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
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的應用于電子背散射（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(chǎn)業(yè)鏈公司，至于為為工業(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(xiàn)有系統(tǒng)中，以提升系統(tǒng)性能。
使用MINIPIX TPX3F探測器鑒別電子、質(zhì)子，Alpha粒子及μ介子
Thermo Scientific's? Helios? 5 UX DualBeam采用了Advacam的探測技術
新一代 Thermo Scientific Helios 5 DualBeam 具有 Helios DualBeam 產(chǎn)品系列領先業(yè)界的高性能成像和分析性能。它經(jīng)過精心設計，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(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上改進優(yōu)化，旨在確保系統(tǒng)于手動或自動工作流程下的最佳運行狀態(tài)。
單電子靈敏
零噪聲
耐輻射
高動態(tài)范圍
無讀出死事件
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 10^6hits / s |
幀模式速率 | 16fps | 30fps |
事件時間分辨能力 | 1.6ns | 1.6ns |
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(shù)據(jù)： 1. Events：每個像素中的事件數(shù)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/事件驅動模式最大獨出速率測試
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 10^6hits / s |
幀模式速率 | 16fps | 30fps |
事件時間分辨能力 | 1.6ns | |
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(shù)據(jù)： 1， Events：每個像素中的事件數(shù)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/事件驅動模式最大獨出速率測試
主要應用：
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的探測技術
新一代 Thermo Scientific Helios 5 DualBeam 具有 Helios DualBeam 產(chǎn)品系列領先業(yè)界的高性能成像和分析性能。它經(jīng)過精心設計，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(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上改進優(yōu)化，旨在確保系統(tǒng)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.
