灵活的光子计数、像素化X射线直接探测器—MiniPIX TPX Flex
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MiniPIX TPX Flex
MiniPIX TPX Flex是一款由北京众星联恒科技有限公司和捷克Advacam公司联合推出的掌上型光子计数、像素化、X射线直接探测器，内含由欧洲核子研究组织（CERN）研发的Timepix读出芯片（256 x 256 ，像素大小55 μm x 55 μm）和500μm硅传感器及相应读出电路。它可以用于探测X射线、质子、电子的数量、到达时间和能量。采用标准USB2.0 Type A的接口读出，最大帧率为45帧/秒（1ms曝光时间）。
MiniPIX TPX Flex的探头和读出单元是通过76mm的软排线进行连接的，使得它非常合适集成到任何系统中，如便携X射线应力分析仪、X射线粉末衍射仪、X射线成像等系统中。
（MiniPIX TPX Flex实物）
产品特点:
1. 体积小巧，形似U盘易于集成
2. 直接探测，具有高探测效率
3. 零电子学噪声
4. 通过Mini USB接口连接，笔记本电脑即可运行
(支持Windows, MacOS ,Linux, arm环境）
5. 人性化软件操作软件-PIXET PRO
6. 基于C#，C++，Python，LabVIEW的二次开发
关键参数:
1. 读出芯片类型：Timepix
2. 像素尺寸；55 μm x 55 μm
3. 像素规格：256 x 256 像素
4. 单帧动态范围：118102
5. 传感器材料：500μm 硅
6. 暗电流：无
7. 数据接口：标准USB2. 0 type A
8. 最大帧率：45fps
（理论探测效率）
注释1: 55 x 110 μm 在边缘处，110 x 110 μm 在角落处。
注释2：即计数器深度。累计图像的动态范围理论上不受限制。
Minipix系列典型应用
1、 商业化多能能衍射仪
Anton Paar | XRDynamic 500
自动化多功能衍射仪
Pixos™检测单元采用了ADVACAM固态光子计数、像素探测器，该探测器基于CERN开发的Timepix3芯片。Anton Paar表示：“这些测量模式为所有粉末X射线衍射应用提供了无与伦比的性能和测量速度。”
标样测试性能
用于残余应力测量的最新衍射仪
NIST SRM 660c（六硼化镧粉末）样品示例，采用安东帕 XRDynamic 500 进行测量。其卓越品质显而易见。标准参考物质 (SRM) 由六硼化镧粉末组成，用于校准 X 射线衍射设备的谱线位置与 2θ 角的关系。
2、商业化便携X射线应力分析仪
Stresstech | Xstress DR45
用于残余应力测量的最新衍射仪
Xstress DR45 是新一代 X 射线衍射仪，采用 ADVACAM 光子计数技术，可提供高质量数据。Xstress DR45 的速度和精度使残余应力测量不再局限于实验室，而是进入了生产线。
传统1D与2D探测器技术对比
测量条件（0.3 mm collimator, Cr tube, 5/5 tilts, 3 directions） | ||
系统 | 曝光时间 | 总测量时间 |
Xstress G2R, 1D（1×256）(Hamamatsu) | 300s | 5 h 46 min |
XstressDR45, 2D（256×256）(Advacam) | 3s | 3 min 1 s |
（小焦斑用于小轴承球的残余应力深度剖面）
3、科学研究仪器开发
（1）2023年日本政府文化厅、奈良文化财研究所及京都国立博物馆的研究人员YONEMURA Sachio等报道了，他们开发的一款便携式、X射线衍射分析仪并用于高松冢壁画（是位在奈良县高市郡明日香村平田的古坟。藤原京期（694年～710年）筑造的终末期古坟，直径23m（下段）及18m（上段）、高5m的二段式圆坟。）的着色材料研究。其中探测器就是小巧、功能强大的MiniPIX。
（高松冢古坟壁画）
（使用小型X射线衍射分析仪对西墙上的女性群体进行分析）
犬塚将英, et al. [報告] 小型 X 線回折分析装置の開発と 高松塚古墳壁画の彩色材料分析への適用. Diss. Tokyo National Research Institute for Cultural Properties, 2023.
