子级精度的分析。1.jpg         

                DSSC探测器包含32个模块,每个模块为256×128像素,Credit: DESY, Karsten Hansen 

欧洲的XFEL每秒能发出27,000X射线脉冲。它们分为十个包,叫做脉冲序列,每个包有2700X射线脉冲。在单个脉冲序列中,X射线脉冲每220纳秒(十亿分之一秒)重复一次。以这种速度拍摄图像的探测器并不是市面上现有的。因此,十年前,多家国际研究所,高校联合开发了一种特制的x射线相机。该联盟的合作伙伴包括海德堡大学、米兰理工大学、贝加莫大学、欧洲XFELDESY,在这些地方已经开发了中央电子元件和探测器外壳。

让相机的快速成像成为可能,是因为图像被读出以前,它信息都是直接缓存在每个单独的像素中。DESY微电子开发主管卡斯滕汉森(Karsten Hansen)解释称:“数字缓存只能通过在每个像素中集成一个模数转换器来实现,这是我们专门为这款x射线相机开发的。通过这种方式,探测器可以在每个脉冲序列中捕获800x射线图像。这是目前的一项世界纪录,相当于每分钟约0.5 TB的数据,相当于大约100DVD的数据容量。

经过十多年的研制和建设,DSSC探测器最近成功投入使用。这是探测器发展方面的一个了不起的成就,为光子科学界开辟了独特的可能性,欧洲XFEL项目和联盟领导人Matteo Porro强调说。有了DSSC,我们已经证明,在欧洲XFEL提供的非常高的脉冲重复率下,记录软x射线体波段的单个光子是可能的。

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 在SCS仪器的调试过程中,由DSSC探测器获得的针孔的单发软x射线衍射图像

   除了模数转换器,DESY还开发了几乎所有必须特别紧凑的相机头电子元件。相机头是在DESY微电子实验室组装的,然后与DESY探测器组开发的外壳中的其他组件集成。经过多年的设计和开发,在过去的一年里,很高兴在欧洲XFEL看到单个探测器组件组装在一起,欧洲XFEL探测器小组负责人马库斯·库斯特(Markus Kuster)说。


欧洲XFEL的六个测量站(或仪器)专门从事不同的分析,并使用具有不同性质的x射线闪光脉冲。DSSC(带信号压缩的DePFET传感器)探测器是为SCS(光谱和相干散射)仪器开发的,在那里,功能和复杂材料的电子和原子结构可以用所谓的软x射线来探索,这种软x射线的特征是具有与材料待探测特性可比的长波长。在最初的实验中,SCS测量站的研究人员使用DSSC探测器来研究超快的磁过程。

DSSC探测器是欧洲XFEL的第四个高速照相机,也是第一个软x射线探测器。另外三种快速探测器用于短波长的硬x射线实验。未来,欧洲XFEL计划安装第二个DSSC探测器。

欧洲XFEL是由12个欧洲伙伴组成的联合体。DESY开发并建造了粒子加速器,它将驱动x射线激光,并由DESY加速器控制中心操作。DESY也是欧洲XFEL的主要股东。此文转载自德国Desy新闻。

另外文章提供的用于短波长硬X射线的X射线探测器名叫:AGIPD,它是一种高速,低噪的积分探测器,并且在每一像素上都拥有自适应增益放大器。当它探测单个光子事件,并调节增益状态使动态范围优于10^4(@12KeV)时,其所产生的等效噪音是小于1keV的。在Burst模式下,该系统可在运行频率高达6.5 MHz的同时储存352张图像的,完全能够适用于帧频为4.5MHz的欧洲X光自由电子激光器。


我司(北京众星联恒科技有限公司)是德国DESY孵化公司X-spectrum公司在中国的总代理,目前AGIPD经过欧XFEL的验证,工作稳定确定性能稳定。目前X-spectrum公司可以提供个ModuleAGIPD探测器,探测器具体参数如下:

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