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X射線光子計數探測器

混合像素探測器，為您的實驗室精心準備

PILATUS混合像素探測器的設計是X射線探測領域的一次革命性成果，其能夠實現**的數據質量。該探測器將單光子計數和混合像素技術這兩項關鍵技術相結合，應用于同步輻射和常規實驗室光源等各個領域。單光子計數技術能夠消除所有探測器噪聲，并提供優質的實驗數據。在采集數據時，能夠有效排除讀出噪聲和暗電流的干擾，其在實驗室光源的應用中具有特別優勢。實驗室X射線光源相比于同步輻射光源光強低得多，因而在成像過程中需要更長的曝光時間，其獲得的信號也要弱的多。由于排除了暗電流和讀出噪聲， PILATUS探測器更加適合在實驗室使用。混合像素技術可以直接探測X射線，與其他探測器技術相比能夠獲得更清晰，更易分辨的信號。加上讀取時間短和連續采集的特點，PILATUS探測器可以高效提供優質數據。低功耗和低冷卻需求，為您提供一個維護量極小的探測器系統，。PILATUS探測器系列是專為您在實驗室中的需求定制，并且提供具有****價值的同步輻射驗證的成熟探測技術。利用PILATUS獨特的功能，可以從你的**挑戰性的樣品獲得**的數據。

針對您的需求

PILATUS探測器在眾多同步輻射束線上獲得成功應用。PILATUS的獨特功能在實驗室和相關工業應用的優勢也很明顯。現在DECTRIS的產品家族，包括一系列的PILATUS探測器，能夠滿足您在實驗室的獨特需求。固定能量標定和簡化的讀出電子器件可以**匹配實驗室相關需求，而且PILATUS完全符合您的預算。混合像素技術和單光子計數技術，這兩項能夠提升數據質量和采集效率的關鍵技術，在所有PILATUS探測器中**應用。越來越多的實驗室和工業應用的儀器可配備或升級為PILATUS探測器。您可以在設備中自由集成PILATUS 探測器模塊，也可以直接采用 DECTRIS OEM合作伙伴的現成產品。

OEM合作整機合作

PILATUS探測器是現成的產品，我們的OEM合作伙伴：

- JJ X射線

- 理學

- STOE

-Xenocs

傳感器層厚度[μm]

表1：基于PTB實驗室的BESSY II實驗裝置上測量的PILATUS傳感器的量子效率。

可定制，以符合您的要求

除了標準的320微米厚的硅傳感器，你可以定制您的PILATUS探測器450或1000微米厚的硅傳感器以匹配您的X射線光源能量（見表）。這樣能夠在所有常見的實驗室X射線能量下實現高量子效率。

水冷機型PILATUS 300K和300K-W提供了可選的真空兼容性。此定制使得探測器能夠在真空中使用，如在SAXS裝置的飛行管中。連續可調的能量閾值的選項可以有效抑制熒光信號。

關鍵優勢

- 單光子計數模式中的直接探測X射線

- 無讀出噪聲

- 無暗電流

- 優秀的點擴散函數

- 高動態范圍

- 讀出時間短

- 高幀速率

- 高局部和全局的計數率

應用

- 生物大分子晶體學（MX）

- 單晶衍射（SCD）

- X-射線衍射（XRD）

- 小角散射與廣角散射（SAXS/廣角）

- 表面衍射

- 漫散射

- 時間分辨實驗

- 成像

- 無損檢測

PILATUS200K

PILATUS300K是在實驗室中進行生物晶體學研究和小角散射研究（SAXS）的**探測器。大傳感器面積結合無快門數據采集，可以輕而易舉的采集具有良好分辨點的大晶胞的高分辨率衍射數據。小角散射研究得益于水冷式探測的出色穩定性，即使是很長的曝光時間，也具有準確的精度，以確定和減去溶劑散射SAXS測量。此外，還可以采用可選的真空兼容的探測器。

PILATUS 300K

PILATUS300K是在實驗室中檢測綜合大分子分子晶體和SAXS**的探測器。結合快門數據采集，傳感器面積大，可以輕而易舉的采集斑點的大單元的高分辨率衍射數據。出色的穩定性，可使用水冷式的檢測器，即使是很長的曝光時間，也具有準確的精度，以確定和減去溶劑散射SAXS測量。此外，還可以利用可選的真空兼容的探測器。

PILATUS300K-W

PILATUS300K-W寬的矩形區域是非常適合WAXS2-D紋理分析和粉末衍射。成像區域超大的軸向尺寸使得探測器可以放置在直射束非常接近的位置，為您提供在小角散射/廣角散射（SAXA/WAXS）裝置中測量廣角散（WAXS）信號的**探測器。與300K 類似，300K-W PILATUS 也可以定制真空兼容性的自定義選項。