Yi ()lM。
（2）来自己美国的科研人员使用了多层膜单色聚焦的微焦点X射线和MiniPIX搭建了一套透射式X射线衍射装置用于乳腺癌的早期筛查。尽管乳腺癌早期检测取得了进展，但传统的筛查方法仍存在局限性，包括漏诊、假阳性、不必要的疼痛、X射线暴露和过度诊断。利用X射线衍射（XRD）技术对人体乳腺组织样本进行分析，可以确定与细胞外基质（ECM）变化相关的结构生物标志物。ECM的许多成分，例如糖蛋白、脂质、胶原蛋白和角蛋白，都具有周期性，从而呈现出明显的XRD图谱。这些成分会经历癌症诱导的变化，而XRD测量可以监测这些变化。
（透射XRD装置图）
（癌变乳腺组织(具有癌变特征的区域)的衍射花样，关键衍射峰更宽）
（健康组织(组织切片中形态正常、无癌变迹象的区域)的衍射花样，关键衍射峰宽更锐利）
（3）2024年来自欧洲同步辐ESRF、赫尔辛基大学和意大利Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati的研究人员Christoph J. Sahle和Alessandro Longo等，报到了他们开发的一款用于欧洲同步辐射装置的X射线非弹性散射光束线ID20线站的小型X射线衍射装置。设计和构建该装置的主要动机是满足日益增长的对样品实时表征的需求，以及在高压和/或高温条件下轻松浏览样品相图的需求。简而言之，该小型X射线衍射装置主要是在进行非常耗时的X射线非弹性散射实验前确认样品局部对称性和的完整性。得益于MiniPIX的紧凑和强大功能，使得该小型X射线衍射装置得以实现。
miniXRD 装置的三维效果图，分别安装在 (a) 垂直和 (b) 水平扫描配置中。(c) 该装置安装在 ESRF ID20 大立体角光谱仪上的照片。(d) 探测器上的直通光束位置（垂直和水平扫描配置）与探测器垂直平移的关系，包括线性拟合。沿扫描方向，线性拟合的斜率表明像素尺寸为每像素 55 微米，与硬件规格完全一致。（其中把把MiniPIX固定在平移台的原因是通过移动探测器以获得更大的衍射角（约45度），以替代探测器更大、价格更贵的探测器）。
更多的定制可能性
目前众星联恒可以基于MiniPIX系列探测模块，实现非常紧凑的探测器拼接，已获得更大的探测面积。可以实现1x2、2x2和1x4等不同拼接方式。典型技术参数如下：
> 像素数目：512 x 256（1x2拼接）、512 x 512（2x2拼接）
和1024 x 256（1x4拼接）；
> 有效探测区域：28mm x 14mm （1x2拼接） 、 28mm x
28mm （2x2拼接）和56mm x 14mm （1x4拼接） ；
> 探测死区（传感器拼接间隙）：≤1.4mm（Si传感器）和
≤0.4mm（CdTe传感器）
> 帧率：≥10fps（帧模式）
> 最大像素计数率：≥1Mpps（事件模式）
> 能量探测范围：5-40keV （Si传感器）或10-140keV
（CdTe传感器）
> 通讯接口：USB （接口兼容USB2.0和3.0）
> 冷却方式：热传导
> 真空兼容要求：优于等于0.01Pa
> 探测器控制：自研上位机
（工程设计示例）
上图为实测的金属合金样品衍射环图像（经过图像拼接处理），除了工程探测模块的固有缺陷区域外（红色区域），两个探测模块的布局可以接收到更长的德拜环信号。
北京众星联恒科技有限公司是一家极紫外、X射线核心部件及解决方案提供商，同时也在积极推广TimePIX/ MediPIX芯片技术，并探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用，目前已有众多客户将MiniPIX、AdvaPIX和WidePIX成功应用于空间辐射探测、电子探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。同时我们也有数台 MiniPIX 样机，及 WidePIX 1*5 MX3 CdTe 样机，非常期待对我们探测器感兴趣或基于探测器应用有新的idea的老师联系我们，我们可以一起尝试做更多的事情。
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