在您的實驗室切片精細

圖：PILATUS采集的精細φ切片。每個數據集的采集條件均為：相同的角速度0.1°/S 下僅僅采集30分鐘，每幅圖采用如圖例所示的不斷減少的旋轉寬度和曝光時間。更短的采集時間能夠獲得更好的實驗數據。利用無噪聲的PILATUS探測器獲得的精細層數據集可以獲得**的數據質量（胰島素，180°旋轉角度范圍，微焦點密封球管，PILATUS300K）。

應用

PILATUS應用于實驗室小角散射SAXS

由于其高動態范圍，沒有讀出噪聲和暗電流，高靈敏性和超強的穩定性，PILATUS探測器非常適合應用于實驗室SAXS設備，高Q-范圍測量極其微弱的信號，需要很長的曝光時間。由于完全沒有暗電流，PILATUS探測器擅長在長曝光時間，獲取**的數據。另一個優勢是使用PILATUS時，探測穩定性高，甚至能夠在很長的曝光時間下，以**的精度，確定和減去溶劑散射。這種出色的穩定性源自單光子計數技術與混合像素技術以及簡單卻非常穩定的水冷技術的結合。

PILATUS探測器準確測量微弱信號的表現可圈可點，使您能夠成功處理稀釋了的樣本。 SAXS與尺寸排阻色譜法相結合，是研究聚集或易降解系統、瞬態配合物、以及齊聚狀態的強大方法。無噪聲PILATUS探測器，使這些稀釋的樣本，能夠在實驗室進行可行的研究 [2]。此外，高幀速率和較短的讀出時間也能夠在蛋白質洗脫的過程中**化采集時間從而更精細地進行數據采集。由于其可以揭示數據采集過程中輻射損傷的有價值的信息，超長曝光時間下對數據采集精細采樣在常規SAXA 實驗中極其有效。

PILATUS 應用于實驗室生物大分子研究 MX

以**的精度測量微弱高分辨率反射信號確定圖像的質量，并*終成功進行生物大分子研究。PILATUS探測器排除探測器噪聲干擾的特點，可以有效提升弱反射信號的信噪比，并且能夠在散射背景中減少衍射強度的重疊以獲得更好的點擴散函數。此外，可以采用精細切片的策略，這樣可以沿旋轉方向減少背景重疊和降低斑塊重疊，以進一步提高數據質量可（圖），無噪聲PILATUS探測器允許**精細切片[1]，而CCD或CMOS等探測器需要，權衡讀出噪聲和復位噪聲。

光束穩定對于實驗過程和實驗室系統可以表現出同步輻射束線的特征而言，都是至關重要的。將您的系統匹配PILATUS探測器，可以**化實現實驗室光源的極限優勢。將高度穩定的實驗室光源與無噪聲高靈敏度的探測器系統相結合，可以再S-SAD和其他數據精度至關重要的實驗方法中增加實驗的成功概率。

PILATUS探測器對于整圖像的讀出的時間只有7毫秒，因此可以再連續旋轉過程的采集中不需要快門而直接采集。這樣降低了總的采集時間并且提升了采集效率，后者是高通量應用（比如片段篩選）的一個關鍵優勢。

技術：

1、混合像素技術

混合像素探測器將X射線直接轉換成電子信號。其他類型的X射線探測器依賴中間步驟來捕獲和轉換X-射線。以CCD和CMOS探測器為例，其先將X射線信號轉換為可見光信號。可見光在轉換所需的磷光體屏中的散射會減弱信號并且降低空間分辨率。玻璃纖維光學元件會轉換芯片上的光，會導致信號的進一步減弱和失真。這些CCD探測器及其他類似探測器的固有設計限制在混合像素計數中并不存在。采用混合像素技術的X射線直接探測可以提供更優的空間分辨率和更高的探測效率。混合像素探測器中，每個像素由兩部分組成：感光像素和讀出像素（圖）。X射線光子由感光像素直接轉換為電荷信號。讀出像素對電荷信號進行處理和計數。混合像素的每個獨立像素中的感光像素和讀出像素都有直接的電子學連接，可以防止信號的串擾和損失。這樣使得每個混合像素成為一個虛擬獨立的X射線探測器，因此可以得到*低的點擴散、**的靈敏度和**的速度。

圖：在PILATUS混合的像素探測器的沒有讀出噪聲和暗電流。

單個PILATUS成像模塊在沒有X射線源照射的情況下100毫秒和1小時的成像圖像。100毫秒后，由于讀出圖像過程中沒有噪聲引入，所有像素計數為零。1小時后，由于在常曝光過程中沒有暗電流累積并且在讀出過程中沒有噪聲引入，大部分像素仍然計數為零。曝光過程中的計數均來自于常規背景輻射，其計數率為0.15個計數/小時/像素。

2、單光子計數技術

自由電荷被釋放在傳感器像素中通過X射線吸收。X射線信號通過單管子計數模式讀出像素進行處理表現出了了比整合信號更多的優點。。在一個積分檢測器中，在曝光期間積累的電荷。整個集成，暗電流的特性被添加到累積電荷。暗電流增加噪音和減少數據的質量。在單光子計數檢測器，計數單個事件的X射線吸收所釋放的電荷的信號是由讀出的像素的電荷放大，如果信號超過一個可調節的閾值，吸收事件數字計算。這樣一來，單光子計數的技術完全廢除暗電流探測器噪聲源，并實現**的數據。此外，單光子計數發生在飛行過程中的曝光，實現盡可能早的數字化和隨后的快速的無噪音的數字讀出。因此，讀數噪音作為一個主要的整合探測器來源，完全沒有出現在單光子計數探測器中。

特點

1、**信號噪聲比

PILATUS混合像素探測器固有地排除本質上是沒有暗電流和讀出噪聲的干擾。探測器沒有噪聲能夠確保得到良好的信噪比的數據。相比傳統的探測器，這使得在相同曝光時間內獲得更優質的數據或者更短的采集時間得到相同的圖像。記錄弱衍射樣品產生弱信號或者以**分辨率記錄弱信號時，無噪聲檢測器便顯示出其**的優勢。

2、優異的點擴散函數

采用混合像素技術和X射線直接轉換為電荷脈沖技術，PILATUS探測器的像素之間沒有信號傳播。這給于單個像素形成尖銳的點擴散函數（FWHM），并提供了各種各樣的好處（圖）。間隔緊密的信號，甚至在不同強度的情況下，也能更加準確地分辨和測量。更清晰的信號，減少了散射或其他實驗固有的背景的重疊，從而改善了信噪比。

3、高動態范圍

計數器深度20位（約100萬計數），結合探測器無噪聲的特點，確保了****的對比度和動態范圍，另一個PILATUS標志是帶來了優秀的圖像和數據質量（圖）。極強和極弱的信號在單一的成像中就能夠準確的檢測到。

4、快速讀出和快門操作

實驗室設備中采用的PILATUS探測器讀出完整的圖像，僅需要7毫秒。這樣可以無快門的情況下，進行完整圖像的連續采集。幾乎瞬時讀數連續數據采集**化設備的工作效率和數據生產率。

5、高局部和全局的計數率

PILATUS設有一個非常先進的ASIC技術實現單光子計數。這允許每一個像素中每秒鐘精確地探測到多達一百萬的光子。由于每一個像素是一個幾乎獨立的探測器，全局計數率和像素的數量有關。以這種方式，PILATUS探測器實現每秒和每平方厘米數十億的光子的全局計數率。局部和全局的計數率的PILATUS探測器是遠遠優于那些基于氣體放電或類似技術的計數探測器。

6、易于維護和操作

PILATUS探測器具有低功耗和冷卻性能。所有探測器組件，在室溫下操作，這大大簡化了冷卻。PILATUS200K探測器是完全風冷和免維護。 PILATUS300K和300K-W采用低維護，閉路冷卻水的溫度穩定在23℃。

7、PILATUS混合探測器的優異的動態測量范圍和點擴散函數

衍射圖像的細節顯示出胰島素晶體的相同反射。這些圖像被獲取在一個同步加速光束線和相同的技術參數除了探測器距離，根據探測器尺寸來調整以達到探測器邊緣的相同的分辨率。PILATUS：20位計數器深度混合像素探測器提供足夠的動態范圍記錄727，716計數中像素**的強度。得益于優秀的點擴散函數斑點被局限在一個小的區域。此外，銳利的反射剖面的低馬賽克性晶體精確地表示加上一個超過一千倍的相鄰像素之間的強度差異，CCD與CCD相同的反射記錄包含許多重載像素的反射強度足以抹掉更大的面積。

衍射圖像的細節顯示出胰島素晶體的相同反射。這些圖像在用一個同步輻射束線上采用除探測器距離外相同的參數采集而得，其探測器距離根據探測器尺寸被調整至能夠在探測器的邊緣獲得同樣的分辨率。PILATUS：20位計數器深度混合像素探測器提供足夠的動態范圍，**像素強度下**紀錄727，716個計數。得益于優秀的點擴散函數，斑點被局限在一個小的區域。此外，低馬賽克晶體的銳利的反射剖面精確地表示加上一個超過一千倍的相鄰像素之間的強度差異，CCD與CCD相同的反射記錄包含許多重載像素的反射強度足以抹掉更大的面積。

PILATUS探測器系列技術規格：